北京市平原区砂石坑综合治理利用思路

杨鸣婵 姜其贵

(1.北京市水利规划设计研究院 北京 100048;2.北京市城市规划设计研究院 北京 100045)

1 前言

北京市平原区位于燕山南麓,由永定河、潮白河、温榆河及拒马河等河流在冲洪积作用下形成,岩性由砂、砾石、卵石和黏土构成。据 2007年现状调查,北京市平原区的砂石坑为多年来挖沙遗留,基本上处于无序管理状态。现状有的砂石坑内回填了垃圾;有些地方的污水直接排到了砂石坑中;有的固体废弃物回填占用了规划为蓄洪区的砂石坑的蓄洪容积。这些情况威胁了北京市空气质量安全、水质安全和防洪安全,妨碍了北京市的环境景观并与首都蓬勃发展的面貌极不相称。因此,对北京市平原区的砂石坑进行全面的调查研究,利用现有的砂石坑同城市建设中的防洪、排水和生态、景观建设结合起来,砂石坑的综合治理利用是非常必要的。

2 砂石坑现状调查及影响评价

2.1 砂石坑现状调查

2007年对北京平原区 14个区 (县)的砂石坑进行了调查,坑深大于 2m,面积大于 1000m2的砂坑 (包括黏土坑)约有 509个,坑口总面积36km2。砂石坑现状处置利用方式、土质及回填情况见表 1。

表1 砂石坑现况

2.2 砂石坑现状影响评价

(1)对大气环境质量的影响。由于采砂、土壤和植被均被破坏,砂石坑内地表物质疏松,砂石裸露,容易造成土壤的侵蚀和风化,并进一步导致风沙扬尘。经采用美国 AP—42模型对砂石坑现状进行模拟计算,北京平原区砂石坑静态扬尘排放因子在 1.2～20.3t/(km2◦a),动态扬尘排放因子在 19～121t/(km2◦a),低值发生在房山区,高值发生在昌平区。按此计算砂石坑土壤尘 PM 10排放总量为 2140t/a。通过空气质量传输模拟计算了砂石坑现状尘源对市区空气质量 PM10年日均浓度的贡献为 0.451μg/m3,占标准限值的 0.45%。虽然从全年平均看,砂石坑尘源对市区 PM 10年日均浓度的影响并不大,但由于砂石坑扬尘主要发生在春、冬季节,是局地扬沙的重要来源,是北京沙尘暴的尘源之一。所以,砂石坑对局地扬沙的作用不容忽视。

(2)回填物对地下水水质的影响。经 2007年现状调查,北京平原区有垃圾直接回填的砂石坑约占 12%左右。主要是生活垃圾和建筑垃圾,极少数回填有工业垃圾。砂石坑回填物对地下水的影响主要是回填物中的污染组分随着渗滤液渗入含水层所致。生活垃圾场周围地下水中总硬度、溶解性总固体、氯化物、氨化物、硫酸盐、氨氮、COD、挥发性酚类、总大肠菌群、细菌总数等多项指标超标,物别是氨氮、细菌总数超标达上百倍。建筑垃圾如渣土、碎石块、混凝土块、沥青块等造成地下水中的 NO2—N,NO3—N和硫酸根离子含量高。没有任何防护措施的垃圾回填对供水安全造成严重威胁。

(3)对生态系统的影响。多年来,砂石坑开采基本没有采取 “边开采,边治理”的模式,所遗留下的砂石坑对其周边的生态系统有着显著的负面影响,最直接的体现就是植被的破坏,结果造成砂石坑表层土壤和植被基本丧失殆尽,而砂质贫瘠的土壤、高陡的边坡等恶劣的自然条件基础使植被难以快速自然生长,恢复困难。从而导致砂石坑周围甚至更大范围内生物多样性的减少和生态平衡的失调。

