左云縣十里河生態(tài)濕地修復(fù)與保護(hù)工程案例探析

徐小樂，張盛才，陳 軍

(武漢中科水生環(huán)境工程股份有限公司，湖北 武漢 430071)

1 引言

濕地是地球上一種重要的生態(tài)系統(tǒng)，有“地球之腎”的美譽(yù)，具備多種環(huán)境功能和效益[1～3]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，近年來(lái)濕地生態(tài)系統(tǒng)遭受人類活動(dòng)嚴(yán)重破壞，濕地退化及其生物多樣性喪失日益嚴(yán)重，同時(shí)對(duì)干旱地區(qū)的發(fā)展前景產(chǎn)生了不利的影響，因此恢復(fù)和保護(hù)濕地已成為世界許多國(guó)家進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)之一[4～6]。

以山西省左云縣十里河生態(tài)濕地公園為研究區(qū)，通過(guò)分析區(qū)域現(xiàn)狀以及濕地受威脅狀況，綜合考慮濕地功能特征，以濕地資源有效保護(hù)為根本出發(fā)點(diǎn)，運(yùn)用生態(tài)保護(hù)規(guī)劃的理論和方法，保護(hù)和恢復(fù)研究區(qū)濕地，使?jié)竦毓珗@充分發(fā)揮濕地的多種功能和效益，為該生態(tài)濕地公園濕地保護(hù)與恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

2 研究區(qū)域流域概況

2.1 十里河治理情況

十里河作為左云縣的主要河流之一，并由西向東穿城而過(guò)。十里河在左云縣境內(nèi)全長(zhǎng)43 km，流域面積931.6 km2，河床寬約150～400 m，平水期水面寬2～6 m，水深0.2～0.5 m，年平均流量為0.064～1.03 m3/s，天旱時(shí)有間歇性干涸。

長(zhǎng)期以來(lái)，由于歷年左云縣城市污水排入河道，沿岸傾倒生活、建筑垃圾，造成十里河水體污染嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了周邊居民正常的生活和生產(chǎn)。局部山體因修建新109國(guó)道挖山取土受到破壞，事后未進(jìn)行環(huán)境恢復(fù)，造成水土流失嚴(yán)重。十里河河道南側(cè)堤壩于20世紀(jì)70年代修建的漿砌石堤防，現(xiàn)已年久失修破損嚴(yán)重，已不能滿足正常行洪排澇功能；河道北側(cè)為歷年河水沖刷形成的陡坎，沒有建設(shè)堤壩或護(hù)坡等防護(hù)設(shè)施，崩塌嚴(yán)重，造成嚴(yán)重的水土流失。

2007年開始實(shí)施左云縣十里河縣城段綜合治理工程，對(duì)縣城段6 km的河道進(jìn)行水利疏通和園林綠化，形成了以生態(tài)防護(hù)林帶、花溪景觀帶和南岸風(fēng)景林帶為主的多層次生物群落，成為十里河生態(tài)公園的重要組成部分。2009年為徹底改善十里河水質(zhì)，左云縣實(shí)施了十里河流域(左云段)水污染防治工程，通過(guò)縣城污水處理廠提質(zhì)改造和管網(wǎng)完善、工業(yè)點(diǎn)源治理、中水調(diào)蓄、河道清淤和生態(tài)修復(fù)等一系列工程措施，新增濕地133 hm2，使十里河左云段水質(zhì)有了明顯改善。

2.2 十里河濕地狀況

通過(guò)近年來(lái)左云縣生態(tài)建設(shè)力度的不斷增強(qiáng)，十里河濕地規(guī)模不斷擴(kuò)大，截至目前，從左云縣十里河水庫(kù)始，到舊高山上約20 km，形成了平均寬約4 km，總面積80 km2十里河濕地生態(tài)區(qū)，是截至2015年大同地區(qū)面積最大、生長(zhǎng)最茂盛、喬灌林最多的濕地生態(tài)區(qū)。十里河濕地生態(tài)區(qū)內(nèi)北面是楊樹豐產(chǎn)林，混交沙棘、醋柳、野玫瑰，臥柳等灌木。南面是十里河床，河床喬灌木為自然生植，主要有楊、柳、沙棘、野玫瑰、松樹等喬灌木混交，層次分明。2012年2月，十里河國(guó)家濕地公園被列為山西省十七大濕地公園之一(圖1)。

