遼河干流灘區(qū)生態(tài)治理方案研究

王 武

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110006)

1 研究背景

2017年10月，黨的十九大召開，會議提出必須樹立和踐行“兩山理論”，加快建設(shè)美麗中國。作為“美麗中國”的重要體現(xiàn)，建設(shè)“美麗河湖”意義也愈發(fā)凸顯。

黨的十九屆五中全會明確提出堅持綠水青山就是金山銀山理念，堅持尊重自然、順應(yīng)自然、保護自然，堅持節(jié)約優(yōu)先、保護優(yōu)先、自然恢復(fù)為主，守住自然生態(tài)安全邊界。

按照習(xí)近平總書記在黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展座談會上的重要講話精神，遼寧省委省政府以把遼河建設(shè)成為造福遼寧人民的“幸福河”為目標(biāo)，決定采取“五級共抓”“五水共治”“五措并舉”等措施，實施遼河流域綜合治理，其中“生態(tài)修復(fù)”和“綠色發(fā)展”是“五措并舉”中兩個重要組成部分。

2020年9月，遼寧省創(chuàng)建遼河國家公園領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室印發(fā)《關(guān)于征求<遼河國家公園創(chuàng)建方案>意見建議的函》，提出加大生態(tài)保護修復(fù)力度，加強遼河干流整體保護、系統(tǒng)修復(fù)、綜合治理，全面提升遼河干流河流生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。堅持以自然修復(fù)為主，生物措施和其他措施相結(jié)合，對重點區(qū)域及河岸帶進(jìn)行近自然生態(tài)修復(fù)、封育等，控制和減少干擾，必要時再輔助人工措施，促進(jìn)修復(fù)遼河干流河流生態(tài)系統(tǒng)的群落結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)。本研究成果可作為遼河國家公園創(chuàng)建的生態(tài)修復(fù)措施，是遼河國家公園的先導(dǎo)性和基礎(chǔ)性研究。

2 研究目的及意義

2.1 遼河干流灘區(qū)基本情況

遼河是遼寧的母親河，也是我國七大江河之一。遼河發(fā)源于河北省七老圖山脈之光頭山，流經(jīng)河北、內(nèi)蒙古、吉林、遼寧四省區(qū)，至盤錦市入渤海。遼河全長1383km，流域面積19.19萬km2，其中遼寧省境內(nèi)河長538km，流域面積4.1萬km2，占全流域面積的21.36%。涉及鐵嶺、沈陽、鞍山、盤錦4個市及14個縣(區(qū))。遼河干流處于遼寧省版圖的中軸線，連接遼西北、沈陽經(jīng)濟區(qū)和遼寧沿海經(jīng)濟帶三大經(jīng)濟板塊，是遼寧省的重要經(jīng)濟地帶。

遼河上游主要支流為老哈河、西拉木倫河，兩河交匯于蘇家堡附近，以下始稱西遼河，流至福德店與發(fā)源于吉林省薩哈嶺山的東遼河相匯，進(jìn)入遼寧省境內(nèi)，始稱遼河，遼河中下游地區(qū)系指東西遼河匯合處至入?？谶@一流域范圍。

2010年以來，遼河主行洪區(qū)范圍(“1050”線)內(nèi)實行耕地封育，基本清除了主行洪范圍內(nèi)的阻水建筑物。2020年初，在鞏固遼河等河流退耕(林)還河和自然封育成果基礎(chǔ)上，對遼河干流除水田、護堤林、防風(fēng)固沙林以外的河灘地實施退耕(林)遼河48萬畝，形成千里生態(tài)廊道。

2.2 存在的主要問題

目前，遼河防洪工程歷經(jīng)幾十年的整治，尤其是“七五”以來對堤防、險工險段等進(jìn)行了全面徹底治理，形成了以水庫調(diào)蓄和河道堤防抵御為主的防洪工程體系。遼河干流灘區(qū)主要生態(tài)問題分析如下。

2.2.1干流水資源枯竭及水環(huán)境惡化問題

近20年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水的不斷增長，水資源供需矛盾日益尖銳，形成了城市用水和工業(yè)用水?dāng)D占農(nóng)業(yè)用水，而農(nóng)業(yè)用水又?jǐn)D占生態(tài)用水的局面，進(jìn)而導(dǎo)致水生態(tài)條件惡化、河湖萎縮、濕地退化、地表地下水體污染、部分河段次生鹽漬化、河床淤積及地下水大面積超采等一系列水生態(tài)環(huán)境問題。