(4)对城市景观的影响。有些砂石坑位于居民区、交通道路等可视区域内,留给城市的只是裸露的砂石和消失的绿色植被,与城市其他区域的环境形成很大的反差,破坏了城市景观的完整性和美感。严重影响了首都的形象和风貌。

(5)其他影响。开采后的砂坑处于弃置荒废状态,导致土地沙化、水土流失现象严重。一些乱采盗采活动破坏了耕地,另外,随着城市的发展,还有部分砂坑已位于规划建设区内。

3 砂石坑功能的科学定位与治理思路

3.1 功能定位

为了解决砂石坑现状存在的问题及对大气环境、生态系统、环境景观、地下水质等各方面的影响,从砂石坑的自然生态属性 (包括水文条件、地质条件及生态现状等)、社会经济属性 (包括位置以及利用现况)两个方面逐个进行分层的分析和判别,结合北京市总体规划和土地利用规划、区域防洪规划等专项规划,进行科学的规划功能定位。规划主导功能分为雨洪调蓄、生态景观及储备用地 3大类砂石坑,见图 1、表 2。

图 1 砂石坑规划功能定位

(1)雨洪调蓄类砂石坑。依据 《北京城市总体规划》、11个 《新城规划》及 《温榆河绿色生态走廊规划》等有关流域、河道的防洪整治规划,规划为蓄洪功能的砂石坑本次仍维持其蓄洪功能。本次对洪水增加较大流域,临近河道、有较大面积和深度的砂石坑,优先考虑规划作为蓄滞洪区,以减轻下游的防洪压力。

依据各区 (县)的雨洪利用工程现状及规划,根据砂石坑位置和建设条件并考虑各区 (县)的需求,从水资源利用角度,规划雨洪利用砂石坑。

(2)生态景观类砂石坑。临近居民区,面积较大,土质较好的砂石坑,优先规划作为景观生态砂石坑,建设为公共绿地、公园。远离居民区和城市道路,受人为干扰较少的砂石坑,优先规划进行自然生态恢复砂石坑。

(3)储备用地类砂石坑。依据 《北京城市总体规划》和 11个 《新城规划》,位于规划建设用地和基本农田区域的砂石坑,功能定位仍服从于上述规划,规划作为储备用地类砂石坑。

北京平原区砂石坑主导功能规划定位详见表2。

3.2 治理思路

3.2.1 雨洪调蓄类砂石坑

包括蓄滞洪水和雨洪利用两类砂石坑。39个蓄洪砂石坑规划为 13个蓄洪区。其中原规划确定9个蓄洪区,即:北沙河流域的南口蓄洪区、东沙河水上公园、沙沟河蓄洪区、高崖口沟支沟蓄洪区、白羊城沟蓄洪区、邓庄河蓄洪区,小中河流域的宋庄镇蓄洪区,凉水河流域的三海子蓄洪区和北京西郊的阜石路蓄洪区。本次规划新增 4个蓄洪区,即:白浪河流域的白浪河蓄洪区、雁栖河流域的沙河蓄洪区、北沙河流域的辛店一道河蓄洪区和北小营西河蓄洪区。

表2 砂石坑主导功能规划定位

初步规划雨洪利用砂石坑 93个,现状总面积500万 m2,总容积 5500万 m3。综合整治后可用于地下水回补、农田灌溉及生态景观用水等。

3.2.2 生态景观类砂石坑

(1)生态景观自然恢复。规划为自然生态恢复的砂石坑 75个,占 15%,其远离居民区,受人为活动干扰较少。遵循 “近自然恢复”的规划理念。

在对坑内进行初步的清理和简单平整后,根据砂石坑土质的不同,进行必要的土壤基质改良。再按照固氮植物——先锋草本—灌木—乔木的演替顺序依次进行植物配置,之后由植被自然生长,形成荒野型植被,并尽量避免人类活动的干扰。

