基于灌溉渠水質(zhì)保護(hù)的都江堰灌區(qū)斗渠廊道LID生態(tài)措施研究

林子琦 楊青娟

摘要：盡管目前水環(huán)境治理的技術(shù)和方法在不斷改進(jìn)，但我國鄉(xiāng)村水環(huán)境惡化的態(tài)勢并未得到有效遏制。都江堰灌溉渠系及其廊道屬于灌區(qū)鄉(xiāng)村水環(huán)境的重要組成部分，不僅作為供水設(shè)施為居民提供生產(chǎn)、生活用水，還具有整合地區(qū)生態(tài)過程、提供多樣性生態(tài)服務(wù)的功能。為緩解鄉(xiāng)村水環(huán)境惡化、控制農(nóng)村面源污染、建設(shè)新時(shí)代美麗鄉(xiāng)村，以灌溉渠水質(zhì)保護(hù)為目標(biāo)，以都江堰灌區(qū)鄉(xiāng)村末級(jí)渠系斗渠廊道為對象，研究其廊道及鄰接空間LID生態(tài)措施的設(shè)計(jì)策略與方法。文章首先闡述了四川省都江堰灌區(qū)灌溉渠系概況，并進(jìn)一步分析鄉(xiāng)村末級(jí)渠系中斗渠的重要作用及相應(yīng)特征，同時(shí)對當(dāng)前灌區(qū)鄉(xiāng)村內(nèi)斗渠廊道周邊存在的面源污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分類梳理，并總結(jié)了各類風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的原因及污染物特征。在此基礎(chǔ)上，按照交通空間、生活空間、生產(chǎn)空間等鄰接空間類別，將LID與斗渠廊道相結(jié)合，提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)策略，包括LID水文過程分析圖、LID設(shè)施選擇布局示意圖、LID適宜措施選用表以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，最后從鄉(xiāng)村LID多功能復(fù)合的角度出發(fā)，進(jìn)行一定的探討。以期為鄉(xiāng)村斗渠廊道的優(yōu)化建設(shè)、鄉(xiāng)村水環(huán)境的改善提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：鄉(xiāng)村水環(huán)境;都江堰灌區(qū);LID;灌溉渠;斗渠

中圖分類號(hào)：TU983 ??文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2020）24-0252-08

目前，鄉(xiāng)村水環(huán)境問題己成為全球性危機(jī)。在我國，盡管鄉(xiāng)村水環(huán)境治理的技術(shù)和方法在不斷改進(jìn)，但是鄉(xiāng)村水環(huán)境惡化的態(tài)勢并未得到有效遏制[1]。位于四川省成都平原的都江堰水利工程由渠首工程和余下的干、支、斗、農(nóng)、毛5級(jí)渠系共同構(gòu)成，經(jīng)過近23個(gè)世紀(jì)的不斷發(fā)展，已形成了龐大的灌排工程渠系?，F(xiàn)有各級(jí)干渠111條，長3 664 km;萬畝（1畝=667 m2）以上的支渠260條，長 3 234 km;支渠以下的末級(jí)渠道34 000 km以上[2]。其將岷江之水引入川西平原，從而實(shí)現(xiàn)對水資源的調(diào)配，具有巨大的社會(huì)效益和豐富的文化價(jià)值，至今仍然保持著充足的活力和良好的發(fā)展勢頭，被譽(yù)為人與自然和諧相處的光輝范例[2]。近年來，由于城市化進(jìn)程加快、人口急劇增長以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)落后等原因，日益嚴(yán)重的污染正在威脅著這座古老工程效益的發(fā)揮，也嚴(yán)重影響著周邊地區(qū)的發(fā)展[3]。都江堰灌區(qū)中的斗渠將來自上游都江堰干渠、支渠的水體引入鄉(xiāng)村中形成發(fā)達(dá)的鄉(xiāng)村水網(wǎng)，并將水引導(dǎo)分配給農(nóng)渠、毛渠，是整個(gè)灌溉渠系承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時(shí)斗渠也是與鄉(xiāng)村生產(chǎn)、生活、生態(tài)聯(lián)系最為密切的一級(jí)灌溉渠系，易受到農(nóng)村面源污染的威脅。因此如何正確認(rèn)識(shí)斗渠的重要作用并尋求有效的治理方法來預(yù)防控制鄉(xiāng)村面源污染進(jìn)入斗渠，污染鄉(xiāng)村水環(huán)境，具有尤為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

