北京市开发设项目水土保持试验示范区规划设计思路及建设

北京市开发建设项目水土保持试验示范区规划设计思路及建设情况

北京市水土保持工作总站，北京，100036

北京市延庆县水保工作站，北京，102100

北京林业大学边坡绿化研究所，北京，100083

1 建设背景

2004年4月，全国水土保持监测网络和信息系统建设一期工程正式启动，鄂竟平副部长在“统一认识，明确目标，全面推进水土保持监测预报工作”会议上明确指出“全国水土保持监测预报工作的总体目标是建成覆盖全国范围的水土保持监测网络，实现对水土流失及其防治效果的动态监测与预报”。随着我国社会经济的快速增长，资源开发、生产建设活动增多，不合理人为活动造成的新增水土流失日益加剧，开发建设项目水土保持监测作为全国水土保持监测网络系统重要的组成部分，目前全国范围内尚无一处固定的监测试验场所。基于这样一种背景，北京市水土保持工作总站积极开展工作，于2004年提出了建设北京市开发建设项目水土保持监测试验示范区的构想，要求重点试验示范和监测坡面生态治理措施的效益，以为监测、评价开发建设项目水土保持效果提供依据。

2 建设地点

通过在北京市各郊区县的水保试验示范基地进行考察、调研，最后决定将开发建设项目水土保持监测试验示范区建在北京市延庆县上辛庄水土保持科技示范园的东北部。

上辛庄水土保持科技示范园位于延庆县城东南5km、妫水河大榆树小流域从玉黄山向南延伸的分水岭西坡脚下，占地面积158.54hm2，中心区面积88.4hm2，园内分布有黄土，部分地段岩石出露，海拔500~800m，沟壑纵横，密度达2.05km/km2，多年平均降雨量为474.5mm，84%的降雨集中在6~9月。坡面、气候、植被等在华北地区具有较为广泛的典型代表性。

该水保科技示范园是一集监测、科研、示范、户外教学、农林生产为一体的综合性试验示范园区，建设有1处全自动气象站、23个常规坡面径流小区和1个土化实验室，径流小区配有全套自动化观测系统，基本实现了坡面径流小区、流域沟道控制站的径流、泥沙全过程实时监测。

根据上辛庄科技示范园区规划，要在今后3~5年内建成具有水土保持监测功能、研究功能、环境意识教育功能、引种试验功能、生态能源利用展示（太阳能、沼气使用）功能、水土保持技术展示（节水工程、治坡工程、治沟工程、高新技术应用、牧带措施）功能和水土保持生态景观展示功能的国家级综合性水土保持试验示范园区的总体目标，示范区建设必须满足：①高标准；②高科技含量；③高景观要求的原则。通过示范区建设，向社会展示新形势下我国水土保持工作的新思路、新理念和新模式。开发建设项目水土保持监测试验示范区建设，是科技示范园内的一项重要建设内容。截至目前完成的进园公路、园内道路、集雨工程、输水工程、办公建筑等分项工程，为本项目的实施提供了良好的基础设施条件。气象站、径流小区建设及相关观测试验的开展为本项目的实施提供了丰富的经验，并与本项目试验结果互为补充，可形成一套完整、齐备的水土保持基础数据资料。

3 开发建设项目水土保持监测试验示范区规划设计思路

试验示范区要求突出监测、突出生态、突出景观、突出水的循环利用。为此，开发建设项目水土保持监测试验示范区总体布局包括小型堆渣侵蚀试验区、钢槽坡面侵蚀试验区、大型坡面堆渣侵蚀试验区、边坡生态防护示范与侵蚀防治效果监测区、试料堆放场、道路、广场、停车场、截排水、集水工程等内容。

3.1 径流泥沙观测试验小区方案

开发建设项目水土流失基础数据的获取可根据径流泥沙试验小区来进行观测。据调查，北京地区因开发建设项目拆迁、施工产生的扰动土、弃土弃渣类型计有9类：潮土、沙土、土石混合渣、房渣土、粉煤灰、煤矸石、碎石渣、沙卵石，径流小区试验主要针对这9类弃土弃渣，以及主要的野外扰动和弃土弃渣方式进行设计，设3种形式径流小区。

（1）模拟平地小规模弃土弃渣，修建20个3m×2m试验小区，坡度为0°，为防止雨水流入和泥沙外泄，小区周围设高出地面60cm、埋深30cm的围墙，围墙结构为砖砌水泥抹面。小区末端布设直径70cm、深70cm的圆形砖砌沉沙井。将潮土、褐土、沙土、房渣土、土石渣、粉煤灰、煤矸石、碎石渣、沙卵石等试料，自然倾倒于小区内，使其形成锥形自然安息角，每一试料设2个重复，对每一小区天然降雨下的泥沙流失量进行观测。除此之外，另配置1套可移动式人工降雨器，对小区堆渣在模拟降雨条件下的流失情况进行观测，以缩短试验周期。此外，还可根据不同的研究目的，人为控制降雨条件，实现单因子的分离与分析。

