南水北调中线工程北京段施工对农业生态系统的影响及对策研究

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南水北调中线工程北京段施工对农业生态系统的影响及对策研究

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-19 1150


大型水利水电工程建设的特点之一是对生态环境造成的影响较大,这已是较为普遍的问题[1-4].南水北调中线工程,作为一项特大型跨流域调水工程,战线漫长,项目组成较多,涉及区域广泛,工程对生态环境影响的因素众多而复杂。中线工程北京段位于工程末端,主要内容为输水渠道建设,全线拟用管涵方案,因此,北京段对生态环境的影响主要体现在施工期。渠道穿越北京市房山、丰台、海淀3个行政区,全长80.3 km,涉及自然、农业和城市3类生态系统,其中,农业生态系统范围最广,其环境影响是评价重点。

  本文基于大量的环境现状调查,以北京段施工活动及其

复合土工膜是在薄膜的一侧或两侧经过烘箱远红外加热,把土工布和土工膜经导辊压到一起形成复合土工膜。随着生产工艺的提高,还有一种流延法做复合土工膜的工艺。其形式有一布一膜、二布一膜、两膜一布等。土工布作为土工膜的保护层,使保护防渗层不受损坏。为减少紫外线照射,增加抗老化性能,最好采用埋入法铺设。施工中,首先要用料径较小的砂土或粘土找平基面,然后再铺设土工膜。土工膜不要绷得太紧,两端埋入土体部分呈波纹状,最后在所铺的土工膜上用细砂或粘土铺一层10cm左右过渡层。砌上20-30cm块石(或砼预制块)作防冲保护层。施工时,应尽力避免石块直接砸在土工膜上,最好是边铺膜边进行保护层的施工。复合土工膜与周边结构物连接应采用膨胀螺栓和钢板压条锚固,连接部位要涂刷乳化沥青(厚2mm)粘接,以防该处发生渗漏。

所涉农业生态系统为研究对象,研究了各项施工活动对沿线农业生态系统产生影响的对象、范围和程度,分析了其影响特点,确定了重点保护目标,提出了对策措施,从环境保护的角度为工程设计、施工提供了科学依据。本文的研究成果对南水北调工程实施有重要的现实意义。

  1、工程概况

  南水北调中线工程北京段,起点为与河北省相接的北拒马河中支南岸,终点为团城湖,自南而北跨越房山、丰台、海淀3个行政区,全长80.3 km,工程地理位置见图1.工程主要建筑物包括北拒马河暗渠(约1.7 km)、惠南庄泵站(155 m)、加压管道(约57.1 km)、大宁调压池(70 m)、永定河倒虹吸(约2.6 km)、卢沟桥倒虹吸(约5.2 km)、西四环倒虹吸(约12.7 km)和团城湖明渠(约800 m)。设计流量为50 m3/s.永久占地80.7 h平米,临时占地713.5 h平米.工程建成后,从丹江口水库引水,多年平均向北京市供水10亿立方米,通过联合调度,实现水资源的合理利用,解决北京市的水资源紧缺问题。工程总投资约67.8亿元,施工期为3 a.

  2、工程沿线环境现状

  2.1 自然环境工程位于北京市西南太行山山前区,为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候,年平均气温11℃~12℃,多年平均降水量595 mm,多集中在夏季。全年无霜期为180~200 a.冬春季多风沙。沿线河流主要有北拒马河、永定河、大石河,交叉处均已多年干涸。

  工程穿越区可划分为低山丘陵区和倾斜平原区两大部份,长度基本各占一半,呈现出两端低、中间高的特点。两端分别为拒马河、永定河冲洪积扇的中上部,高程一般为50~60 m;中间低山丘陵区分布于石窝~瓦井以及牛口峪~贺照云一带,高程一般为60~90 m.干渠沿线土壤以砾质轻壤质为主,砾质砂壤及中壤次之。平原地区土壤主要是冲洪积物,以轻壤质为主。沿线无原生植被和自然保护区,林木覆盖率较低,占总面积的5.2%(以渠线两侧2 km统计),主要为人工经济林、城市绿化带和生态公益林,除银杏外,均为普通树种。

  2.2 社会环境工程涉及3个行政区,总面积约2 831 km2,人口约435万人。房山区主要从事种植业生产,是北京市主要粮果产区之一,全区耕地面积占总面积的20.4%.丰台区以房地产、商贸业、服务业、旅游业等第三产业为经济主导产业。海淀区是国家重点建设的文化教育科研基地,全国著名的高新技术产业区和文化教育区。

  区域内(渠线两侧2 km范围)面积最大的土地利用类型为耕地,占总面积的47.6%,多为旱田,且集中在房山区;居民地面积占总面积的30.1%,仅次于耕地;干河道、河渠面积占总面积的5.9%,为第3大类型;林地、绿地面积占总面积的5.2%;其它类型的面积均小于3%.

