馬士龍 , 鄔 龍 , 趙開南
(1.中水北方勘測設計研究有限責任公司,天津 300222;2.常州市武進區(qū)水利綜合管理服務中心 洛陽分中心,江蘇 常州 213000)
根據《西藏高原生態(tài)安全屏障保護與建設規(guī)劃(2008—2030年)》和《拉薩河流域造林綠化工程規(guī)劃》等規(guī)劃要求,拉薩市重點實施退牧還草工程和牧區(qū)傳統能源替代工程,重點實施拉薩河下游防護林建設工程,即以拉薩市中心城區(qū)為核心,西至堆龍德慶縣城,東到達孜縣城,在南北山地建設風景林,建設城郊綠地,形成城市森林圈。
葉巴溝小流域位于拉薩河水功能區(qū)中的林周墨竹工卡達孜保留區(qū),其水質管理目標為Ⅱ類;流域出口距達孜縣城直線距離約為3 km,距拉薩市城區(qū)直線距離約為13 km。流域三面環(huán)山,溝內溪水潺潺,西藏四大隱修地之一的扎葉巴寺位于流域上中游,距今已有1 500年的歷史,流域風景獨特,具有一定的旅游開發(fā)利用價值。葉巴溝小流域在拉薩地區(qū)具有代表性,治理定位為城郊型生態(tài)清潔小流域。
葉巴溝小流域屬高原內陸山間盆地,地勢北高南低,河谷寬約100 m,兩側為高山,海拔3 681~5 443 m。在地面坡度組成中,<5°的面積占流域面積的3.87%,主要分布在溝口入拉薩河區(qū)域及河流谷地;5°~8°的面積占流域面積的10.67%;8°~15°的面積占5.75%;15°~25°的面積占39.21%;>25°的面積占40.50%。流域內耕地及村莊大部分位于15°以下區(qū)域,少部分梯田位于15°~25°區(qū)域。
據拉薩氣象站資料,葉巴溝流域年均氣溫7.8 ℃,年最高氣溫29.5 ℃,年最低氣溫-18 ℃;年均日照時數3 000 h,年最大風速為16.4 m/s,平均風速2.1 m/s;年最大凍土深度26 cm左右,凍土時間始于11月底,終于翌年的3月初;年均降水量為400 mm,降水在年內分配極不均勻,雨季主要集中在6—9月,降水量約占全年的89%,最大降水出現在7—8月,降水量約占全年的58%。年均水面蒸發(fā)量1 584.3 mm,年均相對濕度44%。葉巴溝流域年均徑流深100 mm,年均徑流量為701.9萬m3。
項目區(qū)所在的拉薩市達孜縣,土壤的形成特點與西藏高原大環(huán)境相一致,土壤種類主要有高山寒漠土、高山草甸土、亞高山草甸土和高山灌叢草原土,河谷地帶大多是亞高山草甸土,河谷兩側分布有耕地,土層厚度一般為10~50 cm,土壤多砂、礫質。
受氣候、地形條件影響,達孜縣植被具有明顯的垂直分布規(guī)律,在海拔5 000 m以上的極高山區(qū),幾乎無植被生長,僅冰緣帶中有稀少的雪蓮花、垂頭菊等生長;在海拔4 000~5 000 m的高山區(qū),僅在土壤較厚的地帶分布有草甸,雨季返青,其余地帶只有稀疏的常綠針葉及旱生落葉灌叢,主要有杜鵑、爬地柏等;在海拔3 680~4 000 m的溝谷內有旱生落葉灌叢分布。流域內自然植被以灌草叢為主,河谷地帶分布有少量人工林,以北京楊、柳樹為主。葉巴溝小流域天然牧草地覆蓋率約89%,但質量不高,林地郁閉度僅約3%。
葉巴溝小流域土地總面積7 019 hm2,其中:農業(yè)用地面積221 hm2;林地面積206 hm2,其中經果林地面積約0.33 hm2,主要分布于村莊院落內;草地總面積6 026 hm2,主要為天然牧草地;居民建設用地23 hm2;水域及水利設施用地440 hm2;其他用地103 hm2。
葉巴溝小流域以農牧業(yè)生產為主,流域內基本無工礦企業(yè)分布,總人口975人,總戶數246戶?,F有耕地面積221 hm2,農民年人均純收入約9 600元。
