河道旁路人工濕地設計要點分析
——以華北地區(qū)某河道旁路人工濕地為例

宋凱宇，呂豐錦，張璇，魏俊*，趙煒，周強，陳浩

1.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司 2.北京師范大學水科學研究院 3.南京大學常熟生態(tài)研究院

隨著《水污染防治行動計劃》[1]的發(fā)布，我國水環(huán)境治理行業(yè)迎來爆發(fā)式發(fā)展，一批水環(huán)境治理項目迅速落地。流域水環(huán)境綜合治理要求從污染物遷移轉化到“源、遷、匯”等不同階段分別采取有針對性的治理措施，但在控源截污、雨污分流、內(nèi)源治理、原位修復、生態(tài)補水等措施實施后[2]，仍可能會有一部分無法徹底截流的污水入河，加上污水處理廠尾水集中排放入河等，影響河道斷面水質(zhì)持續(xù)穩(wěn)定達標，尤其是對北方天然徑流量占比小的河道影響更為嚴重。

根據(jù)與河道的位置關系，河道治理措施一般可分為原位措施和異位措施，其中異位措施也稱為旁路措施，與河道為并聯(lián)關系。河道異位治理措施主要包括污水處理廠、一體化污水處理設備和人工濕地等。由于人工濕地具有環(huán)境友好性、型式多樣性、功能復合性等優(yōu)點，越來越多地被應用于污染河道的治理中。我國第一例人工濕地——深圳的白泥坑人工濕地即是河道旁路人工濕地[3]，之后從云南到東北，從沿海平原到青藏高原，眾多的人工濕地被用于農(nóng)村生活污水、河水、城鎮(zhèn)生活污水及污水處理廠尾水等的處理[4]。據(jù)統(tǒng)計，截至2015年我國已建的用于凈化河流的人工濕地數(shù)量超過140個，其中河道旁路人工濕地數(shù)量僅次于用于處理農(nóng)村生活污水的人工濕地[5]。

隨著人工濕地在生活污水、工業(yè)廢水、污水處理廠尾水、河水處理等方面的應用，住房和城鄉(xiāng)建設部、原環(huán)境保護部陸續(xù)發(fā)布了關于人工濕地技術和建設方面的規(guī)程規(guī)范[6]，這些規(guī)程規(guī)范對人工濕地工藝設計和建設要求做出了一般性規(guī)定，但目前尚無專門針對其設計規(guī)程規(guī)范。此外，由于河道來水水量、水質(zhì)、水溫的季節(jié)性變化，河道旁路濕地設計邊界的復雜性遠高于其他類型污水。不少學者對河道旁路人工濕地開展了有針對性的研究，但研究方向主要集中在河道旁路濕地工藝綜述和比較[7-8]、工程案例[9-11]、凈化機理和效果分析等方面[12-13]，對其設計要點的總結不夠系統(tǒng)。筆者以實際工程為例，對河道旁路人工濕地設計要點進行分析與整理，對現(xiàn)有工程設計經(jīng)驗進行總結，以期為后續(xù)相關工程的設計提供參考。

1 河道旁路人工濕地設計要點

1.1 設計思路

1.1.1功能定位

功能定位是河道旁路人工濕地設計的關鍵，功能定位不準確會增加設計方案調(diào)整的風險。河道旁路人工濕地的功能定位應根據(jù)所在河流的上位規(guī)劃，工程區(qū)及周邊相關發(fā)展規(guī)劃(如流域水環(huán)境治理規(guī)劃、城市總體規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃、生態(tài)紅線規(guī)劃等)確定。對不同區(qū)域人工濕地確定其不同的功能定位：城區(qū)河道旁路人工濕地需符合城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃、控制性詳細規(guī)劃等要求，重點考慮人工濕地建設與休閑、景觀服務、科教等功能相結合；位于生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)的人工濕地應以近自然處理的工藝為主，符合保護對象的功能定位，如生態(tài)緩沖、生物多樣性保護等，并盡可能選擇環(huán)境干擾小的表流濕地；其他區(qū)域人工濕地建設應與周邊發(fā)展相結合，在發(fā)揮水質(zhì)凈化作用的同時，充分發(fā)揮濕地的生態(tài)服務功能，并考慮為后期旅游、休閑等功能預留空間。

