萬(wàn)陽(yáng)湖濕地工程生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)設(shè)計(jì)

程建中

(濟(jì)源市布袋溝供水站，河南 濟(jì)源 459000)

0 引言

河湖是生物群落的棲息、覓食場(chǎng)所，也是生命共同體中重要組成部分。治理范圍內(nèi)現(xiàn)狀大部分為農(nóng)田和村落，區(qū)域現(xiàn)狀防洪排澇主河道內(nèi)為生產(chǎn)生活污水，地表常年無(wú)水，垃圾亂傾倒，水系生態(tài)功能退化等問(wèn)題不斷凸顯。濕地工程對(duì)恢復(fù)河道生態(tài)功能、改善主中心區(qū)整體生態(tài)環(huán)境、保障城市健康和諧發(fā)展，具有重要的作用。

河道中濕地具有濕地一般特征，也有其獨(dú)特性，其生態(tài)系統(tǒng)自然維持與周圍生態(tài)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，是一個(gè)自然的開(kāi)放系統(tǒng)。濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)設(shè)計(jì)是應(yīng)用生態(tài)工程的原理和方法對(duì)濕地進(jìn)行構(gòu)建、恢復(fù)和調(diào)整，以利于濕地正常功能的運(yùn)作和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的可持續(xù)性。田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程濟(jì)源市人工濕地項(xiàng)目屬于太行山區(qū)水源涵養(yǎng)和土壤保持重要生態(tài)功能區(qū)，因此人工濕地項(xiàng)目的建設(shè)決定水源涵養(yǎng)功能能否持續(xù)健康發(fā)揮作用，將直接影響到太行山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

1 濟(jì)源市人工濕地項(xiàng)目

在國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)、治水新思路、“一路一帶”戰(zhàn)略的大背景下，結(jié)合中原經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃，按照中國(guó)優(yōu)秀旅游城市和省級(jí)歷史文化名城的城市職能定位。濟(jì)源市確定以“水暢、水豐、水清、水活、水美、水利”為水系建設(shè)目標(biāo)，將濟(jì)源市打造成美麗的北方水城，實(shí)現(xiàn)“九水共濟(jì)，城水共榮”的規(guī)劃愿景。

河南省南太行地區(qū)山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程濟(jì)源市人工濕地項(xiàng)目的主要任務(wù)是立足于濟(jì)源市市區(qū)周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)環(huán)境，結(jié)合城市與郊野過(guò)渡帶的區(qū)位特征，創(chuàng)造以自然野趣為主體，以濱河生態(tài)修復(fù)為主，景觀游憩為輔，通過(guò)豐富的水形態(tài)設(shè)計(jì)和生態(tài)修復(fù)工程，讓綠色添染兩岸，讓魚(yú)蝦重游水中，讓水鳥(niǎo)回歸河流。拓展河道濕地發(fā)展空間，發(fā)掘濕地體驗(yàn)、濕地觀光等景觀功能。

河南省南太行地區(qū)山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程濟(jì)源市人工濕地項(xiàng)目主要包括萬(wàn)陽(yáng)湖濕地工程、玉陽(yáng)湖濕地工程、曲陽(yáng)湖濕地工程、蟒河(濟(jì)源大道-南官莊段)濕地、城市水系生態(tài)修復(fù)工程和小沙河濕地工程。

萬(wàn)陽(yáng)湖濕地工程為萬(wàn)陽(yáng)湖提升改造工程，主要是對(duì)萬(wàn)陽(yáng)湖南岸進(jìn)行提升改造。

2 萬(wàn)陽(yáng)湖及萬(wàn)陽(yáng)湖濕地工程現(xiàn)狀

2.1 萬(wàn)陽(yáng)湖

萬(wàn)陽(yáng)湖位于濟(jì)源市區(qū)以西6 km的塌七河上，空置面積48.70 km2，是一座以防洪為主、兼顧養(yǎng)殖及旅游綜合利用的小(1)型水庫(kù)，原有設(shè)計(jì)灌溉效益已喪失。根據(jù)三湖治理工程，萬(wàn)陽(yáng)湖擴(kuò)容工程是在水庫(kù)除險(xiǎn)加固完成的基礎(chǔ)上，對(duì)水庫(kù)水面面積的擴(kuò)大和庫(kù)容的擴(kuò)大，參與防洪調(diào)節(jié)。擴(kuò)容的原則是保持水庫(kù)的正常蓄水位178.58 m。