十里河上游主要水源為污水廠外排尾水，污水處理廠的尾水水量為4000 m3/d，枯水期時(shí)上游排水、生活污水、少量的滲流河水約500 m3/d，雨天時(shí)初期雨水最多約1500 m3/d?？菟诤拥酪驯粵_刷處一條寬度不超過(guò)2 m，深度不超過(guò)50 cm的溝渠。通過(guò)對(duì)左云縣污水處理廠下游的十里河河水進(jìn)行采樣、檢測(cè)，對(duì)十里河來(lái)水指標(biāo)進(jìn)行分析，確定該部分污水的水質(zhì)，設(shè)計(jì)的進(jìn)水水質(zhì)如表1。

表1 設(shè)計(jì)的進(jìn)水水質(zhì)主要指標(biāo)

分析數(shù)據(jù)可以得知該區(qū)段水體水質(zhì)劣于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中的Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，尤其總氮及氨氮嚴(yán)重超標(biāo)。

圖1 十里河橋處十里河現(xiàn)狀

3 濕地存在的問題與修復(fù)治理目標(biāo)

3.1 濕地存在的問題

(1)蓄水能力不足，調(diào)節(jié)凈化功能有待增強(qiáng)：受左云縣降雨量較小和上游十里河水庫(kù)的影響，濕地內(nèi)河流水面較小，平水期水面寬2～6 m，旱天時(shí)有間歇性干涸，使十里河濕地水分調(diào)節(jié)功能和凈化功能難以充分發(fā)揮?？h城生活污水處理廠的尾水排入河道后快速下泄，濕地水質(zhì)凈化功能難以得到充分發(fā)揮，十里河左云出境斷面水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，同時(shí)造成水資源的巨大浪費(fèi)。

(2)缺乏隔離防護(hù)措施，受外界干擾嚴(yán)重：十里河南、北兩岸沙棘林生長(zhǎng)茂盛，綿延不斷，形成了兩道天然防護(hù)網(wǎng)，有效隔絕外界對(duì)濕地生態(tài)的干擾，但是沿觀光路與各村丁字口處的沙棘林帶受到人為破壞，周邊行人和牲畜可以隨意進(jìn)入濕地，使?jié)竦厣鷳B(tài)受到外界環(huán)境的干擾。

(3)排洪溝水土流失嚴(yán)重，大量泥沙進(jìn)入濕地：曹家村西側(cè)有一條排洪溝通入十里河河道，渠道未經(jīng)護(hù)坡處理，暴雨時(shí)節(jié)大量洪水?dāng)y帶泥沙進(jìn)入河道，使河道底泥淤積嚴(yán)重，且因河床較高，影響十里河行洪安全，同時(shí)導(dǎo)致濕地的整體水容量減少，停留時(shí)間降低，濕地凈化功能受限。

(4)局部植被稀疏：濕地內(nèi)局部地區(qū)植被稀疏，影響濕地整體生態(tài)功能。

3.2 修復(fù)治理目標(biāo)

全面加強(qiáng)十里河濕地及其生物多樣性保護(hù)，基本遏制人為因素導(dǎo)致的天然濕地?cái)?shù)量下降，力爭(zhēng)使退化的濕地得到不同程度的恢復(fù)，維護(hù)十里河濕地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)特征和基本功能，最大限度地保持和發(fā)揮濕地生態(tài)系統(tǒng)的各種功能、效益，保證濕地資源的可持續(xù)利用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善生態(tài)環(huán)境。

(1)通過(guò)濕地修復(fù)工程建設(shè)，使十里河上游來(lái)水的污染物得到有效削減，使?jié)竦匦迯?fù)工程出水水質(zhì)得到改善。

(2)通過(guò)在橫穿河道的道路兩旁修建防護(hù)隔離網(wǎng)，使之與沙棘天然防護(hù)林帶有效結(jié)合，保護(hù)十里河濕地生態(tài)系統(tǒng)免受外界環(huán)境的干擾破壞。

(3)通過(guò)植被稀疏地區(qū)補(bǔ)種，使退化的濕地得到有效的恢復(fù)，提高十里河濕地質(zhì)量。

4 濕地修復(fù)與恢復(fù)的措施工程

結(jié)合上述環(huán)境問題的分析，制定修復(fù)和保護(hù)方案。采取濕地修復(fù)工程、植被恢復(fù)工程、隔離防護(hù)工程3個(gè)主要子工程。

