水庫淹沒區(qū)人工濕地構(gòu)建方法

盛 杰，張志崇，陳曉霞，楊 輝

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130061）

水庫淹沒區(qū)人工濕地構(gòu)建方法

盛 杰，張志崇，陳曉霞，楊 輝

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130061）

隨著點源污染治理的深入，面源已成為松花湖（豐滿水庫）流域的主要污染源。文中通過松花湖旺起鎮(zhèn)湖濱人工濕地建設(shè)項目的設(shè)計實踐，總結(jié)了水庫淹沒區(qū)人工濕地的構(gòu)建方法。該方法有效解決了水庫水位變動、河流洪水沖擊、建設(shè)用地限制等問題，可實現(xiàn)庫區(qū)人工濕地的可控高效運行。

人工濕地；水庫富營養(yǎng)化；水庫淹沒區(qū)

1 基本情況

松花湖旺起鎮(zhèn)湖濱人工濕地建設(shè)項目，是松花湖生態(tài)環(huán)境保護(hù)試點總體項目的重要組成部分，項目主要針對松花湖入湖河流受城鎮(zhèn)生活污水直接排放、農(nóng)村村落分散污染、水土流失，面源污染等影響的特點，擬通過在入湖河流河口附近實施人工濕地工程，從而達(dá)到有效削減入湖污染負(fù)荷，改善松花湖水環(huán)境質(zhì)量的目的。

項目位于吉林省吉林市豐滿區(qū)旺起鎮(zhèn)境內(nèi)漂爾河及楊家溝河口附近的松花湖湖濱區(qū)域，總占地面積約 140hm2。

2 濕地構(gòu)建需解決的問題

1）水庫水位波動對人工濕地的影響。豐滿水庫屬多年調(diào)節(jié)水庫，其正常蓄水位為 263.5m，汛限水位為 260.5m，5 年一遇設(shè)計洪水位為 263.0m。水庫水位受上游來水量及運行調(diào)度影響呈周期性變化。

水庫水位波動對人工濕地的影響主要包括：①水庫對濕地植被的頻繁淹沒，將影響植被生長，從而導(dǎo)致濕地凈化功能下降；②水庫水位即為濕地出水水位，出水水位的頻繁變化也不利于濕地的高效運行。

2）人工濕地對汛期洪水的處理。項目區(qū)內(nèi)漂爾河、楊家溝洪水多由暴雨形成，具有水量大、污染物濃度高等特點。若不處理，洪水將攜帶大量面源污染物直接匯入豐滿水庫，從而影響水庫水質(zhì)。因此，擬建人工濕地應(yīng)具備蓄滯并凈化洪水的能力。

3）人工濕地的高效運行。研究成果表明，影響人工濕地運行效率的主要因素包括：人工濕地的類型、濕地植物種類、基質(zhì)、濕地中微生物的種類和數(shù)量、溫度、水力停留時間、水力負(fù)荷、濕地的運行管理等[5]。

如何利用有限的土地資源，結(jié)合水流條件，創(chuàng)造適合植物生長的生境，同時保證足夠水力停留時間，使水體與植物、微生物能充分接觸，是構(gòu)建高效運行濕地需解決的問題。

3 濕地工程設(shè)計

旺起鎮(zhèn)湖濱人工濕地處理對象包括漂爾河、楊家溝河水及旺起鎮(zhèn)污水處理站出水 （400m3/ d），設(shè)計處理規(guī)模為 280000m3/d，設(shè)計出水水質(zhì)達(dá)到 （GB3838-2002）《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)項目建設(shè)目的及項目區(qū)地形條件，將項目區(qū)分為植被緩沖帶區(qū)、回轉(zhuǎn)式溝渠濕地區(qū)、近自然湖濱濕地生態(tài)區(qū)及生態(tài)塘區(qū)。

3.1 植被緩沖帶區(qū)設(shè)計

植被緩沖帶區(qū)位于項目區(qū)東西兩側(cè)邊緣地帶，該區(qū)域功能：降低地表徑流流速，減少暴雨期區(qū)域匯流對濕地的沖擊；截留地表徑流中懸浮的污染物；減少周邊水土流失。設(shè)計中依據(jù)生態(tài)學(xué)原理，保育現(xiàn)有植被，優(yōu)先選用土著物種，構(gòu)建喬-灌-草復(fù)合植被緩沖帶系統(tǒng)，以實現(xiàn)工程與周邊環(huán)境的良好銜接。

3.2 回轉(zhuǎn)式溝渠濕地區(qū)設(shè)計

漂爾河、楊家溝河水分別通過漂爾河攔河閘閘下引水、楊家溝陡坡匯水進(jìn)入回轉(zhuǎn)式溝渠濕地進(jìn)行處理。

常規(guī)的表面流濕地污水處理工藝，是使污水以比較緩慢的流速和較淺的水深流過土壤表面，在土壤、植物、微生物的共同作用下得到凈化的過程。

考慮到項目位于寒冷地區(qū)，冬季水面結(jié)冰，冰厚達(dá) 0.8～1.2m，為維持濕地冬季能夠正常運行，同時也為了盡可能的增加污水的水力停留時間，設(shè)計中采用開挖回轉(zhuǎn)式溝渠的方式，構(gòu)筑表面流濕地的處理床。

