天津市于橋水庫生態(tài)濕地建設(shè)構(gòu)想

魏志勇，顧俊芹，李志堅(jiān) ，王景利

（1.薊縣林業(yè)局，天津 薊縣301900；2.天津市引灤工程于橋水庫管理處，天津 薊縣301900）

1 概述

于橋水庫現(xiàn)為引灤入津工程大型調(diào)蓄水庫，以防洪、供水為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)殖等的綜合利用,總庫容15.59×108m3，控制州河流域面積2 060 km2，是天津市重要的水源地。由于于橋水庫庫區(qū)周邊人口和經(jīng)濟(jì)快速增長，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，致使庫周污染逐漸加劇，改善庫區(qū)水生態(tài)環(huán)境，確保城市供水安全是當(dāng)前最重要的任務(wù)。其綜合治理秉承控源、生態(tài)修復(fù)和庫區(qū)管理三結(jié)合的基本原則。控源包括流域內(nèi)部各種外源負(fù)荷以及沉積物釋放所產(chǎn)生的內(nèi)源負(fù)荷?？紤]到沙河、黎河均在遵化市不屬于天津市行政管理轄區(qū)，流域內(nèi)部的各種外源負(fù)荷難以控制，采用生態(tài)工程技術(shù)對(duì)天津市境內(nèi)的入庫河口進(jìn)行水源地生態(tài)濕地建設(shè)不失為最佳選擇。

2 生態(tài)濕地建設(shè)的可行性

2.1 建設(shè)場地

濕地生態(tài)凈化系統(tǒng)擬建在于橋水庫上游庫區(qū)與黎河下游的交匯處，在水庫入庫河口果河北側(cè)。該區(qū)域在20.53 m高程以下的庫區(qū)范圍，總面積27.49 km2。利用濕地生態(tài)凈化系統(tǒng)將于橋水庫上游受污染的水體截至濕地系統(tǒng)中進(jìn)行凈化處理，改善水庫生態(tài)環(huán)境。

2.2 場地自然條件

處于果河岸邊，現(xiàn)為魚塘或河灘地，地勢平坦。果河南岸灘地地面高程17.3 m左右，東高西低，平均坡度4.1%。果河北岸地面高程17.85 m左右，東高西低，平均坡度3.6%。東部農(nóng)田和魚池區(qū)域地面高程分別為19.5 m、18.3 m左右。西部魚池的地面高程17.5 m左右。

2.3 場地地質(zhì)條件

場地區(qū)域的地表層土壤以粉土為主，含碎石、樹根等，厚度 1.8～3 m，滲透系數(shù)（4.8～5.9）×l0-4cm/s，屬中等弱透水性能。第二層為粉土，含云母、見樹根，厚度為0.7～1.7 m，滲透系數(shù) 10-5cm/s，屬弱透水土壤。第三層為沙土層，平均厚度4 m，滲透系數(shù)（10-2～10-3） cm/s，屬強(qiáng)透水層。 第四層為粘土，屬比較理想的隔水層。

3 生態(tài)濕地總體布局

為了維持于橋水庫庫區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)平衡，將黎河汛期洪瀝水污染較嚴(yán)重的水頭導(dǎo)入水源地生態(tài)濕地系統(tǒng)，凈化達(dá)標(biāo)后進(jìn)入于橋水庫。對(duì)于超過該標(biāo)準(zhǔn)且水質(zhì)不達(dá)標(biāo)或凈化不達(dá)標(biāo)的水體則排入分流排水系統(tǒng)進(jìn)行處理。水源地濕地凈化生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃安排在果河入水源地，設(shè)置節(jié)制閘，將污染嚴(yán)重的水體通過開挖的引水渠，導(dǎo)入河道岸邊的濕地生物凈化池，凈化后達(dá)標(biāo)的水體再進(jìn)入水庫。因此，水源地濕地凈化生態(tài)系統(tǒng)包括生物凈化系統(tǒng)和分流排水系統(tǒng)兩部分。

3.1 生態(tài)濕地設(shè)計(jì)

在果河橋下游3.3 km處建設(shè)低水閘，閘上右堤400 m處開挖引水渠，來水首先進(jìn)入沉沙池，再經(jīng)給水渠等輸配水系統(tǒng)進(jìn)入東側(cè)濕地凈化池，經(jīng)過生物凈化作用，使污染物含量降低后，由受水渠出水，進(jìn)入南北向的五一渠。在五一渠的南北兩端建設(shè)節(jié)制閘，控制東側(cè)濕地出水進(jìn)入西側(cè)濕地的輸配水系統(tǒng)，再經(jīng)生物凈化作用，使污染物含量進(jìn)一步降低，水質(zhì)達(dá)標(biāo)后，由受水渠出水，經(jīng)圍堤西、南側(cè)排水閘排入水庫。如水質(zhì)仍不達(dá)標(biāo)，則按來水線路退水至進(jìn)水渠，由倒虹吸穿過果河，經(jīng)分流渠道排走。如果河來水非常惡劣，預(yù)計(jì)濕地系統(tǒng)不可能對(duì)其凈化處理；或因季節(jié)氣溫等因素的影響，濕地系統(tǒng)也不可能對(duì)其凈化處理，來水則直接由分流渠道排走。