(1)流域水土流失強度高、面積大。葉巴溝小流域水土流失面積6 753.38 hm2,占流域總土地面積的96.22%。其中,輕度水土流失面積占87.98%,中度占9.59%,強烈和極強烈占2.43%。土壤侵蝕模數1 870 t/(km2·a),水土流失主要集中在河谷兩側裸露高邊坡荒地上。
(2)流域生態(tài)系統脆弱,難以恢復。流域內自然植被以灌草叢為主,生態(tài)系統脆弱,當地開放式無節(jié)制放牧對生態(tài)和植被造成了一定的破壞,遇到干旱年份天然植被難以恢復。
(3)基礎設施配套不完善,產業(yè)結構單一。流域內部道路、生產橋等生產設施數量少且受損嚴重,給農業(yè)生產帶來諸多不便;村內生產生活垃圾隨處棄置,缺少清理和收集規(guī)劃及收集設施;農民收入主要來自種植業(yè)和畜牧業(yè),對生態(tài)造成了一定的破壞。
一般來說生態(tài)清潔小流域以水源保護為主要目標,根據地形地勢及人類活動情況,將小流域劃分為生態(tài)修復區(qū)、生態(tài)治理區(qū)和生態(tài)保護區(qū)三個功能區(qū)。本研究從葉巴溝小流域實際情況出發(fā),按照“因地制宜、因害設防”的原則,以水源保護、水土保持及增產增收為主要目的,將流域劃分為生態(tài)修復區(qū)、綜合治理區(qū)及溝道周邊整治區(qū),設置三道防線,打造生態(tài)屏障,保障人民生產生活。
生態(tài)修復是指停止人為干擾,解除生態(tài)系統所承受的超負荷壓力,依靠生態(tài)系統自身演替使其向有序的方向發(fā)展,或輔以人工措施,使遭到破壞的生態(tài)系統逐步恢復。葉巴溝小流域生態(tài)修復區(qū)主要位于流域分水嶺至溝道之間,區(qū)內坡度大于25°,山高坡陡、土層淺薄,不利于農業(yè)耕作、林業(yè)建設,同時人為活動較少,沒有大規(guī)模的農業(yè)措施,該區(qū)面積5 978 hm2。
綜合治理區(qū)以水源保護、水土保持及當地居民增產增收為主要目的。該區(qū)域位于小流域中游和下游,坡度一般小于25°,主要為農業(yè)種植區(qū),人類活動頻繁,垃圾較為集中,是各村耕地、經果林地、建設用地及旅游景點用地的主要區(qū)域,面積為910 hm2。
葉巴溝小流域共涉及葉巴溝主河道及24條主要的沖溝或支溝,是流域水土流失的主要源地。該區(qū)總面積131 hm2,包括主河道和各支流溝道防洪藍線兩側河灘地、階地等濱水區(qū)域。
該區(qū)以預防為主,主要通過封禁措施加強保護,防止人為干擾和破壞,充分發(fā)揮生態(tài)系統自我修復功能。
(1)封禁標牌。對于海拔4 300 m以上區(qū)域,在溝道出口、上山通道處、坡面醒目位置等設立封禁標牌,標牌采用混凝土結構,并結合周圍環(huán)境在表面進行仿木處理。標牌介紹小流域基本情況、封禁范圍、管理規(guī)定,以及小流域主要治理內容、產業(yè)發(fā)展等。本項目共設置標牌7塊,標牌尺寸為1.5 m×1.0 m。
(2)封禁網圍欄。網圍欄主要布設在現有集中成片的稀疏灌木林地,以及靠近景區(qū)的荒山草地。稀疏灌木林地實行全封的方式,主要區(qū)域為齋康村西側支溝左岸的灌木林地和札西邊覺村東側山區(qū)的稀疏灌草地,封禁面積約170 hm2,網圍欄長度6.5 km;考慮到小流域內畜牧業(yè)發(fā)展的需求,荒山草地實行半封或輪封的方式,主要布置于扎葉巴寺景區(qū)及曲布村西側的山坡,封禁面積約180 hm2,網圍欄長度7.0 km。網圍欄采用鋼絲網片,高1.5 m,安裝時距離原地面0.1 m;網圍欄立柱為鋼管,立柱間距3.0 m;立柱基礎采用C20鋼筋混凝土梯形基礎樁,埋深0.5 m,網片與立柱之間通過綁扎連接。
