农田小流域（精选八篇）
农田小流域 篇1
确定农业种植的氮、磷等溶质产污量以及在水-土界面的迁移转换规律, 理解营养物质 (氮、磷) 随水文循环的迁移转化过程是十分必要的。不仅能很好地反映水文循环中水流的产汇流过程而且能够动态表达污染物在流域中的时空分布与输出规律, 这对研究非点源污染控制与流域生态健康、改善水环境、发展高效农业提供了科学依据, 而且对经济、社会的可持续发展有着深远的影响。
江南地区作为我国农业生产重点区域, 降水丰沛, 其对农业生产污染的影响作用不可小视。本实验通过对太湖流域典型农业田块的实验分析, 对土壤、降雨径流的氮素含量测定, 寻求施肥后氮素随时间地点的变化规律, 研究氮素在土壤中、降雨径流影响下的迁移规律以及降雨径流对氮素流失的影响规律。
本实验成果将对控制与治理太湖流域农业种植非点源污染有一定借鉴作用。
2 研究区域概况与布置
永联现代粮食基地位于张家港市, 气候上属于北亚热带南部湿润气候区, 土地肥沃, 是我国南方地区农田的典型代表。
本研究选择两块试验田A和B, 在进水口管道安装超声波流量计控制灌溉水量, 排水口处修建三角堰并配备水位计用以计算排水量。粮食基地主要种植作物为水稻和小麦, 试验田A根据原有的施肥灌溉制度, 试验田B施肥量是田A的1/2, 并填写施肥记录表。
基地内田成方、路成网、灌水河道相互连通, 设有5座泵站、1座排涝泵站和1座排涝闸门, 另外还设立了每块田块干管与支管上相应的进水口及水位检测点, 通过自动气象站、土壤墒情检测仪、水位检测仪定期采集数据, 依据水稻灌溉制度来确定水稻灌溉水量。
3 试验设计
3.1 灌溉水水量水质采集监测
实验小区的灌溉水为粮食基地河道水, 打开灌溉水阀后, 在灌溉开始和结束时在小区进水口采集灌水水样放入采样瓶, 流量可由进水口安装的超声波流量计测得。
3.2 排水水量水质采集监测
实验小区需要排水时, 打开排水口, 利用排水口的薄壁堰计算排水量, 并且在排水口采集水样, 取样频次为30min, 直至排水完毕。
3.3 暴雨被迫排水水量水质采集监测
通过气象资料记录每次降雨时间、降雨量和降雨历时。
每次降雨期间, 进行水量水质同步监测, 当暴雨形成地表径流超过水稻的耐淹水深后实验小区必须排水, 此时同步进行水量水质监测, 取样频次为30min。同时采集雨水作为本底值。
4 数据采集
降雨产流是一个较为复杂的过程, 平原地区的降雨产流主要包括降雨、蓄渗、漫流、汇流和地下径流5个阶段。其中, 前4个过程是地表径流的形成过程, 其总量受到降雨强度、降雨历时、地下水埋深、土壤含水量、地表作物覆盖等因素的综合作用。降雨开始时首先满足植物截留, 其次是土壤的下渗和侧渗, 当土壤包气带达到水分饱和时, 地表开始发生水分填洼过程, 直至形成地表漫流, 然后汇入河网。
水样采集主要是在发生降雨事件时进行, 本研究主要为人工采样, 通过分析降雨产流过程机理, 可了解到每次降雨过程在初始阶段基本不产流。试验人员在降雨后试验区开始产流时即开始采样。如果降雨量较小, 待降雨结束后在集水池采集一个混合水样;如果发生暴雨事件, 并且在试验小区出口的薄壁三角堰产生出流, 试验人员必须从产流开始采集地表径流水样, 采样频次为10min, 直至出流结束, 当降雨历时较长时, 可适当增加采样间隔。
5 暴雨条件下流域出口氮素流失特征
5.1 暴雨条件下氮素流失量与径流量的关系
经统计, 8月25日的降雨径流事件的24h降雨量59.7mm, 日平均降雨强度为0.04mm/min, 最大降雨强度达到1.32mm/min。按降雨强度分级, 该0825降雨事件属暴雨。另外, 该场降雨径流事件历时长, 达到16h, 历时较长, 因此选择该降雨事件进行暴雨条件下氮素流失过程与降雨径流关系的分析。
在8月24日12:00~8月25日12:00期间存在一个强降雨过程, 24h内雨量达到34.7mm, 占该场总降水量的58.5%。此期间具有若干次降雨强度的峰值, 其中最大降雨强度出现在8月24日16:00, 达到2.25mm/h。与降雨过程相似, 流量过程也具有若干次峰值。最大流量出现在24日20点, 滞后最大雨强出现时间3.5小时, 之后25日12点也出现过一次流量的峰值。流量的峰值与降雨的峰值有较好的响应关系。
如图2所示:TN初始浓度较高, 随后出现波动, 接着出现一次明显的峰值, 与第一次流量的峰值相比滞后, 径流开始12h后, 随着流量逐渐趋于稳定, TN浓度也逐渐稳定。氨氮和硝氮相比, 前期浓度相当, 氨氮浓度稍大于硝氮浓度, 且均存在小幅度的波动。径流开始12h后, 硝氮浓度开始缓慢上升, 而NH3-N浓度缓慢下降, 随后趋于稳定。两种氮素形态不同的迁移方式决定了其迁移特征存在差异, 氨氮主要以淋溶的方式迁移, 在壤中流和地下水中含量较高, 而硝氮主要随地表径流迁移。所以随着径流的逐渐进行, 田面水中硝氮的浓度会越来越高, 而由于氨氮随径流迁移的量较少, 大部分淋溶进入地下含水层中, 因而随着径流的进行而逐渐降低。另一方面, NH3-N在随径流的迁移过程中, 会逐渐转化为硝氮, 这也是造成径流后期NH3-N逐渐降低, 而硝氮浓度逐渐升高的原因。通过实测发现亚硝氮的值含量很小, 显著小于硝氮和氨氮。
5.2 暴雨条件下溶解态和悬浮态氮素迁移特征
溶解态和悬浮态氮素浓度随径流的迁移特征存在显著差异。初始阶段各形态氮素存在一定幅度波动, 对于总氮而言, 溶解态占据了其中的大部分, 除初始阶段, 其他时段变化较为平缓, 这主要是因为整个流域植被覆盖良好, 且流域出口附近的地势比较平坦, 降雨径流携带的大部分泥沙沉积于此, 造成悬浮态总氮含量较低;此外悬浮态总氮浓度与总氮浓度的变化过程十分相似, 各峰值出现时间基本对应, 所以总氮浓度变化主要由悬浮态总氮引起。
溶解态和悬浮态氨氮的浓度水平相当, 可能由于氨氮带正电荷, 一般情况下土壤胶体大多带负电荷, 对其表现为吸附特性, 导致大量氨氮吸附于土壤颗粒上, 此外氨氮浓度变化过程与悬浮态氨氮相似, 说明氨氮的浓度变化主要由悬浮态氨氮引起。溶解态硝氮的平均含量明显高于悬浮态, 由于硝氮和土壤胶体均带负电荷, 因而大量硝氮以溶解态形式存在。在径流后期, 硝氮浓度缓慢上升, 这与硝氮的迁移方式和氨氮的硝化作用有关。
6 结论
暴雨条件下田面水中氮素随地表径流流失呈现出如下规律:地表水中氮素浓度的含量与径流量呈现出明显的相关关系, 随径流量的消长而消长。TN浓度峰值滞后于径流峰值。TN浓度变化主要受NH3-N和NO3-N影响, 亚硝氮影响不明显。NH3-N和NO3-N的大小关系:前期氨氮大于硝氮, 后期硝氮大于氨氮。
摘要：本文通过建立试验基地, 针对张家港地区水稻作物进行了氮素随暴雨径流迁移规律和田面水中氮素含量在暴雨条件下含量测定试验, 并且对不同径流量和地表水中氮素含量进行对比分析, 得到以下结论:暴雨条件下地表水中氮素浓度的含量与径流量呈现出明显的相关关系;溶解态和悬浮态氮素浓度随径流的迁移特征存在显著差异。
关键词：农田小流域,氮素,迁移规律,流失特征
参考文献
[1]王永维, 苗香雯, 崔绍荣, 等.平地漫灌灌溉水净化与循环利用研究[J].农机化研究, 2004, 3:90-92.