2.2.2支流來水污染問題

遼河上游的招蘇臺河、亮子河等一級支流受上游污水排放影響，河流水質(zhì)極差，對遼河干流水質(zhì)造成了一定影響。支流來水是影響遼河干流水質(zhì)的主要因素。近些年，省內(nèi)對部分一級支流河口進(jìn)行了生態(tài)蓄水工程，旨在通過攔蓄支流來水，引污水進(jìn)河口濕地，通過支流口濕地對支流水質(zhì)進(jìn)行一定程度的凈化，再進(jìn)入遼河。遼河11條重污染支流中仍有6條還沒有支流河口生態(tài)治理工程，主要涉及鐵嶺、沈陽、盤錦。詳見表1。

表1 遼河支流污染情況統(tǒng)計表

2.2.3灘區(qū)沙化及水土流失問題突出

遼河泥沙含量較大，沈陽及鞍山市部分河段受落淤及破壞等因素影響，部分灘區(qū)沙化嚴(yán)重，如京沈高速橋上下游灘區(qū)、通江子灘區(qū)等。沙化灘區(qū)均有歷史農(nóng)業(yè)耕作而造成，且生態(tài)環(huán)境較差，水土流失嚴(yán)重，并有逐年擴大趨勢。此外，灘區(qū)沙化也是遼河主河槽淤積的因素之一。

2.3 研究目的

隨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展，河流水體污染、河道斷流、湖泊萎縮、生態(tài)退化等問題日益凸顯，已成為制約經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的突出瓶頸。傳統(tǒng)治河理念已不能滿足經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的要求。目前，中小河流治理、面源污染治理、河流生態(tài)補水、河流生態(tài)敏感區(qū)治理等技術(shù)應(yīng)用已取得一定成果，但生態(tài)恢復(fù)技術(shù)尚需豐富和完善。本研究針對遼河干流灘區(qū)存在的主要問題，以問題為導(dǎo)向，研究提出生態(tài)治理技術(shù)方案，解決遼河干流灘區(qū)存在的系列生態(tài)問題。

2.4 研究意義

在新的治水思路指導(dǎo)下，本研究以遼河干流灘區(qū)為研究對象，緊緊圍繞《遼河流域綜合治理及生態(tài)修復(fù)總體方案》開展，實現(xiàn)修復(fù)灘區(qū)河道生態(tài)的課題研究目標(biāo)。研究涉及的全部對策措施和治理模式均是緊緊圍繞實現(xiàn)《遼河流域綜合治理及生態(tài)修復(fù)總體方案》確定治理目標(biāo)而開展的，對修復(fù)河道生態(tài)系統(tǒng)、保障遼河行洪區(qū)生態(tài)安全，促進(jìn)經(jīng)濟社會又好又快發(fā)展，具有重要意義。

3 主要內(nèi)容及成果

3.1 灘區(qū)生態(tài)治理技術(shù)研究

研究從濕地修復(fù)概念、意義、作用出發(fā)，分別從灘涂型濕地修復(fù)技術(shù)、支流河口型濕地修復(fù)技術(shù)、坑塘型濕地修復(fù)技術(shù)3個方面，對遼河河流生態(tài)治理恢復(fù)保護技術(shù)進(jìn)行了論證，通過各類型特點分析，提出技術(shù)成果，包括水位控制技術(shù)、濕地植物布置技術(shù)等技術(shù)集成。

3.2 灘區(qū)治理方案布局

根據(jù)遼河干流灘區(qū)總體現(xiàn)狀情況，灘區(qū)內(nèi)17.3萬畝灘地，現(xiàn)狀為水質(zhì)污染較嚴(yán)重的支流河口區(qū)、土壤沙化灘區(qū)、坑塘區(qū)、人為擾動(破壞)難以自然恢復(fù)區(qū)、及取土料場生態(tài)恢復(fù)區(qū)。本次灘區(qū)生態(tài)修復(fù)共布置24處，其中按區(qū)域劃分鐵嶺8處，沈陽10處，鞍山4處，盤錦2處。按類型劃分，塘坑型9處，灘地型9處，河口型6處。

3.3 灘涂型濕地建設(shè)典型模式方案

灘涂型灘區(qū)主要集中在沈陽、鞍山河段，主要為沙化土壤灘區(qū)及人為擾動且自然恢復(fù)較難的區(qū)域。通過采取與主體工程取土料場相結(jié)合，形成降灘和低洼水面，并采用能夠凈化水質(zhì)的水生植物和可固灘控沙的低矮灌木改善生態(tài)環(huán)境，逐漸恢復(fù)灘區(qū)原生環(huán)境。

