基于東汶河城區(qū)段生態(tài)修復工程的濕地設計探討

姜文超

(蒙陰縣水利局，山東 臨沂 276200)

1 概 況

東汶河位于山東省蒙陰縣沂蒙山區(qū)腹地，屬于淮河流域內(nèi)沂河的一級支流，發(fā)源于聯(lián)城鄉(xiāng)楊家榛子崖村西山，流經(jīng)蒙陰和沂南兩個縣，在沂南縣殷莊附近匯入沂河，全長132km，流域面積2428km2。東汶河流域呈闊葉形，支流多而長，長度在5km以上的一級支流有14條，其中20km以上的有東儒來河、南官莊河和桃墟河；二級支流8條。

根據(jù)東汶河流域生態(tài)修復工程中設計的要求，將濕地部分的定位確定為集水生態(tài)修復、彈性河道、休閑游憩于一體的可持續(xù)性生態(tài)濕地綜合體。濕地內(nèi)河道長5km，河寬180～210m，位于東汶河蒙陰段上游河道。

2 水文氣象條件

濕地地區(qū)屬于北溫帶季風氣候區(qū)，年均氣溫12.8℃，極端最高氣溫40.0℃，最低氣溫-21.0℃。溫度高于0℃的年平均積溫4855.5℃，年平均無霜期188天，最大凍土深度0.37m。

年均降水差異較大，年均降水量為759.6mm，降水量最多年份(1964年)年降水1546.0mm，降水量最少年份(2002年)年降水377.0mm。降水年內(nèi)分布極不均勻，隨季度變化明顯，74.7%的降水集中在汛期的6—9月。實測年均陸上水面蒸發(fā)量1319.4mm(E601型)，陸面蒸發(fā)量430.0mm。項目區(qū)年均日照時數(shù)為2484h，年平均日照百分率為56%。全年主導風向為東南風，其次為西北風，春、夏、秋初盛行東南風，晚秋與冬季盛行西北風，最大風速為20.0m/s，多年平均風速為3.1m/s。

3 現(xiàn)狀地貌存在的問題

擬建濕地東汶河現(xiàn)狀地貌，主要存在以下幾個問題：?河道坡度較大，常年未清淤，部分河床裸露，河道內(nèi)水量較少，且水流速度較快；?行洪季節(jié)水量大，水深較深，水流速度快；?枯水季水量較少，河道水量較少，濕地的水位不恒定，起伏較大；?河道水位不穩(wěn)定，不適宜水生植物的生長，河道的自然生態(tài)環(huán)境薄弱。

4 生態(tài)修復工程設計方法

目前，生態(tài)修復所運用的方法是景觀生態(tài)學和環(huán)境生態(tài)學相結(jié)合，在研究當?shù)貐^(qū)域內(nèi)的格局和結(jié)構(gòu)與功能的基礎上，進一步開展人工濕地的生態(tài)修復設計，可借鑒以下3種方法。

4.1 區(qū)域整體性生態(tài)設計

區(qū)域整體性生態(tài)設計方法是以區(qū)域內(nèi)的地勢作為依據(jù)，以某一處湖泊或島作為中心，在周圍形成不同類型數(shù)量的量化環(huán)狀結(jié)構(gòu)，以中心位置為水面基礎，周邊以水生植物帶及沼澤土分布在蘆葦群和濕地中有鹽堿灘的部位；外圍則是以草原帶為主呈重復性分布；濕地邊緣則以林木結(jié)合公路進行布設，形成環(huán)狀景觀生態(tài)格局。

4.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)性生態(tài)設計

內(nèi)部結(jié)構(gòu)性生態(tài)設計就是要進行景觀生態(tài)序列的設計，將天然生態(tài)和人為生態(tài)呈序列結(jié)合起來。這種設計的特點主要是在空間分布上有明確的順序性，如從高到低，從上到下等。其次，明確的指向性，就是以某一位置為中心事物。最后在功能的度量上，能夠形成“1+1>2”的優(yōu)勢。

4.3 綜合治理性生態(tài)設計

綜合治理性生態(tài)設計理念要以“山、水、林、田、路”五位一體作為其基本思路展開。“山、水、林、田、路”五位一體的結(jié)構(gòu)也是目前濕地治理的重要建設目標。

5 生態(tài)修復工程濕地設計分析

根據(jù)上述設計方法結(jié)合濕地存在的實際問題，可以得出確保河道水位恒定是修復河道生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵所在。在確保水位恒定的前提下，結(jié)合土方調(diào)整、河道清淤、水生植物種植等工程，可有效恢復東汶河河道的生態(tài)環(huán)境，提高河道自凈能力?？蓮囊韵?個設計點出發(fā)并結(jié)合一些專項設計，解決上述問題并滿足生態(tài)修復工程的要求。

5.1 提高水體自凈能力

要提高水體的自凈能力，首先需從源頭控制，運用地形泡將雨水截流，形成雨水的初步沉降并采用分流管將雨水污水分流；其次，注重生態(tài)自行分解，對軟質(zhì)河道底部進行清淤，并修筑生態(tài)駁岸，使水體、河道、堤岸能進行生態(tài)自行分解；然后，建造可以有效控制水位的滾水堰，形成曝氣加氧，促進水中微生物的自然降解功能；最后，利用河心島減緩控制流速，加速植物的吸收。

