南水北調中線工程北京段施工對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響及對策研究

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    大型水利水電工程建設的特點之一是對生態(tài)環(huán)境造成的影響較大，這已是較為普遍的問題[1-4].南水北調中線工程，作為一項特大型跨流域調水工程，戰(zhàn)線漫長，項目組成較多，涉及區(qū)域廣泛，工程對生態(tài)環(huán)境影響的因素眾多而復雜。中線工程北京段位于工程末端，主要內容為輸水渠道建設，全線擬用管涵方案，因此，北京段對生態(tài)環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在施工期。渠道穿越北京市房山、豐臺、海淀3個行政區(qū)，全長80.3 km，涉及自然、農(nóng)業(yè)和城市3類生態(tài)系統(tǒng)，其中，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)范圍最廣，其環(huán)境影響是評價重點。

　　本文基于大量的環(huán)境現(xiàn)狀調查，以北京段施工活動及其所涉農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，研究了各項施工活動對沿線農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的對象、范圍和程度，分析了其影響特點，確定了重點保護目標，提出了對策措施，從環(huán)境保護的角度為工程設計、施工提供了科學依據(jù)。本文的研究成果對南水北調工程實施有重要的現(xiàn)實意義。

　　1、工程概況

　　南水北調中線工程北京段，起點為與河北省相接的北拒馬河中支南岸，終點為團城湖，自南而北跨越房山、豐臺、海淀3個行政區(qū)，全長80.3 km，工程地理位置見圖1.工程主要建筑物包括北拒馬河暗渠（約1.7 km）、惠南莊泵站（155 m）、加壓管道（約57.1 km）、大寧調壓池（70 m）、永定河倒虹吸（約2.6 km）、盧溝橋倒虹吸（約5.2 km）、西四環(huán)倒虹吸（約12.7 km）和團城湖明渠（約800 m）。設計流量為50 m3/s.永久占地80.7 h平米，臨時占地713.5 h平米.工程建成后，從丹江口水庫引水，多年平均向北京市供水10億立方米，通過聯(lián)合調度，實現(xiàn)水資源的合理利用，解決北京市的水資源緊缺問題。工程總投資約67.8億元，施工期為3 a.

　　2、工程沿線環(huán)境現(xiàn)狀

　　2.1 自然環(huán)境工程位于北京市西南太行山山前區(qū)，為典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，年平均氣溫11℃～12℃，多年平均降水量595 mm，多集中在夏季。全年無霜期為180～200 a.冬春季多風沙。沿線河流主要有北拒馬河、永定河、大石河，交叉處均已多年干涸。

　　工程穿越區(qū)可劃分為低山丘陵區(qū)和傾斜平原區(qū)兩大部份，長度基本各占一半，呈現(xiàn)出兩端低、中間高的特點。兩端分別為拒馬河、永定河沖洪積扇的中上部，高程一般為50～60 m；中間低山丘陵區(qū)分布于石窩～瓦井以及?？谟R照云一帶，高程一般為60～90 m.干渠沿線土壤以礫質輕壤質為主，礫質砂壤及中壤次之。平原地區(qū)土壤主要是沖洪積物，以輕壤質為主。沿線無原生植被和自然保護區(qū)，林木覆蓋率較低，占總面積的5.2%（以渠線兩側2 km統(tǒng)計），主要為人工經(jīng)濟林、城市綠化帶和生態(tài)公益林，除銀杏外，均為普通樹種。

　　2.2 社會環(huán)境工程涉及3個行政區(qū)，總面積約2 831 km2，人口約435萬人。房山區(qū)主要從事種植業(yè)生產(chǎn)，是北京市主要糧果產(chǎn)區(qū)之一，全區(qū)耕地面積占總面積的20.4%.豐臺區(qū)以房地產(chǎn)、商貿(mào)業(yè)、服務業(yè)、旅游業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)為經(jīng)濟主導產(chǎn)業(yè)。海淀區(qū)是國家重點建設的文化教育科研基地，全國著名的高新技術產(chǎn)業(yè)區(qū)和文化教育區(qū)。

　　區(qū)域內（渠線兩側2 km范圍）面積最大的土地利用類型為耕地，占總面積的47.6%，多為旱田，且集中在房山區(qū)；居民地面積占總面積的30.1%，僅次于耕地；干河道、河渠面積占總面積的5.9%，為第3大類型；林地、綠地面積占總面積的5.2%；其它類型的面積均小于3%.