小流域综合治理方法 篇2
关键词：水土流失；水土保持；小流域综合治理
中图分类号： TV85；S157 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.23.055
1我国水土流失现状
水土流失面积大且范围广。我国水土流失面积占国土面积的37.1%。侵蚀类型多样，土壤侵蚀类型主要有水力侵蚀、风蚀、风蚀水蚀共同作用以及冻融侵蚀；时空分布不均。夏季多水力侵蚀，冬季多风力侵蚀；土壤流失严重。
2工程项目总体建设任务
一是以小流域综合治理为重点，以改善农村水土流失地区的生产生活条件和生态环境为着力点，做到水土流失治理与水源和水环境保护、人居环境改善相结合，建立综合防治和立体开发体系，促进项目区生态环境向良性循环转化，使小流域达到景观优美、自然和谐、卫生清洁、人居舒适；二是治理水土流失，减少泥沙入河；三是保护耕地面积，促进粮食增产；四是涵养水源，控制面源污染；五是改善农村生产条件和生活环境，促进农村经济社会发展。
3治理措施
3.1工程方面
水土保持工程措施是综合治理措施的重要组成部分，是指通过改变一定范围内小地形，拦蓄地表径流，增加雨水入渗，改善生产生活条件，建立良好生态环境，减少或防止土壤侵蚀，合理开发、利用水土资源而采取的措施。
以近期所做的某地区小流域水土保持综合治理工程为例，项目新建两座挡水堰，铺设坡改平生态护坡砌块护砌两侧河岸。挡水堰采用C25埋石混凝土重力宽顶堰型式，上下游设置连接段，尾部设置齿槽。边坡采用坡改平生态护坡砌块护砌，规格为正六边形，上表面为平面，下表面适应边坡，砌块空心内回填种植土。
3.2林草方面
设计原则应结合当地特色产业，本着因地制宜，充分发挥本地自然资源优势，遵循合理布局、适地适树、兼顾周围、相对集中、方便管理的原则。
3.2.1水保林及疏林补植 首先要准确选择树种，在坡度较陡，土层较为贫瘠的荒地营造水保林。以近期所做的某地区小流域水土保持综合治理工程为例，根据“适地适树”的原则，结合小流域植被现状、群众的意愿和种植管理技术水平，项目区水土保持林与疏林补植树种选择侧柏；其次是合理的营林措施，三月底进行造林，起苗时带宿土，栽后浇水压实，严格掌握“三埋两踩一提”的技术要点，定期进行松土、除草、修枝及抚育更新等，及时进行病虫害防治。
3.2.2经济林 小流域经济林建设既是治理水土流失、改善生态环境的重要措施，也是发展小流域经济、促使群众脱贫致富奔小康的重要手段。经济林建设，应选择流域内坡度相对较缓、距居民点较近、水源方便的坡耕地。以近期所做的某地区小流域水土保持综合治理工程为例，结合项目区实际情况和市场需求，选择了被当地农民较为接受的树种——核桃，配置方式为纯林。
3.3封育治理方面
在适宜的水土资源和光热资源的疏幼林地，通过封育治理并辅以管护措施来恢复林草植被，在较短的时间内实现大面积水土流失的初步治理和生态恢复。主要措施包括：划定需要封禁的区域，设置封育标志，防止人畜进入。由相关部门建立封禁制度，禁止在封禁区内进行任何生产性活动。地方上成立护林小组，定期检查树木生长恢复情况；有关部门及时查处违规活动，防止林区遭到破坏。
4工程管理
4.1组织管理机构
为实施好小流域综合治理工作，由当地街道办事处成立水土保持生态建设项目领导小组，由街道办政府分管领导任组长，确定专人办公，具体负责项目规划设计、资金管理、技术指导、质量检查、工程验收和监测评价等事宜，以确保工程的顺利实施。
4.2组织管理措施
4.2.1严格落实建设项目“四制”管理，加强质量监督 严格建设管理程序，落实项目法人制、工程招投标制、监理制、合同制。
4.2.2项目公示 项目实施前，对项目的项目法人、设计单位、施工单位、监理单位、责任人、建设地点、任务工期、市补助资金、地方配套资金等以公示牌形式进行公示。工程施工自验后，需根据验收结果，将完成的各项措施的工程数量、市补助资金和地方的配套资金使用情况、工程管护单位（人）等主要内容以公示牌形式进行公示。
4.2.3项目财务管理 按照水土保持项目建设有关资金管理办法等相关规定，对该工程实行“专户、专账、专款、专人、专用”的五专管理。严格各项财务纪律，保证工程资金安全。
4.3技术保障措施
为做好技术保障工作，从前期工作开始，项目法人就需成立技术培训部门，培训对象为农民技术员以及具有一定文化程度的农村中青年人员，采用室内教学和野外实践相结合、集中教学与分散教学相结合、定点培训与巡回教学相结合的培训方式。培训内容主要围绕水土流失治理与工程管理、果树管理、效益监测、新技术推广应用等。为提高小流域治理水平和管护能力，计划派出部分技术人员外出学习外地小流域治理先进经验，引进先进流域治理技术。
4.4工程运行管理
项目由产权单位负责工程日常管理和养护。
农田小流域 篇3
1 旱地全膜双垄沟播技术与灌溉地全膜垄作沟灌技术的异同比较
1.1 旱地全膜双垄沟播技术
在甘肃省干旱地区近年大面积推广的旱农技术“玉米全膜双垄沟播栽培”, 是针对本省半干旱地区降水量少 (300～500mm/年) , 时空分布不均, 春旱出现频次高, 影响作物播种、出苗和生长气候特点, 并按照玉米前期生长缓慢, 需水量少, 比较耐旱, 在拔节后生长迅速, 需水的关键时期与自然降水的时空分布基本吻合的生理特性, 在传统地膜覆盖技术的基础上, 改进创新的旱作农业技术。“双垄”就是田间作业时起“大小垄”, 大垄宽70cm, 高10cm;小垄宽40cm, 高15cm。“全膜”就是用120cm宽的地膜全地面覆盖, 每幅膜对应盖在一小一大, 一高一低两个垄面上, 两幅膜相接在大垄面中间。“沟播”就是按规定的亩株数、株距把玉米种子破膜点播在沟内。
该技术的特点:一是在覆盖方式上由半膜覆盖变为全膜覆盖将更有效地减少土壤水分蒸发保墒提墒;提高土壤温度, 增加有效积温;抑制田间杂草等;二是在种植方式上由平作穴播变为垄作沟种, 通过起大小垄, 形成垄沟起伏的集雨面微地理环境, 使微小降水 (<5mm) 通过垄面集流入渗于玉米根部, 大大提高了天然降水的利用率, 从而为玉米生长发育获得产量创造了一个相对稳定的农田生态环境。一句话, 全膜双垄沟播技术融覆盖抑蒸、垄面集水, 垄沟种植技术为一体, 实现了保墒蓄墒。雨水富集叠加, 就地渗入供作物需求, 获得高产的效果, 已在本省连续4年大面积推广应用, 取得了显著的增产增收效益, 是旱作农业革命性的一项集成技术。
1.2 灌溉地全膜垄作沟灌技术
在武威市灌溉农田, 尤其是西营灌区, 目前试验示范的“玉米垄膜沟灌栽培技术”是针对石羊河流域重点治理, 完成向蔡旗断面下泄水量约束性指标目标, 实施市委市政府“节水增收入户”工程的集成性技术。该项技术是在中国农业大学、西北农林大学、甘肃农业大学, 甘肃省农科院等高校院所在武威市多年的垄作沟灌、畦作沟灌, 隔沟交替灌溉等农田“非充分灌溉”、“亏缺灌溉”试验研究、验证的基础上推出的。2008年, 市、区农技中心在凉州区永昌镇白云村井灌条件下, 用人工起垄覆膜的方式, 示范玉米全膜垄作沟灌节水种植技术6.7hm 2, 取得了节水增收的良好效果。该项技术用水、产量参数是依据《武威市行业用水定额 (试行) 》 (2007年) 之规定, 井水灌区, 河水灌区玉米田净灌水定额分别为6075～7075m 3/hm 2和5400～6375m 3/hm 2, 目标产量12750kg/hm 2以上, 玉米生长发育生理特性等方面设计的。具体的田间作业:开沟起垄, 沟宽40cm、沟深18～20cm、垄宽50～60cm, 用宽幅120cm地膜覆盖垄面沟底。每垄面上点种两行玉米, 人工穴播, 行距35cm, 株距23～25cm, 7.5～8.25万株/hm 2。灌水采取沟内灌水, 水不上垄的方式, 生育期内灌水4～5次, 每次灌水量控制在975～1125m 3/hm 2, 总净灌水量控制在定额之内。
该技术的特点:一是在覆盖方式上, 将粗放的条膜 (半膜) 覆盖改进为精细的全膜覆盖, 使之更有效的保墒、增温, 调节土壤水分运动状态, 抑制田间杂草, 同时在灌水时因形成地面膜隔层, 田间水流速度快, 减缓水分垂直渗漏;二是在耕作方式上, 将传统的平作点播改进为垄作点种。通过开沟起垄, 形成灌水沟, 便于集中沟灌, 相对平作减少过水面积, 灌水量减少。同时起垄时集中施肥, 改善土壤结构, 为玉米根系发育, 增强苗期耐旱性创造良好的土壤环境;三是在灌水方式上, 将大田漫灌改进为沟内灌水, 水不上 (漫) 垄。通过沟内灌水, 灌水集中, 田间过水面积小, 水分在垄间横向、侧向浸润渗透, 供作物根系吸收, 同时有导流速灌作用, 这就避免了平作漫灌下, 田间积水量大, 过多的水分垂直向下渗透到耕层下部而损耗。
1.3 旱地全膜双垄沟播与灌溉地全膜沟灌种植比较
一是前者尽最大努力、最大可能地利用自然降水, 把无效降水变为有效降水, 千方百计提高降水利用率。水分供给纯粹靠自然, 由“天”安排。后者按单位面积配水定额和作物需水规律, 以满足作物需水定量灌水, 尽量减少大水猛水灌溉造成的渗透、蒸发损耗, 千方百计提高单方水效益。水分供给除少量降水外, 主要靠人为因素, 即水利设施的控制。
二是前者通过起大小垄全膜覆盖, 形成集水的微地理环境, 使有效降水由分散的均匀的面集成线 (沟) , 再由线 (沟) 汇集成点 (穴) , 供作物苗期需用, 保全苗、齐苗、壮苗。突出垄的作用, 主线是集水垄面。后者通过开沟起垄, 地膜覆盖, 形成灌水沟, 使全面积漫灌变为有规则的局部集中导向灌溉, 使灌水由全面重力垂直向下渗漏转为局部横向、侧向浸润垄体土壤, 水流导向, 满足作物根系需水。突出的是沟的作用, 主线是沟内集中灌水, 水不漫垄面。
三是前者作物 (玉米) 种在沟内, 大小垄的土壤状况对作物生长的影响不大, 肥料集中施在沟底。后者作物 (玉米) 种在垄上或垄侧, 起垄时肥料集中施在垄中, 垄体土壤结构发生大的变化, 有利于作物根系发育沟的作用主要是导流速灌增强土壤的通透性。
四是前者与后者的共同点。把粗放的条膜 (半膜) 覆盖改进为精细的全膜覆盖, 使之更有效的: (1) 阻隔土壤水分蒸发, 保墒提墒; (2) 提高土壤温度, 增加有效积温; (3) 调节土壤水分运动状态, 改善作物土壤水肥供给环境; (4) 抑制田间杂草; (5) 改善作物下部叶片光照环境。