  3 施工对农业生态系统的主要影响

  按所占土地利用类型的不同,可将渠道划为2段:郊区段和城区段。郊区段:从渠首至永定河倒虹吸出口,长约61 km,主要位于房山区,占用的主要土地类型为耕地;城区段:从永定河倒虹吸出口至团城湖,长约19 km,位于丰台区和海淀区,多为地下施工。因此,施工对生态系统的主要影响体现在对农业生态系统的影响,地点集中在房山区。

  3.1 对表土的影响表土是植物生长的根本,是构成生态金字塔的基础。它是由微生物及各种生物,在漫长岁月的加工下,形成的松软且富含营养成分的土壤。如果没有表土,就无法形成丰富的生态系统。土地一旦失去表土,生产力就很难恢复,植物无法生长。

  在工程沿线拒马河、永定河冲洪积平原上,表土层一般较薄(30~60 cm),表土以下均为砂石、土壤、砾石的混合物,因此,区域内土层结构较为脆弱。施工开挖深度一般7~9 m,开挖活动扰动土层,将表土以下的沙石层翻上地面,易造成土壤沙石化,使土层结构发生不可逆转的变化。一旦土层结构遭受破坏,失去表土,植物、农作物将难以生长。

  3.2 临时占地对农业生产的影响房山区山地多、平原少,人口密度大,加上城镇化发展,区域耕地资源紧缺。据实地考察,工程沿线40处村庄一般人均耕地0.03~0.04 hm2(如大苑上村),个别土地资源较多的村庄人均0.05 hm2(如惠南庄村),部分村庄耕地不足0.02 hm2(如大宁村),也有村庄几乎无耕地(如城关镇的西街村、洪寺村)。农业灌溉多取自地下水,由于水资源不足,农业生产受到极大限制。耕地一般为旱田,种植玉米、小麦,因缺水,蔬菜地非常少。部分村庄,由于土壤贫瘠和水源匮乏,将大量耕地改种苗圃,以获取更好的收益。

  施工临时占地713.5 h平米,包括各类堆料场,工程指挥部、停车场、生活区、临时工厂、混凝土拌和站、水泥、钢筋仓库、炸药库、油库、综合仓库,布置于渠线两侧。其中,占用耕地376.9 h平米、苗圃69.4 h平米、果园28.1 h平米,涉及房山区众多村庄(调查统计有37个自然村)。除西甘池、皇后台、大苑上村等局部地区位于山前丘陵地带,耕地类型为起伏缓坡地外,其它地区多位于北拒马河、大石河和永定河冲洪积平原上,土壤肥沃,属于国家基本农田保护区。

  据估算,施工临时占用的国家基本保护农田总面积约280 h平米,占临时被占耕地面积的2/3.如果渠道建成后永久占用这些土地,将造成本区耕地资源的减少,加剧耕地资源紧张的矛盾,影响村民的粮食自给能力。同时,这与国家保护基本农田的基本国策也相违背。因此,本着尽量减少占用耕地的原则,工程建成后,应立即对施工期间临时占用的农田进行复耕,并尽可能的减少永久占用的农田面积。对耕地受影响的农民及时按规定补偿。

  施工临时占用耕地376.9 h平米,因战线较长,施工采取分段式,以施工占地平均时间2年计,耕地年产量9 000 kg/h平米计,则施工期间共计少生产粮食约6 784 t,减少收入约6 78.4万元。

  施工临时占用果园28.1 h平米,需拆迁果树93 875株。以果树产量7 500 kg/h平米计,施工期间共计减少生产果实约421 t,减少收入约126万元。

  施工临时占用苗圃69.4 h平米,需拆迁树苗485 008株。参考拆迁补偿费,以平均每株20元计,则施工临时占用苗圃共减少村民970万元的收入。

  由上可见,施工临时占地对沿线农业生产影响较大。由于耕地是农民生存的基本,是一种永恒的物质条件。因此,工程实施中应把保护农田放在特别重要的地位。

  3.3 对农村饮用水源的影响由于区域地表水资源匮乏,郊区村镇饮用水源大多取自地下水。一般地下水水位较深,旱季用水较为紧张。尤其房山区的大苑上村、大宁村的水源问题突出,在此为例进行分析。

  大苑上村,农户300户,约980人。由于地下水位下降,致使部分水井断水,目前仅一处水井未断(直径约6 m,水深15~16 m),只能在每日中午提供1 h水源。井里设有30多台水泵,供村里生活用水、农业灌溉和农副业用水。村里平均每户用水200 L/d,农户日常生活及农副业生产都受到水源不足的影响与限制,旱季用水困难较大。水井正位于输水渠道开挖区,施工时如果处理不当,会对村民生活与生产造成严重影响。

  大宁村,农户380户,人口1 300人左右。村内近年已开采不出地下水,唯一的水源来自大宁水库内的一处深水井(深约28 m)。施工开挖时,将破坏水井及供水系统,处理不好会影响村民的生产与生活。