萬(wàn)陽(yáng)湖現(xiàn)狀水面較小，根據(jù)地形地勢(shì)條件，通過(guò)開(kāi)挖將萬(wàn)陽(yáng)湖庫(kù)面向北向東延伸，水面擴(kuò)大到以思禮村為邊界的區(qū)域，原地形187 m高程的高地形成半島，洪澗河在該段直接入庫(kù)。擴(kuò)容部分的水庫(kù)底高程為177.08 m，正常蓄水位時(shí)水深1.50 m，相應(yīng)水面面積46.02萬(wàn)m2。

萬(wàn)陽(yáng)湖(原名三河水庫(kù))壩址以上控制流域面積48.70 km2?？値?kù)容181.40萬(wàn)m3，興利水位179.36 m，興利庫(kù)容71.40萬(wàn)m3，死庫(kù)容18.80萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積0.05萬(wàn)hm2。

萬(wàn)陽(yáng)湖庫(kù)區(qū)河谷寬一般150～300 m，岸坡頂高程一般180.50～187.50 m，庫(kù)區(qū)擴(kuò)容施工開(kāi)挖前原河床高程一般170.00～176.50 m，開(kāi)挖后現(xiàn)狀河床起伏不平，最低處高程約168.50 m，湖水深1～4 m。見(jiàn)圖1。

圖1 萬(wàn)陽(yáng)湖現(xiàn)狀圖

2.2 萬(wàn)陽(yáng)湖濕地工程現(xiàn)狀

目前萬(wàn)陽(yáng)湖正在實(shí)施濟(jì)源市萬(wàn)陽(yáng)湖省級(jí)濕地公園工程，項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容包括：濕地保護(hù)工程、科普宣教工程、科研監(jiān)測(cè)工程、合理利用工程、防御災(zāi)害工程、社區(qū)共建共管工程、保護(hù)管理基礎(chǔ)能力建設(shè)工程、基礎(chǔ)設(shè)施工程等。形成由公園內(nèi)廣場(chǎng)、親水平臺(tái)、健身步道、生態(tài)浮島、花廊、水邊景亭、景橋、親水木棧道、游園、觀景塔、下沉廣場(chǎng)、健身廣場(chǎng)、濱湖廣場(chǎng)、科普長(zhǎng)廊、綜合管理中心、生態(tài)停車場(chǎng)等組成的萬(wàn)陽(yáng)湖濕地生態(tài)保護(hù)系統(tǒng)。形成了水中有島、步道通幽的旖旎景觀。但由于資金限制，萬(wàn)陽(yáng)湖南岸提升工程尚未開(kāi)展。

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》《水利水電工程等級(jí)劃分》，按照堤防保護(hù)區(qū)內(nèi)耕地、人口等因素綜合確定各工程規(guī)模。萬(wàn)陽(yáng)湖濕地工程等別為IV等，防洪標(biāo)準(zhǔn)采用50年一遇。治理段主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物級(jí)別為5級(jí)，臨時(shí)建筑物5級(jí)。

萬(wàn)陽(yáng)湖濕地主要為萬(wàn)陽(yáng)湖，萬(wàn)陽(yáng)湖流域面積按48.70 km2考慮，依據(jù)《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》規(guī)定：流域面積<50 m2，可用推理公式計(jì)算。據(jù)此，工程設(shè)計(jì)洪水采用小流域推理公式進(jìn)行計(jì)算。

3 萬(wàn)陽(yáng)湖濕地工程區(qū)氣候、地質(zhì)條件

3.1 氣候特征

濕地工程項(xiàng)目區(qū)所處位置屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)型氣候,季風(fēng)進(jìn)退與四季替換比較明顯。年平均氣溫14.30℃，一月最冷，平均氣溫0℃，七月最熱，平均27.30℃。降雨年際間變化也較大，最大年降水量與最小年降水量相差3.23倍，而且有連續(xù)干旱和連續(xù)豐水的特點(diǎn)。多年平均水面蒸發(fā)量1 700 mm，干旱指數(shù)1.72。