低影響開發(fā)（LID）由美國的最佳管理（BMPs）措施發(fā)展而來，繼承了BMPs微觀尺度景觀控制的核心，其目標(biāo)是通過源頭防控、途徑凈化與控制及終端處理與利用等途徑實(shí)現(xiàn)雨水的凈化和再利用，盡量減少技術(shù)措施對環(huán)境造成的不良影響，實(shí)現(xiàn)對雨水的可持續(xù)管理。目前LID體系已被越來越多的人和地區(qū)接受并應(yīng)用，逐漸成為世界各地控制雨水徑流及污染，保護(hù)正在開發(fā)和已開發(fā)流域、社區(qū)的有效方法[4]。LID作為控制面源污染的有效措施，同時(shí)也是一種生態(tài)工程措施，其立足于自然資源和生態(tài)系統(tǒng)自身的平衡，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，效果好、運(yùn)行費(fèi)用低，更有利于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，是治理農(nóng)村面源污染的有效方法之一，在控制農(nóng)村面源污染中具有廣闊的應(yīng)用前景[5]。故在面臨農(nóng)村面源污染嚴(yán)重、防治措施缺乏、生態(tài)環(huán)境退化等問題的灌區(qū)鄉(xiāng)村地區(qū)，將LID與鄉(xiāng)村斗渠相結(jié)合，對斗渠廊道進(jìn)行地表徑流優(yōu)化處理，有助于更為科學(xué)合理有效地控制農(nóng)村面源污染，緩解鄉(xiāng)村水環(huán)境惡化。

1 都江堰灌區(qū)灌溉渠系及斗渠廊道特征

1.1 都江堰灌區(qū)堰渠體系及鄉(xiāng)村末級(jí)渠系

如表1、圖1所示，整個(gè)都江堰灌區(qū)由渠首工程和余下的干、支、斗、農(nóng)、毛5級(jí)堰渠體系構(gòu)成，將岷江之水引入川西平原，從而實(shí)現(xiàn)對水資源的調(diào)配。川西平原分為內(nèi)江和外江兩大灌區(qū)。內(nèi)江灌區(qū)分布著蒲陽河、柏條河、走馬河、江安河四大干渠。外江灌區(qū)分布著金馬河、黑石河和沙溝河3條干渠，每條干渠即1個(gè)小型灌區(qū)。由干渠派生出灌區(qū)支渠，支渠連通斗渠，斗渠連通農(nóng)渠，農(nóng)渠連通毛渠，逐級(jí)將水引致田間進(jìn)行灌溉，最終形成了川西平原上垂直于等高線的樹枝狀灌溉水系[6]（圖2），現(xiàn)今整個(gè)都江堰灌區(qū)仍沿用此種灌溉方式。而在灌區(qū)的鄉(xiāng)村內(nèi)分布著以斗渠、農(nóng)渠、毛渠為主體的密度高且發(fā)達(dá)的末級(jí)渠系，其將周邊干渠、支渠的水引入鄉(xiāng)村內(nèi)部，供居民生產(chǎn)、生活使用。如圖1、表1所示，在鄉(xiāng)村末級(jí)渠系中，斗渠具有輸水、配水承上啟下的作用。農(nóng)渠、毛渠依附其周邊，起到灌溉之用。