3.3.1區(qū)域環(huán)境及條件分析

臺安縣京沈高速橋上下游灘區(qū)生態(tài)修復(fù)工程位于鞍山市臺安縣西佛鎮(zhèn)達(dá)連泡村，工程區(qū)位于遼河右岸管理路與主槽間的灘地上，南北長1.9km，東西寬約1km，治理總面積為169.14hm2。

京沈高速橋上下游灘區(qū)受氣候影響，干旱缺水，灘面受遼河淤積的泥沙影響，沙化嚴(yán)重，土壤貧瘠，植被稀少，生物多樣性水平相對較低。每年春季，風(fēng)沙較大，對周邊生態(tài)環(huán)境造成影響，生態(tài)環(huán)境呈惡化趨勢。

3.3.2治理方案

(1)水位及規(guī)模控制

針對灘地型灘區(qū)的現(xiàn)狀問題，本次設(shè)計將采用工程措施與植物措施相結(jié)合的形式對灘區(qū)進(jìn)行生態(tài)治理。結(jié)合取土料場，在現(xiàn)狀灘區(qū)上開挖三級低洼地面，通過明渠將洼地與遼河主槽連接，將主槽水引入灘區(qū)內(nèi)，為水生植物栽植提供條件。在洼地出口設(shè)置石籠潛壩，保證正常蓄水位。

根據(jù)灘區(qū)治理總面積，合理控制水面面積、陸生植物面積、水生植物面積，為方便灘區(qū)生態(tài)環(huán)境養(yǎng)護管理，鋪設(shè)砂石管理路。此外，在灘區(qū)內(nèi)設(shè)置安全警示牌。

(2)豎向控制

洼地開挖以灘區(qū)非汛期的多年平均水位為準(zhǔn)，即常水位13.2m，灘區(qū)內(nèi)共開挖3級洼地，每級底高程相差0.5m，為水流提供動力。此外，為給荷花提供適宜的水深，局部挖深1～1.5m?？犹灵_挖邊坡坡度為1∶5，采用千屈菜進(jìn)行坡面防護?？犹量v向示意如圖1所示。

圖1 灘涂型濕地縱向示意圖

(3)植物配置

主要采用固灘植物及水生植物對灘區(qū)進(jìn)行生態(tài)治理，解決灘區(qū)沙化及生物多樣性的問題。本工程應(yīng)用的水生植被主要為鄉(xiāng)土植物菖蒲及荷花，陸生植物主要為千屈菜、沙打旺、檸條及胡枝子，其中沙打旺與檸條為主要的固灘植被，胡枝子及千屈菜的主要作用為防風(fēng)及固坡。研究剖面如圖2所示。

圖2 灘涂型濕地橫向剖面示意圖

3.4 支流河口型濕地典型模式方案

河口型灘區(qū)主要指遼河一級支流的匯合口灘地，此類灘區(qū)除存在沙化及生物多樣性地的特點外，還受到支流水污染的影響。本工程灘區(qū)采用河口水生植物栽植及固灘植物栽植的措施，降低支流水污染對遼河水質(zhì)的影響，改善河口生態(tài)環(huán)境。

3.4.1區(qū)域環(huán)境及條件分析

新民市養(yǎng)息牧河口灘區(qū)位于沈陽市新民市馬家屯村西南，工程區(qū)在遼河右岸養(yǎng)息牧河口的灘地上，靠近遼河右岸堤防。

養(yǎng)息牧河為遼河右岸一級支流，是一條重污染河流，目前水質(zhì)為劣Ⅴ類，嚴(yán)重影響了該段遼河的水質(zhì)及灘區(qū)生態(tài)環(huán)境。此外，該處河口灘區(qū)受氣候及遼河淤積的泥沙影響，干旱缺水、沙化嚴(yán)重，土壤貧瘠，植被稀少，生物多樣性水平相對較低。每年春季，風(fēng)沙較大，對周邊生態(tài)環(huán)境造成影響，生態(tài)環(huán)境呈惡化趨勢。

3.4.2治理方案

(1)水位及規(guī)?？刂?/p>

養(yǎng)息牧河口以治理水污染及河口灘區(qū)沙化為主，為控制洼地內(nèi)水位，保持水生植物生長的水深，布置石籠潛壩。潛壩能起到減緩水流速度的作用，當(dāng)水流經(jīng)過時能自然跌水，讓河水曝氣，提高水中DO的質(zhì)量濃度，對污染物進(jìn)行厭氧與好氧降解，促進(jìn)污染物的去除。