  此外,郊区段施工区设有15处营地,均靠近村庄,生活用水就地取用,在旱季会形成抢水局面,给缺水村庄造成影响。

  3.4 对农村节水灌溉设施的影响工程沿线农业节水灌溉管网已基本普及。根据北京市“十五”规划,平原地区将全面实现农业节水。

  据现场调查,除局部渠段(如南泉水河、马刨泉附近)地下水位较浅,有泉水出露,水源较丰富,未实行节水灌溉措施外,平原区农田灌溉一般都采用喷灌方式,因此,农田(主要是国家基本保护农田)内埋设有大量的喷灌管网,一般为直径40 cm左右的塑料管,埋深约70 cm,造价约为4 500元/hm2.渠道施工开挖会破坏农田喷灌管网。由于这些管网相互联通,具有整体统一性,因此,施工开挖,不仅破坏局部被占地段的管网,而且可能截断整个村庄的管网系统,影响农田灌溉,进而影响农业生产。

  4 对策与措施

  4.1 优化设计方案

  4.1.1 选址优化 施工营地、临时工厂等工程辅助性临时设施,占用农田较多,对农业生产影响较大,由于这些辅助设施的选址相对比较灵活,工程设计中应当遵循保护农田的原则,进行选址优化。

  优化原则包括:缩减营地数量,以减少环境影响范围,利于施工期统一管理,节约工程投资;尽量不占用国家基本保护农田,必须占用时,应当考虑所占地的可恢复性问题;尽量租用现有场地、院落,减少占地和新建工程的废水、废气、废渣等对周围环境的影响。

  4.1.2 前期勘测 施工营地选址尽量离开缺水村庄一定距离,避免施工用水加重当地用水矛盾。重点做好大苑上村和大宁村的地质水文勘测及可替代水井的选址工作。

  对被占地区的农田灌溉设施进行详细调查,为施工前期修建替代管道提供基础资料。

  4.1.3 合理安排工期 占用农田的渠道施工尽量在秋收以后或冬季进行,以减少农业生产损失。

  4.2 工程措施

  4.2.1 保护表土 施工中应采取严格的措施保护表土,避免造成不可恢复的影响。施工开挖时,将表层土(建议厚度约50 cm)单独收集堆放,并采取水土流失防治措施。施工结束后,先将地下土回填,之后再将表土均匀覆盖于表面,将场地进行平整,以减轻对耕地质量的影响。施工中临时踏压的土地会硬化、板结,在施工结束后应立即翻耕,恢复其疏松状态。

  4.2.2 水源保护 在前期勘测的基础上,对需挖占水井的村庄(如大苑上村),施工前,另挖水井,保证村民用水。对距离施工区较近,可能受施工影响的水井(如大宁村),应在其周围建立围护设施,保护水井水质,防止施工废水、废气、废渣对其污染。

  4.2.3 修建节水灌溉设施 如果施工区开挖破坏村内喷灌的主管道,则在开挖前,另行修建替代管道,避免中断当地的农业灌溉。施工营地、加工厂如占用农田,尽量不要占用布有主管道的地段,如占用,也应在开挖前,另行修建替代管道。

  4.3 管理措施在开挖、取土、运输、填筑过程中,加强施工管理,减少水土流失。尤其是夏季,天气易变、雨水较多,松散土料极易随水流失,不宜露天大量堆放。

  对施工营地用水进行管理,节约用水,减少浪费。

  加强施工队伍的管理,严格各项规章制度,教育施工人员注意保护环境、提高环保意识,避免施工机械、人员对占用场地周围其他农田的破坏。施工中的环境保护措施可按北京市建委及环保局的有关规定执行。

  4.4 资金补偿工程临时占地,补偿金应足额、及时、到位,严格按照政策与合同实行。工程建成后,应对被占用农田的农民补偿复耕费用。对挖占节水灌溉设施的农田,也可以采用补偿措施解决。

  5 结论

  (1)南水北调中线工程北京段施工对农业生态系统的影响集中于房山区,主要表现为扰动表土、减少农业生产、影响饮用水源、破坏节水灌溉设施等几个方面。

  (2)工程沿线平原区,表土层一般较薄(30~60 cm),土层结构较脆弱。施工活动扰动地表,将表土以下的沙石层翻上地面,易造成土壤沙化,使土层结构发生不可逆转的变化,植物、农作物将难以生长。

  (3)工程临时占用耕地376. hm2、苗圃69.4 hm2、果园28.1 hm2,涉及房山区众多村庄,主要为国家基本保护农田,施工占用3 a,对沿线农业生产损失影响较大。

  (4)挖占破坏水井、营地用水等,会给沿线村庄饮用水源带来较大影响,尤其以房山区大苑上村、大宁村的问题突出。工程沿线农业节水灌溉措施已基本普及,施工会破坏农田喷灌管网系统,影响农田灌溉,进而影响农业生产。

  (5)工程施工对农业生态系统的影响可以通过优化设计、工程措施、加强管理、资金补偿等措施得到减免。


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