1.2 都江堰灌區(qū)鄉(xiāng)村斗渠特征

在都江堰灌區(qū)堰渠體系中，斗渠屬于鄉(xiāng)村末級(jí)渠系，隸屬3級(jí)水渠，其上通支渠下連農(nóng)渠，承上啟下，常年有水，是灌區(qū)鄉(xiāng)村內(nèi)部水網(wǎng)的重要組成部分，同時(shí)也是與鄉(xiāng)村居民生產(chǎn)生活聯(lián)系最為密切的水渠。常見的斗渠樣式如圖3所示，材料主要以混凝土、卵石為主，多為混凝土三面襯砌結(jié)構(gòu)，寬度 2 m 左右，深度1 m左右，沿渠上設(shè)有堰頭、攔污設(shè)施、分水設(shè)施、收水口等小型水利設(shè)施以及濱水臺(tái)階、橋、小廣場等生活設(shè)施。隨著灌區(qū)鄉(xiāng)村的發(fā)展和人們生活水平的提高，目前斗渠除發(fā)揮其傳統(tǒng)意義上的輸水配水灌溉和提供日常生活用水功能外，還兼具了其他新的功能，如在鄉(xiāng)村排水防洪中發(fā)揮著雨洪管理基礎(chǔ)設(shè)施的功能;在鄉(xiāng)村旅游中發(fā)揮著具有當(dāng)?shù)剜l(xiāng)村特色、人文氣息的鄉(xiāng)土景觀功能;在鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境營造、生物多樣性保護(hù)中發(fā)揮著構(gòu)建生態(tài)廊道、整合地區(qū)生態(tài)過程、提供多樣生態(tài)服務(wù)的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施功能等。

經(jīng)實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前灌區(qū)鄉(xiāng)村內(nèi)的部分斗渠由于管理不善、設(shè)計(jì)不周等原因受到了一定的破壞，包括生活垃圾污染、廢棄填埋等（圖4），以至斗渠內(nèi)部水體受到了一定程度的污染，水質(zhì)不斷惡化。同時(shí)由于斗渠高度人工化的標(biāo)準(zhǔn)工程改造以及混凝土、卵石等材料的使用，缺乏生態(tài)設(shè)計(jì)，導(dǎo)致其雖然是鄉(xiāng)村中重要的生態(tài)廊道，卻未能發(fā)揮出相應(yīng)的生態(tài)功能，生態(tài)效益大大缺失，不利于鄉(xiāng)村的生態(tài)環(huán)境建設(shè)。由于鄉(xiāng)村斗渠與農(nóng)村面源污染接觸最為頻繁、直接，是農(nóng)村面源污染進(jìn)入鄉(xiāng)村水體的重要途徑之一，研究斗渠廊道的LID生態(tài)措施，對其進(jìn)行生態(tài)改造，不但有助于控制鄉(xiāng)村水體的面源污染，還有助于發(fā)揮斗渠廊道的生態(tài)價(jià)值，營造良好的生態(tài)環(huán)境。

3.1.2 斗渠廊道鄰接生活空間一側(cè)LID設(shè)計(jì)策略 在對斗渠廊道鄰接生活空間進(jìn)行LID設(shè)計(jì)時(shí)，原則上應(yīng)盡量運(yùn)用LID措施對生活空間中的地表徑流進(jìn)行截污凈化，使其滯留下滲，避免進(jìn)入斗渠中污染鄉(xiāng)村水體。具體的LID設(shè)施空間布局應(yīng)結(jié)合斗渠廊道與生活空間的以下3種空間關(guān)系情景來設(shè)計(jì)（圖12）。

（1）斗渠廊道一側(cè)為房屋建筑，且斗渠與房屋間無綠地或綠地空間狹小時(shí)，應(yīng)將房屋周邊的可利用綠地改造為雨水花園或小型雨水濕地，生活污水通過生態(tài)植草溝進(jìn)行截污，傳輸?shù)竭_(dá)小型雨水濕地中進(jìn)行凈化。同時(shí)可視房屋周邊可利用綠地的大小來建造小型濕地，供周邊3～5戶居民共同使用，處理鄉(xiāng)村院落生活空間中產(chǎn)生的地表徑流。