4.1 濕地修復(fù)工程

為充分利用十里河河道水資源，在十里河濕地保護(hù)區(qū)內(nèi)10 km長(zhǎng)的河流范圍內(nèi)選取四處對(duì)河道進(jìn)行生態(tài)修復(fù)工程。選擇的四處地點(diǎn)分別為：十里河橋下游處、月亮灣、遠(yuǎn)尚村、曹家村觀光路與河道交匯處。根據(jù)各選址的位置條件，選擇不同的工程措施，從而形成大小不一的水面，通過(guò)在水體坡岸及河底種植水生植物，構(gòu)建自然型表面流濕地，增加水域面積，恢復(fù)其生態(tài)環(huán)境，同時(shí)依靠生態(tài)系統(tǒng)的凈化能力提升水質(zhì)，為十里河生態(tài)濕地公園提供良好的補(bǔ)給用水，同時(shí)提升該區(qū)域的景觀效果。

4.1.1 十里河橋濕地生態(tài)修復(fù)工程

新建3萬(wàn)m2的表面流人工濕地，沿現(xiàn)有河床表面下挖1m深，通過(guò)八級(jí)滲濾壩將濕地分為八級(jí)表面流濕地，四周邊墻及濕地床底表面均為夯實(shí)粘土層，設(shè)置八級(jí)滲濾壩，滲濾壩表層均為塊石堆體，第一級(jí)～第五級(jí)和第七級(jí)滲濾壩內(nèi)部設(shè)置尺寸為B×H=4 m×0.3 m、長(zhǎng)度與壩體保持一致，增強(qiáng)濕地的蓄水特性。根據(jù)表面流濕地水深的變化，選擇與之相適應(yīng)的不同生活類型的濕地植物，布局成自然的植物景觀，即岸邊種植挺水植物，深水區(qū)種植沉水植物，形成大面積的開闊水域，以凈化水質(zhì)和構(gòu)建生物多樣性為主要目的。濕地植物配置：①西伯利亞鳶尾3373 m2，9株/ m2；②香蒲3079 m2，9株/ m2；③蘆葦3720 m2，9株/ m2；④菹草1690 m2，9株/ m2；⑤狐尾藻1690 m2，9株/ m2。

4.1.2 月亮灣濕地修復(fù)工程

月亮灣作為十里河濕地生態(tài)公園里的景觀亮點(diǎn)，一直吸引著大量游客駐足觀賞和休憩，但是由于水流量有限，枯水季節(jié)該區(qū)域內(nèi)水域面積較小，無(wú)法形成良好的濕地景觀。因此在月亮灣景點(diǎn)棧橋下游41 m，河道最狹窄區(qū)域修建L×B×H=6 m×3 m×1 m的滲濾壩，迎水方向按1∶1.5的比例進(jìn)行放坡，背水面按1∶10的比例進(jìn)行放坡。迎水面表層采用500 mm厚度的大粒徑塊石堆砌，其余壩體采用小粒徑石頭進(jìn)行堆砌。

通過(guò)滲濾壩的蓄水作用，使月亮灣景點(diǎn)的河道水位抬高1 m，從而形成寬闊的水面，為濕地景觀提供水體資源。由于水位抬高和水域面積增加，河道兩岸的坡岸被水體覆蓋，利用坡岸淺水區(qū)段種植挺水植物，從而凈化水質(zhì)的同時(shí)提升濕地的景觀效果。濕地植物配置：①西伯利亞鳶尾30 m2，9株/m2；②香蒲21 m2，9株/m2；③蘆葦37 m2，9株/m2。

4.1.3 遠(yuǎn)尚村濕地修復(fù)工程

在遠(yuǎn)尚村觀光路與十里河交匯處修建一座攔水壩，形成大面積水域，同時(shí)在該處設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以實(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)變化。修建的擋水壩材質(zhì)采用漿砌塊石，尺寸：L×B×H=14.65 m×1.2 m×2 m。

4.1.4 曹家村濕地修復(fù)工程

曹家村排洪溝穿過(guò)觀光路路面下涵洞匯入十里河，由于排洪溝上游長(zhǎng)期有大量泥沙被沖刷至此處，枯水期排水溝內(nèi)淤積大量泥沙，堵塞涵管。設(shè)計(jì)從入河口起沿渠往上清淤150 m，同時(shí)在入河口灘地淤積區(qū)域進(jìn)行清淤工程，擴(kuò)大水域面積，并種植濕地水生植物，凈化水質(zhì)、提升景觀，同時(shí)有效地控制土質(zhì)流失。濕地植物配置：①西伯利亞鳶尾30 m2，9株/m2；②香蒲21 m2，9株/m2；③蘆葦37 m2，9株/m2。

4.1.5 水生動(dòng)物放養(yǎng)

