基于灌溉渠水质保护的都江堰灌区斗渠廊道LID生态措施研究

林子琦 杨青娟

摘要：尽管目前水环境治理的技术和方法在不断改进，但我国乡村水环境恶化的态势并未得到有效遏制。都江堰灌溉渠系及其廊道属于灌区乡村水环境的重要组成部分，不仅作为供水设施为居民提供生产、生活用水，还具有整合地区生态过程、提供多样性生态服务的功能。为缓解乡村水环境恶化、控制农村面源污染、建设新时代美丽乡村，以灌溉渠水质保护为目标，以都江堰灌区乡村末级渠系斗渠廊道为对象，研究其廊道及邻接空间LID生态措施的设计策略与方法。文章首先阐述了四川省都江堰灌区灌溉渠系概况，并进一步分析乡村末级渠系中斗渠的重要作用及相应特征，同时对当前灌区乡村内斗渠廊道周边存在的面源污染风险进行分类梳理，并总结了各类风险产生的原因及污染物特征。在此基础上，按照交通空间、生活空间、生产空间等邻接空间类别，将LID与斗渠廊道相结合，提出相应的设计策略，包括LID水文过程分析图、LID设施选择布局示意图、LID适宜措施选用表以及相应的设计要点，最后从乡村LID多功能复合的角度出发，进行一定的探讨。以期为乡村斗渠廊道的优化建设、乡村水环境的改善提供参考借鉴。

关键词：乡村水环境;都江堰灌区;LID;灌溉渠;斗渠

中图分类号：TU983   文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2020）24-0252-08

目前，乡村水环境问题己成为全球性危机。在我国，尽管乡村水环境治理的技术和方法在不断改进，但是乡村水环境恶化的态势并未得到有效遏制[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、农、毛5级渠系共同构成，经过近23个世纪的不断发展，已形成了庞大的灌排工程渠系。现有各级干渠111条，长3 664 km;万亩（1亩=667 m2）以上的支渠260条，长 3 234 km;支渠以下的末级渠道34 000 km以上[2]。其将岷江之水引入川西平原，从而实现对水资源的调配，具有巨大的社会效益和丰富的文化价值，至今仍然保持着充足的活力和良好的发展势头，被誉为人与自然和谐相处的光辉范例[2]。近年来，由于城市化进程加快、人口急剧增长以及基础设施建设落后等原因，日益严重的污染正在威胁着这座古老工程效益的发挥，也严重影响着周边地区的发展[3]。都江堰灌区中的斗渠将来自上游都江堰干渠、支渠的水体引入乡村中形成发达的乡村水网，并将水引导分配给农渠、毛渠，是整个灌溉渠系承上启下的关键环节。同时斗渠也是与乡村生产、生活、生态联系最为密切的一级灌溉渠系，易受到农村面源污染的威胁。因此如何正确认识斗渠的重要作用并寻求有效的治理方法来预防控制乡村面源污染进入斗渠，污染乡村水环境，具有尤为重要的现实意义。

低影响开发（LID）由美国的最佳管理（BMPs）措施发展而来，继承了BMPs微观尺度景观控制的核心，其目标是通过源头防控、途径净化与控制及终端处理与利用等途径实现雨水的净化和再利用，尽量减少技术措施对环境造成的不良影响，实现对雨水的可持续管理。目前LID体系已被越来越多的人和地区接受并应用，逐渐成为世界各地控制雨水径流及污染，保护正在开发和已开发流域、社区的有效方法[4]。LID作为控制面源污染的有效措施，同时也是一种生态工程措施，其立足于自然资源和生态系统自身的平衡，与传统技术相比，效果好、运行费用低，更有利于环境的可持续发展，是治理农村面源污染的有效方法之一，在控制农村面源污染中具有广阔的应用前景[5]。故在面临农村面源污染严重、防治措施缺乏、生态环境退化等问题的灌区乡村地区，将LID与乡村斗渠相结合，对斗渠廊道进行地表径流优化处理，有助于更为科学合理有效地控制农村面源污染，缓解乡村水环境恶化。