　　3 施工對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的主要影響

　　按所占土地利用類型的不同，可將渠道劃為2段：郊區(qū)段和城區(qū)段。郊區(qū)段：從渠首至永定河倒虹吸出口，長約61 km，主要位于房山區(qū)，占用的主要土地類型為耕地；城區(qū)段：從永定河倒虹吸出口至團城湖，長約19 km，位于豐臺區(qū)和海淀區(qū)，多為地下施工。因此，施工對生態(tài)系統(tǒng)的主要影響體現(xiàn)在對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響，地點集中在房山區(qū)。

　　3.1 對表土的影響表土是植物生長的根本，是構成生態(tài)金字塔的基礎。它是由微生物及各種生物，在漫長歲月的加工下，形成的松軟且富含營養(yǎng)成分的土壤。如果沒有表土，就無法形成豐富的生態(tài)系統(tǒng)。土地一旦失去表土，生產(chǎn)力就很難恢復，植物無法生長。

　　在工程沿線拒馬河、永定河沖洪積平原上，表土層一般較?。?0～60 cm），表土以下均為砂石、土壤、礫石的混合物，因此，區(qū)域內土層結構較為脆弱。施工開挖深度一般7～9 m，開挖活動擾動土層，將表土以下的沙石層翻上地面，易造成土壤沙石化，使土層結構發(fā)生不可逆轉的變化。一旦土層結構遭受破壞，失去表土，植物、農(nóng)作物將難以生長。

　　3.2 臨時占地對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響房山區(qū)山地多、平原少，人口密度大，加上城鎮(zhèn)化發(fā)展，區(qū)域耕地資源緊缺。據(jù)實地考察，工程沿線40處村莊一般人均耕地0.03～0.04 hm2（如大苑上村），個別土地資源較多的村莊人均0.05 hm2（如惠南莊村），部分村莊耕地不足0.02 hm2（如大寧村），也有村莊幾乎無耕地（如城關鎮(zhèn)的西街村、洪寺村）。農(nóng)業(yè)灌溉多取自地下水，由于水資源不足，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到極大限制。耕地一般為旱田，種植玉米、小麥，因缺水，蔬菜地非常少。部分村莊，由于土壤貧瘠和水源匱乏，將大量耕地改種苗圃，以獲取更好的收益。

　　施工臨時占地713.5 h平米，包括各類堆料場，工程指揮部、停車場、生活區(qū)、臨時工廠、混凝土拌和站、水泥、鋼筋倉庫、炸藥庫、油庫、綜合倉庫，布置于渠線兩側。其中，占用耕地376.9 h平米、苗圃69.4 h平米、果園28.1 h平米，涉及房山區(qū)眾多村莊（調查統(tǒng)計有37個自然村）。除西甘池、皇后臺、大苑上村等局部地區(qū)位于山前丘陵地帶，耕地類型為起伏緩坡地外，其它地區(qū)多位于北拒馬河、大石河和永定河沖洪積平原上，土壤肥沃，屬于國家基本農(nóng)田保護區(qū)。

　　據(jù)估算，施工臨時占用的國家基本保護農(nóng)田總面積約280 h平米，占臨時被占耕地面積的2/3.如果渠道建成后永久占用這些土地，將造成本區(qū)耕地資源的減少，加劇耕地資源緊張的矛盾，影響村民的糧食自給能力。同時，這與國家保護基本農(nóng)田的基本國策也相違背。因此，本著盡量減少占用耕地的原則，工程建成后，應立即對施工期間臨時占用的農(nóng)田進行復耕，并盡可能的減少永久占用的農(nóng)田面積。對耕地受影響的農(nóng)民及時按規(guī)定補償。