2 玉米全膜沟灌技术在西营灌区的示范试验
2.1 示范验证情况
2009年把玉米垄膜沟灌技术放在凉州区西营灌区示范推广, 在井水灌区的永昌镇白云村、河水灌区的永丰镇沿沟村、丰乐镇沙滩村共落实示范面积155.3hm 2。
在示范实践中, 由于持续干旱近6个月 (2008年12月～2009年5月) , 再加上西营河灌区示范村是深秋水泡地, 春季起垄后干土层厚, 墒情差。春播时, 起垄覆膜机械又不能按农艺要求全膜覆盖作业, 只能将用宽幅120cm膜的全膜盖垄改为用90cm膜的半膜盖垄, 且垄面镇压不实, 影响提墒, 引致了跑墒失墒出苗不好等现象。有的地块虽经乡镇和技术部门组织农民采取了注水保苗措施, 但在一定程度上仍影响了全苗壮苗。由于长达8个月 (2008年10月中旬至2009年6月上旬灌第一水) 田间未进水, 也无有效降水, 农民始终担心地太干玉米受旱, 灌水仍以大水漫灌淹垄。生育期共灌水4次, 总灌水量5850～6750m 3/hm 2。若以技术要求的垄沟刚灌满水为准, 总灌溉量降至4650～4950m 3/hm 2, 每公顷可节水在1200m 3以上。玉米测产结果为:半膜垄作沟灌平均产量1268kg/hm 2, 比常规地膜平作平均每公顷11614.5kg增产1065kg, 增产9.2%。
井水灌区的白云村, 示范田玉米半膜垄作沟灌生育期灌水4次, 实际灌水量以技术要求的刚灌满垄沟为准, 加泡地水1800m 3, 总灌水量5475～5925m 3/hm 2。比常规地膜平作每公顷总灌水量6750～7200m 3节水1275m 3左右。玉米测产结果为:半膜垄作沟灌示范田产量12882kg/hm 2, 较常规地膜平作平均每公顷产11512.5kg, 增产1357.5kg, 增产11.8%。
在进行示范的同时, 有针对性地开展了对比验证试验。武威市农技中心试验基地 (原市农科所院内) 在井水灌溉水表计量控制下, 产量为:玉米半膜垄作垄播沟灌2常规地膜平作漫灌 (13864.5kg/hm 2) <全膜垄作垄播沟灌 (14046kg/hm 2) ;每公顷灌水量 (冬季泡地水均为1800m 3, 生育期均灌4次水) 为:全膜垄作垄播沟灌 (5004m 3/hm 2) <半膜垄作垄播沟灌 (5139m 3/hm 2) <常规地膜平作漫灌 (6289.5m 3/hm 2) 。也就是说, 在田块平整、耕层深厚、土壤肥沃, 井水即需即灌小畦灌溉条件下, 全膜垄作垄播沟灌增收节水效果最好, 较全膜覆盖平作漫灌每公顷增产642kg, 每公顷节水1285.5m 3, 单方灌溉水效益为2.8kg/m 3。
2.2 存在的问题
1) 河水灌区, 尤其是西营灌区现行的配水灌溉制度及水量控制措施与全膜垄作沟灌技术的灌水要求很难对接。垄作沟灌要求按作物生长需水规律, 以适宜的水量、流向流速灌溉, 而不是大水、猛水冲灌。要做到时间上与作物生理需水吻合, 方式上要求沟里过水, 水不漫垄。这在井水灌区可以做到, 而在根据水库调蓄情况确定供水轮次, 且大水、猛水灌溉的河水灌区目前很难做到。
2) 全膜垄作沟灌技术的前提是地块相对平整, 长宽比例适宜, 面积在334～667m 2之间的小畦地块。在西营灌区, 田间渠系配套的条田长度大多在80～100m之间, 面积1334～2668m 2, 且是一头高, 一头低的“翘尾巴”地。在这种地块上, 不能均匀过水, 往往是低洼的一头积水淹垄, 每次灌水势必超过技术要求的浇水定额。还有的地块由于地势落差大, 呈阶梯形不规则的“蹄窝地”, 田间渠系难以配套, 灌水还存在着地块与地块之间的串灌。
3) 起垄覆膜机具不配套, 现推出的机具达不到农艺设计要求。一是负荷过重, 要求动力在22.05kW左右, 与现时农户已有的13.23～14.7kW的拖拉机难以配套;二是起垄整形能力差, 垄面下凹, 镇压不实, 地膜难以按农艺要求紧贴垄面, 提墒困难;三是覆膜达不到农艺要求, 90cm宽幅地膜过窄, 只盖垄不盖沟, 且铺膜质量差, 失墒严重, 使全膜覆盖保墒节水的作用难以实现。
4) 对西营河水灌区的配水轮次制度及具体的水量控制方式了解不透, 长时间冬春连旱下土壤墒情变化规律掌握的不深, 针对河水灌区农田节水技术试验研究做的甚少, 没有预计到今年的春季土壤墒情非常差, 也没有考虑到灌区的配水轮次及水量控制方式与技术要求难以对接。简单地把井水灌区的全膜垄作方式套用到情况不同的河水灌区, 在示范中出现了补种, 注水保苗的被动情况。
5) 水利、农业、农机部门之间的协作不紧密, 诸多接口技术没进行研究, 配套措施没沟通衔接, 合作关系没建立好。只注重了专业内的怎么做, 忽视了行业间的如何办, 节水的过程、效果单从耕种农艺技术一个方面难以表述清楚。这里特别强调的是, 全膜垄作沟灌技术的节水增收原理, 行业之间认知不一致, 乡镇干部、农民群众认识不到位, 具体组织实施中在因地制宜方面有缺陷。技术宣传培训滞后, 试验、示范、推广的程序没有走到。
3 对灌溉地节水技术推广的思考
3.1 以新的理念推广节水增收技术
1) 节水增收技术推广是武威市现阶段水权制度改革的主要内容, 是不可缺少的科技支撑。水权制度改革不是简单的用水定额的配置、发水票, 而是由管水、供水、用水等诸元素环环相扣, 链接严密, 互为因果的复杂系统工程。管水、供水、用水是水权制度改革的三个不可分割的支撑关节。所谓管水就是政府的水资源管理政策、水价政策、水权配制条规、水务管理体制及运行机制;所谓供水就是配套完善先进、运行规范良好的水利设施及其运行管理机制;所谓用水就是与配水定额相匹配的、节水增收灌溉耕作制度、适用先进的种植技术及生产模式。管水体制机制的功能强弱决定着供水运行质量, 供水是否及时畅流意味着定额水量配置能否到位, 使农民满意。然而, 用水水平的高低, 又体现着节水的效果, 反映着水权制度改革目标实现的程度。缺乏管水的有效机制、条规制度及硬件设施, 定额供水运行就无规可依, 无控制手段;与节水相匹配的农田灌溉耕作制度及种植技术建立滞后或者不完善, 定额供水就无节水的基础, 水权配置将难有实际的节水效果。因此, 要用系统工程学的原理, 建立行之有效的管水机制, 强化管水手段措施;分类建设运行良好的供水渠 (网) 系, 努力做到友好供水;继承创新和谐用水的灌溉耕作制度, 处理好相互之间的依存互动关系, 形成功能强、效率高, 稳定而有序的系统支撑, 使农田节水增收种植技术能够顺利而不折不扣地落实到田间地头, 推动节水农业健康发展。
2) 在长期的绿洲农耕生产实践中, 先辈们创造并传承下来的许多抗旱技术和经验, 如, 选择耐旱作物和品种、深翻蓄水、耙耱保墒、中耕收墒、起垄水旱塘种植、恢复地力的轮作制、重施有机肥料等等, 都是我们的宝贵财富。要把这些行之有效的传统抗旱办法和现代节水增收技术有机的结合起来, 把旱作的理念经验技术措施移植转接提升到水地节水增收上来。顺应自然规律, 依托科技进步, 在欠水年份抗旱, 在丰水年份节水, 利用作物自身的耐旱潜力, 增强节水增收的多样性和可控性。
3) 在水资源约束性指标的框架下, 在定额配水的水权限定下, 把缺灌区作为干旱区, 把保灌区作为缺灌区, 科学调整农业结构, 合理作物种植布局, 建立与水情相适应, 与水权相匹配的介于旱地与水地之间的“旱作补灌”耕种制度。
4) 对于农田种植生产来说, 节水的实质是以经济合理的灌水量获得最佳的水分利用率, 实现增收目标的前提是必须满足作物最大生产潜力的需水生理需求。这就要求我们把定额配水量用好, 按作物生长需水规律, 把握好供水的时间及数量, 创造获得高产的水分环境。在生产实践中, 作物生长前期, 要以“非充分灌溉理论”为基础, 春夏调控抗旱灌溉, 保证全苗壮苗, 避免“卡脖旱”;作物生长中后期, 要充分利用7～9月的降水, 进行补充灌溉, 获得稳产高产。但要注意, 在小面积试验研究的“非充分灌溉量”是在严格条件、精确测定下获得的, 在大田使用中, 由于地理、土壤条件各异, 供水的方式不同, 试验中得到的“非充分灌溉量”不一定合适, 往往会出现技术“漂移”、“丢失”现象。因此, 试验田的“节水量”不能推算大面积农田的“节水量”, 必须有验证、示范、推广这样一个有序的过程。
3.2 关于农田节水增收技术名称
通过对“甘肃省干旱地区玉米全膜双垄沟播技术”和武威市“灌溉农田垄膜沟灌技术”之间的比较, 考虑到旱地和水地作物水分供给、保蓄方式不同, 作物生长发育、产量要求不同, 起垄覆膜对水分作用不同, 把灌溉农田节水增收技术统一确定为“全膜垄作沟灌栽培技术”。这样既符合河西灌溉农田耕种特点, 有别于河东旱作农业, 又体现了灌溉条件下节水技术的集成。
3.3 因地制宜推广农田节水增收技术
武威市不同灌区, 如沿山冷凉河水灌区、中部平川井水灌区、北部沙漠沿线井灌区、古浪提黄灌区, 有各自独特的配水制度和控水方式, 加上各异不同的土壤类型和耕种方式, 这就决定了技术的地域多样性。如果死板硬套地采用局部井水灌溉条件下的节水增收技术, 将会适得其反。因此, 因地制宜示范推广技术是大面积节水增收获得成功必须遵循的原则。
1) 在田间灌溉渠系配套完善, 配水制度先进, 控水能力强能够做到作物即需即灌的灌区特别是沙漠沿线和中部井水灌区, 要采取免冬灌、免耕留茬越冬, 早春整地施肥、开沟做塘、起垄覆膜, 浅沟灌坐塘水或安种水, 种植瓜类、蔬菜 (果菜类、根茎类) 、玉米、向日葵等稀植作物。耕作方式以全膜垄作沟灌为主, 实行一膜两年利用免耕保护性节水耕种。
2) 在田间灌溉渠系基本配套、地块平整、土壤条件较好, 但由于上游来水与作物生长季错时不吻合, 调控能力有限, 难以做到作物即需即灌的河水灌区, 可采取玉米全膜 (覆盖度达到85%以上) 平作速灌、玉米全膜垄作沟灌、马铃薯全膜垄作沟灌等耕种方式。早春 (在3月上旬) 顶凌整地施肥、起垄覆膜, 适期播种。
3) 在河水灌区, 地势落差大、土壤瘠薄、耕层浅、不规则、排布不整齐、田间灌溉渠系难以配套的地块, 可依托项目投入铺设管道实行滴灌, 种植适于滴灌的经济果林。
4 大面积推广农田节水技术的几点建议
4.1 建立与水权配置相适应的灌溉耕作制度, 营造利于农田节水技术推广的供水用水环境