1.1.2設計目標

工業(yè)廢水、生活污水的處理設施都有相應的國家或行業(yè)排放標準，設計目標是污染物達標排放，而河道旁路人工濕地的設計目標是水質(zhì)達標，即通過濕地削減污染負荷，凈化河道水質(zhì)。但由于流域治理的不同步性及土地條件的局限性，對于一個完整的流域水環(huán)境單元來講，僅通過河道旁路人工濕地處理實現(xiàn)河道水質(zhì)達標是不合理的，需要將濕地的建設規(guī)模與流域內(nèi)其他治理措施統(tǒng)籌考慮，并對經(jīng)濟性、合理性進行充分比選和論證，在此基礎上明確旁路人工濕地適宜承擔的功能和定位。因此，河道旁路人工濕地的設計目標應該是多種情景的，根據(jù)流域綜合治理的推進時序、分區(qū)定位綜合確定。

1.1.3設計技術路線

河道旁路人工濕地設計技術路線(圖1)：首先梳理設計邊界、明確定位目標；然后在比選工藝流程的基礎上宜由風景園林專業(yè)開展總圖設計；再由相關專業(yè)開展主體工程設計和專項設計；最后根據(jù)水質(zhì)達標和建設成本的分析結果確定是否需要開展優(yōu)化設計。

圖1 河道旁路人工濕地設計技術路線Fig.1 Technical roadmap of river bypass artificial wetland design

1.2 設計邊界條件

因河道水位、水量、水質(zhì)、水溫等指標存在季節(jié)性變化，河道旁路人工濕地的設計必須充分考慮不同邊界條件下濕地的運行工況，做到彈性適應。此外，由于人工濕地占地規(guī)模相對較大，用地條件也是工程設計的重要邊界條件之一，以上可簡單概括為“一地四水”(用地、水位、水量、水質(zhì)、水溫)。

1.2.1用地條件

用地條件包括工程用地范圍內(nèi)的敏感目標以及場地的地形、地貌等。人工濕地選址需盡可能避開環(huán)境敏感目標，如基本農(nóng)田、生態(tài)紅線區(qū)等，實在不能避開的必須與保護目標的功能相適應，或做好相關規(guī)劃的調(diào)整工作，同時也應盡量避開重要基礎設施，如公路、鐵路、高壓輸電線路等。以表流濕地為主的人工濕地占地面積較大，土方工程量大，由于濕地工程一般要求土方自平衡，因此在設計前期需要充分分析工程區(qū)場地條件，盡可能利用現(xiàn)有地形特點(地形變化趨勢，場地內(nèi)現(xiàn)有溝渠、道路等)，避免大挖大填，減小場地內(nèi)土方調(diào)運，降低工程投資和縮短建設工期。

1.2.2水位條件

河道有相應的防洪、排澇標準，因此，河道旁路濕地的設計首先要保證不影響河道原有防洪、排澇功能，即河道外的濕地不得影響河道防洪標準，河道內(nèi)的濕地擋水設施(橡膠壩與閘等)、取水設施不得影響河道行洪。因此，在旁路人工濕地設計的可行性研究階段，需同步開展防洪影響評價，并取得水利主管部門的同意，避免由于河道水位銜接出入影響設計標高，進而影響豎向高程、場地土方平衡和總圖布置。

1.2.3水量條件

濕地設計處理水量直接決定工程建設規(guī)模，是河道旁路人工濕地設計的關鍵邊界條件之一。不同于處理污水處理廠尾水的人工濕地，河道旁路人工濕地有明顯的水文周期，豐、平、枯水期水量變化明顯，其設計處理水量可通過2個方面來確定：1)將平水期水量作為濕地設計處理規(guī)模的主要依據(jù)；2)當土地使用條件有限時(如涉及基本農(nóng)田、生態(tài)紅線等)，可結合現(xiàn)有用地條件、水質(zhì)凈化目標將對應的可處理水量作為工程設計規(guī)模。