由于降水年際變幅大，流域內(nèi)年降雨量、暴雨量、年徑流量、洪水等資料年際變幅相應(yīng)較大。暴雨主要發(fā)生在6-9月，較大暴雨發(fā)生時(shí)間多在七月中旬至八月下旬，暴雨中心主要集中在上游山區(qū)。

3.2 地下水類型

工程場(chǎng)區(qū)河漫灘上部第四系全新統(tǒng)級(jí)配不良砂(礫)層中分布豐富的地下水，屬孔隙型潛水，地下水埋深略低于地表水位，埋藏淺，地下水位埋深0.90～4.10 m，主要含水層為河槽中的第③層混合土卵石及兩岸階地下部的第⑤層混合土卵石，隔水層為河床及兩岸階地底部的第⑥層粉質(zhì)黏土。地下水受大氣降水及地下徑流補(bǔ)給為主，主要以地下徑流方式排泄。地下水位受大氣降水影響較大，據(jù)區(qū)域資料，枯水期—豐水期地下潛水位升降變幅為1.50～2.50 m。

3.3 地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

工程區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)(Q4)、上更新統(tǒng)(Q3)沖洪積形成的松散沉積物。

①人工填土(Q4ml)：雜色，主要由粉質(zhì)黏土組成，厚度一般1～4 m，分布于萬(wàn)陽(yáng)湖區(qū)北岸階地上部。

②2含礫粉質(zhì)黏土(Q42al+pl)：灰黃色、灰褐色，夾礫石，可塑～軟塑狀。主要分布在河槽表層，分布不均，厚度一般0.60～1.00 m，此層上部局部有卵礫石堆積。

③混合土卵石(Q42al+pl)：雜色，母巖成分主要為石英巖、砂巖，磨圓度較好，粒徑一般2～10 cm，個(gè)別達(dá)15 cm，含量60%～70%，砂質(zhì)及少量泥質(zhì)填充，呈松散～稍密狀。該層主要分布在河床地層的中上部，層厚一般4.00～5.50 m。

④粉質(zhì)黏土(Q41al+pl)：褐黃色，蟲(chóng)孔發(fā)育，偶見(jiàn)鈣質(zhì)結(jié)核，硬塑～可塑狀，主要分布在河道左右岸上部及河床上部，形成來(lái)水河道岸坡及臺(tái)地。

⑤混合土卵石(Q41al+pl)：雜色，母巖成分主要為石英巖、砂巖，磨圓度較好，粒徑一般2～10 cm，個(gè)別達(dá)15 cm，含量50%～70%，砂質(zhì)及少量泥質(zhì)填充，呈松散～稍密狀，局部夾透鏡體狀級(jí)配不良砂夾層。主要分布在兩岸河谷階地下部，厚度一般0.90～2.50 m。

⑤1級(jí)配不良砂(Q41al+pl)：青灰色，濕～飽和，稍密狀，主要成分為長(zhǎng)石、石英等，顆粒均勻，級(jí)配不良，該層呈透鏡體狀分布于⑤層混合土卵石中。

⑥粉質(zhì)黏土(Q3al+pl)：棕黃色，針狀空隙發(fā)育，含有少量的黑色斑點(diǎn)，偶見(jiàn)鐵質(zhì)侵染，堅(jiān)硬～硬塑狀，局部夾透鏡體狀含細(xì)粒土砂夾層。主要分布在河谷兩岸階地的底部及河床的底部。

⑥1含礫黏性土(Q3al+pl)：礫石物質(zhì)成分主要為白云巖，粒徑一般10～20 mm，大者60～90 mm，磨圓度一般，充填黏性土，呈透鏡體狀分布于⑥粉質(zhì)黏土層之中，厚度一般0.90～2.50 m。

⑥2含細(xì)粒土砂(Q3al+pl)：褐灰色，稍濕，稍密狀，主要成分為長(zhǎng)石、石英等，級(jí)配不良，該層呈透鏡體狀分布于⑥層中。

4 萬(wàn)陽(yáng)湖濕地工程生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)設(shè)計(jì)