1 都江堰灌区灌溉渠系及斗渠廊道特征

1.1 都江堰灌区堰渠体系及乡村末级渠系

如表1、图1所示，整个都江堰灌区由渠首工程和余下的干、支、斗、农、毛5级堰渠体系构成，将岷江之水引入川西平原，从而实现对水资源的调配。川西平原分为内江和外江两大灌区。内江灌区分布着蒲阳河、柏条河、走马河、江安河四大干渠。外江灌区分布着金马河、黑石河和沙沟河3条干渠，每条干渠即1个小型灌区。由干渠派生出灌区支渠，支渠连通斗渠，斗渠连通农渠，农渠连通毛渠，逐级将水引致田间进行灌溉，最终形成了川西平原上垂直于等高线的树枝状灌溉水系[6]（图2），现今整个都江堰灌区仍沿用此种灌溉方式。而在灌区的乡村内分布着以斗渠、农渠、毛渠为主体的密度高且发达的末级渠系，其将周边干渠、支渠的水引入乡村内部，供居民生产、生活使用。如图1、表1所示，在乡村末级渠系中，斗渠具有输水、配水承上启下的作用。农渠、毛渠依附其周邊，起到灌溉之用。

1.2 都江堰灌区乡村斗渠特征

在都江堰灌区堰渠体系中，斗渠属于乡村末级渠系，隶属3级水渠，其上通支渠下连农渠，承上启下，常年有水，是灌区乡村内部水网的重要组成部分，同时也是与乡村居民生产生活联系最为密切的水渠。常见的斗渠样式如图3所示，材料主要以混凝土、卵石为主，多为混凝土三面衬砌结构，宽度 2 m 左右，深度1 m左右，沿渠上设有堰头、拦污设施、分水设施、收水口等小型水利设施以及滨水台阶、桥、小广场等生活设施。随着灌区乡村的发展和人们生活水平的提高，目前斗渠除发挥其传统意义上的输水配水灌溉和提供日常生活用水功能外，还兼具了其他新的功能，如在乡村排水防洪中发挥着雨洪管理基础设施的功能;在乡村旅游中发挥着具有当地乡村特色、人文气息的乡土景观功能;在乡村生态环境营造、生物多样性保护中发挥着构建生态廊道、整合地区生态过程、提供多样生态服务的生态基础设施功能等。

经实地调研发现，目前灌区乡村内的部分斗渠由于管理不善、设计不周等原因受到了一定的破坏，包括生活垃圾污染、废弃填埋等（图4），以至斗渠内部水体受到了一定程度的污染，水质不断恶化。同时由于斗渠高度人工化的标准工程改造以及混凝土、卵石等材料的使用，缺乏生态设计，导致其虽然是乡村中重要的生态廊道，却未能发挥出相应的生态功能，生态效益大大缺失，不利于乡村的生态环境建设。由于乡村斗渠与农村面源污染接触最为频繁、直接，是农村面源污染进入乡村水体的重要途径之一，研究斗渠廊道的LID生态措施，对其进行生态改造，不但有助于控制乡村水体的面源污染，还有助于发挥斗渠廊道的生态价值，营造良好的生态环境。

3.1.2 斗渠廊道邻接生活空间一侧LID设计策略 在对斗渠廊道邻接生活空间进行LID设计时，原则上应尽量运用LID措施对生活空间中的地表径流进行截污净化，使其滞留下渗，避免进入斗渠中污染乡村水体。具体的LID设施空间布局应结合斗渠廊道与生活空间的以下3种空间关系情景来设计（图12）。

（1）斗渠廊道一侧为房屋建筑，且斗渠与房屋间无绿地或绿地空间狭小时，应将房屋周边的可利用绿地改造为雨水花园或小型雨水湿地，生活污水通过生态植草沟进行截污，传输到达小型雨水湿地中进行净化。同时可视房屋周边可利用绿地的大小来建造小型湿地，供周边3～5户居民共同使用，处理乡村院落生活空间中产生的地表径流。

（2）斗渠廊道一侧为房屋建筑，且斗渠与房屋间存在较为宽敞的绿地空间时，可将二者间的绿地空间改造为小型雨水花园，居民家中地表径流可先通过生态植草沟进行截污传输后，到达雨水花园中进行净化，同时应合理设计溢流路径以避免在水量超标时形成局部内涝。小尺度的雨水花园结构比较简单，相应技术要求见表3。

（3）斗渠廊道一侧为院坝时，可在院坝中增设生物滞留池、生态树池等设施，降雨产生的地表径流以及居民与此处从事洗衣、 洗菜等行为产生的部分生活污水未经收集处理时，可排入生物滞留池、生态树池中净化。