1.2.4水質(zhì)條件

進水水質(zhì)是河道旁路人工濕地設計的關鍵邊界條件，其不僅決定了人工濕地所采取的核心凈化工藝，也是決定工程規(guī)模的主要因素之一。河水中污染物濃度在豐、平、枯水期變化明顯，為確定人工濕地合理的凈化規(guī)模，需要有近期長序列的水質(zhì)實測數(shù)據(jù)作為支撐，以避免設計數(shù)據(jù)不足造成規(guī)模浪費或凈化能力不夠現(xiàn)象。河水中污染物種類和濃度均會直接影響人工濕地處理工藝的選擇，進而決定濕地的布局和規(guī)模：若河水中含有難降解有機物，則需增加水解酸化環(huán)節(jié)；若河水超標因子為氨氮，則處理工藝以好氧為主；若超標因子為總磷，則需考慮采用功能填料等。

1.2.5水溫條件

人工濕地對污染物的凈化以生物作用為主，而水溫條件直接影響微生物活性，進而影響人工濕地凈化效率。如果不同季節(jié)來水水質(zhì)、水量相同，凈化目標也相同，那么濕地設計規(guī)模就需要以冬季最不利條件下的凈化效率作為設計邊界條件；或者冬季處理規(guī)模適當減小，增加水力停留時間，以保證濕地出水水質(zhì)。我國幅員遼闊，氣候條件差異大，水溫條件是北方地區(qū)河道旁路濕地需要考慮的關鍵因素之一，如果對冬季河道水質(zhì)有明確凈化要求，且在用地條件有限的情況下，就不得不考慮造價相對較高的潛流人工濕地處理工藝。

1.3 總體方案設計

1.3.1處理工藝及單元設計

河道旁路人工濕地進水為河水，往往含有大量的泥沙等懸浮物，為減緩其對濕地主體處理工藝單元的淤積、淤堵，河道旁路人工濕地需包含預處理單元。參考處理污水處理廠尾水的濕地的工藝分類[5]，河道旁路人工濕地處理工藝可分為穩(wěn)定塘+表流濕地、穩(wěn)定塘+潛流濕地和穩(wěn)定塘+表流濕地+潛流濕地3種類型。穩(wěn)定塘+表流濕地工藝適用于水質(zhì)凈化要求不高、場地條件充裕且生態(tài)敏感性高的地區(qū)，部分入湖河流濕地生態(tài)敏感性較高，多采用穩(wěn)定塘+表流濕地工藝[11-12]；穩(wěn)定塘+潛流濕地工藝適用于水質(zhì)凈化要求高、場地條件局限的區(qū)域；穩(wěn)定塘+表流濕地+潛流濕地工藝適用于凈化要求高、場地條件相對較好或生態(tài)要求高的區(qū)域。

基于處理工藝，進行人工濕地不同工藝單元的設計，設計時需說明各單元的設計功能，進出水方式，設計有效深度、面積、容積，水力停留時間等設計參數(shù)，以及動植物配置、配套設施等，并以典型橫斷面進行輔助說明。

1.3.2豎向高程設計

旁路人工濕地工程豎向設計需合理利用場地現(xiàn)狀高程，避免二次提水，豎向設計的核心在于水頭損失的計算。其中表流人工濕地底坡可參考HJ 2005—2010《人工濕地污水處理工程技術規(guī)范》[14]進行設計，水平潛流濕地水力損失可通過達西定律[15]進行計算，內(nèi)部配水管線的水頭損失主要包括沿程水頭損失和局部水頭損失，可通過《給水排水設計手冊1》[16]進行分析計算。豎向設計完成后需形成豎向設計高程圖，主要體現(xiàn)各工藝單元豎向特征標高以及水位標高。