（2）模拟平地高堆渣、溪谷弃渣、河道弃渣等形成的弃渣面以及施工过程中的裸露面而设置的侵蚀试验小区，按9类土渣设计，一种为采用可变坡钢槽充填土渣进行降雨侵蚀试验。钢槽尺寸为300cm（长）×150cm（宽）×50cm（深），充填土渣厚度40cm。根据水土保持技术规范0~8°、8~15°、15~25°、25~35°、35°的坡度划分，本侵蚀试验拟采用3°、12°、25°、35°四个坡度。钢槽制作时设3°、12°、25°、35°等4个可变坡度，通过坡度调节装置按试验要求进行调节，钢槽末端设径流泥沙汇集槽，底部设渗透水承接槽。试验时对坡面径流泥沙和底部渗透水分别进行收集量测。钢槽侵蚀试验分为两种，一种是使用天然降雨，一次充填试料，连续观测1~2年，研究开发建设项目扰动面或弃土弃渣在天然降雨下的侵蚀动态过程，需38个钢槽；另一种是使用人工模拟降雨，一次充填试料，只进行一次试验，以便开展人为控制降雨条件下的侵蚀试验，同时向建设单位或方案编制单位提供测试和技术咨询服务，设计2个钢槽。每一钢槽末端设宽70cm、长140cm、深50cm的砖砌方槽，以便放置2个直径60cm、高60cm的铁桶，一个用来收集表面径流和泥沙，另一个用以收集底部渗透水，渗透水除进行数量分析之外，还需进行水质分析。

（3）鉴于上述两种侵蚀试验规模较小，无法真实模拟现场堆渣侵蚀情况，针对上述土渣类型，考虑在科技示范园内的沟坡，设置大型坡面堆渣侵蚀试验小区，试验小区长10-15m，宽5m，堆渣厚度考虑为60cm，进行流失泥沙观测试验。

3.2 边坡生态防护示范与侵蚀防治效果监测

植被护坡与工程护坡相比具有以下几点优势：（1）与单一工程护坡相比，植被护坡不仅能固土，而且能增加土壤入渗，减少地表径流；（2）护坡功能强，大部分植被护坡，都配有工程稳定措施，可以发挥工程、植物双重护坡效能；（3）植物护坡在稳固边坡的同时，还可

改善生态环境；（4）通过不同植物品种和不同造型的配置，可表现出不同的生态景观效果。北京地区有大量边坡存在，如河道岸坡、堤坡、山区公路或铁路边坡、山丘区建筑边坡等。建设项目开挖或填筑的边坡，一般因坡陡、土质结构差，无植被覆盖，而成为水土流失发生的重要地段。为将植被护坡技术在边坡及河道岸坡中推广应用，防治水土流失发生，改善北京地区生态面貌，本项目设边坡生态防护示范与侵蚀防治效果监测区，示范北京市河道、公路、矿山、滑雪场等主要工程的生态护坡技术，并对其效益进行监测。边坡生态防护示范与侵蚀防治效果监测小区布置如下表，小区长10.0m，宽5.0m，下端设集流桶。

生态边坡防护示范与侵蚀防治效果监测小区布设

3.3 植被恢复系数试验区规划

水土保持防治方案中有6项防治目标，即扰动土地治理率、水土流失总治理程度、土壤流失控制比、拦渣率、植被恢复系数和林草覆盖率，是水土保持工程验收的重要量化依据，对于植被恢复系数，其含义为植物措施面积与可绿化面积之比，什么样的扰动面为可绿化地面，在不同扰动面上种植植物，植物覆盖及长势达到什么程度为合格，尚无系统的指标要求和量化标准，因此，需设植被恢复试验区，针对不同扰动面、不同弃渣类型、不同植物种类进行试验，以确定可绿化地面的指标标准，提出不同扰动面、弃渣面在工程和植物措施上的设计要求、植物措施防治标准，在保证水土流失防治措施体系安全稳定的基础上，真正做到生态优先，提高水土保持措施质量。为此，将示范区北测图案绿地内的空地，作为建设项目扰动面植被恢复试验区，进行不同弃渣面植被恢复试验。

3.4 截排水、集水工程

北京是一严重缺水的大都市，水资源紧缺问题已经成为社会经济发展的重大障碍之一。为在试验示范区内展示惜水、节水的用水理念，本设计将基地范围内雨水和各种试验排放废水加以收集，净化后，进行循环式重复利用，为此，截排水、集水系统布设了以下主要工程内容：

截排水沟、沉砂池、一级蓄水池、二级蓄水池。

示范区内雨水和径流桶内排放废水，汇集至截排水沟，流经沉砂池沉淀后，再进入一级蓄水池，在一级蓄水池澄清，用抽水泵抽取蓄水池中的水，可直接浇灌绿地。也可在抽水泵出水口处加设净化水过滤器，将抽水用于人工降雨器模拟侵蚀试验。

一级蓄水池与其下游二级蓄水池连通，多量清水还可进入二级蓄水池进行蓄积。

建设时，截排水沟、沉砂池、蓄水池尽量使用环保生态型材料和形式。

3.5 新建道路、广场、停车场及辅助园林景观设计

沿园区修2.5m宽环路，道路建设在考虑承压强度基础上，尽可能使用透水生态型材料，在园区南侧修建耐压生态停车场，包括eco-cell植草、卵石、透性保湿砂砖等多种类型。

除此之外，少量空闲地规划设计了园林绿地和景观小品。

4 开发建设项目水土保持监测试验示范区建设情况

北京市开发建设项目水土保持监测试验示范区，已于今年2007年6月开始动工建设，目前已完成边坡生态防护示范与侵蚀防治效果监测区内36个小区的基础设施、边坡防护与集流

槽安装等工作，园区集排水工程及道路系统工程也已完成。