生产实践证明, 西营灌区现行的、沿袭传统的灌溉耕作制度难以使单一节水种植技术施展开来, 也无法实现水权配制下节水增收的目标。在水权配置的耕地上, 为了使有限的供给水量尽可能地灌到田里, 得到充分利用, 发挥最大水效能, 首要的、基础的是改革现行的灌溉耕作陋习, 创新建立与节水增收目标相一致的灌溉耕作制度。应借鉴旱作农业经验和多年的农田节水耕种研究结果, 本着“配套完善末级渠系, 科学调控灌溉水量, 抑制地表蒸发, 降低无效渗漏, 提高土壤蓄水保墒能力, 满足作物生长水分需求”的原则, 建立以末级渠系或井口为单元, 能够做到即需即灌的分区灌溉制度。在水权配置的强制下, 改变插花耕种, 灌水无序、分散的种植格局, 建立集中连片, 灌水有序集约的分区轮作制;改变无节制大水漫灌的陋习, 建立按作物需水规律供水的定量灌溉制;改变传统粗放广种的耕种习惯, 建立精耕细作的地膜覆盖垄作耕种方式;改变耗水多效益低的种植模式, 建立科学高效用水的种植模式。通过新型节水灌溉耕作制度的建立和推广, 切实把农田灌溉从“浇地”转变为“浇作物”, 最大限度地提高土地产出率和水分利用率。
4.2 建设高标准小畦农田及配套田间灌溉措施, 改善农田节水技术推广的立地条件
依托石羊河流域重点治理项目农业综合开发中低产田改造和国家土地整理项目等, 大规模的平田整地, 将高低不平的“翘尾巴”田改为平整的小畦田 (井灌区334m 2左右, 长50～70m, 宽小于5m, 畦田坡度比1/1000～2/1000;河灌区667m 2左右, 长50～70m, 宽小于10m, 畦田坡度比1/1000～2/1000) , 创建小畦均匀灌溉的农田条件。
4.3 强化公共服务职能及部门之间的协调功能, 形成农田节水技术向大面积推广的扶持机制及协作合力
目前, 农民种田比较效益低下, 劳动价值观念深刻变化, 农作投入不足, 经营粗放简陋, 大水漫灌根深蒂固, 节水意识十分淡薄, 依赖政府的“惰性”愈加强烈, 这就存在着技术应用的主体作用不强或主体缺失性。没有或者脱离农民这个主题, 技术就没有依附体, 在分散经营千家万户的耕地上推行节水技术是一句空话。水利、农业、农机等部门行业职能不同, 服务理念上的差别以及管理方式上的各异, 各部门作用缺位, 或者不协调, 导致节水增收的目标难以如期实现, 这就要求节水技术推广落实中部门的协同性和一致性。鉴于以上两个方面的原因, 推广应用富有革命性、创新性的农田节水增收技术必须发挥政府的主导作用。在现行的农村经营体制下, 节水增收技术进步及推广说到底是政府社会管理、公共服务的职能之一, 需要政府的重视、主导才能付诸有效实施, 单凭农业及其技术推广部门是难以达到预期目标的。甘肃省这几年旱作区推广“全膜双垄沟播技术”的成功经验已佐证了这一点。武威市各级党委、政府要借鉴本省“全膜双垄沟播技术”推广的经验, 加强组织领导, 强化水利、农牧、农机、财政、金融等部门的协作配合, 始终把握住广大农户是主体这个要害, 进一步加大投入, 形成扶持农田节水增收技术进步及推广的良好机制和对接措施。要把政府主导和典型示范有机结合起来, 组织水利、农牧、农机等部门搞好全过程的技术服务, 解决技术推广中存在的各种实际问题, 激发广大农民群众主动参与的积极性, 增强应用新技术的信心和能力。
4.4 强化技术队伍建设, 提升农田节水增收技术水平及转化应用能力
以全膜垄作沟灌栽培为主的农田节水技术在大面积推广应用中, 要求灌水定额、供水时间、控水措施、机械耕种等必须配套对接, 要求有一支集水、农、机各方专业人才的高素质技术队伍和相适应的推广服务方式如果单凭种植技术人员仍用过去单纯追求产量的技术推广方式, 将使节水技术推广“走样”或“残缺”, 实现不了预期的节水目标, 这是有教训的。为推进武威市农田节水技术进步, 提升推广水平, 切切实实在大面积上整体均衡见到节水增收效果, 必须把队伍建设与推广方式转变作为基础性的措施来抓。一是强化技术队伍建设, 提升综合服务能力。从大面积整体推进节水增收技术着眼, 整合水利、农业、农机技术骨干力量, 专业搭配, 优化组合, 建立一支综合素质高的技术服务队伍。通过事业单位岗位设置改革, 创新工作机制, 制定激励政策, 实行绩效工资制, 规范考核管理, 改善工作条件, 强化技能培训, 创造技术人员敬业爱业、想干事、能干事、干成事的工作环境和氛围;二是建立以灌区管理处或乡镇政府牵头主导, 以水权拥有农户为主体, 以村级农民用水者协会为监控, 以节水示范点为样板的综合推进落实机制。形成政府主导、部门协同、农民自愿、服务多元的推广方式, 确保技术在大面积推广落实中不走样, 不丢失;三是重视技术创新。集中人才、保障经费、改善手段, 针对武威市灌溉农田作物结构布局与水分有效供给时段错位、灌溉耕种分散无序、供水控制方式落后、不同地域土壤墒情监测欠缺、单方水效益低下等问题展开科技攻关, 探索研究有效的解决路径和办法;四是强化技术组装集成, 探讨研究节水种植新技术与传统技术的对接、或者替代的途径和方法。通过水口控制, 即需即灌、示范带动, 典型引导、田间培训, 现场指导、开通热线, 远程咨询等措施, 创新节水技术推广服务方式, 使技术对节水增收的支撑能力明显提高, 使技术对农业节水水平的提升作用、转变农业发展方式的引领能力有效增强。
4.5 建立残膜回收利用机制, 保护农田生态环境
农田小流域 篇4
黑河流域面积约14.29万km2, 是我国西北第二大内陆流域, 也是中国西北地区重要的粮食生产基地。该区降水稀少、蒸发能力大, 水资源严重短缺且利用效率极低。不合理灌溉制度及传统耕作方式导致该区土壤贮水大量无效损耗并引起严重的风蚀, 生态环境极度恶化, 区域经济发展受到严重限制。社会经济和生态系统的可持续发展, 都依赖于区域水土资源的高效利用, 因此, 研究节水、防沙尘耕作技术, 提高有限水资源的利用效率和土地生产力就显得尤为必要。
保护性耕作作为一种新型的耕作措施, 不仅减少了地表扰动, 为作物生长发育提供了相对稳定的土壤环境, 同时由于有大量秸秆加入, 改善了土壤的理化性状, 提高了土壤的持水、保肥、保土能力[5], 对农田水分的高效利用和生态环境建设有重要的意义。为此, 本研究通过探索黑河流域上游不同保护性耕作下土壤有机质和微生物量的动态变化, 以期达到如下目的: (1) 探明不同保护性耕作措施下的土壤有机质和微生物量C、N及其动态变化, 从土壤微生物学角度分析不同保护性耕作农田的土壤肥力状况; (2) 探讨影响土壤微生物碳、氮变化的因素, 为保护性耕作在黑河流域的适应性评价提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于2003-2004年在甘肃河西走廊的张掖市二十里铺乡7号村进行。该区位于黑河中游东岸 (100°45′E, 38°93′N) , 海拔1440~1600 m, 属大陆性干旱气候地带, 年均温7.3℃, 多年平均降水量110mm, 蒸发量2 291 mm。全年日照时数2 800~3 300 h, 年太阳辐射620.03 k J/cm2, ≥10℃的年积温为3 000~3 200℃, 昼夜温差12~16℃, 平均冻土深度120 cm, 无霜期148d。
试验以当地普栽早熟春小麦品种“张春20”为供试作物。试验地土壤为灌漠土, 0~20 cm土壤养分状况为:有机质17.36 g/kg, 全氮0.77 g/kg, 碱解氮49.2 mg/kg, 全磷0.014g/kg, 速效磷9.11 mg/kg, 速效钾93.95 mg/kg, 阳离子代换量为8.02cmol/kg土, p H值为8.83。
试验设5个处理, 如表1所示。3次重复, 小区面积192m2 (24 m×8 m) , 栽培管理同大田。春小麦于3月中旬播种, 试验过程中不施用农家肥, 肥料都用作底肥:纯N 213.3 kg/hm2, P2O590 kg/hm2。
1.2 样品采集与测试方法
在秋季休闲期 (2003年10月) 、春季播种期 (2004年4月) 和夏季小麦收获期 (2004年7月) 在各小区用土钻以蛇形取样法分0~5cm, 5~10cm, 10~20 cm三层多点采集混合土样, 一部分过2mm筛, 用无菌塑料袋包装, 置于4℃冰箱中保存以备测定土壤微生物生物量碳、N之用;另取部分带回实验室风干, 过0.25mm筛, 用于测定土壤有机质。
微生物量C、N测定采用氯仿熏蒸浸提法[6]。提取液中有机C的测定用重铬酸钾-硫酸消煮, 硫酸亚铁滴定法[7];有机N用半微量凯氏定氮法测定;土壤有机质用重铬酸钾外加热法测定[9], 微生物熵用土壤微生物生物量碳占有机碳的百分比表示。
微生物量C、N和微生物熵按下式计算[6,8,10]:
式中EC是熏蒸与未熏蒸土样K2SO4浸提液中有机C含量的差值, 2.64为MBC的转化系数。
式中EN是熏蒸与未熏蒸土样K2SO4浸提液中有机N含量的差值, 1.85为MBN的转化系数。
式中QMBC为微生物熵, MBC为微生物生物量碳, OM为土壤有机碳。
1.3 数据处理
试验数据采用Excel 2003和DPS v6.55分析。
2 结果与分析
2.1 保护性耕作措施对土壤有机质的影响
保护性耕作改变了农田土壤有机质的时空分布 (图1) 。播种期土壤有机质较休闲期大幅下降, 收获期又有所回升, 且保护性耕作各处理土壤有机质随着土层深度的增加而递减, 而传统耕作各层次之间无差异。
休闲期除NS40外, 保护性耕作农田各土层土壤有机质含量均低于CT, NPS40、NPS20和NS20, 较CT分别降低6.91%、3.80%和10.07%, 各土层以5~10cm下降幅度最大, 降幅最大达12.57% (NS20) 。播种期和收获期, 保护性耕作土壤有机质含量大于CT, 增幅分别达0.65%~18.65%和0.29%~11.23%, 其中以NPS20增加幅度最大, 与CT之间差异显著 (p<0.05) 。
总的来看, 保护性耕作显著影响农田土壤有机质含量, 但并非留茬高度越大土壤有机质含量越高 (图1) 。休闲期和播种期保护性耕作农田不同层次土壤有机质含量NS40>NPS20>NPS40>NS20;收获期由于受作物根系分布和根系分泌物的影响强烈, 除NPS20在各土层表现最好外, 其余处理在不同土层变化规律不同。
2.2 保护性耕作措施对土壤微生物生物量碳的影响