1.3.3總平面布置

在確定用地范圍、明確處理工藝的基礎上開展人工濕地的總平面布置。首先由工藝設計專業(yè)對濕地凈化工藝要求進行交底，景觀設計人員根據(jù)場地解讀、凈化工藝要求確定設計主題，然后開展總平面布置，在此過程中景觀設計人員需與水文規(guī)劃、工藝設計人員進行溝通，及時調(diào)整和優(yōu)化平面布置?？偲矫娌贾脮r主要考慮以下內(nèi)容：1)利用場地條件。河道旁路人工濕地，尤其是大型旁路人工濕地建設成本中，土方開挖和回填占了相當?shù)谋壤?，為減少土方二次倒運，總平面布置需充分結合現(xiàn)狀地形，因地制宜地布置場區(qū)單元，避免大挖大填。另外，盡可能保留場地原有的地形和肌理，如將場地內(nèi)原有田埂等地形特征作為濕地單元分區(qū)的分隔，將場地內(nèi)排澇溝作為出水渠，以減少土方開挖。2)明確防洪標準。旁路人工濕地的擋水、取水設施布置需考慮河道防洪、排澇要求，不得影響河道功能。另外，雖然人工濕地沒有明確的防洪標準要求，但應盡可能避免受洪水淹沒影響凈化功能和有效壽命。因此，濕地布置時應考慮滿足一定的防洪標準，具體可結合河道功能進行設置，有條件的情況下，可采用與河道相同的防洪標準。3)選擇布置形式。根據(jù)工藝處理單元之間的關系，總平面可分為串聯(lián)式和并聯(lián)式(圖2)。串并聯(lián)方式的選擇主要取決于場地條件和工藝流程。串聯(lián)式常用于有足夠自然高差的場地，規(guī)模較小的旁路濕地一般單獨采用串聯(lián)式或并聯(lián)式，而規(guī)模較大的人工濕地多采用串并聯(lián)混合的布置方式。4)合理動力提升。對于山溪性河道，應盡可能利用場地高差條件，使進水和出水自流[17]。對于平原河道，由于河道坡降以及水位高差較小，濕地凈化單元流程較長，往往需要提水才能滿足凈化后出水水頭要求，一般選擇在進水口處用泵站提升，或在出水處用泵站抽水強排，同時為便于后期運行維護管理及節(jié)約成本，工藝設計應盡可能避免濕地內(nèi)二次提升。5)考慮功能復合。河道旁路濕地在凈化水質(zhì)的同時具有良好的生態(tài)性和景觀性，許多人工濕地在建成后同時作為休閑公園，如我國1997年建成的成都活水公園[18]，作為成都市府河旁路濕地，兼具水質(zhì)凈化、科普、悠閑綠地、提升城市環(huán)境等多重功能，成為城市靚麗名片。

圖 2 河道旁路人工濕地總平面布置方式Fig.2 General layout of river bypass constructed wetland

1.4 主要單項工程設計

1.4.1配水系統(tǒng)

配水系統(tǒng)設計是人工濕地設計的關鍵環(huán)節(jié)之一，河道旁路人工濕地配水系統(tǒng)主要針對水流的路徑和控制設施進行有針對性的設計。河水一般通過自流引水和泵站提水2種方式進入預處理單元，人工濕地單元內(nèi)部的配水可采用管道配水和明渠配水2種方式。明渠配水水頭損失小，但便于水頭控制，常用于濕地進水端；管道配水控制較方便，但水頭損失相對較大，適用于潛流濕地單元。

1.4.2防滲設計

為減緩河水中污染物對濕地所在區(qū)域地下水環(huán)境的影響，保障濕地的運行水位，人工濕地建設應根據(jù)需要，采取一定的防滲措施[8]。常見的防滲材料包括混凝土、高密度聚乙烯(HDPE)膜、土工布、黏土等，表流人工濕地多采用黏土防滲，小規(guī)模潛流濕地常采用混凝土或HDPE膜防滲，大規(guī)模的潛流濕地多采用土工布或黏土防滲。

1.4.3填料設計

填料是決定潛流濕地發(fā)揮凈化能力的核心因素之一，潛流濕地填料設計應根據(jù)濕地的特征污染物、原材料的成本和可獲得性等因素綜合考慮濕地填料，尤其是功能填料的選取。另外級配、分層也是填料設計的主要內(nèi)容，設計時應說明填料總厚度、有效厚度，不同的分層填料的粒徑、材料特征等。

