新昌县钦寸水库水源地水土流失综合治理工程设计经验分析

贾洋海，王忠禹，赵 勇，李华斌，应 丰，陈 妮，裴毓雯，陈才龙，朱珺怡，

（1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2.新昌县水利水电局，浙江 新昌 312500；3.浙江省华东生态环境工程研究院，浙江 杭州 311122）

0 引 言

我国是世界上水土流失最为严重的国家之一，严重的水土流失是生态恶化的集中反映，威胁国家生态安全、防洪安全、饮用水安全和粮食安全[1]。随着地区经济社会快速发展，人民对城市供水安全保障、生态文明建设等提出了更高的要求。加强饮用水水源地水土流失治理，对于改善水源地生态环境和保障饮用水安全至关重要[2]。钦寸水库是浙东引水工程重要组成部分，是宁波市饮用水的重要水源地之一，上游流域总面积298.97 hm2，水土流失面积44.57 km²，占小流域总面积的14.91%，水土流失较为严重[3]。严重的水土流失产生大量泥沙随径流进入水库形成泥沙淤积，抬高库底，对水库库容及防洪能力产生不利影响[4]；同时水土流失既是面源污染的重要形式，又是面源污染物流失的载体和造成水体污染的主要途径[5]，对水库饮用水安全造成威胁。

新昌县钦寸水库水源地水土流失综合治理工程建设，可以有效治理区域内的水土流失，保障地方饮用水源安全，改善当地居民生产生活条件，提升自然生态环境和区域景观，同时也是完善钦寸水库血防工程的重要补充。本项目通过全面规划、综合治理，形成多目标、多功能、高效益的综合防治体系，在做好水土流失治理的基础上，把水源地保护、面源污染控制等有机结合起来，实现区域内水土资源的可持续利用和生态环境的可持续维护，促进当地社会经济的可持续发展，为区域水源地水土流失综合治理提供可靠依据。

1 项目区概况

钦寸水库位于浙江省绍兴市新昌县东北部，水库坝址位于曹娥江主要支流黄泽江上的钦寸村附近，是一座以供水、防洪为主，兼顾灌溉和发电等综合利用的水利工程，是浙东引水的重要组成部分，是宁波市饮用水的重要水源地之一。钦寸水库由枢纽大坝（含挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、厂房、升压站等）、水库管理区、水库库区等组成。水库正常蓄水位98.00 m，台汛期限制水位96.00 m，死水位66.00 m，正常蓄水位以下库容17 662 万m3，供水调节库容16 658 万m3，防洪库容6 205 万m3。水库上游流域范围共涉及25 条小流域，流域总面积298.97 km2，属于黄泽江水系。项目区以低山丘陵地貌为主，属亚热带季风气候区，四季分明，雨量丰沛，日照充足；年降水量1 498.3 mm，降水量时空分布不均，多集中于4—10 月。多年平均气温16.4 ℃，极端最高气温40.2 ℃，极端最低气温-10.3 ℃。年均年蒸发量1 451.0 mm，年均风速3.0 m/s。土地利用现状以林地、园地和耕地为主，森林覆盖率63.8%。

项目区土壤侵蚀类型以水力侵蚀为主，局部存在重力侵蚀，侵蚀形式主要为沟蚀、面蚀等。项目区涉及浙江省四明山-天台山水土流失重点预防区。

2 现状问题分析

项目区主要存在以下问题：

1）水土流失问题严峻。近年来，受自然因素和人为活动影响，钦寸水库上游流域范围内水土流失问题日益严峻，其水土流失面积44.57 km²，占流域总面积的14.91%，超过新昌县平均水平，水土流失较严重。水土流失产生的大量泥沙随径流进入河道水库，致使河道水库中泥沙淤积，抬高了河床和库底，对河道的行洪能力、水库库容及防洪能力均产生不利影响。

2）水质状况不容乐观。钦寸水库作为宁波市的主要饮用水源地，水质目标为Ⅱ类；由于水土流失，土壤中大量的营养物质伴随水土流失通过河道进入水库，水库周边及上游流域范围内居民较密集，入库河道流经村庄、农田和工业区，地表径流和农田排水将面源污染带入水库，致使水体总氮指标超标，水质状况不容乐观。

3）人居环境矛盾突出。项目区属低丘缓坡地貌，土壤以红壤为主，质地黏重，土质板结，渗透性较差，土壤抗蚀能力弱；境内原始植被遗存很少，绝大部分被次生植被取代，植被的水土保持功能有所降低；受传统种植方式影响，当地群众追求种植规模和经济效益，全垦全复整地造林，造成林下地表裸露，土壤变贫瘠，生态环境问题日益加剧，严重影响当地群众的生活生产，制约了农民增收和经济发展。