从图2可以看出, 农田0~20cm土壤微生物生物量碳的平均值为158.06 mg/kg, 土壤微生物量碳变幅为35.04~414.34mg/kg。不同时期土壤微生物生物量碳含量差异极显著, 以播种前最高, 收获后最低, 休闲期居中。
合理的保护性耕作提高土壤微生物生物量碳含量, 但不同时期耕作方式对土壤微生物生物量碳的影响存在较大的差异 (图2) 。休闲期和春播前40cm留茬处理 (NPS40、NS40) 各土层土壤微生物生物量碳含量均大于传统耕作, 20 cm留茬处理 (NPS20、NS20) 上层微生物量C含量小于传统耕作, 下层大于传统耕作, 且所有处理都基本表现出上肥下瘦的特点。收获后, 不同测定层土壤微生物生物量碳的变化趋势有所差异。5~10cm保护性耕作各处理的土壤微生物生物量碳含量小于传统耕作;除NPS40外, 其余各层保护性耕作各处理的土壤微生物生物量碳含量大于传统耕作。
2.3 保护性耕作措施对土壤微生物量氮的影响
从不同时期土壤微生物生物量氮的变化看 (图3) , 黑河流域农田土壤微生物生物量氮含量平均值为24.73 mg/kg, 变幅为9.47~82.87 mg/kg。土壤微生物生物量氮随季节变化也呈现出春秋较高, 夏季较低的规律, 但季节差异较小。
保护性耕作显著影响土壤微生物生物量氮分布 (图3) 。保护性耕作农田土壤微生物生物量氮含量大于传统耕作处理, 且具有明显的剖面变化特征, 表现为自上而下显著降低的趋势, 传统耕作各土层之间无差异。在保护性耕作处理内, 休闲期和播种前土壤微生物生物量氮含量以覆盖量最大、保水效果最好的NPS40为最大, 分别较CT增加7.88%和48.35%;收获期土壤微生物生物量氮受作物生长的强烈影响, 各层次变化不同。
2.4 保护性耕作对土壤微生物熵的影响
土壤微生物熵反映了土壤总有机碳中活性有机碳的比例, 是通过微生物量的微生物呼吸作用强度来反映微生物胁迫的指标。从表2可以看出, 在试验前期的休闲期和播种期, 留茬量较多的NPS40和NS40处理为微生物活动创造了良好的水温环境, 微生物活性较高, 土壤微生物熵较其他处理高。收获期由于干旱和作物的双重影响, 处理间无明显差异。随着时间推移, 到2004年休闲期, 保护性耕作0~10cm土壤微生物熵明显大于传统耕作。
(单位:%)
注:同一行不同的小写字母表示处理间差异在0.05水平显著。
3 结论与讨论
3.1 结论
(1) 春季土壤有机质含量较秋季低, 但在夏季作物收获期又有所回升。随生育进程的推进, 保护性耕作各处理土壤有机质含量均大于传统耕作。保护性耕作各处理土壤有机质随着土层深度的增加而递减, 传统耕作各层次之间无差异。NPS20处理在各时期有利于保持和提高土壤有机质含量。
(2) 随着土层深度的增加, 土壤微生物生物量碳、氮含量明显递减, 0~20 cm土层平均微生物生物量碳、氮含量分别为158.06 mg/kg、24.73 mg/kg, 变幅分别为35.04~414.34mg/kg和9.47~82.87 mg/kg。不同时期土壤微生物生物量碳、氮均表现为春秋高, 夏季低的规律, 但土壤微生物生物量碳对环境变化更为敏感。保护性耕作明显影响提供高土壤中活性有机碳的比例, 有利于土壤肥力向着良性方向发展。
3.2 讨论
3.2.1不同保护性耕作措施下土壤微生物生物量碳的动态变化
土壤微生物生物量碳在很大程度上能反映土壤微生物数量和活性, 是评价土壤微生物量的重要指标[7,8]。黑河流域农田0~20cm土壤微生物生物量碳含量158.06 mg/kg, 变幅为35.04~414.34 mg/kg, 其中以播种前最高, 收获后最低, 休闲期居中的结果。与Garcia等[11]在草地上、以及Franzlubbers等[12]在小麦田中的结果相近, 与Nemergut[13]、李世清[14]、吴永胜[15]等以夏季最高, 冬季最低, 春秋介于两者之间的结果不同。产生这一结果的原因可能在于试验区春秋季温度的变动有利于土壤中低分子有机化合物的聚集, 土壤微生物由于获得了较多的C源而导致土壤微生物生物量碳增加, 而夏季过高的地温严重限制了土壤微生物的繁殖[16]。
休闲期和播种前, 土壤水分条件相对较好, 留茬高度较大的处理中, 地表大量的秸秆为土壤微生物的生长与繁殖创造了较为适宜的土壤环境, 而留茬高度较小的处理, 地表少量的秸秆所创造的土壤环境对生物量C的积累没有积极意义。作物收获期, 黑河流域高温且极端干旱, 过低的土壤水分和过高的土壤温度是制约土壤微生物繁殖的主要因素。保护性耕作处理地表覆盖的秸秆, 为微生物繁殖创造了相对有利的水温条件, 有利于微生物量C的积累, 导致保护性耕作土壤微生物生物量碳含量略大于传统耕作, 且土壤含水量高的处理土壤微生物生物量碳含量相应地高, 但处理之间差异不显著。在土壤墒情相对较好的5~10 cm, 由于受到作物根系生长的强烈影响, 在作物输出产量较大的处理, 土壤微生物生物量碳含量较低。说明秸秆还田有利于土壤养分调控, 即在小麦生长需要养分较少的生育时期能固结较多养分, 而在小麦生长需要养分较多的生育时期能释放养分供小麦利用[19]。
3.2.2不同保护性耕作措施下土壤微生物生物量氮的动态变化
小流域暴雨径流的计算方法 篇5
一、暴雨径流的概念以及小流域暴雨径流的计算
径流的形成原因是大气降水, 随后通过不同的路径进入海洋、湖泊或河流的江水, 也可以表示为在一定的时间段内通过河流某一断面的水量, 习惯上称之为径流量。从大气降水到达地面, 通过包括地下水在内的水流流经出口断面的整个过程是径流形成的过程。暴雨径流是降水径流的一种, 顾名思义暴雨径流是由暴雨产生的冲击力比较强的水流, 其中包括河槽流与坡面流。在暴雨径流形成的过程中, 主要分为两个阶段即产流阶段与汇流阶段, 产流阶段是指降雨在使地面的吸收能力饱和以及满足植物与洼地存储后形成在地表流动的过程, 而此后雨量越大, 形成的水流也就越大;汇流阶段是指降雨导致的径流通过流动全部经过出口断面的过程, 也称为河网汇流。暴雨径流是地球中不同地貌形成的外力之一, 并且影响到土壤质地的改变、植物的成长以及沼泽、湖泊的形成, 在自然环境中具有重要的意义, 但是暴雨径流也会对建筑物、地形造成伤害, 所以对暴雨径流的研究无论是在利用方面还是调节方面都具有重要的意义。与暴雨径流计算相关的数值包括径流系数、径流深、流量、径流量、径流模数以及模比系数。Q=VA, 其中Q表示流量即单位时间段中流过过水断面的水量, 单位以立方米/秒来计算, V则代表水流的均速, A则代表过水断面的总面积。W=Q△T, W表示径流量即一定时间断内通过过水断面的水量, 单位以立方米来计算, 其中△T代表具体时间段。M=Q×1000/F, 其中M代表在制定流域内单位面积中在单位时间内产生的径流量, 单位以升/ (秒·平方公里) 计算, F则代表指定区域内的流域总面积, 以平方公里计算。P=WP×C, 其中P代表径流深, WP代表降水总量, 而C则代表径流系数。对于大多数河流来说, 通过水文的观测以及形态的调查后取得的资料与这些统计推算法合理结合都能得到径流计算的答案。但是小流域径流却存在特殊性, 因为小流域暴雨径流存在时间较短, 所以对小流域径流流量实地观测的资料十分缺乏, 所以一般采用径流系数法进行推算, 即P=WP×C, 尤其是在一些沟槽与径流痕迹不明显或不均匀的区域, 小流域暴雨径流的计算则更加困难, 因为受到很多勘测限制, 在这种小流域暴雨径流的中的计算方式也可以通过经验来取得结果, 但是事实上用经验来推理径流远不如径流系数法准确, 虽然如此径流系数法仍旧也要考虑到诸多的因素, 根据研究表明能够对暴雨径流产生严重影响的因素有十几种, 所以在计算的过程中要将这些因素考虑在内才能够得出更加精确的暴雨径流计算结果, 虽然在整个计算过程中资料与信息都要根据所处的地区条件来重新收集与指定, 但是在缺少计算数据情况下的小流域暴雨径流计算, 也只有如此才能够做到更加准确无误。
二、小流域暴雨径流的影响因素分析
(一) 土壤前期含水量对暴雨径流计算的影响。
由暴雨径流形成中的两个阶段可以看出, 土壤前期的含水量对暴雨径流的计算精确度具有很大的影响, 这种影响可以直接体现为土壤表层吸收雨水的能力越强, 对暴雨径流的形成过程产生的影响越大。当雨水降落到地面时形成毛细管水, 这些毛细管水并不能形成大面积的流动, 在暴雨给予土地表层更多的水分时, 这些水分由于受到重力的影响开始从土壤表层下渗, 在这个过程中, 水分下渗的多少与土壤的透水性有直接的关系, 而土壤的透水性也直接地影响着径流系数的确认, 因此, 土壤前期含水量是在暴雨径流计算中很重要的影响因素之一。
(二) 地形、气候与季节对暴雨径流计算的影响。
气候与季节是影响暴雨径流计算的重要因素, 气候与季节决定着勘测地区的气温、水温以及土温, 对地面植物对雨水的拦截、土壤对雨水的吸收以及降雨的强度, 如夏季水温、气温和土温较高, 同时植被也生长茂盛并且吸收水分的能力强, 蒸腾作用明显, 在这种情况下对小流域暴雨径流的计算影响明显。除此之外, 指定勘测区域的地形、土质以及流域的大小、形状都对于暴雨径流的计算有较大的影响, 这些自然影响因素与气候、季节的影响因素相比比较固定, 但是在计算的过程中还是应当有所重视。
(三) 降雨强度、降雨分布对暴雨径流计算的影响。
在暴雨径流的计算中, 暴雨强度对暴雨径流计算的准确性有很大影响, 如果降雨不能满足土壤的吸收量, 土壤将会吸收一部分水量, 如果降雨率超过土壤各个时段的吸收率时, 将会产生在土壤表层的巡留。在这种基础上, 降雨分布的不均衡是普遍存在的, 这种不均衡的降雨分布会形成部分地域降雨仍在被提让吸收而部分地域的降雨已经产生巡流, 尤其是表现为降雨分布越不均匀则入渗量较小, 巡流量较大。在一些地区暴雨径流的计算还受到坡度的影响, 坡度也会直接影响带径流系数的确定, 对暴雨径流的计算造成一定的困难。其次降雨强度对暴雨径流的计算还表现在前期雨量的大小, 如果前期雨量较大, 则土壤空隙在较短时间内来不及收缩, 则会造成很多雨水直接渗入较深的土层, 使入渗量增大, 径流量减小。
三、小流域暴雨径流计算的一些建议
