石佛寺平原水庫人工濕地核心區(qū)生態(tài)治理措施研究

李洪利

（遼寧省水文局，遼寧沈陽110003）

石佛寺平原水庫人工濕地核心區(qū)生態(tài)治理措施研究

李洪利

（遼寧省水文局，遼寧沈陽110003）

針對石佛寺水庫建成后面臨的水環(huán)境污染問題，對庫區(qū)進行以人工濕地建設為核心的生態(tài)治理工程。本文以水庫人工濕地核心區(qū)研究對象，從濕地植物種植、濕地周圍景觀工程和庫底清理工程三個方面對本區(qū)的生態(tài)治理措施進行闡述。通過種植蘆葦?shù)冗m宜的濕地植物，實現(xiàn)水庫人工濕地生態(tài)功能和景觀功能。

平原水庫；人工濕地；生態(tài)治理

由于水土流失、生活污水和禽畜等面源污染造成水庫的水污染問題，影響了水資源利用和水生態(tài)系統(tǒng)的完整性［1，2］，造成水質惡化、水體功能下降、水生態(tài)環(huán)境脆弱，水生生物死亡等災難性后果，制約了湖泊水庫資源的可利用性，影響社會經濟的可持續(xù)發(fā)展［3，4］。平原水庫是平原區(qū)常采取的水庫型式，特點是水淺，水域面積大，回水較長［5］。因此，平原水庫的水體流動緩慢，自然交換變慢，致使其自凈能力降低，導致水質惡化。所以，對平原水庫進行生態(tài)治理十分必要。

1 水庫概況

石佛寺水庫是遼河干流上唯一的一座大型控制性水利工程，屬于河道型平原水庫，從其行使的功能來看，屬于滯洪型平原水庫。水庫壩址位于沈陽市沈北新區(qū)黃家鄉(xiāng)和法庫縣依牛堡鄉(xiāng)。工程建成后，將壩址以下遼河的防洪標準由原來的30年一遇提高到100年一遇。

水庫上游由于匯集了吉林省四平市和省內鐵嶺市等城市的廢污水以及農業(yè)和養(yǎng)殖等面源污染，致使水質惡化。參照《地表水環(huán)境質量標準》（G B 3838-2002），從表1-1可以看出，汛期由于水體交換較快，水質要好于非汛期，但水質仍然較差，在非汛期水質情況則更為惡劣，屬于劣Ⅴ類水質。在這樣的背景下，2009年針對石佛寺水庫的實際情況，進行了以人工濕地建設為中心的生態(tài)治理工程。

2 人工濕地核心區(qū)

人工濕地是人工設計與建造的由飽和基質、挺水與沉水植被、動物和水體組成的復合體［6］。從廣義上來說，只要不是天然形成的濕地都屬于人工濕地［7］。濕地不僅是許多野生動植物生長繁殖的場所，它還具有涵養(yǎng)水分、調節(jié)氣候的功能，更重要的是濕地具有凈化污水的功能，因而被譽為“地球的腎臟”。國內外多年來做了大量關于人工濕地處理污水的相關研究，總的來說，人工濕地凈化污水過程中可以發(fā)揮以下作用［8］：

（1）植物可以直接吸收利用污水中可利用態(tài)的營養(yǎng)物質、吸附和富集重金屬和一些有毒有害物質；

（2）可以為根區(qū)好氧微生物輸送氧氣；

（3）可以增強和維持介質的水力傳輸。

核心區(qū)是濕地發(fā)揮人工濕地生態(tài)功能的最主要區(qū)域，石佛寺水庫人工濕地核心區(qū)的范圍主要是庫區(qū)堤壩內側的大面積水面區(qū)域，主要包括濕地植物種植區(qū)，濕地周圍景觀工程區(qū)和庫底清理工程。

2.1 濕地植物種植區(qū)

濕地植物是構成人工濕地核心區(qū)的主體，結合庫區(qū)水質、生態(tài)環(huán)境和庫區(qū)景觀的多元化建設，在建設人工濕地時，濕地植物的選擇遵循以下4個原則［9～12］：

（1）植物的適應性原則：綜合考慮抗逆性強、凈化能力強，生物量較大，生長周期長的植物種類；

（2）景觀性原則：從群落配置、合理布局與景觀美學等方面對植物進行調控和配置，以使其與周圍景觀融合成一體；

表1 石佛寺水庫治理前水質監(jiān)測數(shù)據(jù)

（3）多樣性原則：每種植物對營養(yǎng)物質的去除存在差異。因此，設計多種植物加以組合去污，提高系統(tǒng)的處理性能，一般系統(tǒng)越復雜處理效果越穩(wěn)定，做到喬灌草結合；

（4）多用途原則：濕地植物的多用途可以減少植物收獲的二次污染，因此種植植物時要考慮有經濟價值等多用途的植物。

因此濕地植物選擇蘆葦、蒲草和荷花。

2.1.1 種植區(qū)域選擇依據(jù)