通過(guò)以上一系列工程措施的實(shí)施，十里河濕地生態(tài)公園內(nèi)水域面積大量增加，沿岸水生植被的大量種植，在改善水質(zhì)和提升景觀效果的同時(shí)，也使園內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)的得到修復(fù)與保護(hù)。為完善整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)食物鏈，在各濕地景觀節(jié)點(diǎn)處大量水域內(nèi)實(shí)施水生動(dòng)物的投放。主要投放的水生動(dòng)物品種為鯽魚，投放量按水域面積/m2投放一尾的比例進(jìn)行投放，投放的規(guī)格為25 g/尾。投放區(qū)域主要為十里河橋濕地最后兩級(jí)濕地內(nèi)，月亮灣濕地修復(fù)區(qū)域內(nèi)以及遠(yuǎn)尚村濕地修復(fù)區(qū)域內(nèi)。投放面積分別為7500 m2，1500 m2和1000 m2，投放量分別為7500尾，1500尾和1000尾，共計(jì)10000尾。

4.2 植被恢復(fù)工程

在大面積植被缺失的土地上進(jìn)行恢復(fù)補(bǔ)種，以遏制濕地的退化，補(bǔ)植樹種與周邊樹種保持協(xié)調(diào)統(tǒng)一，主要為楊樹、沙棘、松樹、楊柳樹。

根據(jù)左云地理及氣候的特點(diǎn)，選擇新疆楊、沙棘、松樹、楊柳樹為植被恢復(fù)樹種。相應(yīng)樹種的面積和規(guī)格：①新疆楊1620畝，干徑大于等于2～3 cm，行距為5.0 m×5.0 m，初植密度27株/畝；②沙棘1012畝，高度大于等于60 cm，行距為5.0 m×5.0 m，初植密度27株/畝；③松樹120畝，干徑大于等于2～3 cm，行距為5.0 m×5.0 m，初植密度27株/畝；④楊柳樹322畝，干徑大于等于2～3 cm，行距為5.0 m×5.0 m，初植密度27株/畝。

4.3 隔離防護(hù)工程

為了保證工程實(shí)施段河道生態(tài)盡可能少受外界環(huán)境的干擾，充分利用現(xiàn)有河道兩側(cè)沙棘林天然防護(hù)帶，本次設(shè)計(jì)擬在前八里、北十里、段家村、遠(yuǎn)尚村、曹家村、張家場(chǎng)村等6個(gè)與觀光路丁字口沿河側(cè)安裝圍網(wǎng)，每個(gè)路口隔離網(wǎng)順河岸延伸至岸邊沙棘林帶，隔離網(wǎng)位于沙棘林帶內(nèi)側(cè)，隔離網(wǎng)總長(zhǎng)12500 m，網(wǎng)片規(guī)格3 m×1.6 m，基礎(chǔ)采用混凝土，尺寸為500 mm×300 mm×300 mm。

5 濕地修復(fù)后效果

該項(xiàng)目于2015年10月完成水質(zhì)改善工程施工。目前項(xiàng)目運(yùn)行穩(wěn)定，2018年06～08月連續(xù)3個(gè)月及2019年7～8月連續(xù)兩個(gè)月每周對(duì)十里河上游來(lái)水(十里河橋處)水質(zhì)和濕地末端(曹家村處)最終出水進(jìn)行檢測(cè)，統(tǒng)計(jì)進(jìn)、出水平均水質(zhì)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 工程完成后進(jìn)、出水水質(zhì)

從表2可以看出：十里河上游來(lái)水的主要水質(zhì)指標(biāo)(COD、NH3-N、TP)經(jīng)過(guò)濕地保護(hù)和修復(fù)工程，均有一定的削減，使?jié)竦匦迯?fù)工程出水水質(zhì)得到改善。

6 結(jié)語(yǔ)

從工程的實(shí)際運(yùn)行情況看，通過(guò)濕地修復(fù)工程建設(shè)，十里河上游來(lái)水的主要污染物得到有效削減，使?jié)竦匦迯?fù)工程出水水質(zhì)得到改善；隔離網(wǎng)的建設(shè)及植被稀疏地區(qū)補(bǔ)種，使退化的濕地得到有效的恢復(fù)。近年來(lái)，十里河濕地生物多樣性明顯增加，基本遏制了人為因素導(dǎo)致的天然濕地面積的減少，使左云縣十里河退化的濕地得到一定的恢復(fù)，保證了濕地資源的可持續(xù)利用，改善了生態(tài)環(huán)境。