(2)公共绿地与公园。规划定位为公共绿地与公园的砂石坑 60个,占 12%。其靠近居民区,应在恢复自然植被覆盖的基础上进行景观美化,建设休闲、观赏场所。

回填复绿是应用较广的一种对废弃坑塘进行综合利用的方式。回填物主要为开展城市建设产生的无生活垃圾和无其他污染的建筑渣土。回填深度应在距地面 3m以内 (覆土后 2m以内),以保证绿色景观的可视性。再采用客土改良法改善土壤基质条件。选种蒲公英、山桃、迎春、木兰等形态色彩各异、具有良好景观效应的草本、木本植物,构造多样、美观的乔、灌、草复合植物群落。营造自然植物群落景观。

对于规划为街心花园、公园的砂石坑,还应配以步道、坐椅、回廊等设施,进行景观格局的构造。应定期养护,维持健康良好的生态系统和优美的景观。

3.2.3 储备用地类砂石坑

规划主导功能定位为储备用地的砂石坑共有222个,占砂石坑总数的 43%,储备类砂石坑进行回填后纳入城市建设用地或基本农田,根据城市总体规划和基本农田保护需要进行相应的利用。

3.2.4 砂石坑回填地区地下水污染治理及防护

(1)地下水污染治理。本次调查的砂石坑约有43%位于地下水源防护区和补给区内,其中约有4%(砂石坑总数的 4%,下同)现状有垃圾填埋。首先,必须将位于地下水防护区和补给区内的所有垃圾进行清理。再对已造成地下水污染的回填砂石坑先清除污染源,进而控制污染的扩散,然后进行治理。污染的控制主要采取流场控制法、顶部防渗屏障法等。

(2)地下水防护。本次调查的砂石坑约有27%位于地下水天然防污性能极高和较高区。虽然区域地下水防护条件较好,土层净化能力较强,但垃圾回填对地下水有潜在的危险。仍需要对垃圾及时清理,对地下水水质进行监测。

本次调查的砂石坑约有 39%位于防污性能较低区、极低区。其中 6%有垃圾回填,成为地下水的主要污染源。因此,正在运营的垃圾直接填埋场应立即关闭,并作好污染控制和治理。已填埋的垃圾场应尽快采取措施治理。

4 砂石坑综合治理利用效益与效果

(1)砂石坑规划利用为蓄洪区,可减轻下游地区防洪排水压力,可与水库、河岸筑堤、河道疏浚整治等工程措施结合起来,共同构筑北京市的防洪安全体系。首都的安全防洪不仅具有巨大的经济效益,更具有重大的政治意义。

(2)利用废弃的砂石坑建设雨洪利用工程可用于回补地下水、农业灌溉等,可有效利用水资源,缓解水资源供需矛盾,提高水资源对经济社会的保障能力。

(3)综合整治后的砂石坑具有蓄水固土,调节微气候,保护生物多样性,景观美化等生态、景观效益。绿色植物覆被对于降低噪音污染也能起到一定的效果。

(4)规划实施后,砂石坑尘源对砂石坑局部PM 10年日均浓度的贡献较现状有显著下降,由现状的 0.451μg/m3下降为 0.011μg/m3,下降幅度为97.6%。显著改善局部大气质量。

(5)结合砂石坑各类功能的整治,对坑内回填垃圾进行及时清理,并及时采取相应的措施防止地下水继续污染,保护地下水水质。

5 结语

通过大量的现状调查,摸清了北京市平原区砂石坑的分布与利用状况,分析了砂石坑对大气质量、生态系统及景观环境的影响及砂石坑回填物对地下水水质的影响等。以现状为基础,以相关规划为依据,理清各类砂石坑与周边土地利用、城市防洪、地下水质保护、城市景观生态的相互关系,明确砂石坑的主导功能定位,提出了以砂石坑雨洪调蓄、生态景观建设及地下水水质保护为主的规划治理利用思路。砂石坑的整治也将促进城市的健康和可持续发展。