5.2 豐富濕地生物的多樣性

天然濕地植物配置應盡量避免其他優(yōu)勢物種入侵對蘆葦群落的破壞，植物配置原則上選用蘆葦群落中的伴生植物，既維持了現(xiàn)有蘆葦群落的完整性，同時又營造了植物多樣性。濕地是動物天然理想的棲息地，分階段投放不同種類的動物，逐步豐富濕地內(nèi)的動物群落，從而構(gòu)建起理想、完善的食物鏈系統(tǒng)。構(gòu)建食物鏈需要4個步驟：?培養(yǎng)第一級消費者：浮游動物和底棲昆蟲；?培養(yǎng)第二級消費者：魚類和兩棲類；?培養(yǎng)第三級消費者：爬行類；?培養(yǎng)或吸引更高級消費者：鳥類。

5.3 修復濕地的生態(tài)環(huán)境

要進行合理的生態(tài)水網(wǎng)布局規(guī)劃，制定天然濕地核心區(qū)的生境修復戰(zhàn)略。確定出需要修復的典型生態(tài)環(huán)境的位置、類型(含原水域生境、新增水域生境、間歇性生境、葦?shù)厣车?及重要的水系廊道。在具體生境的修復過程中采用動植物等生物措施和工程措施相結(jié)合的方法。

a.在原生水域生境中，采用的工程措施是基地清淤、去除過剩營養(yǎng)物質(zhì)；植物措施是去除場地內(nèi)木本植物，適度引入蘆葦?shù)陌樯N，以形成穩(wěn)定健康的植物群落結(jié)構(gòu)；動物措施是逐次投放一級消費者：蝦、蟹、貝等，二級消費者：魚類等。

b.在新增水域生境中，采用的工程措施是適度開挖濕地池底，補水增濕。在較大的水面附近，還可設置人工浮島、人工招鳥巢箱，并投放食物。植物措施是維護蘆葦?shù)膬?yōu)勢種地位，引入其伴生物種。動物措施是逐次投放一級和二級消費者：蝦、蟹、貝，魚類等；培養(yǎng)出三級消費者：蛇類；吸引四類消費者：綠頭鴨、鴛鴦等，以及吸引鸕鶿、大白鷺等鳥類停歇。

6 專項設計

6.1 雨水收集與利用工程設計

根據(jù)雨水收集與處理系統(tǒng)的運行原理，采用的雨水收集方式是由綠地、透水性路面、廣場、停車場4種不同基質(zhì)通過不同收集路徑就近匯集，形成多個小型雨水收集池。采用的雨水凈化方式是利用植物、土壤、礫石等多種生態(tài)凈化途徑，得到滿足景觀用水以及用水標準的水源。采用的雨水利用方式是凈化后的水體將用于綠化灌溉以及景觀水系統(tǒng)補水水源，過量水體排入市政管網(wǎng)。

6.2 人工綠島堆疊(人工浮島)工程設計

人工綠島堆疊(人工浮島)工程采用塊石護岸、水生植物護坡及柳樹進行構(gòu)建。這種設計是利用生態(tài)工程學的原理，在水體中通過降解化學需氧量、氮和磷的含量起到水體凈化的作用。另外，可以吸引鳥類并創(chuàng)造其他生物生息的空間以及改善濕地景觀等。

6.3 生態(tài)駁岸工程設計

生態(tài)駁岸工程除了具有保護堤防、防御洪水的作用外，還能對枯季補水和調(diào)節(jié)水位起到作用。采用干壘毛石、捆扎柳條、回填土和自然土進行填充。駁岸采用增固邊界的天然塊石和500mm厚的黏土層進行構(gòu)建。這種設計可以形成一種可滲透層，在豐水期時，濕地內(nèi)的水通過向堤岸外的地下水層滲透存儲，對緩解洪水起到了一定的作用；在枯水期，所存儲的水又會通過反滲進入濕地內(nèi)，起到了補水的作用。同時，還能夠增強水體的自凈能力，形成不同的流速區(qū)域，使水體處在紊流狀態(tài)，讓空氣進入到水體中。

6.4 植物的配置系統(tǒng)設計

根據(jù)當?shù)厮臍庀髼l件，旱生植物選取的是觀賞性強、冠大蔭濃、分枝點較高的喬木樹種，可有效隔離外界的噪聲，過濾汽車尾氣，凈化環(huán)境，可選擇風揚、水杉、落羽杉、銀杏、櫻花、紅楓和柳樹等。駁岸搭配濕生及水生植物，既具有觀賞性，對駁岸也有良好的固土作用，同時在雨季對河水有一定的涵養(yǎng)與協(xié)調(diào)功能，濕生植物可選擇菖蒲、黃花鳶尾、千屈菜、蘆荻等；挺水植物可選擇香蒲、蘆葦、水芹等；沉水植物可選擇金魚藻、黑藻、苦草等；浮水植物可選擇紅蓮、太空蓮、睡蓮等。濕地植物配置樣圖見圖1。

圖1 濕地植物樣圖

7 結(jié) 語

東汶河城區(qū)段生態(tài)修復工程屬于構(gòu)建人工濕地，具有一定的典型性。本文從實際出發(fā)，通過提高河道水體的自凈能力，采用雨污分流、河底清淤，軟質(zhì)河底、地形泡、滾水堰以及河心島的構(gòu)建方法，達到了控制水位、控制流速、促進微生物和植物的生長的目的，改善了濕地水質(zhì)較差的問題，完善了濕地生物系統(tǒng)，豐富了食物鏈層級，解決了濕地生物的良性循環(huán)問題，可為類似生態(tài)修復工程提供參考。