　　施工臨時占用耕地376.9 h平米，因戰(zhàn)線較長，施工采取分段式，以施工占地平均時間2年計，耕地年產(chǎn)量9 000 kg/h平米計，則施工期間共計少生產(chǎn)糧食約6 784 t，減少收入約6 78.4萬元。

　　施工臨時占用果園28.1 h平米，需拆遷果樹93 875株。以果樹產(chǎn)量7 500 kg/h平米計，施工期間共計減少生產(chǎn)果實約421 t，減少收入約126萬元。

　　施工臨時占用苗圃69.4 h平米，需拆遷樹苗485 008株。參考拆遷補償費，以平均每株20元計，則施工臨時占用苗圃共減少村民970萬元的收入。

　　由上可見，施工臨時占地對沿線農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響較大。由于耕地是農(nóng)民生存的基本，是一種永恒的物質條件。因此，工程實施中應把保護農(nóng)田放在特別重要的地位。

　　3.3 對農(nóng)村飲用水源的影響由于區(qū)域地表水資源匱乏，郊區(qū)村鎮(zhèn)飲用水源大多取自地下水。一般地下水水位較深，旱季用水較為緊張。尤其房山區(qū)的大苑上村、大寧村的水源問題突出，在此為例進行分析。

　　大苑上村，農(nóng)戶300戶，約980人。由于地下水位下降，致使部分水井斷水，目前僅一處水井未斷（直徑約6 m，水深15～16 m），只能在每日中午提供1 h水源。井里設有30多臺水泵，供村里生活用水、農(nóng)業(yè)灌溉和農(nóng)副業(yè)用水。村里平均每戶用水200 L/d，農(nóng)戶日常生活及農(nóng)副業(yè)生產(chǎn)都受到水源不足的影響與限制，旱季用水困難較大。水井正位于輸水渠道開挖區(qū)，施工時如果處理不當，會對村民生活與生產(chǎn)造成嚴重影響。

　　大寧村，農(nóng)戶380戶，人口1 300人左右。村內近年已開采不出地下水，唯一的水源來自大寧水庫內的一處深水井（深約28 m）。施工開挖時，將破壞水井及供水系統(tǒng)，處理不好會影響村民的生產(chǎn)與生活。

　　此外，郊區(qū)段施工區(qū)設有15處營地，均靠近村莊，生活用水就地取用，在旱季會形成搶水局面，給缺水村莊造成影響。

　　3.4 對農(nóng)村節(jié)水灌溉設施的影響工程沿線農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉管網(wǎng)已基本普及。根據(jù)北京市“十五”規(guī)劃，平原地區(qū)將全面實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水。

　　據(jù)現(xiàn)場調查，除局部渠段（如南泉水河、馬刨泉附近）地下水位較淺，有泉水出露，水源較豐富，未實行節(jié)水灌溉措施外，平原區(qū)農(nóng)田灌溉一般都采用噴灌方式，因此，農(nóng)田（主要是國家基本保護農(nóng)田）內埋設有大量的噴灌管網(wǎng)，一般為直徑40 cm左右的塑料管，埋深約70 cm，造價約為4 500元/hm2.渠道施工開挖會破壞農(nóng)田噴灌管網(wǎng)。由于這些管網(wǎng)相互聯(lián)通，具有整體統(tǒng)一性，因此，施工開挖，不僅破壞局部被占地段的管網(wǎng)，而且可能截斷整個村莊的管網(wǎng)系統(tǒng)，影響農(nóng)田灌溉，進而影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

　　4 對策與措施

　　4.1 優(yōu)化設計方案

　　4.1.1 選址優(yōu)化 施工營地、臨時工廠等工程輔助性臨時設施，占用農(nóng)田較多，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響較大，由于這些輔助設施的選址相對比較靈活，工程設計中應當遵循保護農(nóng)田的原則，進行選址優(yōu)化。

　　優(yōu)化原則包括：縮減營地數(shù)量，以減少環(huán)境影響范圍，利于施工期統(tǒng)一管理，節(jié)約工程投資；盡量不占用國家基本保護農(nóng)田，必須占用時，應當考慮所占地的可恢復性問題；盡量租用現(xiàn)有場地、院落，減少占地和新建工程的廢水、廢氣、廢渣等對周圍環(huán)境的影響。