以工程措施和林草措施為主,對水土流失、村莊環(huán)境進行治理,修建或完善基礎設施,達到保持水土及提產增效的目的。治理措施主要有營造水土保持林、經果林, 完善交通設施、配套灌溉工程及垃圾處理工程。
(1)水土保持林。在葉巴溝主河道兩岸坡地稀疏林區(qū)域營造水土保持林,造林方式是補植鄉(xiāng)土樹種。在灌溉水源覆蓋區(qū)以楊樹、旱柳等喬木為主;在水源覆蓋條件差或無水源覆蓋、坡地裸露、水土流失嚴重區(qū),以沙棘、紅刺玫等灌木為主。喬木林地面積合計31.15 hm2,株行距3.5 m×3.5 m;灌木林地面積合計41.93 hm2,株行距2.0 m×2.0 m。
(2)經果林營造及邊坡防護。為了提升當地居民的收入水平及村莊景觀效果,在葉巴村周邊布設了經果林景觀區(qū),面積21.24 hm2,株行距5 m×5 m,林下植黑麥草,行與行之間植兩行花卉,選用具有藥用價值的鳳仙花及觀賞價值的大鐘花。1號經果林地坡面上分布有3條小沖溝,為防止坡面及沖溝來水的沖刷破壞,在其坡上及坡下布設截排水溝,使坡面徑流匯集后排入附近主要支溝。
(3)交通護路及邊坡綠化。為小流域內的Y137公路和Z999公路建設護路林帶,改善和提升小流域生態(tài)景觀,并對道路兩側裸露邊坡采用具有生態(tài)綠化效果的土工格室、生態(tài)袋進行綠化防護,局部修筑漿砌石擋墻,總長度3 460 m。
(4)節(jié)水灌溉工程及耕地保護。節(jié)水灌溉工程主要包括4處經果林地、2處水土保持林地和3處耕地配套灌溉設施建設。主要考慮從葉巴溝河道、拉薩河三級提水泵站及地表泉水取水,灌溉方式采用低壓輸水管道、渠灌。對流域內耕地四周陡立的田埂土坡通過鉛絲石籠擋墻進行防護,防止邊坡坍塌。田埂及擋土墻布置主要集中在6處,總長900 m,高1.0~2.0 m。
(5)道路建設工程。為改善項目區(qū)群眾的生產生活條件,解決生產過程中的交通問題,對仲嘎村至Z999公路之間的現有450 m道路進行硬化,路面之下分別設20 cm水泥穩(wěn)定碎石基層和25 cm石灰穩(wěn)定土底基層,兩側設路緣石及護路林。
(6)垃圾處理工程。由于村莊垃圾集中收集、處理工程已在“拉薩市達孜縣葉巴溝村容村貌整治工程”中安排,因此本項目不再考慮垃圾收集、處理,僅對溝道附近現有的垃圾進行清運。
該區(qū)域主要位于主河道和各支流溝道防洪藍線兩側河灘地、階地等濱水區(qū)域,生態(tài)清潔小流域建設過程中,主要以“控水、控溝、控景”為手段,達到穩(wěn)定溝道,提高當地美景度的目的。
3.3.1 主溝周邊整治
(1)岸坡防護。對葉巴溝河道不穩(wěn)定的岸坡(4段,長2.55 km)采用鉛絲石籠擋墻進行防護,防治岸坡水土流失,同時起到固定主槽的作用。另外,利用灘地進行濱河岸帶濕地建設,形成濱河親水綠色景觀。擋墻外側采用生態(tài)袋進行綠化,生態(tài)袋末端與河道地面線自然銜接。
(2)濱河濕地。利用河道現有灘地、階地及周圍空閑地帶,建立曲布村至仲嘎村濱河濕地景觀岸帶、仲嘎村至葉巴水庫濱河濕地景觀岸帶和齋康村濱河景觀岸帶,形成層次分明的綠色廊道,使之與扎葉巴寺文化旅游景區(qū)聯動。濱河濕地景觀岸帶內種植適合當地生長的喬灌草,喬木以雪松、柳樹、北京楊、海棠、櫻花為主,灌木以紅刺玫、黃刺玫為主,花草選擇報春花、綠絨蒿、高羊茅、紫花苜蓿等。
(3)景觀溢流壩。在葉巴溝河段坡降7%~10%的區(qū)域布置景觀跌水溢流壩。溢流壩采用漿砌石折線型低堰結構,由上游護底段、溢流壩段及下游護底段組成,壩長10 m左右,頂寬和壩高均為0.5 m,形成連續(xù)瀑布跌水景觀,基礎埋深0.9 m,壩體間距7.0 m。
