蘇子河流域生態(tài)修復(fù)措施及評價研究

劉 放

(撫順縣水務(wù)局，遼寧 撫順 113006)

河流可為能量的流動以及自然物質(zhì)的循環(huán)提供通道，是溝通大海和內(nèi)陸的重要橋梁[1]。但隨著工業(yè)的發(fā)展、人口的增長以及對水資源保護(hù)意識的缺乏，使得河流的水質(zhì)污染越來越嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境越來越差。而傳統(tǒng)的河道污染治理方法過于單一，治理觀念仍然停留在舊的治河模式上，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代社會發(fā)展的需要，河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)成為亟待解決的社會問題[2]。徐菲[3]等認(rèn)為，在對河流進(jìn)行生態(tài)修復(fù)時應(yīng)擴(kuò)大范圍，不能僅限于河道本身，對河流修復(fù)的范圍進(jìn)行了解釋；唱彤[4]對河流以及河岸帶兩個不同的尺度進(jìn)行了探究，并從景觀生態(tài)學(xué)的角度提出了相應(yīng)的修復(fù)措施。胡小平[5]等對水庫的生態(tài)調(diào)度做了分析研究，積累了大量的實踐經(jīng)驗，為我國開展河流生態(tài)修復(fù)提供數(shù)據(jù)保障。本文通過對國內(nèi)外河流修復(fù)研究現(xiàn)狀的分析，以河流生態(tài)修復(fù)為向?qū)?，基于流域現(xiàn)狀以及流域治理經(jīng)驗，對蘇子河流域生態(tài)修復(fù)的治理措施做了詳細(xì)的研究；選取水質(zhì)和生物群落等評價指標(biāo)，建立了一套完整的河流評價指標(biāo)；最后通過對河流生態(tài)修復(fù)各個指標(biāo)的評價，確定了生態(tài)評價系統(tǒng)的可行性。為今后河流生態(tài)修復(fù)的系統(tǒng)研究提供理論依據(jù)。

1 河道邊界線的確定

選取大伙房水庫的蘇子河流域作為實驗研究對象，蘇子河流域面積2352km2，河長151km，流經(jīng)新賓縣紅升鄉(xiāng)等6個主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)，是新賓縣最大的河流，永陵至占貝段河道較為彎曲，利于水能開發(fā)。蘇子河堤防包括古樓堤防、西堡對岸堤防以及章京堤防，全長9.21km，治理河段內(nèi)包含勝利電站以及姚家山電站兩座水庫。

1.1 水面線計算

蘇子河河口至穆家水庫段作為蘇子河水面線的計算范圍，按照占貝站設(shè)計洪峰面積比的平方對蘇子河干流中下游各個控制點的設(shè)計洪流量進(jìn)行計算，得到表1蘇子河干流各地點設(shè)計洪峰成果表所示。

表1 蘇子河干流各地點設(shè)計洪峰成果表

姚家山壩至勝利電站段，分別采用姚家山壩址和勝利電站壩址的水位流量關(guān)系，做出二者的流量關(guān)系表，如表2勝利電站壩址及姚家山壩址處水位與流量關(guān)系表所示，隨著水位的升高，流量也隨之增大。

表2 勝利電站壩址及姚家山壩址處水位與流量關(guān)系表

圖1、2分別為姚家山大壩和勝利電站水位流量關(guān)系圖，勝利電站壩下游流域段，在計算洪水水面線時，優(yōu)先考慮最大入庫流量與相應(yīng)庫水位兩種情況的外包線。

圖1 姚家山大壩水位流量關(guān)系圖

圖2 勝利電站水位流量關(guān)系圖

在對水面線進(jìn)行計算時，采用MIKE11模型進(jìn)行有限差分解，其連續(xù)方程為：

(1)

其動量方程為：

(2)

式中，A—過水?dāng)嗝婷娣e；Q—斷面流量；Qτ—集中旁側(cè)入流；q—均勻旁側(cè)入流；S，t—空間、時間坐標(biāo)；K—流量模數(shù)；Z—水位水量。

1.2 邊界線確定

確定邊界線時，主要根據(jù)水面線的計算結(jié)果，結(jié)合河道堤防工程現(xiàn)狀以及上下游的河寬，以河道橫截面為基礎(chǔ)，因地制宜地確定河道治理邊界。當(dāng)河槽能夠確保洪水順利下泄時，以現(xiàn)狀岸坡為邊界河道寬度；當(dāng)河槽被擠占嚴(yán)重，泄洪能力過小時，則將岸坡的寬度適當(dāng)調(diào)整，過流寬度的邊界即為河道治理邊界。根據(jù)水面線的計算結(jié)果，確定蘇子河流域的洪水淹沒線，不同的治理區(qū)域斷面寬度不一樣，根據(jù)不同的淹沒寬度，確定河道的淹沒范圍。

2 河流生態(tài)修復(fù)措施研究

2.1 生態(tài)河岸帶修復(fù)措施

生態(tài)河岸帶具有保護(hù)土地資源和水資源的作用，能有效調(diào)節(jié)氣候，其保護(hù)原理主要體現(xiàn)在對河岸植被、河岸土壤的影響以及明顯的社會價值上[10]。在布置生態(tài)河岸帶時，要結(jié)合植物保護(hù)措施，將有堤段、堤路結(jié)合段以及無堤段的生態(tài)帶建設(shè)進(jìn)行合理的安排。無堤段的設(shè)計包含遠(yuǎn)水喬木段、過渡段以及近水灌木帶，有堤段的設(shè)計包含堤身灌木帶、過渡帶以及迎水灌木帶等，同時在對栽植的數(shù)目進(jìn)行選擇時，要根據(jù)具體情況適時栽種，并且要與周圍的環(huán)境互相協(xié)調(diào)，在不影響其功能作用的前提下，適當(dāng)選用景觀樹種，以保障觀賞效果。如表3苗木規(guī)格及栽植要求所示，根據(jù)蘇子河流域的實際情況，選擇合適的栽植植物及栽種方式。由此，蘇子河流域生態(tài)河岸帶設(shè)計為：堤身灌木帶選擇柳樹，株行距1.5m×1.5m；近水灌木帶選擇紫穗槐，株行距2m×2m；過渡段選擇沙棘，株行距2m×2m；迎水灌木帶選擇紅毛柳，株行距2m×2m；遠(yuǎn)水喬木段選擇五角楓，株行距3m×3m，單排栽植。對栽植的樹木進(jìn)行合理的管護(hù)，以延長生態(tài)帶的作用時間。