　　4.1.2 前期勘測 施工營地選址盡量離開缺水村莊一定距離，避免施工用水加重當?shù)赜盟堋Ｖ攸c做好大苑上村和大寧村的地質水文勘測及可替代水井的選址工作。

　　對被占地區(qū)的農(nóng)田灌溉設施進行詳細調查，為施工前期修建替代管道提供基礎資料。

　　4.1.3 合理安排工期 占用農(nóng)田的渠道施工盡量在秋收以后或冬季進行，以減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損失。

　　4.2 工程措施

　　4.2.1 保護表土 施工中應采取嚴格的措施保護表土，避免造成不可恢復的影響。施工開挖時，將表層土（建議厚度約50 cm）單獨收集堆放，并采取水土流失防治措施。施工結束后，先將地下土回填，之后再將表土均勻覆蓋于表面，將場地進行平整，以減輕對耕地質量的影響。施工中臨時踏壓的土地會硬化、板結，在施工結束后應立即翻耕，恢復其疏松狀態(tài)。

　　4.2.2 水源保護 在前期勘測的基礎上，對需挖占水井的村莊（如大苑上村），施工前，另挖水井，保證村民用水。對距離施工區(qū)較近，可能受施工影響的水井（如大寧村），應在其周圍建立圍護設施，保護水井水質，防止施工廢水、廢氣、廢渣對其污染。

　　4.2.3 修建節(jié)水灌溉設施 如果施工區(qū)開挖破壞村內噴灌的主管道，則在開挖前，另行修建替代管道，避免中斷當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)灌溉。施工營地、加工廠如占用農(nóng)田，盡量不要占用布有主管道的地段，如占用，也應在開挖前，另行修建替代管道。

　　4.3 管理措施在開挖、取土、運輸、填筑過程中，加強施工管理，減少水土流失。尤其是夏季，天氣易變、雨水較多，松散土料極易隨水流失，不宜露天大量堆放。

　　對施工營地用水進行管理，節(jié)約用水，減少浪費。

　　加強施工隊伍的管理，嚴格各項規(guī)章制度，教育施工人員注意保護環(huán)境、提高環(huán)保意識，避免施工機械、人員對占用場地周圍其他農(nóng)田的破壞。施工中的環(huán)境保護措施可按北京市建委及環(huán)保局的有關規(guī)定執(zhí)行。

　　4.4 資金補償工程臨時占地，補償金應足額、及時、到位，嚴格按照政策與合同實行。工程建成后，應對被占用農(nóng)田的農(nóng)民補償復耕費用。對挖占節(jié)水灌溉設施的農(nóng)田，也可以采用補償措施解決。

　　5 結論

　?。?）南水北調中線工程北京段施工對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響集中于房山區(qū)，主要表現(xiàn)為擾動表土、減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、影響飲用水源、破壞節(jié)水灌溉設施等幾個方面。

　?。?）工程沿線平原區(qū)，表土層一般較薄（30～60 cm），土層結構較脆弱。施工活動擾動地表，將表土以下的沙石層翻上地面，易造成土壤沙化，使土層結構發(fā)生不可逆轉的變化，植物、農(nóng)作物將難以生長。

　?。?）工程臨時占用耕地376. hm2、苗圃69.4 hm2、果園28.1 hm2，涉及房山區(qū)眾多村莊，主要為國家基本保護農(nóng)田，施工占用3 a，對沿線農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損失影響較大。

　?。?）挖占破壞水井、營地用水等，會給沿線村莊飲用水源帶來較大影響，尤其以房山區(qū)大苑上村、大寧村的問題突出。工程沿線農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉措施已基本普及，施工會破壞農(nóng)田噴灌管網(wǎng)系統(tǒng)，影響農(nóng)田灌溉，進而影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

　?。?）工程施工對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響可以通過優(yōu)化設計、工程措施、加強管理、資金補償?shù)却胧┑玫綔p免。