4）水库周边生态环境破坏严重。水库枢纽大坝及管理区施工开挖边坡形成大面积的裸露面，致使区域内生态环境和自然景观破坏严重，水土流失问题严重，影响当地生态环境的和谐、可持续发展。水库水位周期性涨落造成生境恶化，从而导致库尾存在较大面积的消落带生态退化，且水位周期性变化适宜钉螺生长，给水库的血防工作造成威胁。

3 水土流失治理策略

3.1 水土流失治理总体策略

利用水土流失综合治理手段，根据地形地貌、用地类型、所在位置及人类活动情况，针对枢纽、库尾及库周等不同区域，按“生态修复、生态治理、生态保护”的方式，因地制宜、因害设防布设防治措施，构成由枢纽区山体边坡及管理区生态治理、库尾生态湿地生态修复和上游山体封禁管护生态保护组成的水源保护3 道防线，对区域内水土流失、库区水质状况、区域内生态及人民生活环境等问题进行综合治理（见图1）。

图1 新昌县钦寸水库水源地水土流失治理总体布局图

1） 枢纽：基于生态治理理念，对水库大坝右坝肩施工开挖破坏的山体边坡采取生态护坡的方式进行水土保持生态治理与修复，对水库管理区采取园林式绿化的方式进行生态治理与修复。结合边坡地质勘测成果和稳定性评价的结果，对局部区域加强支护；同时，结合水库管理区和山体边坡所处位置及地方经济发展适当考虑提高区域生态景观效果。

2）库尾：基于生态修复理念，针对水库上游流域水土流失和农业面源污染，采取在库尾溪流入库前水库消落带范围内平缓区域设置湿地稳定水位，改善消落带生境条件，利用湿地对入库水流进行净化，构建多种生境恢复生态系统；从而达到减少消落带负面影响，为湿地动植物提供良好的栖息环境，消除钉螺生存环境。根据地形条件，湿地采取台阶式布设；对生态自然、功能完好的河道，以保护为主，不采取工程治理措施；对局部冲刷严重的溪段，通过设置护岸和堰坝，稳固岸坡，拦截洪水携带的泥沙，减少下游河道淤积，同时，为库尾湿地提供岸坡防护和蓄水设施。

3）库周：基于生态保护理念，采取封育保护措施。在钦寸水库周围及上游流域内山高坡陡、人为活动较少的山体上部，以及河道上游地区，针对覆盖率较低的幼林地、灌木林地等区域，采取设置封育标牌、宣传牌进行封禁管护，减少人为活动的干扰破坏，禁止人为开垦、盲目割灌等生产活动，加强林草植被保护，保持土壤，涵养水源，达到有效减少水土流失，改善当地生产和生活环境，缓解人居环境矛盾的目的。

3.2 综合治理设计

3.2.1 枢纽区措施设计

1）右岸坝肩边坡支护设计。水库大坝右岸坝肩为一处狭长山脊的北侧坡，由人工开挖形成，边坡呈裸露的岩质边坡，最大高度约70 m（见图2）。为减少边坡表面碎块石滑落和恢复山体生态植被，对此处边坡采取坡面系统支护+水土保持生态修复+生态景观建设相结合的方式进行山体生态修复。

图2 右岸山体边坡航拍图

在开展详细地质勘察和稳定分析的基础上，考虑边坡和建筑物的重要性和安全性，对局部区域加强支护，并根据边坡地质条件、坡比和功能等条件，将坝肩边坡划分为5 个支护分区（见图3）。针对边坡不同坡比、地质条件、功能、生态修复和景观布置要求等，采取不同的支护措施（见表1）。

表1 右岸山体边坡支护措施设计表

图3 右岸山体边坡支护分区图

2）坡面水土保持生态修复设计。为减少降水对大坝右坝肩山体开挖边坡的影响，在边坡顶部开挖边线5 m 外设置截水沟，在边坡马道平台设置马道排水沟。为达到生态修复治理与美化环境的目的，山体边坡水土保持生态修复治理措施布置包括：一级马道以下边坡B 型支护区域坡面在实施钢筋混凝土框格梁支护的基础上采用生态袋植被护坡+表面覆盖主动防护网的方式进行修复治理；一级马道平台至二级马道之间边坡坡面分2 个区域，分别采取植被混凝土护坡+坡面随机植生孔栽植乔灌木（C 型支护区域）和生态袋植被护坡+生态景观树池+表面覆盖主动防护网（D、E 型支护区域）的方式进行修复治理；二级马道以上开挖边坡拟采用植被混凝土生态护坡+坡面随机植生孔栽植乔灌木的方式进行修复治理；各级马道平台开挖边坡坡脚设置种植槽，栽植观叶、观花乔、灌木及攀援植物，同时边坡生态修复治理物种选择时要求结合景观需要选择观叶、观花的乔灌草种类。