1.4.4動植物配置

河道旁路人工濕地植物設計主要考慮環(huán)境適應性、凈化功能、景觀美化因素，植物種類選擇包括挺水植物、浮葉植物和沉水植物，需按單元說明各分區(qū)植物種類配置；動物設計一般選用土著物種，主要考慮對營養(yǎng)物質(zhì)的去除等因素，同時考慮不同營養(yǎng)級種類的搭配，以便快速形成健康的水生態(tài)系統(tǒng)，動物設計需說明種類和對應的規(guī)格尺寸。

2 華北地區(qū)某河道旁路人工濕地案例設計

2.1 功能定位與設計目標

案例濕地位于我國華北地區(qū)某重要湖泊入湖支流，區(qū)域生態(tài)環(huán)境敏感，水質(zhì)目標要求高，河流現(xiàn)狀水質(zhì)為GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》Ⅳ類～劣Ⅴ類。因此，確定濕地的功能定位以水質(zhì)凈化功能為主，兼具生態(tài)恢復作用。

根據(jù)不同的進水水質(zhì)條件，對應的河道旁路人工濕地凈化目標分別為：當進水水質(zhì)滿足Ⅳ類時，非冬季總磷去除率不低于40%，冬季總磷去除率不低于30%。當進水水質(zhì)滿足Ⅴ類時，出水水質(zhì)需符合Ⅳ類。當進水水質(zhì)劣于Ⅴ類時，非冬季總磷去除率不低于40%，其他主要超標污染物去除率不低于30%；冬季總磷去除率不低于30%，其他主要超標污染物去除率不低于20%。

2.2 設計邊界條件

案例濕地所在的河道來水主要包括污水處理廠尾水、直排污水和天然徑流，由于汛期(6—9月)天然徑流量大，濕地無法處理全部來水，因此濕地的設計規(guī)模只考慮非汛期河道的水量，取20.0萬m3d，可處理非汛期(10月—翌年5月)90%以上的來水量。天然河道水質(zhì)存在周期變化，年內(nèi)波動較大，流域水環(huán)境綜合治理規(guī)劃已陸續(xù)頒布，但整治進度存在不確定性。綜合以上因素，共設置3個工況作為河道旁路人工濕地工程進水水質(zhì)邊界：工況1為地表水Ⅳ類水質(zhì)，工況2為地表水Ⅴ類水質(zhì)，工況3為現(xiàn)狀實測水質(zhì)。

2.3 工程總體設計

2.3.1工藝設計

案例濕地所在地區(qū)冬季平均凍土深度為42 cm，且冬季河道水溫較低，而工程水質(zhì)凈化目標要求較高，因此，核心凈化單元選擇潛流濕地，以保證冬季凈化效果。另外，案例濕地所在區(qū)域生態(tài)敏感性強，在保證凈化效果的同時需考慮生態(tài)多樣性恢復。最終選擇兼性塘+水平潛流濕地+表流濕地+好氧塘組合處理工藝；同時，結合兼性塘、水平潛流濕地、表流濕地單元的適宜有效水深、表面水力負荷，確定滿足處理水量要求的各單元面積；進一步結合地形和用地布置，確定各單元實際設計面積對應的停留時間和污染負荷。計算過程參考HJ 2005—2010、CJJT 54—2017《污水自然處理工程技術規(guī)程》[19]等相關設計規(guī)程規(guī)范。

2.3.2工程總平面布置

在總平面布置過程中，結合區(qū)域場地條件，考慮避開周邊寺廟、村莊等敏感目標；為減少開挖土方量，降低工程造價，在單元布置上盡可能利用現(xiàn)有地形、地貌，如利用田埂作為處理單元分隔等(圖3)。案例濕地水質(zhì)凈化共分為7個區(qū)域，采用總體并聯(lián)、內(nèi)部串聯(lián)的布置形式。7個區(qū)域并聯(lián)設置，每個區(qū)域包括1個兼性塘和1個潛流濕地單元，潛流濕地出水就近進入相應的表流濕地，表流濕地出水進入場地中間的好氧塘。