3.1.3 斗渠廊道邻接生产空间一侧LID设计策略 在对斗渠廊道邻接生产空间进行LID设计时，原则上应尽量运用LID措施对由于降雨或人工灌溉导致溢流进入斗渠中的农田地表径流进行截污净化，使其滞留下渗，避免进入斗渠中污染乡村水体。具体的LID设施空间布局应结合斗渠廊道与生产空间的以下2种空间关系情景来设计（图13）。

（1）斗渠廊道一侧为农田、苗圃等大尺度生产空间时，应先在斗渠与田地间设立线性植草沟，以此对生产空间溢流过来的农田地表径流进行截污传输，同时由于二者间的绿地尺度较大且空间开阔，宜选用大型雨水湿地、渗透塘等占地较大、净化能力强的LID生态设施，设置在下游地势较低的区域，并与线性植草沟联通，溢流的农田地表径流通过植草沟的传输进入雨水湿地或渗透塘中进行净化后补充地下水，避免其进入斗渠中污染乡村水体。

（2）斗渠廊道一侧为居民菜园等小尺度生产空间时，二者间的绿地尺度较小且空间狭长，故将此类绿地改造为小型雨水花园，降雨或浇灌时形成的地表径流通过植草沟截污传输，进入菜园的雨水花园中进行净化，同时考虑溢流路径。

3.2 基于斗渠廊道LID改造的复合多功能性设计思考

多功能景观这一概念包含了多种与水管理相关的景观设计元素[14]。将LID低影响开发理念引入美丽乡村建设中，在满足农村生产及生活需求的基础上，还应从美观、效能等角度满足旅游功能，探索具有旅游、生产及生活等多元功能的雨水资源管理体系势在必行[15]。故在对乡村斗渠廊道进行LID设计时，除实现对斗渠廊道周边面源污染的截污净化改善乡村水环境外，同时还应具有美化乡村环境、促进乡村旅游、优化区域生态等多种功能，旨在实现经济、环境与生态的多重收益。

环境方面，对斗渠廊道进行LID设计，建设雨水花园、生态沟渠、生态树池等设施，有利于净化乡村水环境、美化生活场景、创造局部微气候，进而营造舒适良好的人居环境。同时在材料选择、形式设计等方面应该结合乡村景观特点和传统文化元素，形成具有当地特色、人文气息的乡土景观。因此灌区斗渠与LID生态措施相结合，需要在凸显地域特征的同时形成生态与艺术相结合的新时代乡土景观。这对促进地域景观的健康可持续发展具有积极意义。

生态方面，整体的斗渠廊道LID措施选用以绿色生态设施为主，在实现对面源污染进行截污净化的同时还可以通过设计渠侧缓冲带的植物群落，优化乡村生境和生态廊道。有助于保护区域自然生境、修复区域自然水文功能、维护生物多样性，充分发挥良好的生态效益，缓解灌区乡村生产生活发展与生态保护之间的矛盾。

4 结论

为缓解乡村水环境恶化、控制农村面源污染、建设新时代美丽乡村，本研究以灌溉渠水质保护为目标，以四川省都江堰灌区乡村末级渠系中的斗渠廊道为空间载体，研究其与LID相结合的运用策略与方法，包括LID水文过程分析图、LID设施选择布局示意图以及LID适宜措施选用表等设计要点。

在我国，農药化肥的施用、人畜粪便的随意排放、固体废弃物的非定点抛弃等农业生产、生活等活动增强，农村面源污染的治理和控制却相对滞后，以致于我国农村面源污染问题日益突出，乡村流域水环境不断恶化[16]。将都江堰灌区乡村内分布密度高且发达的斗渠廊道与LID生态措施相结合，进行优化设计。比起传统的工程改造而言，更为高效简洁，在节约了成本的同时改善美化了环境，有利于构建乡村生态廊道提高生态效益以及开展乡村旅游，建设美丽乡村，具有良好的社会效益、生态效益与景观效益。这对于改善都江堰灌区生态环境、控制灌区乡村面源污染、缓解乡村水环境恶化、建设新时代美丽乡村具有积极的现实意义，同时也能为我国其他灌区乡村发展提供借鉴。

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