2.2 生態(tài)濕地修復(fù)措施

生態(tài)濕地包含水庫、河流及湖泊等所有的陸地淡水系統(tǒng)。其影響著人類的生存發(fā)展，能夠有效控制洪水、凈化水質(zhì)，具有巨大的環(huán)境功能。蘇子河流域存在著3種不同流態(tài)類型的生態(tài)濕地，分別為垂直流、水平流以及地表流型，其濕地情況對比如表4三種類型濕地對比所示，由表可知，對排污口應(yīng)采用表面流與復(fù)合潛流人工濕地相結(jié)合的組合，對灘地和河道應(yīng)采取修筑生物堰等措施，形成表面濕地水面，綜合當(dāng)?shù)赝寥溃侠碓苑N濕地植物。

表3 苗木規(guī)格及栽植要求

表4 三種類型濕地對比

表5 蘇子河干流入河排污口基本情況及整治措施

2.3 入河排污口整治措施

蘇子河流域具有多個排污口，按水功能劃區(qū)，二級保護(hù)區(qū)內(nèi)共有1個，準(zhǔn)保護(hù)區(qū)內(nèi)8個。如表5蘇子河干流入河排污口基本情況及整治措施表所示，對二級保護(hù)區(qū)內(nèi)的排污口依法關(guān)閉或拆除，對準(zhǔn)保護(hù)區(qū)內(nèi)未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的排污口依法采取整改措施。

3 修復(fù)后的生態(tài)評價

3.1 河流生態(tài)體系研究

對河道生態(tài)修復(fù)后的環(huán)境水平進(jìn)行評價，可有效提高流域生態(tài)修復(fù)的效果，是防止生態(tài)退化的有效手段。在對評價指標(biāo)進(jìn)行選取時，應(yīng)遵循可行性、系統(tǒng)性以及科學(xué)性的要求合理選擇。選取水質(zhì)指標(biāo)、水生生物指標(biāo)以及生態(tài)需水量指標(biāo)等作為河流生態(tài)評價的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)，在對水質(zhì)進(jìn)行評價時，常用的指標(biāo)為化學(xué)需氧量(COD)、石油類、鉛和汞等，對河流水質(zhì)進(jìn)行評價時，得到如表6河流生態(tài)評價水質(zhì)指標(biāo)所示。

表6 河流生態(tài)評價水質(zhì)指標(biāo) 單位：mg/L

水生生物包含水生動植物和微生物，通過檢測水生動植物的種群數(shù)量以及菌群的總?cè)郝鋽?shù)，來反映水環(huán)境的優(yōu)劣，當(dāng)水生動植物指標(biāo)值大于7時，認(rèn)定效果較好；當(dāng)指標(biāo)值小于2時，認(rèn)定效果較差；處于中間狀態(tài)時，則為一般。

3.2 蘇子河修復(fù)后的生態(tài)評價

對蘇子河生態(tài)修復(fù)后的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行評價，利用已有的生態(tài)評價指標(biāo)，綜合現(xiàn)場調(diào)查，對蘇子河流域生態(tài)修復(fù)的程度進(jìn)行綜合評價。對蘇子河流域的紅升斷面、永陵斷面、關(guān)家斷面以及新賓斷面進(jìn)行了監(jiān)測分析，分別監(jiān)測了COD、石油類和氨氮等指標(biāo)，得到如表7水質(zhì)檢測結(jié)果所示，發(fā)現(xiàn)蘇子河流域現(xiàn)狀水質(zhì)環(huán)境較好，四斷面各個指標(biāo)值都處于規(guī)定允許的范圍內(nèi)。

表7 水質(zhì)檢測結(jié)果

蘇子河流域經(jīng)生態(tài)修復(fù)后，新的生態(tài)系統(tǒng)尚未成熟，仍處于初期階段，所以只考慮水生植物的評價指標(biāo)。蘇子河流域中水生植物群落種類最多為5種，生物評價值處于一般水平，但從發(fā)展的角度看，水生動植物、菌群種類等會陸續(xù)生長。

4 結(jié)語

通過對大伙房水庫水源涵養(yǎng)區(qū)蘇子河流域治理意義的概述，闡述了生態(tài)修復(fù)的實用性與必要性，結(jié)合實際情況，對存在的問題進(jìn)行了分析。通過劃分流域內(nèi)的9個排污口，對不同種類的污水提出不同的整改措施，制定完整的整治方案，以減少污染

物的排放。通過對現(xiàn)有河道水質(zhì)以及生物群落指標(biāo)的分析，對修復(fù)后的環(huán)境效果進(jìn)行了生態(tài)評價，建立了完整的河流生態(tài)評價指標(biāo)體系，并利用該體系對蘇子河流域生態(tài)修復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行評價。研究表明：蘇子河流域中水生植物群落種類最多為5種，目前生物評價值為一般，但從長遠(yuǎn)發(fā)展的角度看，水生動植物、菌群種類等會陸續(xù)增加。

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