3.1.1 物種選擇

根據(jù)場地情況，濕地系統(tǒng)可布置總占地面積9.36 km2，其中水面7.72 km2。用于濕地處理系統(tǒng)的植物包括挺水植物、浮水植物、沉水植物和浮游植物等。

水面濕地設(shè)計(jì)種植植物為蘆葦。蘆葦濕地系統(tǒng)的主要功能為處理初期洪瀝水改善水庫水質(zhì)，以及生產(chǎn)高質(zhì)量蘆葦，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)蘆葦生長特性計(jì)算，濕地年處理水量為（9 241～17 702）×10-4m3，水面面積 7.72 km2，平均水力負(fù)荷 17.45 m/a，換算4.78 cm/d。通過水工建筑物人為調(diào)節(jié)進(jìn)出水量來控制停留時(shí)間，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為0～20 d。

3.1.2 濕地田間工程

生物凈化池：濕地系統(tǒng)占地面積9.36 km2，以五一渠為界分為東西兩個(gè)相對(duì)的子區(qū)域，東側(cè)面積3.56 km2，西側(cè)面積5.8 km2，圍繞子系統(tǒng)四周筑頂寬5 m的圍堤。東側(cè)圍堤內(nèi)分為21個(gè)單元（包括1個(gè)沉沙池單元），西側(cè)圍堤內(nèi)分為32個(gè)單元。每個(gè)處理單元間為輸配水渠道，渠道圍埝修筑3 m的埝頂?shù)缆?，便于濕地工程管理和蘆葦?shù)氖崭睢⑦\(yùn)輸。

輸配水工程：在東側(cè)濕地區(qū)域的南端修建進(jìn)水閘1座，以及1.1 km進(jìn)水渠，以溝通果河和沉沙池。在沉沙池的南北向圍埝上修建3個(gè)布水閘和3條布水渠，南側(cè)布水渠向北布水，北側(cè)布水渠向南布水，中間布水渠向兩側(cè)布水。在3條布水渠間修建2條受水渠，雙向受水。受水通過受水渠與五一渠相交的排水閘進(jìn)入五一渠，再經(jīng)進(jìn)水閘進(jìn)入西區(qū)濕地；西區(qū)濕地系統(tǒng)布置2條東西向布水渠，雙向布水。受水渠布置于中間及西南周邊，受水經(jīng)南部2個(gè)排水閘和西部1個(gè)排水閘進(jìn)入庫區(qū)。

蘆葦濕地田間工程：田間工程主要處理單元內(nèi)部受水系統(tǒng)。為保障均勻布水，在處理單元內(nèi)部，中央設(shè)置南北向的集水溝與單元外部的受水渠相交。在集水溝兩側(cè)設(shè)置若干的側(cè)滲溝，溝間距離 50～100 m，溝深 1.2～1.5 m，形成“非”字形狀。來水經(jīng)布水渠流入處理單元后，首先充滿場地，然后經(jīng)側(cè)滲溝排入集水溝，流入單元外的受水渠。

3.2 分流渠道設(shè)計(jì)

從果河橋下1 km附近分流，分流口位于燕各莊村北，利用原匯流渠道向南，再穿過燕山山脈埡口，與蘭泉河主河道的上游相接，最終匯入薊運(yùn)河。

3.3 濕地系統(tǒng)的運(yùn)行管理和維護(hù)

濕地系統(tǒng)日常運(yùn)行管理包括水量調(diào)度、輸配水系統(tǒng)和集排水系統(tǒng)設(shè)施的維護(hù)；對(duì)植物和田間工程的管理；以及對(duì)主要工藝指標(biāo)的監(jiān)測。在蘆葦?shù)牟煌趹?yīng)采取不同的水量和水深，出芽期、幼苗期和莖稈成熟期應(yīng)以淺水層和交替布水方式運(yùn)行為主；而在生長旺盛、孕穗和開花期可以高水力負(fù)荷，較深水層方式運(yùn)行，但應(yīng)及時(shí)排水；冬運(yùn)期應(yīng)該使單元保持較深水層，并形成冰蓋，此后以相應(yīng)水力負(fù)荷或交替布水方式，采取冰下運(yùn)行。