回轉(zhuǎn)式溝渠，設(shè)計渠底寬 44m，高程 257.5m；設(shè)計渠頂寬 30m，高程 260.5m；渠頂、渠底采用1∶6 邊坡相接。根據(jù)溝渠內(nèi)水深及邊坡情況進(jìn)行植被布置，形成生態(tài)河道景觀。

3.3 近自然湖濱濕地生態(tài)區(qū)設(shè)計

回轉(zhuǎn)式溝渠濕地區(qū)出水通過布水渠均勻匯入近自然湖濱濕地生態(tài)區(qū)。近自然湖濱濕地生態(tài)區(qū)功能包括：對回轉(zhuǎn)式溝渠濕地區(qū)出水進(jìn)行凈化；增加區(qū)域生物多樣性，改善湖濱生態(tài)環(huán)境；美化湖濱景觀等。

項目建成后，人工濕地正常運行水位為 258.0 m。湖濱濕地生態(tài)區(qū)地面高程 256.0～259.0m，則濕地建成運行后，該區(qū)內(nèi) 258.0～259.0m 區(qū)域為布水渠 下自然漫流區(qū)域，257.0～258.0m 區(qū)域 水 深 0～1.0m，256.0～257.0m 區(qū)域水深 1.0～2.0m，上述區(qū)域分布定義為灌叢草甸區(qū)、挺水植物區(qū)及浮水、沉水植物區(qū)。

3.4 生態(tài)塘區(qū)

生態(tài)塘區(qū)由生態(tài)塘壩攔蓄而成，生態(tài)塘壩壩型采用碾壓式粘土心墻土石壩，總長 1261m，壩頂高程為 263.50m，土石壩上設(shè)置雙向溢流閘門，以調(diào)節(jié)濕地水位，閘門凈寬 20m，底板高程 257.0 m，閘門最大擋水高程 263.0m。生態(tài)塘壩建設(shè)不僅是為攔蓄形成生態(tài)塘，其對整個濕地系統(tǒng)也至關(guān)重要，主要表現(xiàn)為：保持濕地一定的蓄水量，從而保證濕地植物的生長，同時也可形成一定的景觀水面；避免松花湖湖水水位上升對濕地的沖擊；通過設(shè)置在壩體上的溢流閘門調(diào)節(jié)濕地出水口水位，從而提升濕地的處理效果。

生態(tài)塘壩壩體護(hù)坡采用階梯石籠格室護(hù)坡，該護(hù)坡遵循生態(tài)學(xué)原理設(shè)計，可為水生生物提供棲息生境；格室內(nèi)可種植菖蒲草、紫花苜蓿、馬藺、石竹、五葉地錦、水蔥、燈芯草、蘆葦、千屈菜等植物，可實現(xiàn)工程與自然的較好融合。

生態(tài)塘中按比例投放不同生活習(xí)性的魚、底棲生物，種植荷花、荇菜等植物，布設(shè)生態(tài)島等措施來構(gòu)建生物操縱系統(tǒng)，強化處理水污染。

4 結(jié)語

松花湖旺起鎮(zhèn)湖濱人工濕地建于豐滿水庫淹沒區(qū)范圍內(nèi)，該工程設(shè)計要點包括：

1）通過構(gòu)建碾壓式粘土心墻土石壩，有效避免了水庫水位變動對濕地的頻繁影響。

2）在土石壩上設(shè)置雙向溢流閘門，一方面可控制濕地運行水位，提高濕地的凈化效果，另一方面，必要時可實現(xiàn)水庫向濕地補水。

3）針對項目區(qū)冬季寒冷氣候特點，通過開挖回轉(zhuǎn)式溝渠的方式構(gòu)筑濕地處理床，從而為濕地冬季運行創(chuàng)造了條件，回轉(zhuǎn)式溝渠的開挖，可增加河水的停留時間，從而有效提高污染物去除率。

4）通過建設(shè)布水渠，使回轉(zhuǎn)式溝渠濕地區(qū)出水均勻漫流進(jìn)入湖濱濕地生態(tài)區(qū)，從而保證水體能夠與濕地植被充分接觸，提高凈化效果。

5）通過合理調(diào)度，利用生態(tài)塘“庫容”實現(xiàn)濕地對河流洪水的滯蓄，避免汛期大量面源污染物直接進(jìn)入水庫水體。

6）根據(jù)地形及水流條件，配置不同類型、不同種類的植物，構(gòu)建多樣化的生境，使?jié)竦鼐邆淞溯^強的生物多樣性保護(hù)功能，同時分別呈現(xiàn)河流濕地、淺水灌叢草甸濕地及湖泊濕地等多層次濕地景觀。

通過該工程設(shè)計實踐總結(jié)出的水庫淹沒區(qū)人工濕地構(gòu)建方法有效解決了水庫水位變動、河流洪水沖擊以及用地限制等問題，對人工濕地技術(shù)在入庫河流水質(zhì)凈化方面的應(yīng)用具有一定的推動作用，可為相關(guān)工程設(shè)計提供借鑒。

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1002－0624（2014）11－0059－02

2014-05-12