（1）依據(jù)庫區(qū)地形，盡量減少土方調運；

（2）選擇壤土層厚、保水性較好的區(qū)域；

（3）要充分體現(xiàn)庫區(qū)生態(tài)景觀效果；

（4）與供水規(guī)劃相結合，保護庫區(qū)水質；

（5）植物生長水深條件和庫區(qū)正常蓄水位相結合；

（6）便于工程施工和蘆葦、蒲草和荷花的種植要求。

2.1.2 種植區(qū)域布置

根據(jù)石佛寺水庫蓄水試驗應急防護工程設計蓄水水位，庫區(qū)內料場取料結束后，在料場區(qū)域和周邊選擇達到45.90m高程區(qū)域和明沈公路東側在45.90m高程440m寬的水面區(qū)域種植蘆葦，面積共436.4hm2；在靠近明沈公路西側種植蒲草，面積共28.7hm2；荷花種植區(qū)位分別布置于庫區(qū)內主壩戧臺1和戧臺2附近、湖心島附近、水道兩側邊等適宜條件較好的種植區(qū)域為重點。典型設計見下圖1、圖2。

2.1.3 典型設計

植物布置：根據(jù)設計水面高程46.20m，在保證植物生長所必須的水深及考慮根莖越冬要求前提下，確定蘆葦和蒲草的種植高程為45.90m；荷花一般考慮最終控制水深0.8～1.2m。

栽植方法及栽植密度：蘆葦栽植方法選擇根狀莖繁殖，蘆葦種植密植區(qū)栽植密度為5555根莖/畝，正常綠化區(qū)為3335根莖/畝；蒲草栽植方法選擇直栽方式，種植密度4666根莖/畝；荷花種植方法選擇自然式種植，種植密度每平方米種植1個根莖，第二年每3m2種植1個根莖。要求每個根莖3～4芽。

種植時間：考慮植物生長所需溫度，結合工程實際，在4月下旬至5月上旬進行種植。

圖1 蘆葦種植布局圖（圖中單位為m m）

圖2 蒲草種植密度圖（圖中單位為m m）

2.2 濕地周圍景觀工程

核心區(qū)內分布有人工島嶼和水道等附屬建筑物和庫區(qū)原有的柳樹，通過合理的措施布設，使之與蘆葦、蒲草和荷花共同組成人工濕地景觀。

在建造人工濕地景觀區(qū)時綜合考慮：

（1）人工島設計結合野生柳樹保護、土方挖填平衡、景觀位置；

（2）考慮庫區(qū)行船，布設有水道可到各個位置；

（3）結合功能與景觀種植草木；

（4）各建筑物布設的防洪及結構安全要求。

2.2.1 生態(tài)人工島

人工島設計結合野生柳樹保護、土方挖填平衡、景觀位置、遼河主河道的行洪安全。以“師法自然”為理念，以生態(tài)效益為核心，創(chuàng)造島嶼景觀生態(tài)系統(tǒng)，最終達到生態(tài)與景觀的和諧統(tǒng)一。主要人工島布置在野生柳樹集中地區(qū)、水流順向、突出自然與生態(tài)景觀效果，形態(tài)各異。

人工島頂面高程確定為47.80m（10年一遇平頂），邊坡為1∶5.0。為保護、保留島頂原樹種和建設濕地區(qū)，局部頂高程確定為47.0m和46.50m。島頂種植灌木及草皮等植物、邊坡坡面及腳種植水生植物進行防護。填筑土采用當?shù)貛斓淄亮?，分層攤鋪?0c m）整平，預留沉降20c m。詳見圖3。

2.2.2 水道

水庫庫區(qū)內設置水道，連通各個建筑物。為了達到凈化水質和防止水道淤積的目的，在水道兩側布置綠化帶。

水道共長16.5km，其中利用原河道及排水渠進行整治7.5km，新挖段9.5km，水道底高程44.5m，底寬20m。兩側綠化帶寬度20m，共栽植蘆葦面積為19.60hm2。蘆葦栽植密度為3335株/畝。詳見圖4。

圖3 生態(tài)人工島典型設計圖

圖4 水道典型設計圖

2.2.3 原有林木保護

庫區(qū)內原有3000多株柳樹，樹干在30～80c m之間，高度4～8m，具有較大的植物保護價值。主要分布在主壩前較為低洼的區(qū)域，原地面高程45.0～46.0m。柳樹吸引大量鳥類在此棲息，結合人工島的修建，可起到較大的生態(tài)美化作用。對柳樹進行部分防護，結合人工島上的野生柳樹予以保留，采用護樹臺方式進行防護。

單體防護填土高程在47.0m地面高于水面0.8m設計柳樹防護保護臺為圓形，填筑土料為當?shù)馗|土和沙壤土。頂面直徑為15.0m，臺頂高程高于蓄水面0.8m，即為47.0m。護樹臺坡度為1∶5.0，臺坡種植水生植物，予以保護。典型設計見下圖5。

X 37

B

1672-2469（2015）05-0073-03

10.3969/j.i s s n.1672-2469.2015.05.023

李洪利（1978年—），男，工程師。