濕地工程的維護(hù)與管理主要是對(duì)進(jìn)水渠道、布受水設(shè)施的定期維護(hù)和對(duì)處理單元田埂的整修等。對(duì)于沉沙池內(nèi)的淤泥要經(jīng)常清理，堤埂塌陷處要及時(shí)維修，特別是雨季前后要進(jìn)行一次全面檢查和維護(hù)工作，對(duì)落入渠內(nèi)特別是格柵前的塑料等雜物要及時(shí)清理以免堵塞水泵，田間輸水明渠應(yīng)及時(shí)維護(hù)，對(duì)渠內(nèi)的枯草和淤積泥沙要經(jīng)常清除，對(duì)各單元進(jìn)水口的閘門要及時(shí)維修，以保障水渠暢通，放水口和閘門調(diào)解功能正常。

田間工程的維護(hù)包括處理單元地面的平整、進(jìn)水口附近地面沖刷坑的平整和單元圍埝的維護(hù)。對(duì)地面不平、局部較深積水的區(qū)域要及時(shí)填平，對(duì)進(jìn)水口附近的沖刷水坑可以填平，也可用碎石墊鋪以防沖刷，對(duì)圍埝的維護(hù)是經(jīng)常性的工作，要經(jīng)常巡視，若發(fā)現(xiàn)塌崩或漏水要及時(shí)修復(fù)。在雨季要對(duì)田埂的完整性進(jìn)行一次全面的檢修。在冬季運(yùn)行之前，要結(jié)合冬季運(yùn)行的要求，進(jìn)行一次全面的固堤平整等維護(hù)工作，以保證滿足處理工程冬季運(yùn)行的特殊要求。

監(jiān)測站主要布設(shè)于總進(jìn)水口、總出水口，此外，還根據(jù)工作的要求在側(cè)滲溝、明渠、處理單元地表等處設(shè)若干監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)必須具有完整性和可比性。常規(guī)監(jiān)測項(xiàng)目包括水溫、PH、DO、SS、BOD5、COD、TN、TP、細(xì)菌總數(shù)、糞大腸菌群等項(xiàng)。監(jiān)測頻率為每季度一次。每塊地以梅花布點(diǎn)采樣，每個(gè)采樣點(diǎn)分五層采樣（0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～100 cm），監(jiān)測項(xiàng)目為 PH 值、全鹽量和離子 （K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl－、HCO3-、SO42-），采樣頻率為每年一次。 植物蘆葦監(jiān)測站位的確定方法與土壤相似，監(jiān)測項(xiàng)目為蘆葦?shù)拿芏?、株高、莖粗、節(jié)數(shù)、節(jié)長和地上生物量等，監(jiān)測頻率為每年一次。

4 水源地生態(tài)濕地系統(tǒng)效益分析

4.1 消減營養(yǎng)負(fù)荷 預(yù)防水庫富營養(yǎng)化

圖1 水源地生態(tài)濕地凈化系統(tǒng)工藝布局

水源地生態(tài)濕地系統(tǒng)的建設(shè)，可攔截上游輸入的氮、磷負(fù)荷，對(duì)保護(hù)于橋水庫的水環(huán)境，維持營養(yǎng)平衡起到巨大作用。濕地處理系統(tǒng)氮、磷去除率分別可達(dá)55%、83%。從而消減入庫污染負(fù)荷，降低于橋水庫庫區(qū)的營養(yǎng)物質(zhì)。于橋水庫為磷控制型水庫，總磷負(fù)荷的消減是預(yù)防和控制水庫富營養(yǎng)化的最重要措施。

4.2 降低人為活動(dòng)的干擾 提高水源地的安全級(jí)別

水源地生態(tài)濕地系統(tǒng)的實(shí)施可減少黎河下游區(qū)養(yǎng)鴨、鵝，耕種作物等人為活動(dòng)，增加天津市飲用水源地水源保護(hù)的安全性。

4.3 形成新的生態(tài)景觀 開辟生態(tài)旅游項(xiàng)目

形成7.72 km2的濕地，還可形成全新的水生生態(tài)環(huán)境，為各種動(dòng)物及微生物的生存提供棲息地，強(qiáng)化微生物對(duì)環(huán)境的凈化機(jī)制，促進(jìn)水庫生態(tài)的恢復(fù)。同時(shí)可以開辟為生態(tài)旅游休閑區(qū)，為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，解決庫區(qū)民生。

4.4 形成蘆葦生產(chǎn)基地 創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益

按每667 m2蘆葦年產(chǎn)量750 kg（干重）計(jì)，總產(chǎn)量可達(dá)8 700 t，收割后用于造紙和復(fù)合肥的原料，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)收益174萬元。同時(shí)，濕地系統(tǒng)凈化作用可有效抑制水庫中藻類的生長量（水中藻類減少50%以上），從而減輕對(duì)天津水廠水處理的壓力。由此而節(jié)約的自來水處理藥劑及水量費(fèi)用，每年可達(dá)300萬元。

水源地生態(tài)濕地系統(tǒng)是有效減緩于橋水庫富營養(yǎng)化進(jìn)程，確保引灤入津長期發(fā)揮輸水功能，為天津市工農(nóng)業(yè)提供安全可靠水源保證的重要措施，該工程實(shí)施將產(chǎn)生巨大的綜合效益。