（2）斗渠廊道一側(cè)為房屋建筑，且斗渠與房屋間存在較為寬敞的綠地空間時(shí)，可將二者間的綠地空間改造為小型雨水花園，居民家中地表徑流可先通過生態(tài)植草溝進(jìn)行截污傳輸后，到達(dá)雨水花園中進(jìn)行凈化，同時(shí)應(yīng)合理設(shè)計(jì)溢流路徑以避免在水量超標(biāo)時(shí)形成局部內(nèi)澇。小尺度的雨水花園結(jié)構(gòu)比較簡單，相應(yīng)技術(shù)要求見表3。

（3）斗渠廊道一側(cè)為院壩時(shí)，可在院壩中增設(shè)生物滯留池、生態(tài)樹池等設(shè)施，降雨產(chǎn)生的地表徑流以及居民與此處從事洗衣、 洗菜等行為產(chǎn)生的部分生活污水未經(jīng)收集處理時(shí)，可排入生物滯留池、生態(tài)樹池中凈化。

3.1.3 斗渠廊道鄰接生產(chǎn)空間一側(cè)LID設(shè)計(jì)策略 在對斗渠廊道鄰接生產(chǎn)空間進(jìn)行LID設(shè)計(jì)時(shí)，原則上應(yīng)盡量運(yùn)用LID措施對由于降雨或人工灌溉導(dǎo)致溢流進(jìn)入斗渠中的農(nóng)田地表徑流進(jìn)行截污凈化，使其滯留下滲，避免進(jìn)入斗渠中污染鄉(xiāng)村水體。具體的LID設(shè)施空間布局應(yīng)結(jié)合斗渠廊道與生產(chǎn)空間的以下2種空間關(guān)系情景來設(shè)計(jì)（圖13）。

（1）斗渠廊道一側(cè)為農(nóng)田、苗圃等大尺度生產(chǎn)空間時(shí)，應(yīng)先在斗渠與田地間設(shè)立線性植草溝，以此對生產(chǎn)空間溢流過來的農(nóng)田地表徑流進(jìn)行截污傳輸，同時(shí)由于二者間的綠地尺度較大且空間開闊，宜選用大型雨水濕地、滲透塘等占地較大、凈化能力強(qiáng)的LID生態(tài)設(shè)施，設(shè)置在下游地勢較低的區(qū)域，并與線性植草溝聯(lián)通，溢流的農(nóng)田地表徑流通過植草溝的傳輸進(jìn)入雨水濕地或滲透塘中進(jìn)行凈化后補(bǔ)充地下水，避免其進(jìn)入斗渠中污染鄉(xiāng)村水體。

（2）斗渠廊道一側(cè)為居民菜園等小尺度生產(chǎn)空間時(shí)，二者間的綠地尺度較小且空間狹長，故將此類綠地改造為小型雨水花園，降雨或澆灌時(shí)形成的地表徑流通過植草溝截污傳輸，進(jìn)入菜園的雨水花園中進(jìn)行凈化，同時(shí)考慮溢流路徑。

3.2 基于斗渠廊道LID改造的復(fù)合多功能性設(shè)計(jì)思考

多功能景觀這一概念包含了多種與水管理相關(guān)的景觀設(shè)計(jì)元素[14]。將LID低影響開發(fā)理念引入美麗鄉(xiāng)村建設(shè)中，在滿足農(nóng)村生產(chǎn)及生活需求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)從美觀、效能等角度滿足旅游功能，探索具有旅游、生產(chǎn)及生活等多元功能的雨水資源管理體系勢在必行[15]。故在對鄉(xiāng)村斗渠廊道進(jìn)行LID設(shè)計(jì)時(shí)，除實(shí)現(xiàn)對斗渠廊道周邊面源污染的截污凈化改善鄉(xiāng)村水環(huán)境外，同時(shí)還應(yīng)具有美化鄉(xiāng)村環(huán)境、促進(jìn)鄉(xiāng)村旅游、優(yōu)化區(qū)域生態(tài)等多種功能，旨在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與生態(tài)的多重收益。