3）生态景观建设。生态景观建设范围主要包括坡面管理步道、观景平台、休憩亭及沿管理步道两侧的绿化提升等内容。设计观景平台主要位于一级马道平台，休憩亭位于二级马道平台，2 个马道之间主要通过架空管理栈道和登山管理步道连接，形成2 个完整的环线交通组织。沿登山管理步道两侧及一二级马道路侧种植乔、灌植被和攀援植物，乔木以黄山松、苦槠、木荷、桂花、山樱花、枫香等植物为主，灌木及地被主要选用油茶、映山红、云南黄馨、大花金鸡菊等，攀援植物主要选择爬山虎、凌霄、紫藤、迎春等（见图4）。

图4 右岸山体边坡生态修复效果图

3.2.2 水库管理区

水库管理区分为管理区、坝下生态休闲区、坝下运动区和山体修复区等，根据场地现状及办公人员的日常生活需求，营造集办公培训、休闲、运动、生态于一体的生态景观场所，突出整体性、功能性和前瞻性，将其打造成和谐并具修养之境的办公之地。主要设计如下：

1）地形设计布局因地制宜。充分考虑区域内生态景观效果及绿地本身的生态景观要求，通过利用地形来组织和分隔不同的空间和功能分区。

2）以自然景观布置为主，体现生态效果。以香樟、桂花等为基调树种，以朴树、榉树、银杏为骨干树种，搭配各种色叶树、开花乔灌木（如日本早樱、红梅、垂丝海棠、紫薇等），通过乔、灌、草的搭配种植，形成多层次植物生态景观效果，同时使整个绿地生态景观的季相效果更加分明。

3）铺装设计主要体现简洁、自然、大气的总体风格，营造典雅的氛围，具有精神文化气息造就新中式风格的文化特色景观。

3.2.3 库尾生态湿地建设

钦寸水库上游水系由4 条主要入库溪流组成，分别为坞石坑、合溪、莒根溪和梅溪。水库库区管理范围内的居民已基本搬迁，畜禽养殖、农村生活等污染源大幅减少，但仍存在一定数量的农田，因此水库主要污染源为农业面源污染、上游水土流失等。通过采取设置库尾湿地、水土流失治理等水源地保护措施对入库水流进行净化。考虑乌石坑湿地距离周围居民点较近、合溪湿地临近省道交通便利等因素，湿地建设在考虑基本功能的同时，还需要兼顾休闲游览、科普教育和生态景观等功能，设为重点建设区域；梅溪湿地和莒根溪湿地地理位置偏僻，仅考虑湿地基本功能即可，设为一般建设区域。

1）坞石坑和合溪湿地生态湿地。坞石坑湿地在强调湿地生态系统的生态特性和基本功能保护的基础上，突出湿地所特有的科普教育内容和自然文化属性，即利用湿地开展生态保护和科普教育，丰富周边居民休闲娱乐活动，营造具有湿地生态功能和典型特征以生态保护、科普教育、自然野趣和休闲游览为主要内容的生态湿地。坞石坑湿地建设将通过模拟自然湿地的构造特点，充分考虑湿地生物多样性，生态与美学，达到整体和谐，实现社会、经济和环境效益的有机统一。

合溪湿地紧邻省道，河谷地形较为开阔，主要在利用现有河滩及农田的基础上进行梳理，构建生态岛屿、三角洲、漫滩、水溪等多种形态的湿地单元，强调湿地生态系统的生态特性和基本功能保护；同时根据场地周边现状特征，以尊重自然，保护环境的自然优先原则为出发点，以湿地水域生态景观、多种生物栖息、多彩多样湿地群落为特色，营造具有湿地生态功能和典型特征。以生态保护、自然野趣和休闲游览为主要内容的生态湿地。

坞石坑生态湿地和合溪生态湿地2 处湿地，场地内地势沿河道上下游高差均较大，考虑在保留现有主河道的基础上，分别以坞石坑溪沟来水和合溪溪沟来水为湿地水源，并按照坞石坑生态湿地与合溪生态湿地的用地范围、地形情况和工艺布置综合考虑。2 处湿地均主要由取水沉沙设施、生态塘、多级表流湿地和生态景观设施等组成，其中取水沉沙设施包括取水堰、引水管渠和沉沙池组成，分别在坞石坑湿地和合溪湿地上游溪流新建取水堰，通过引水管渠分别将坞石坑和合溪部分来水接至2 处生态湿地前端，经沉沙设施沉淀后，来水依次进入生态塘和表流湿地，由湿地净化后再进入库区；表流湿地内根据水流流态及水位要求设置若干生态跌水堰；同时，考虑配套建设步道、汀坝、景观亭等生态景观设施，以满足休闲游览、科普教育等功能需求（见图5～6）。