以該河段非汛期的多年平均水位31.3m，按現(xiàn)狀地形地貌在31.5m以上高程栽植陸生植物，在河口兩岸灘邊30.5～31.5m高程間以水生植物栽植為主。研究剖面如圖3所示。

圖3 石籠潛壩斷面示意圖

(2)植物配置

采用固灘植物及水生植物對灘區(qū)進(jìn)行生態(tài)治理，解決灘區(qū)沙化嚴(yán)重、生物多樣性低及河口來水污染等問題。水生植被主要為鄉(xiāng)土植物菖蒲，陸生植物主要為千屈菜、檸條及胡枝子，其中采用檸條為主要的固灘植被，胡枝子及千屈菜主要作用為防風(fēng)及固灘。研究剖面如圖4所示。

圖4 支流河口型濕地剖面示意圖

3.5 坑塘型濕地建設(shè)典型模式方案

坑塘型灘區(qū)主要集中在鐵嶺、盤錦河段，灘區(qū)內(nèi)坑塘現(xiàn)狀土壤條件及水文條件較好，通過實施水道連通和植物栽植等措施，達(dá)到恢復(fù)灘區(qū)生態(tài)環(huán)境，提高生物多樣性效果，并對水質(zhì)起到一定的凈化作用。

3.5.1區(qū)域環(huán)境及條件分析

昌圖縣后窯于家灘區(qū)生態(tài)修復(fù)工程位于昌圖縣后窯鄉(xiāng)于家村的遼河左岸灘地，緊鄰遼河左堤，工程區(qū)南北長1100m，東西寬235m，治理總面積為32.4hm2。

后窯于家灘區(qū)西側(cè)為遼河管理路，東側(cè)為遼河左堤。該灘區(qū)為遼河老河道形成的低洼地，灘區(qū)內(nèi)現(xiàn)存在兩處坑塘，坑塘常年有水?？犹粮浇临|(zhì)良好，靠近堤防一側(cè)存在現(xiàn)狀護堤林，灘面目前草本植物長勢良好，灌木與水生植物稀少，生物多樣性水平相對較低。

3.5.2治理方案

(1)水位及規(guī)模控制

坑塘整形以灘區(qū)非汛期的多年平均水位為準(zhǔn)，即常水位80.4m，整形處理地面高程為79.9m，控制常水位水深為0.5m，原有坑塘水深為0.7～2.0m。整形處理邊坡坡度為1∶5。

(2)植物配置

根據(jù)原地形地貌及設(shè)計地形，在適宜水深處栽植荷花和菖蒲，水岸邊坡栽植千屈菜，增強護岸固坡作用，其余灘面以保護為主。灘區(qū)治理后，形成具有一定生態(tài)效果的植物群落，為野生動植物及魚類、鳥類提供一個的良好棲息地。研究剖面如圖5所示。

圖5 坑塘型濕地研究剖面示意圖

4 主要創(chuàng)新

本次研究運用生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、環(huán)境科學(xué)等理論，采取調(diào)查研究、理論分析、模型計算、實驗監(jiān)測等方法，開展了生態(tài)治理技術(shù)研究和應(yīng)用，取得以下創(chuàng)新。

(1)集成河流型濕地建設(shè)技術(shù)進(jìn)行河流生態(tài)治理恢復(fù)，建立了遼河干流灘區(qū)生態(tài)治理方案。

(2)針對遼河干流灘區(qū)生態(tài)惡化區(qū)域，提出了灘區(qū)生態(tài)惡化區(qū)域生態(tài)治理對策。

5 結(jié)語

本研究建立了遼河干流灘區(qū)生態(tài)治理方案，提出了灘區(qū)生態(tài)惡化區(qū)域的生態(tài)治理對策，為創(chuàng)建遼河國家公園提供了灘區(qū)生態(tài)恢復(fù)解決方案。研究成果能夠為河流灘區(qū)或區(qū)域生態(tài)修復(fù)提供設(shè)計參考，為國家層面的河流生態(tài)修復(fù)綱要或標(biāo)準(zhǔn)的制定提供科學(xué)的技術(shù)支撐。

基于遼河干流灘區(qū)生態(tài)恢復(fù)的理論研究和實踐，為實現(xiàn)國內(nèi)較大范圍的河流生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)的理論、方法和實踐經(jīng)驗，但研究多基于遼河干流特點，尚需更多的全國范圍內(nèi)的應(yīng)用驗證，完善充實本課題驗證成果。