婁煩縣澗河人工濕地生態(tài)系統(tǒng)設計及效益分析

劉 芳

（婁煩縣環(huán)境保護局，山西 婁煩 030300）

引 言

汾河是山西的母親河，汾河水質安全直接關系到山西經濟建設和社會穩(wěn)定，關系到山西的生態(tài)安全。澗河作為汾河一級支流，它的生態(tài)安全對汾河流域濕地生態(tài)安全具有很大影響，澗河人工濕地的建設，可以達到減少水土流失、涵養(yǎng)水源、保護區(qū)域生物多樣性等目的，可有效促進區(qū)域內水源涵養(yǎng)的生態(tài)功能恢復，從而為促進汾河流域濕地生態(tài)功能的恢復奠定良好基礎。本文簡單介紹了該人工濕地生態(tài)系統(tǒng)設計，并對有關問題進行了探討。

1 澗河水系概況及水質情況

1.1 澗河水系概況

澗河為汾河的一級支流，由婁煩縣區(qū)域的南川河和西川河匯合而成，全長12km，河床寬60m，水面寬2.5m，流量1.36m3/s，系常流河。歷年最大流量210m3/s。年注入汾河水庫4 289萬m3水源，汾河水庫多年平均水量為4.52億m3，澗河水源占總來水量的1/10。

1.2 澗河水質情況

根據太原市環(huán)境監(jiān)測站連續(xù)監(jiān)測數據，澗河水質為Ⅳ類地表水，具體指標如下：

CODCr≤30mg/L，BOD5≤6mg/L，ρ（NH3-N）≤1.5mg/L，TN≤1.5mg/L，TP≤0.2mg/L，pH＝6～9。

2 澗河人工濕地生態(tài)系統(tǒng)設計

針對澗河流域可利用土地范圍大的特點，澗河人工濕地采用潛流濕地和表流濕地的組合工藝。

2.1 澗河人工濕地工藝流程

澗河河水—提升泵站—潛流濕地—表流濕地—澗河—汾河水庫。

2.2 潛流人工濕地

2.2.1 潛流濕地填料選擇

河卵石為最佳填料，其質量堅硬、抗機械撞擊性能強、表面光滑，生物膜宜著床，也宜排除死亡生物膜，且不易堵塞。

2.2.2 工程防堵

對于填料層防堵的問題，主要采取2項措施：第一、通過選擇合適的基質粒徑及級配，控制孔隙率；第二、導淤層設置倒膜管，定期排放濕地內脫落的生物膜，防止填料層淤堵。

2.2.3 潛流濕地內容

澗河潛流人工濕地工程總占地為6.369hm2，濕地有效面積6hm2，共分為115個單元。潛流濕地內種植茭白、蘆葦等具有污水處理功能的植物，種植密度16株/m2，株距250mm。種植馴化后的具有吸污納污能力的蘆葦、茭白作為潛流人工濕地植物。其中，種植茭白48萬株，蘆葦48萬株。冬季收割后，覆蓋在潛流濕地表面，第2年春天運走，用作造紙材料。冬季運行時，潛流濕地低水位運行，濕地表層將收割后的植物覆蓋地表，起到保溫作用。

2.3 表流人工濕地

2.3.1 表流濕地功能

潛流濕地處理后的污水進一步通過景觀表流人工濕地通過植物根系吸收去除污染物，同時形成水面景觀。

2.3.2 設計參數

CODCr去除負荷：30kg/（ha·d）

NH3-N去除負荷：5kg/（ha·d）

停留時間：1.5d

2.3.3 表流人工濕地設計

澗河表流人工濕地設置于河道內及潛流濕地以外的灘地上。澗河1號橋上游表流濕地面積為4.56hm2；1號橋下游表流濕地面積約為3.44hm2，設計水深0.2m～0.3m，充分利用現有河道的地形和地貌特征及淺灘、緩坡等自然條件，促使河道水生植物的恢復，提高河道的生態(tài)自凈能力，使出水到達水庫前達標。

3 效益分析

3.1 生態(tài)效益

3.1.1 凈化水體

通過澗河人工濕地水質改善工程的實施，有效地解決了區(qū)域地表面源污染，確保了澗河地表水入汾河水庫前由Ⅳ類水體凈化達到Ⅲ類水體水質，保護太原人民飲水安全。

人工濕地是保護生物多樣性與維持野生物種種群存續(xù)的重要生態(tài)系統(tǒng)。澗河人工濕地水質改善工程通過篩選和改良適宜的濕地植物以及采取相應工程措施建成的濕地緩沖帶，不僅使?jié)竞诱w生態(tài)得以改善，而且將帶動澗河水體中微生物和其他物種的逐步恢復，為鳥類、魚類提供豐富的食物和良好的生存繁衍空間，對物種保存和保護物種多樣性發(fā)揮重要的作用。