在小流域暴雨径流的计算中首先要做到正确认识影响小流域暴雨径流计算结果精确性的各个影响因素, 并在认识这些影响因素的基础上获取最精确的径流量与降雨量的相关失策数据, 通过这些数据来取得更加精确的径流系数。其次可以运用多种方法结合计算的办法来得到最终数据并起到检验最终数据的作用, 如在小流域暴雨径流欠缺必要失策资料的情况下, 除了可以采用径流系数法, 也可以采用等值线图法、水位比拟法、水文查勘发等, 在检验阶段也有必要应用到经验公式法即Q=KFn (K、n为当地水文手册记载当地参数) , 以确保小流域暴雨径流计算的精确性。
摘要：随着经济与科技的不断发展, 我国在高速公路建设、铁路建设以及桥梁建设方面的速度也在不断加快。而小流域暴雨径流则是高速公路、铁路、桥梁建设中的影响因素, 所以小流域暴雨径流的计算对铁路、高速公路、桥涵孔径的设计都是非常重要的依据, 对小流域暴雨径流进行更加精确的计算对工程建设中的安全施工以及使用都具有重要的意义。本文在简述小流域暴雨径流计算方法的基础上对影响小流域暴雨径流计算的因素进行了分析, 并针对小流域暴雨径流计算提出一些建议。
关键词：小流域,暴雨径流,计算方法,影响因素
参考文献
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[3].刘士余.降雨与植被变化对赣西北大坑小流域水文特征的影响研究[J].北京林业大学, 2008
小流域河道治理技术方案的探讨 篇6
现阶段, 各个地区有许多小流域河道作为该地区人民生产和生活的重要水源基础得到实际的运用, 由于水资源对于地区经济发展、人民生活而言具有重要意义, 因此, 如果水资源匮乏, 将会严重影响区域的生产、生活, 限制整体经济发展。当前的小流域河道面临很多问题, 导致其丧失了提供水源、改善生态环境的基本功能, 造成水土资源的恶化。
2 小流域河道及其治理方案
2.1 小流域河道的特点
小流域河道的特点是流域面积小, 河道短, 坡降大, 河道宽度变化大, 而造成河道恶化的因素往往是多方面的: (1) 地形、地势方面, 由于河道的上游坡降大, 冲刷严重, 而下游的坡降小, 流速较小, 因而淤积严重, 尤其是集镇聚集的所河段; (2) 地质, 上游河道在经历了长期的水流冲刷后, 河道开始出露基岩或大块石堆积, 降低了抗冲刷能力, 而下游河道大部分是砂卵石堆积层, 两岸甚至还存在沙壤土以及深沉软土层, 导致抗冲刷能力差; (3) 人为破坏, 该因素通常有两种:a.有意识破坏, 例如向河道内倾倒生活、生产垃圾, 在河道边建设楼房, 侵占河道等;b.无意识破坏, 包括低标准建设阻水桥梁与拦河坝, 单边建堤防, 建坝不修堤等。
2.2 多目标、多功能治理方案
当前的小流域河道治理向着“高、深、细”的方向发展, 以满足土地利用率、蓄水保土能力的要求, 实现高治理、高开发、高产出目标。为了确保小流域河道治理和发展一体化, 结合生态环境保护与经济发展的目标, 在治理方案上得到最大程度的优化, 以促进区域的整体生态环境与经济的可持续发展。对于小流域河道的治理, 需要进一步完善规划设计方案与施工组织。对于小流域河道的综合治理, 现阶段主要由林粮草立体种植、有机废物循环利用、桑基鱼塘等子模式向种植、养殖、有机循环利用的一体化综合治理模式发展, 从而取得更多的生态与社会经济效益, 实现可持续发展。
3 小流域河道问题及治理技术
3.1 存在的问题
3.1.1 洪水问题
小流域河道发生的洪水, 通常因为河道坡降大而出现暴涨暴落的情况。沿海土地处于同一高程或相近高程的土地, 其面积较大, 河道的坡降小, 且排水不畅, 往往受淹时间很长, 达到2~3d。因此, 在实际的治理工程中, 对于技术方案的选择需要因地制宜地选择, 严格遵循当地的防洪标准。由于小流域河道的宽度往往不够, 容易出现河道淤积, 因而降低防洪堤标准与质量, 甚至存在缺乏护岸建设、违章建筑物阻水等问题。
3.1.2 冲淤不平衡问题
小流域河道在地形、地质限制下, 大部分河道的冲淤工作都难以取得理想效果。尤其是在河道的急转弯处, 其凸岸会出现严重的淤积问题, 凹岸会造成严重冲刷;拦河坝的上游发生淤积, 下游冲刷, 尤其在游荡性河道容易出现此类情况, 因而导致河床、河岸极不稳定。
3.1.3 水土保持问题
小流域河道的整治工作, 往往会采用封山育林、植树造林的方式进行水土保持, 这是一种治本的措施。而各级政府与广大群众应当重视绿化与当地的水土保持问题, 严禁乱砍滥伐现象;还可以将农村的烧柴草改为用煤气和电气。部分的山地会实施退耕还林与山田抛荒, 水土保持的成效较大, 因而对今后的河道治理提供了有利条件。
3.2 治理技术
3.2.1 河道清淤
河道清淤工作包括清障、局部河道扩宽, 因此, 工程设计人员需要深入现场, 根据实际情况采取相应的防洪堤建设方案, 在遇到局部河道扩宽问题后, 应顺势而为。河道走向、河道宽度等都需要以历史为基础, 避免轻易裁弯取直。而消能问题的处理首选修建拦河坝, 但是修建拦河坝消能造价高, 而且有的河段滩地很大, 缩小河宽, 堤防要修建在深弘区, 增加堤防的地基处理。
3.2.2 防洪措施
(1) 格栅坝治理措施
格栅坝是一种新型的对泥石进行阻拦作用的大坝, 将坝体做成山横向或竖向或横竖相间的格子等形式, 主要是在洪水发生时能够拦截住大石块, 避免下游村落的建筑受到石块的冲击而受损。
格栅坝是对河道内山于大量水流量而出现的漂石进行阻拦, 防止因为这此碎石而导致泥石流现象的发生, 以减少因为碎石的重力而产生的加速度, 进而减小洪水的流速, 降低因为洪水而造成的损失。
(2) 拦砂坝治理措施
在水流上游地带设置拦砂坝, 能够对河道内的沙石进行阻拦, 降低洪水的流速和向下游继续的洪水的砂石量, 通过将洪水中的沙石控制在河道的上游, 防止砂石对河道冲刷造成河道的下切和河岸的扩张, 能够有效减少泥砂的混入。
3.2.3 人工湿地
人工湿地系统的建设, 是在具备一定长宽比、地面坡度的哇池中, 因为土壤、填料混合而成的填料床, 利用自然生态环境中的生物、物理、化学三方面的协作作用, 实现对区域污水进行净化的新型生态工艺。人工湿地能够改善区域水质, 在污水排放的过程中, 湿地就开始对水质进行净化, 如果污水直接或间接的排放到洼地中, 也会加速湿地的形成, 从而构建成一种天然的污水净化工程。
4 小流域河道治理技术方案实例分析
4.1 综合概况
某小流域总面积24.98km, 属典型的树枝状水系。当地无工业集聚区, 土地利用类型以林地为主。多年平均气温16.7℃, 年降水量在1498.3mm。该区域水土流失以水力侵蚀为主。共有水土流失面积225.84km, 占该地区总面积的18.61%, 区域土壤侵蚀强度以轻度和中度为主。
4.2 主要治理内容
4.2.1 治理方向
根据该地的水土保持规划, 该小流域属于东部生态农业与水源涵养区, 需做好饮用水源保护工作, 加大25。以上的坡耕地实施退耕还林还草和其它坡耕地、园地、经济林地建设坡面径流调控工程的力度, 实施造林工程, 同时结合生态清洁型小流域的建设加强对本区面源污染防治, 改善农村的生产、生活环境, 提高河道水质质量, 保障区域的用水安全。
4.2.2 工程进度计划
本工程计划工期为6个月, 要求根据各分项措施的施工季节特点, 分析工程进度要求和劳动力、资金调配情况, 合理安排施工期的实施计划。综合考虑本工程所在的施工环境、施工内容、施工工期等因素, 现将工程划分为三个施工阶段: (1) 施工准备阶段, 包括搭建施工临建、安排施工机械和人员进场, 同时购置相关苗木和建材; (2) 第二施工阶段, 完成小型蓄排水工程、经济林和封育治理工程, 并为其他工程实施做好施工准备; (3) 第三施工阶段, 完成小型蓄排水工程的班组继续实施护岸工程和拦沙坝工程, 封育治理和经济林施工班组完成其他工程。
4.2.3 配套管理制度
项目实施过程中执行项目责任主体负责制、项目公示制、招投标制、工程合同制、工程监理制、工程管护责任制。责任主体负责项目资金的管理, 监督各项措施的实施。项目实施前, 向受益区群众公开公示工程建设内容、预期效益和所需群众投劳数量等, 接受群众监督;落实招标投标制度和工程合同制以及工程监理制;项目竣工验收后, 及时制定工程管护制度, 由项目实施责任主体负责后续的管理维护, 确保工程效益的发挥。
4.2.4 具体施工方案与施工工艺
(1) 经济林补植
造林苗木由汽车或拖拉机运至山脚卜, 人工装卸及栽植。对造林地块采用穴状整地。
(2) 沉沙池、蓄水池
施工前先按照设计选定位置和施工图放样, 然后进行池体开挖。开挖时需注意留足池壁浇筑厚度, 对易垮塌的破碎岩石和松软地层边开挖边浇筑回填。池底夯实, 并进行防渗处理。
(3) 排水沟
浆砌片石排水沟, 施工前用水清洗石料表面泥土、尘埃和表面石屑, 砌石先做两侧墙, 后做沟槽底。8字形植草砖排水沟铺植草砖之前, 沿施工线进行挖沟和筑埂, 筑埂填方部分应将地面清理耙毛后均匀铺土。清除基槽内杂物, 放样铺植草砖, 排水沟侧壁顶部采用标准砖砌筑压顶。砖砌排水沟挖沟槽前先使用线绳确定开挖线, 土方开挖主要采用人工开挖的方式, 使用镐头铁锹等小型人工工具。清除基槽内各种植被及各种杂土、浮土, 沟槽碾压夯实、沟底整平, 砌筑标准砖。
(4) 拦沙坝
选择在枯水期施工, 在围堰施工时采用土石围堰, 围堰施工方法采用常规施工工艺。土方堰体由自卸汽车至施工点后采用履带式拖拉机或蛙式打夯机压实, 土工膜采用人工铺设。
坝体施工清表至基岩层, 基岩面应凿成向上游倾斜的锯齿状, 两岸沟壁应凿成竖向结合槽。根据设计尺寸, 从下向上分层砌筑, 逐层向内收坡, 块石应首尾相接, 错缝砌筑。砌筑时要求块石厚度小小于30cm, 同时要做到“平、稳、紧、满”, 缝问细石混凝土要灌饱满。混凝土采用拌和机拌制, 规范立模浇筑, 采用插入式振捣器振捣, 冷缝处理必须凿毛冲洗。
5 结语
小流域河道治理工作量大而面广, 而且直接关系当地人民群众的生命财产安全与社会稳定。工程在设计和建设中, 由于受资金限制, 如何选择最佳的治理方案是非常重要的, 此外还需要积极重视治理后期的管理工作, 使工程能够充分发挥实际的治理效益。
参考文献
[1]沈全顺.刍议如何进行生态河道治理[J].科技创新与应用, 2014 (3) :123.
[2]王博.河道治理中的环境保护[J].黑龙江水利科技, 2014 (3) :242.