图5 坞石坑生态湿地建设布置图

图6 合溪生态湿地建设工艺流程图

2）梅溪和莒根溪生态湿地。梅溪生态湿地靠近山体，场地内地势沿河道高差较小，现状植被生长茂盛，因此不考虑从溪流引水。湿地建设以生态修复为主要目的，减少库尾消落带，丰富生境。结合现有地势建设台阶状湿地，确定生态湿地分区域布置，其中水库正常蓄水位高程以上部分以保留现状植被为主，水库正常蓄水位高程以下部分设表流湿地，种植挺水植物。

莒根溪生态湿地水源为莒根溪来水，按照结合莒根溪生态湿地用地范围和工艺布置综合考虑引水规模。莒根溪生态湿地主要由取水沉沙设施、生态塘、表流湿地等组成；来水经取水沉沙设施引至莒根溪生态湿地前端，然后依次进入生态塘、表流湿地，最终排入库区，表流湿地内根据水流流态及水位要求设置若干生态跌水堰。

3）植物选择。湿地植物选择耐污能力强、净化效果好、根系发达、经济、观赏价值高、易于管护的当地常见湿地植物。植物种植以水深为基础，挺水植物种植水深多为0.30 m 以下，沉水植物种植水深为0.50～1.50 m。其中挺水植物以芦苇和菖蒲为主，也间植常绿鸢尾、千屈菜、梭鱼草、水烛、水葱等能够具有观花、观叶且花期较长的植物。沉水植物选用苦草、轮叶黑藻等；浮水植物选用景观效果较好的睡莲、荷花等。

3.2.4 库周封育保护

钦寸水库库周流域范围内采取封禁治理措施进行水土流失治理，实施封山育林措施前，根据项目区地形地貌特点、海拔高度和当地居民生产生活方式划分封禁区作业范围。封禁措施主要以封山育林为主，对具有天然落种或萌蘖能力的疏幼林、灌丛林地进行封禁，利于植物自然修复和繁殖生长，并辅以人工促进手段，加速其良性演替进程，对低质、低效有林地、灌木林地进行封禁，并辅以人工经营改造措施，以提高林地质量。

4 项目治理初步效益分析

4.1 水土保持

根据GB/T 15774—2008《水土保持综合治理效益计算方法》，经初步估算，通过采取各项措施，工程预计每年可产生保土约8 万t，产生蓄水120 万m3；同时可以增加当地植被覆盖情况，保护耕地资源，提高土地生产力，促进农业发展，保障项目区的工农业生产和人民生命财产的安全。通过实施水土流失治理，地表径流泥沙含量有效减少，泥沙入河入库量降低，起到防灾减灾，改善生态环境作用，为实现生态环境的可持续发展奠定了良好的基础。

4.2 水质安全

通过开展钦寸水库库周封禁治理和水库库尾湿地建设等水源地保护工作，减少钦寸水库入库水流泥沙、氮磷等污染物含量，可以有效改善钦寸水库水质，提高钦寸水库饮用水源安全性。

4.3 人居环境

通过开展钦寸水库库周进行封禁治理、水库库尾湿地和枢纽绿化与生态修复等工作，在提高饮用水源安全性的同时，可以有效改善库区生态环境，使水库的开发建设与当地的生态发展相协调。同时，水源地水土流失综合治理措施还可以提高库区的景观效果，带动当地旅游产业的发展，对扩大内需，增加对消费品和服务业的需求，改善农村生产条件和生活环境，促进当地农村经济社会发展；进一步改善当地生态环境，促进人与自然和谐共处。

5 结 语

新昌钦寸水库水源地水土流失综合治理工程通过对枢纽区山体边坡和管理区实施边坡支护、生态修复治理和生态景观绿化等措施，使得水库建设引起的水土流失得到有效治理，工程运行安全得以保障，同时提高库区生态环境容量和质量；在水库库尾营造生态湿地，改善库尾生态环境和入库水质，提高饮用水源安全性和人居环境质量的同时，为附近居民和游客提供游览休闲场所，提高人民的生活水平，促进当地社会经济的可持续发展；对库周实施封禁管护，开展水土流失治理，使得区域内林草植被质量得到有效改善和提高，水土流失得到有效控制，饮用水源安全性和生态环境质量得到提高，土地生产力得到恢复，实现人与自然地和谐共处。

综上，工程通过对项目区存在问题的有效识别，并根据不同区域、不同问题，针对性地提出对策和措施设计，达到治理水土流失、保障水源地饮用水安全、改善当地生态环境，优化区域“三生”空间的目的，促进社会经济与生态环境的和谐共生和可持续高质量发展。