3.1.2 凈化空氣

1）改善二氧化碳和氧氣的平衡

澗河人工濕地工程安排69 500m2的綠地建設面積，年可吸收二氧化碳約900t，有效改善項目區(qū)二氧化碳和氧氣的平衡，使空氣新鮮。

2）吸收有害氣體

澗河人工濕地的綠地建設項目中栽植的楊樹、柳樹、油松等均對空氣中的二氧化碳、氮氧化物有很好的吸收功能，使空氣得到凈化。

3）吸滯粉塵

綠地對粉塵有明顯的阻滯、過濾和吸附作用，因而能減輕大氣污染。保守估計，項目區(qū)的綠地可吸塵200t/a。

4）降低噪聲

噪聲會對人體產生不良影響，研究表明，城市中的樹木可降低總噪聲強度6.0dB～13.2dB。因此，項目區(qū)建設的綠地對周圍噪聲有一定的消弱作用。

5）保持水土

樹木和草地對保持水土有非常顯著的功能。樹木的枝葉茂密，當雨水下落時首先沖擊樹冠，然后穿透樹葉，不會直接沖擊土壤表面，減少表層土壤的流失。樹冠本身還積蓄著一定數量的雨水，不時降落地面；同時，樹木和草本植物的根系在土壤中蔓延，能夠緊緊地“拉著”土壤而不讓其沖走；加上樹木下往往有大量落葉、枯枝、苔蘚等覆蓋物，能吸收數倍于本身的水分，也有防止水土流失的作用。這樣，能減少地表徑流，降低流速，增加滲入土地中的水量，起到保持水土、涵養(yǎng)水源的作用。

6）調節(jié)氣候

澗河人工濕地對局部區(qū)域小氣候的影響，一是溫度影響，二是濕度影響。

在炎熱的夏季，一部分太陽輻射熱被稠密的樹冠所吸收，樹冠吸收的輻射熱用于光合作用及水分蒸發(fā)，綠地氣溫則比非綠化地帶低3℃～5℃，較有建筑物的地區(qū)要低10℃左右。寒冷季節(jié)，樹木使風速降低，氣溫不致降得過低。

樹木的根系從土壤中吸取水分，通過樹葉不斷地蒸發(fā)到空氣中，而使空氣濕度增加。一般來說，綠地的濕度比非綠地大10%～20%。

7）生物多樣性的營建

濕地是重要的遺傳基因庫，對維持野生物種種群的存續(xù)、篩選和改良具有重要意義。濕地在蓄水、調節(jié)河川徑流、補給地下水和維持區(qū)域水平衡中發(fā)揮著重要作用，是蓄水防洪的天然“海綿”。

3.2 社會效益

1）培養(yǎng)群眾的生態(tài)文明觀念，促進人與自然的和諧統(tǒng)一。澗河人工濕地的建設，使區(qū)域內廣大群眾充分認識到建立生態(tài)文明、生態(tài)和諧社會對社會經濟持續(xù)發(fā)展的重要性，使生態(tài)建設、保護綠地成為廣大群眾的自覺行為。

2）提升城市競爭力，促進經濟建設又好又快發(fā)展。項目建設必將使整個婁煩縣城的生態(tài)環(huán)境得到良好的改善，極大地提高項目區(qū)社會環(huán)境競爭力，創(chuàng)造良好的投資環(huán)境，使社會經濟建設又好又快發(fā)展，達到人民安居樂業(yè)的理想境界。

3）促進太原人民飲水安全。項目建設，可以改善澗河流域的生態(tài)環(huán)境，強化城市綠地與流域濕地的生態(tài)服務功能，涵養(yǎng)水源、凈化水質，使匯入省城太原飲用水源汾河水庫的水質得到改善，促進太原人民飲水安全。

4）提升居民生活質量。澗河濕地建設可以調節(jié)城市生態(tài)平衡，拓寬居民戶外休憩空間，提高居民生活質量，滿足城市居民回歸自然的物質文化需求，創(chuàng)造良好生態(tài)，有益群眾健康。