农田小流域 篇7
关键词：生态补偿,驱动力,实践构建,系统理论,秋浦河
生态补偿(ecological compensation)是以保护生态系统及协调人与自然和谐关系为目的,以经济手段为主,市场、政策等手段为辅,调节环境利益与经济利益关系的制度安排[1]。生态补偿包括自然保护区、重要生态功能区、矿产资源开发、流域水环境补偿四方面[2],流域生态补偿是生态补偿的重要领域[3]。
国外生态补偿研究始于20世纪50年代,70年代开始研究视角多在应用层面,Costanza等[4]、千年生态系统评估(Millennium ecosystem assessment,MA)[5]对森林生态服务价值的评估及基于市场方式进行的生态环境服务付费(Payment for Environmental Services,PES)补偿途径最著名[3],Ruud Cuperus等[6];Karin Johst等[7];Michael Mason[8];F.Herzog等[9]采用经济学分析方法从水环境管理、农业环境保护、植树造林、自然生境的保护与恢复等方面进行了积极探索。国内生态补偿研究始于20世纪80年代初,理论研究主要围绕国外生态补偿理论体系而展开[10],90年代中期开始,生态补偿进入理论和实践相结合阶段,早期的实践[11,12,13,14]多是对全国以及地方森林生态系统服务物质量与价值量的评估,90年代后期,草场退化、森林减少、洪旱自然灾害频发等生态恶化的现实为生态补偿实践提供了契机,并率先在浙江、福建、广东等发达省份最早展开[15]。
归纳来看,国外流域生态补偿较发达,补偿主要表现在景观、水质、水量调节和水土流失控制等方面,政府和非政府机构为中介组织,交易机制完善。定量化、模型化研究正成为研究趋势。国内流域生态补偿实践同国外相比,存在补偿方式单一、补偿对象不明确、补偿标准确立缺乏科学依据、静态等诸多弊端,且学者们研究视野多集中在大、中尺度流域,对小流域生态补偿研究文献检索仅有浙江的金华江流域、福建的晋江与洛阳江流域及黑河流域,基于此,文章以安徽省长江一级支流秋浦河为例,采用文献分析、模型研究、实证研究等方法,通过对驱动力与支撑要素分析,旨在揭示出秋浦河流域生态补偿实践构建框架,有利于协调流域不同群体间的环境与经济利益,有利于流域可持续发展与环境友好型社会建设,也可为我国小流域生态补偿实践提供借鉴。
1 秋浦河流域概况
秋浦河位于安徽省西南部池州市境内,跨东经117°15′—117°45′,北纬30°00′—30°40′,全长145.3 km,流域总面积2828 km2(图1)。
秋浦河上游主体在池州市石台县境内,下游在贵池区境内。石台县、贵池区位于中亚热带向北亚热带过渡,自然地理状况存在一定差异。石台县地形以山地、高丘为主;气候为中亚热带湿润季风气候。多年平均气温为16℃,降水量为1626.4mm;植被类型为常绿阔叶林、落叶阔叶林、亚热带针叶林、亚热带针阔混交林、竹林,2009年,森林蓄积量531万m3,森林总面积111000hm2,森林覆盖率81.7%[16]。贵池区地形南高北低,南部为低山,中部为丘陵,北部为沿江平原;气候为北亚热带湿润季风气候,多年平均温度16.1℃,平均年降雨量在1400-1700mm;植被类型与石台县相同,2009年,森林蓄积量为595万m3,森林总面积121000hm2,森林覆盖率49%[16]。
石台县、贵池区经济社会条件也存在较大差异,整体具有“逆地理梯度”特点。2009年,石台县人口总数为109237人(农业人口87858人,城镇人口21379人),GDP总量为109072万元,人均GDP为9984元,城镇居民人均收入为9837元,农村居民人均收入为2822元[16],经济结构以农业、旅游业为主,具有明显生态优势,享有“中国原生态最美山乡”之美誉。贵池区人口总数为658120人(农业人口517193人,城镇人口140927人),GDP总量为1121841万元,人均GDP为17046元,城镇居民人均收入为14200元,农村居民人均收入为5321元[16],经济结构以工业、农业为主。
2 基于系统理论的秋浦河流域生态补偿实践框架构建
秋浦河流域生态补偿实践框架,可视为一个由驱动力子系统、支撑子系统构成的开放动态系统,支撑子系统包括法规保障、管理与运行、监督三个二级子系统,管理与运行子系统由融资与支付、补偿标准、补偿方式、补偿途经等机制构成(图2),系统与子系统、子系统之间存在相关性,系统不是各子系统的机械组合或简单相加,而是一个有机的整体,系统的整体功能大于各子系统之和。
2.1 生态补偿驱动力系统
国内外生态系统变化态势表明,人类活动相关的驱动要素的调控和管理将成为生态系统保护、恢复和管理所面临的关键问题[17]。分析秋浦河流域上、下游生态补偿驱动力是建立补偿机制与实施补偿的前提。笔者认为,政策与社会基础是公共驱动力,下游对水质、水量调节需求是源驱动力,只要下游给予上游提供服务者一定补偿,上游就能源源不断地为下游提供供给服务,这种“循环”的供求关系是秋浦河流域上、下游生态补偿得以实现的驱动力。
2.1.1 政策与社会驱动力
党的十六届五中全会提出:“按照谁受益谁补偿原则,加快建立生态补偿机制”;2005年国务院提出:“要完善生态补偿政策,尽快建立生态补偿机制”;2006年4月,温家宝总理在第六次全国环境保护大会上指出:“要完善生态补偿政策,建立生态补偿机制”;胡锦涛总书记在十七大报告再次强调:“要建立健全资源有偿使用制度和生态环境补偿机制”;2007年8月,原国家环保总局印发了《关于开展生态补偿试点工作的指导意见》;2008、2009年的政府工作报告中,温家宝总理又重申要“完善资源有偿使用制度和生态环境补偿机制”;舟曲特大山洪泥石流灾害发生后,国家出台了《关于切实加强中小河流治理和山洪地质灾害防治的若干意见》,提出要加大对中小河流生态保护建设与治理力度。上述事实充分体现了中央高度重视环境保护和建立生态补偿机制的政策意愿,为秋浦河流域间建立生态补偿机制及实践提供了政策支撑。
同时,秋浦河流域上下游发展的公平性问题和环境与发展的协调问题进一步突现,引起了社会广泛关注,近年来,池州市每届人大、政协提案中均有呼吁加快建立生态补偿机制的提案,建立流域生态补偿机制有广泛的社会基础,秋浦河流域间建立生态补偿机制及实践是民心所向。
2.1.2 下游基于对水质、水流调节需求驱动力
秋浦河下游流经贵池区的牌楼、殷汇、牛头山等镇、个体工商户、居民生活用水均来自秋浦河,首先,他们渴求从秋浦河能获取优良的水质,特别是沿岸乡镇自来水厂、个体养殖户这种需求更为强烈,为此,他们会期待上游能提供至少要达到符合国家地表水Ⅲ类标准的水体,只要上游石台县能源源不断地提供符合要求的用水,他们会愿意支付一定的费用来购买这种服务,构成下游贵池区对上游石台县进行生态补偿驱动力之一。
其次,贵池区沿岸企业、居民还期盼秋浦河能提供相对稳定的水量,降低洪涝灾害发生频率,即上游石台县通过保护植被能为下游提供水流调节服务(防洪、枯水季水增加)。近20年来,秋浦河流域共发生了二次大洪灾(1998年、2010年),给贵池区沿岸居民造成了巨大财产损失,经历了惨痛教训后,只要上游能提供水流调节服务,降低灾害发生频率,他们会愿支付一定补偿费用,构成了下游贵池区对上游石台县进行生态补偿的驱动力之二。
2.1.3 上游基于保护生态有偿服务驱动力
秋浦河上游石台县属经济欠发达地区,2009年,人均GDP仅为贵池区的58.59%,石台县拥有丰富的生态、旅游资源,传统的维持生计主要靠变卖林木、毁林开荒等方式,如果因保护林木行为能获得资金、技术、政策支持,会极大地激发他们保护生态并连续不断地提供生态服务的积极性,因此,保护生态的有偿服务,从提供服务中能获取资金、项目等支持,是上游石台县居民保护生态环境的驱动力。
2.2 生态补偿实践支撑系统
2.2.1 法规保障子系统
构建秋浦河流域生态补偿实践,要有配套的政策与法律保障。政策层面看,国家对生态补偿给予了高度的关注,然而,仅有政策层面支持,很难平衡补偿方与受补方的利益关系,从我国已有补偿实践案例看[18],补偿方与受补方主要靠协商,如协商未果,补偿实践就难以完成,为此,亟待制定生态补偿法规,使补偿实践有法可依,只有这样,才能协调、保障各群体利益关系,才能保障生态补偿实施。基于此,建议国家尽快制定《生态补偿条例》,池州市人民政府根据石台县、贵池区及秋浦河流域特点,尽快出台《秋浦河流域生态补偿办法》,明确上下游责任、权利、义务,为秋浦河上、下游生态补偿实践提供保障。
2.2.2 运行管理子系统
秋浦河流域生态补偿实践,关键在于根据“谁受益谁补偿”的补偿原则及流域共享共建理念,构建一系列的运行管理机制,包括融资渠道、补偿标准、补偿方式、补偿资金使用等方面。为了保障上述机制的顺利运行,笔者认为:应成立秋浦河流域生态补偿委员会(以下简称补偿委员会),具体组织生态补偿的实施。补偿委员会建议隶属池州市人民政府,为常设副地级机构,辖生态补偿办公室、环境监测中心、评估中心、宣教中心、补偿基金管理中心、协调与仲裁中心六个二级机构,主任由池州市人民政府分管经济或林业、环保、水务副市长兼任,组成人员包括:石台县、贵池区政府代表;市、县林业局代表;市、县环保局代表;市、县水务局代表;法律专家;生态专家;流域沿岸居民代表等,办公地点可根据流域区位选在贵池区殷汇镇,购置相关检测及办公设备。
(1)构建多元融资与支付机制。从我国已有的小流域生态补偿实践看,补偿资金来源单一,主要靠政府财政,处于秋浦河下游的贵池区政府财力有限(如2009年只有70019万元[16]),仅靠政府支付,难以实现,为此,要构建政府主导、市场参与的多元融资渠道。首先,根据受益补偿原则,明晰政府、企业、个体工商户相应补偿责任。对公共受益的生态服务(如上游保护植被可降低洪涝灾害发生频率)可由政府买单;下游乡镇的自来水厂,可效仿浙江小舜江上游汤浦水库的生态补偿办法[18],从供水水费中按一定标准提取补偿基金;下游的个体工商户(如淡水养殖户),可按年征收一定的补偿基金,企业、个体工商户年支付补偿基金数量,可根据当年秋浦河生态补偿标准、经营情况按比例分摊原则确定,实行动态补偿。其次,补偿基金管理中心应设立生态补偿专项基金,通过媒体宣传、举办募捐晚会、发行生态补偿彩票等多种形式,吸引大企业、慈善机构、非政府组织、团体和公众参与投资生态环境保护事业,多方拓展融资渠道。再次,将上游石台县国内外投入的各类补偿金(如世界银行林业贷款资金、国外援助林业发展基金、公益林补偿金、退耕还林荒山造林封山育林工程资金)纳入生态补偿基金范畴,由补偿基金管理中心统一使用,可抵减生态补偿标准。
生态补偿资金主要用于石台县生态环境保护基础设施建设、补偿农户或集体经营管理者、发展生态农业旅游业等方面,具体用途如下:首先,补偿产权明晰的林地农户及集体林地经营维护者,对未承包的林地,补偿给管护主体(落实到村民组),补偿标准由补偿委员会确定。其次,补偿以沼气为纽带发展生态农业的农户。第三,用于生态旅游项目开发及旅游基础设施建设,如根据石台生态优势,可开发“负氧离子呼吸区”、“秋浦河漂流及水上运动”等旅游项目。第四,用于环境基础设施建设,如建造垃圾填埋厂、污水处理厂。补偿资金支付,应由补偿委员会补偿基金管理中心统一划拨至石台县政府指定的生态补偿专用账户。为了降低交易成本,应减少中间环节,提高生态补偿资金使用效率,同时,应加强对生态补偿资金使用绩效评估,真正实现生态补偿的目的(图3)。
(2)科学确定补偿标准。科学确定秋浦河流域生态补偿标准,是秋浦河流域生态补偿实践的核心。确定生态补偿标准的方法有:生态服务功能价值法、成本法、意愿调查法[1]。国外在生态补偿中注重补偿效益[1],即应对补偿者获得的生态服务和受补者丧失的机会成本作对比研究,生态补偿标准可以按照提供的生态效益、提供的成本或两者的综合在空间上的差异为基础计算[1]。国内大多赞同生态服务价值作为补偿上限,机会成本作为补偿下限的观点[1,19,20,21]。从我国补偿实际看,以机会成本作为补偿下限,存在难以反映真正的机会成本[1]、补偿标准偏低、不科学等弊端[18]。
综合国内外学者对生态补偿标准所持的观点及已有补偿实践案例,认为:秋浦河流域生态补偿标准应综合考虑贵池区、石台县的社会经济发展状况,贵池区的支付能力,更要考虑到流域上下游供求关系,上游石台县因保护生态丧失的机会成本,国内外对石台县林业建设补偿资金的投入等因素,补偿标准为:石台县发展权限制损失成本与提供生态服务中水质、水流调节服务主导效应因子的价值,采用公式:
式中:P标为贵池区补偿石台县标准,P生为石台县为贵池区提供生态服务中水质、水流调节服务主导效应因子的价值,P限为石台县发展权限制损失成本。
P限=(下游受益区农民人均纯收入-上游保护区农民人均纯收入)×上游保护区农业人口+(下游受益区城镇居民人均收入-上游保护区城镇居民人均收入)×上游保护区城镇人口[17]。(2)
2009年,贵池区农民人均纯收入为5321元,石台县农民人均纯收入为2822元,贵池区城镇居民人均收入为14200元,石台县城镇居民人均收入为9837元,石台县农业人口为87858人,石台县城镇人口为21379人[16],经计算为31283.66万元。
式中:Q为秋浦河水量,2009年,为119700万m3[16],Pr为水资源费的市场价格,池州市为0.1元/m3(由池州供排水公司提供),C为判断函数,当上游供水水质优于Ⅲ类水体时,C=1,否则C=0[17],根据池州市环境监测站对下游双丰断面水质监测结果(数据来源为池州环境监测站,秋浦河双丰断面水质监测结果,2006—2010),2006年至今,一直为Ⅱ类水体,故C取1。经计算P生为11970万元。由此可得,2009年贵池区补偿石台县标准(P标)为43253.66万元。2009年秋浦河流域实际补偿额为:年补偿额扣除当年已获取的国内外对其林业建设补偿金,采用公式:
式中:P实为2009年贵池区给予石台县的实际补偿额,为补偿标准,P标为当年石台县接受的国内外林业建设投入资金。根据石台林政信息简报(2009),P投为2700万,因此,2009年贵池区补偿石台县实际为40553.66万元。石台县可采用人均或单位森林面积补偿方式进行,经计算,人均受补标准为4615.82元/年,单位面积受补额为3653.48元/年。
(3)构建资金补偿为主,融开发补偿、政策补偿、技术补偿为一体的多元补偿方式。生态补偿方式包括经济补偿与非经济补偿两方面,已有小流域生态补偿实践,多以政府主导的财政转移支付、基金等“输血型”经济补偿为主,多集中在发达地区(如浙江、福建),就秋浦河生态补偿方(贵池区)而言,经济属欠发达地区,有限的财政难以满足补偿的要求,为此,可探索非经济补偿方式。首先,可效仿浙江金华江的金磐扶贫“异地开发”[18]模式,进行开发式补偿。在贵池区环境承载力大、交通便利、基础设施完善的地域,划出一定区域供石台县开发,石台县可迁出一部分企业,构筑一个发展平台和空间。也可由贵池区帮助石台县建设基础设施,如拓宽道路、为农户建造沼气池等,还可以帮助石台县开发新的旅游景点,变“输血型”补偿为“造血型”补偿。其次,可采取政策补偿方式。如提供低息贷款;税金减免;为石台县居民创业、就业提供机会;提供优质教育、医疗服务等。再次,可进行技术补偿。贵池区可为石台县开展智力服务;提供无偿技术咨询和指导;培训各类技术人才和管理人才等。构建这些非经济补偿方式,一方面,可弥补贵池区资金不足的状况,另一方面,可为石台县经济发展带来动力,促进石台县经济可持续发展,从而,可实现秋浦河流域生态补偿的真正目的。
(4)构建以协商为主的和谐补偿途经。秋浦河流域贵池区与石台县的生态补偿实践途经如下:首先,由补偿委员会根据石台县保护生态受损的发展成本、为贵池区提供的生态服务、石台县从国内获取的各类补偿金,确定补偿标准。其次,补偿委员会仲裁与调解中心召集双方政府代表就补偿标准进行协商,协商成功签订协议,协议应明确双方的权利、责任、义务,协议应由贵池区、石台县、仲裁与调解中心三方签字。如协商不成功,可由仲裁与调解中心根据双方同期社会经济发展状况、国家相关政策与《秋浦河流域生态补偿办法》进行调解,调解不成,由仲裁与调解中心仲裁(图4)。
秋浦河流域生态补偿调节的社会关系复杂,涉及到流域上、下游环境利益与经济利益关系,补偿实践能否和谐、顺利,重要的一个方面是要接受媒体、社会监督,让补偿实践操作公开、透明,真正让这项环保之举成为和谐社会建设与民生工程的样板,为此,要构建与之配套的监督机制。首先,要通过各种途径进行宣传,让公众了解生态补偿的意义与目的,使公众特别是石台县民众享有知情权、参与权。其次,要加强对生态补偿资金支付过程管理,尽可能减少中间环节,对生态补偿资金的拨付、发放、使用要有严格的审批程序,对受补农户及集体林地经营维护者的补偿要经本人签字。再次,加强监督与审计,充分发挥媒体、人大代表、政协委员、社会公众的监督作用,构建立体监督模式,让有限的生态补偿资金在阳光下运转。
3 结论与讨论
3.1 结论
以皖南长江三大支流之一的秋浦河为例,提出了小流域生态补偿实践体系。由驱动力、法规保障、管理与运行、监督三大子系统构成。国家相关政策体系与社会基础、流域上下游的供求关系,是秋浦河流域上下游实施生态补偿的驱动力;《秋浦河流域生态补偿办法》法规是实施补偿的保障;科学确定补偿标准是核心,构建多元融资与支付机制,多元补偿方式是基础,协商、调解为主的补偿途经是根本,媒体、人大代表、政协委员、社会公众的监督是前提。基于石台县因保护生态受损的发展成本、为贵池区提供的生态服务,估算出2009年贵池区补偿石台县标准为43253.66万元,扣除国内外2009年对石台县的生态环保投入,实际补偿金额为40553.66万元,农业人口人均受补标准为4615.82元/年,单位面积受补额为3653.48元/年。
3.2 讨论
(1)秋浦河流域生态补偿实践框架系统构建,笔者提出成立秋浦河生态补偿委员会,由该委员会代表政府具体组织、实施,政府扮演了倡导者与推动者的角色,与国际上欧美发达国家先进经验相比,利用市场推动生态补偿机制尚须完善。
(2)生态补偿作为一种制度安排,具有集自然科学与社会科学、研究与管理为一体的特点,超出了单一学科、纯学术研究的范畴,因此,应综合多学科优势共同研究,建立全方位、多层次的生态补偿机制。文中管理与运行子系统,笔者提出由融资与支付、补偿标准、补偿方式、补偿途经等机制构成,与国外成熟的流域生态补偿案例相比,尚有需要完善的举措,如要建立完善的初始水权分配和转让制度等。
(3)秋浦河流域生态补偿标准是补偿实践的核心,笔者提出补偿标准与实际补偿标准两个不同概念,补偿标准包括石台县发展权受限丧失的机会成本及其为下游提供的水质、水流调节生态服务价值两部分,实际补偿标准为应补偿标准扣除当年已获取的国内外对其林业建设补偿金,与国外发达国家普遍接受补偿机会成本的观点[1],国内毛显强等[19]主张补偿产权主体环境经济行为的机会成本、王金南等[20]主张根据生态服务价值核算结果进行协商确定补偿标准、任勇等[21]主张补偿生态建设和保护的额外成本和发展机会成本的损失等专家观点相比,笔者所持观点易于让生态补偿利益相关者接受。
文中研究了2009年秋浦河流域生态补偿标准,生态补偿标准是一个动态值,应结合不同年份流域上、下游社会经济状况,生态服务价值等因素确定。相关动态数据可借助RS(遥感)、GIS(地理信息系统)等信息技术获取(如不同林分森林面积动态数据,可通过遥感影像反演获得)。
兆林小流域综合治理成效与做法 篇8
兆林小流域位于黑龙江省巴彦县兴隆镇境内, 仅涉及兆林村1个村, 地处东经127°14′03″-127°16′44″, 北纬46°22′31″-46°24′43″之间。距县城约75km, 一级流域属松干流域, 流域总面积为9.70km2, 水土流失面积5.35km2, 占土地总面积的55.17%, 为中度水蚀类型区。流域内总人口1800人, 有农业劳动力1200人, 农村人口密度185人/km2。
2 工程建设规模
兆林小流域被列为2010年重大水利工程中央预算内投资水土保持项目, 工程于2010年4月开工建设, 到2011年11月全部完工, 共治理水土流失面积500.07hm2, 其中:坡式梯田12.35hm2, 地埂植物带190.97hm2, 保土耕作250.55hm2, 荒地截水沟长2.98km, 封育治理2.57hm2, 种植水保林24.59hm2, 土柳谷坊59座, 跌水10处, 沟头埂0.17km, 基础涵11座, 整治作业路5km, 小流域宣传碑1座。投入建设资金200万元、劳动工日12.77万个。
3 小流域综合治理成效
3.1 水土流失强度降低, 水土流失面积减少
经过治理, 兆林小流域水土流失综合治理程度达到93.47%, 林草覆盖率由治理前的21.4%增加到34.05%, 保土总量达3.80万t, 保土效益399.76万元, 各项工程年增经济效益21.47万元, 其中新增产粮19.38万元, 新增木材蓄积1.66万元, 新增枝条0.43万元。土壤侵蚀模数由治理前的1794t/km2.a下降到200t/km2.a。
3.2 优化了土地利用结构
小流域土地利用结构发生了较大变化, 农、林、荒山、其它各行业用地比例由治理前的8.9%、45.5%、31.7%、13.9%改变为8.8%、67.8%、1.3%、22.1%。流域内坡耕地、荒山、荒坡基本消失, 林业用地大幅度上升, 符合“以林为主, 农牧并举, 全面发展”的建设方针。
4 小流域综合治理的做法
4.1 明确小流域综合治理目标
兆林小流域以防治水土流失、改善生态环境、提高土地生产力为核心的山、水、田、林、路综合治理, 充分体现了“以人为本、人与自然和谐”的现代水利建设核心理念。按照优先面向水土流失重灾区、区域化推进的原则, 调整优化工程布局, 先上后下、先坡后沟、坡沟兼治、工程措施和生物措施相结合, 使点、线、面工程互相结合, 在各小流域内形成了有机的生态防护体系。
4.2 科学配置治理措施
4.2.1 工程布局
根据流域内水土流失的形成、发展演变规律, 科学布设各项工程措施, 起到了拦截泥沙、削减洪峰、蓄水保土、控制土壤侵蚀的作用。在生物措施布局方面, 正确外理经济林和水保林的关系, 进行统一规划, 兼顾了近期的蓄水保土作用和中远期后续财源的培植作用。
4.2.2 坡改梯建设
将坡改梯建设与中低产田地改造相结合, 改善山区、半山区农业生产条件, 提高土地生产能力, 促进农民增收。变薄田为良田, 变跑水、跑土、跑肥的“三跑田”为保水、保肥的“三保田”, 最终形成“田成方、渠相通、路相连、树成带、旱能灌、涝能排”的肥田好地, 确保粮食安全、农民增收、社会稳定。坡改梯后采用立体种植, 扩大晚秋作物和小春作物种植面积, 改变不合理的种植习惯, 提高了复种指数和光能利用率。在地埂上种植紫穗槐、黄花菜等护埂植物, 既保持了水土, 又增加了经济效益。
4.2.3 生物措施建设
根据流域内水土流失严重、生态环境恶化和当地能源十分匮乏的状况, 兆林小流域在生态修复不能自然恢复植被的荒山、荒坡上大力发展耐旱、耐瘠薄、耐寒、抗风、抗冲刷、根系发达的苗木进行栽 (种) 植, 做到了山顶绿树戴帽, 山间果树缠腰, 实现了保持水土、保证粮食安全、改善生态环境的目标。
4.2.4 加强工程管护和监督检查
在流域治理中, 全面做到管护人员落实、管护地块落实、管护责任落实、管护人员报酬落实的“四落实”;对流域内的开发建设单位进行监督检查, 狠抓“三同时”制度的落实, 为生态建设起到了保驾护航的作用。
4.2.5 加大宣传力度
为强化全民水保意识, 营造良好的全社会参与水土保持生态建设的舆论氛围, 激发全民参与项目建设的热情, 县水保部门始终把宣传工作贯穿于项目建设的全过程, 召开水保委成员单位工作会议, 安排工作计划, 宣传学习水土保持法等法律法规;充分利用网络、广播、电视、报纸等新闻媒体, 对水土保持综合治理和预防保护进行广泛宣传, 建立健全了水保监督体系, 使水土保持防治工作走向法制化、规范化轨道。通过形式多样的宣传, 广大干部群众的水保意识明显增强。
参考文献
[1]周兴丽.马龙县“长治”工程龙海小流域综合治理的经验和效果[J].中国水土保持, 2011 (2) :47-48.[1]周兴丽.马龙县“长治”工程龙海小流域综合治理的经验和效果[J].中国水土保持, 2011 (2) :47-48.
[2]陈国阶.长江上游水土流失主要成因与防治对策[J].农村生态环境, 2000, 16 (3) :5-8.[2]陈国阶.长江上游水土流失主要成因与防治对策[J].农村生态环境, 2000, 16 (3) :5-8.