2.3.3處理工藝單元設計

兼性塘起沉淀、水解、配水作用，以兼性塘為例說明案例濕地工藝單元的設計(圖4)。兼性塘水面總面積為21.5 hm2，進水口設置高于塘底0.6～1.0 m，河水通過進水管道自流進入兼性塘。兼性塘水深為3.0～4.0 m，可有效沉淀河道進水中的懸浮物，降低河水的含砂量；由于兼性塘水深超過3 m，塘底層水體呈厭氧狀態(tài)，可通過水解酸化作用增加水體可生化性。在兼性塘末端底部設置生態(tài)基，提供厭氧微生物附著生長條件，進一步提高微生物處理效果。兼性塘內(nèi)種植以浮葉和挺水植物為主的水生植物。

注：圖中箭頭為水流方向；數(shù)字1～7為7個水質(zhì)凈化區(qū)域。圖3 案例濕地總平面布置和場地原有田埂保留情況Fig.3 Overall layout of the wetland and the preservation of the original ridge in the case

2.3.4豎向高程設計

案例濕地的河道來水通過底部連通管自流入兼性塘，再通過提升泵房進入水平潛流濕地，然后自流經(jīng)表流濕地進入好氧塘(圖5)。河道進水經(jīng)一次提升后可實現(xiàn)自流出水，便于運行維護。

2.4 濕地內(nèi)部細化設計

案例濕地的配水系統(tǒng)通過重力自流至兼性塘。水平潛流濕地寬約為100 m，設計采用多級配水、多級集水相交互的配水方式，其中配水干渠寬10 m，深1.5 m；配水支渠寬5 m，深1.5 m。表流濕地分為3～4級處理，各級濕地之間通過配水干渠配水，每級濕地采用多級配水、多級集水相交互的配水方式。配水干渠寬10 m，深2 m；配水支渠寬5 m，深2 m。每個處理單元一側增加應急排水通道，其寬5 m，深3 m，坡度比為1∶3。

由于案例濕地所在區(qū)域生態(tài)敏感性高，且場區(qū)現(xiàn)狀地層中含有大量的粉質(zhì)黏土層，工程各單元采用原土夯實方式進行防滲，黏土厚度不小于30 cm。

考慮凍土深度等因素，水平潛流濕地區(qū)填料深度為1.5 m，自上而下依次為覆蓋層(300 mm厚的5～8 mm粒徑的碎石)、過渡層(300 mm厚的8～16 mm粒徑的碎石)、吸磷層(600 mm厚的10～20 mm粒徑的碎石和鋼渣混合料)和排水層(300 mm厚的16～32 mm粒徑的碎石)。

注：圖中高程單位為m,尺寸單位為mm。圖4 案例濕地兼性塘典型斷面示意Fig.4 Typical section diagram of the case wetland facultative pond

注：圖中高程單位為m。圖5 案例濕地豎向高程設計Fig.5 Vertical design of the case wetland

兼性塘岸邊設置5 m寬的水生植物種植區(qū)，挺水植物主要為蘆葦、菖蒲、水蔥、荷花，浮葉植物主要為睡蓮和荇菜。水平潛流濕地挺水植物主要選擇蘆葦、香蒲、菖蒲、水蔥、花葉蘆竹等；表流濕地挺水植物主要為蘆葦、香蒲、菖蒲、水蔥、荷花，浮葉植物主要為睡蓮、荇菜和芡實，沉水植物主要為矮生苦草、菹草、黑藻、狐尾藻、金魚藻；好氧塘配合種植矮生耐寒苦草(四季常綠型)、狐尾藻、金魚藻、苦草、菹草等植物。沉水植物種植密度為40～60株m2。

考慮水質(zhì)凈化效果，案例濕地水生動物主要選擇濾食性魚類、雜食性魚類、肉食性魚類、螺類、貝類、蝦類和浮游動物7類，其中魚類幼苗采用1～3、3～5 cm 2種規(guī)格，螺類采用成體，蝦類采用1.5～5 cm蝦苗。水生動物均采用本地物種。