環(huán)境方面，對斗渠廊道進(jìn)行LID設(shè)計(jì)，建設(shè)雨水花園、生態(tài)溝渠、生態(tài)樹池等設(shè)施，有利于凈化鄉(xiāng)村水環(huán)境、美化生活場景、創(chuàng)造局部微氣候，進(jìn)而營造舒適良好的人居環(huán)境。同時(shí)在材料選擇、形式設(shè)計(jì)等方面應(yīng)該結(jié)合鄉(xiāng)村景觀特點(diǎn)和傳統(tǒng)文化元素，形成具有當(dāng)?shù)靥厣⑷宋臍庀⒌泥l(xiāng)土景觀。因此灌區(qū)斗渠與LID生態(tài)措施相結(jié)合，需要在凸顯地域特征的同時(shí)形成生態(tài)與藝術(shù)相結(jié)合的新時(shí)代鄉(xiāng)土景觀。這對促進(jìn)地域景觀的健康可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。

生態(tài)方面，整體的斗渠廊道LID措施選用以綠色生態(tài)設(shè)施為主，在實(shí)現(xiàn)對面源污染進(jìn)行截污凈化的同時(shí)還可以通過設(shè)計(jì)渠側(cè)緩沖帶的植物群落，優(yōu)化鄉(xiāng)村生境和生態(tài)廊道。有助于保護(hù)區(qū)域自然生境、修復(fù)區(qū)域自然水文功能、維護(hù)生物多樣性，充分發(fā)揮良好的生態(tài)效益，緩解灌區(qū)鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活發(fā)展與生態(tài)保護(hù)之間的矛盾。

4 結(jié)論

為緩解鄉(xiāng)村水環(huán)境惡化、控制農(nóng)村面源污染、建設(shè)新時(shí)代美麗鄉(xiāng)村，本研究以灌溉渠水質(zhì)保護(hù)為目標(biāo)，以四川省都江堰灌區(qū)鄉(xiāng)村末級(jí)渠系中的斗渠廊道為空間載體，研究其與LID相結(jié)合的運(yùn)用策略與方法，包括LID水文過程分析圖、LID設(shè)施選擇布局示意圖以及LID適宜措施選用表等設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

在我國，農(nóng)藥化肥的施用、人畜糞便的隨意排放、固體廢棄物的非定點(diǎn)拋棄等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活等活動(dòng)增強(qiáng)，農(nóng)村面源污染的治理和控制卻相對滯后，以致于我國農(nóng)村面源污染問題日益突出，鄉(xiāng)村流域水環(huán)境不斷惡化[16]。將都江堰灌區(qū)鄉(xiāng)村內(nèi)分布密度高且發(fā)達(dá)的斗渠廊道與LID生態(tài)措施相結(jié)合，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。比起傳統(tǒng)的工程改造而言，更為高效簡潔，在節(jié)約了成本的同時(shí)改善美化了環(huán)境，有利于構(gòu)建鄉(xiāng)村生態(tài)廊道提高生態(tài)效益以及開展鄉(xiāng)村旅游，建設(shè)美麗鄉(xiāng)村，具有良好的社會(huì)效益、生態(tài)效益與景觀效益。這對于改善都江堰灌區(qū)生態(tài)環(huán)境、控制灌區(qū)鄉(xiāng)村面源污染、緩解鄉(xiāng)村水環(huán)境惡化、建設(shè)新時(shí)代美麗鄉(xiāng)村具有積極的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)也能為我國其他灌區(qū)鄉(xiāng)村發(fā)展提供借鑒。

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