(4)農用橋建設。對葉巴溝主河道年久失修的農用橋(2處)進行拆除重建,設計橋梁長度10 m,采用2×4.5 m兩跨布置,凈空高2.0 m;邊墻及中墩采用漿砌石結構,中墩寬1.0 m,邊墻及中墩埋深均為1.0 m,下設10 cm粗砂墊層;橋面板采用50 cm厚預制混凝土。橋梁上下游各設10 m長鉛絲石籠岸坡防護工程。
3.3.2 支溝周邊整治
(1)岸坡防護。針對溝道下切和岸坡水土流失嚴重的支溝,采用鋼筋骨架鉛絲石籠擋墻防護形式進行岸坡防護。本次設計擋墻高度一般為0.5 m,對于部分岸坡陡立、侵蝕破壞嚴重的支溝,擋墻高度確定為1.0 m,使之達到方便行洪和擋土的雙重功能。
(2)谷坊工程。對下切侵蝕嚴重且對生產構成威脅的侵蝕溝(坡降≥10%)布設谷坊工程,重點布設在水土流失嚴重、坡度較陡的主要支溝、沖溝內,共布置谷坊48座。石籠谷坊最大壩高2.0 m,頂寬1.0 m,上游、下游邊坡均為1∶1,谷坊長度依河道地形而定,壩基位于碎礫石混合土上的,基礎埋深不小于0.5 m。谷坊之間設鉛絲石籠水平護底,單座谷坊上下游各設10 m長鉛絲石籠水平護底,厚度均為0.5 m。
(1)水源保護效益。工程實施后,流域內因增加了節(jié)水灌溉設施,營造了水土保持林、經果林,增加了地表攔蓄能力,年增加蓄水量5 000 m3以上;通過谷坊等工程建設,年減少入河泥沙量近1萬m3;通過岸坡防護工程、邊坡綠化防護工程、田埂及擋土墻工程建設,年保土量達7 000 t;溝道垃圾清理、濱河濕地景觀帶建設,可有效改善水質,美化環(huán)境。
(2)生態(tài)保護效益。項目實施的水土保持林、經果林、護路林和封禁治理措施,提高了植被的自然修復能力,林草覆蓋率增加2.1個百分點,增加了水分就地入滲,降低了坡面徑流模數,同時固結了土體。主溝、支溝岸坡防護工程建設,有效防治了水流對岸坡的掏刷沖蝕,明顯減輕了下游拉薩河淤積,并提升了水質。通過邊坡綠化防護工程、防護林及濱河濕地景觀工程建設,有效改善了流域生態(tài)景觀,提高了小流域自然風光旅游價值。
(3)社會效益。葉巴溝生態(tài)清潔小流域建設工程的實施,不僅有利于區(qū)域生態(tài)環(huán)境的改善,而且提升了拉薩市城市生態(tài)基礎設施水平,對以拉薩市為中心的生態(tài)防護圈、綠色景觀圈建設工程進行了提升。同時,工程建設營造的防護林、風景林、濱河濕地親水綠地景觀、特色經果林等,還可促進小流域旅游業(yè)的發(fā)展,對調整產業(yè)結構、發(fā)展區(qū)域經濟和促進農牧民增收等具有積極的推動作用。
(4)經濟效益。工程實施后,建設經果林21.24 hm2,以種植桃、核桃為主,每年可增收79.65萬元;通過營造防護林、風景林、濱河濕地親水綠地景觀、特色經果林,發(fā)展城郊休閑旅游業(yè),帶動了區(qū)域經濟發(fā)展,年旅游業(yè)增加值達750萬元。此外,通過蓄水灌溉、田埂整修、溝道防護等工程建設,每年可減少防災減災支出30萬元。
西藏高原是我國“兩屏三帶”生態(tài)格局的重要組成部分,也是維持中國乃至全球氣候穩(wěn)定的生態(tài)源和氣候源。拉薩地區(qū)在進行生態(tài)清潔小流域建設時,以三大功能區(qū)為基礎,采用“封-治-控”的建設模式,可以形成以原生植被為主體、功能穩(wěn)定、類型齊全的自然生態(tài)系統,并具有良好的生態(tài)效益、社會效益及經濟效益。葉巴溝生態(tài)清潔小流域建設的成功范例,可為西藏高原類似地區(qū)提供借鑒,尤其是拉薩地區(qū)。