3 河道旁路人工濕地水質(zhì)達標及經(jīng)濟性分析

3.1 水質(zhì)達標分析

河道旁路人工濕地水質(zhì)達標分析需結合工程設計目標分不同工況進行復核，或按照最不利工況進行分析。一般來講，同等條件下冬季人工濕地凈化效率相對較低，且人工濕地進水污染物濃度越低，污染物削減率越低。因此，冬季達標和低濃度下污染物削減率是水質(zhì)達標分析的重點。進行污染物削減率計算時所需的數(shù)據(jù)包括規(guī)程規(guī)范推薦值和類似項目實測數(shù)據(jù)等，計算方法可參考HJ 2005—2010和CJJT 54—2017。但由于上述規(guī)程規(guī)范僅提供了各類工藝單元凈化效率的推薦范圍，未對人工濕地所在地區(qū)進行區(qū)分，因此對設計者工程經(jīng)驗要求較高。一般來說，同地區(qū)類似項目的實測數(shù)據(jù)具有一定的說服力，但需要有濕地穩(wěn)定運行狀態(tài)下的長序列監(jiān)測數(shù)據(jù)。

針對本案例濕地，各單元污染物去除率選擇HJ 2005—2010和CJJT 54—2017推薦的下限和同區(qū)域濕地凈化效果的實測值，以工況1(濕地進水達到Ⅳ類水質(zhì))冬季為例進行水質(zhì)達標分析，結果如表1所示。由表1可知，當冬季進水水質(zhì)達到Ⅳ類(總磷濃度為0.3 mgL)時，出水總磷濃度為0.19 mgL，總磷去除率達36.67%，滿足總磷去除率不小于30%的目標。

表1 工況1冬季各濕地單元污染物總磷去除率

3.2 建設及運行成本

河道旁路人工濕地設計完成后，需對工程建設綜合單價進行分析，以便復核人工濕地造價是否明顯偏高或偏低，若出現(xiàn)造價不合理情況時需調(diào)整設計方案；同時需測算濕地的運行成本，包括人工費、濕地植物收割及處理費、設施檢修維護費、運行電費、檢測費、綠化維護費、管理費和其他費用等。一般來講，我國人工濕地運行費用為同等規(guī)模污水處理廠運行費用的15～110[5]。

本案例濕地工程總投資為4.0億元，運行費用為715.34萬元a，運行成本約0.1元m3，建設成本在潛流濕地建設成本的合理區(qū)間，由于處理規(guī)模較大，運行成本較一般潛流濕地略低。

4 結論和建議

(1)河道旁路人工濕地設計中，場地限制因素對工程總平面布置影響較大，在設計前期需充分解讀上位規(guī)劃和開展現(xiàn)場調(diào)查；水位直接影響河道旁路濕地的進、出水方式，擋水、取水構筑物影響河道行洪，宜盡早開展洪水影響評價；水量和水質(zhì)是河流旁路濕地設計的核心邊界條件，決定著濕地處理工藝選擇和處理規(guī)模，進而影響工程總平面布置。由于天然河道水質(zhì)、水量存在周期性變化，河道旁路濕地設計宜收集不少于近3年的水量、水質(zhì)資料。

(2)河道旁路人工濕地占地面積較大，有條件的情況下，在平面設計過程中可由風景園林專業(yè)牽頭，統(tǒng)籌考慮科普、休閑、生態(tài)保育等功能，對工藝提出邊界條件要求。由于投資、占地等原因濕地工程無條件一次性實施到位的，可考慮分期實施，設計時應考慮為遠期其他功能的實現(xiàn)預留條件。

(3)河道旁路濕地作為流域水環(huán)境治理的組成部分，不能取代截污納管、內(nèi)源治理、生態(tài)補水等其他流域綜合治理措施的作用，各類措施應在流域?qū)用娼y(tǒng)籌實施；考慮生態(tài)敏感性和運行維護便利性，河道入湖口旁路濕地宜采用生態(tài)塘、表流濕地為主的處理工藝。