萬(wàn)陽(yáng)湖濕地工程治理范圍為萬(wàn)陽(yáng)湖南岸。河南濟(jì)源萬(wàn)陽(yáng)湖省級(jí)濕地公園目前已基本完成建設(shè)，由于原設(shè)計(jì)方案資金限制，萬(wàn)陽(yáng)湖南岸生態(tài)修復(fù)工程、其他配套工程和景觀工程未實(shí)施，此次對(duì)其進(jìn)行完善。

4.1 生態(tài)修復(fù)工程設(shè)計(jì)

萬(wàn)陽(yáng)湖南側(cè)堤頂農(nóng)村農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥使用不合理，污水排放、垃圾處理基礎(chǔ)設(shè)施不足；附近農(nóng)村生活污水和垃圾隨降雨和徑流沖刷進(jìn)入湖內(nèi)，面源污染問(wèn)題嚴(yán)重。為防止面源污染直接進(jìn)入湖內(nèi)造成水質(zhì)污染，采用植物緩沖帶和透水鋪裝防止面源污染問(wèn)題。

4.1.1 植被緩沖帶設(shè)計(jì)

植物緩沖帶為坡度較緩的植被區(qū)，經(jīng)植被攔截及土壤下滲作用減緩地表徑流流速，并去除徑流中的部分污染物，植被緩沖帶對(duì)地表徑流的防污去污作用主要通過(guò)喬、灌、草立體防污功能區(qū)實(shí)現(xiàn)，其防污去污過(guò)程為：來(lái)自農(nóng)田、道路的污染物首先通過(guò)河岸帶的喬、灌、草 緩沖帶，其中的固體懸浮物被下層密集的草本層攔截，并且部分污染物被草本植物直接吸收，上層的喬木、灌木通過(guò)反硝化作用實(shí)現(xiàn)深層次土壤的氮、磷污染物截留，然后利用河道現(xiàn)狀護(hù)坡可進(jìn)一步過(guò)濾、吸收污染物。同時(shí)，在整個(gè)過(guò)程中，大型土壤動(dòng)物和土壤微生物也可以降解、轉(zhuǎn)化一部分污染物。經(jīng)過(guò)植物、動(dòng)物、微生物等多個(gè)生物類群的層層吸收、沉積、轉(zhuǎn)化，可最大限度地控制進(jìn)入河流污染物的種類與含量，保障河流水環(huán)境質(zhì)量。萬(wàn)陽(yáng)湖南岸植被緩沖帶主要南側(cè)庫(kù)岸構(gòu)建，草本緩沖帶選用成卷草皮；喬木選用木槿、紫葉李等，種植于萬(wàn)陽(yáng)湖岸邊。

4.1.2 透水鋪裝設(shè)計(jì)

透水鋪裝是指將孔隙率較高、透水性較好的材料應(yīng)用于道路路面?？梢允褂晁M(jìn)入透水鋪裝的內(nèi)部，儲(chǔ)存適量的雨水，減少洪峰流量，消減徑流系數(shù)。

養(yǎng)護(hù)步道透水鋪裝的主要結(jié)構(gòu)布局如圖2。

圖2 透水磚鋪裝斷面圖

根據(jù)結(jié)構(gòu)斷面顯示，透水鋪裝的構(gòu)成主要有土基、墊層、基層、過(guò)濾層和面層組成。土基：位于透水鋪裝結(jié)構(gòu)最底層，土基對(duì)透水性的好壞及整個(gè)結(jié)構(gòu)都具有重要影響。墊層：位于基層和土基中間的結(jié)構(gòu)層。主要作用是防止雨水等滲透入基層，減少對(duì)土基結(jié)構(gòu)的破壞?；鶎樱菏峭杆佈b最重要的環(huán)節(jié)，是儲(chǔ)存雨水的關(guān)鍵部分?；鶎幼鳛閰R集雨水或短歷時(shí)儲(chǔ)存，必須具有較大的孔隙率。過(guò)濾層：過(guò)濾層位于基層的上部。面層：應(yīng)堅(jiān)實(shí)平整并有一定透水特性。

萬(wàn)陽(yáng)湖南岸透水鋪裝主要設(shè)置在庫(kù)岸養(yǎng)護(hù)步道上，鋪裝材料選用彩色透水磚。

徑流污染控制主要工程量見(jiàn)表1。

表1 主要工程量表

4.2 水系生態(tài)修復(fù)工程設(shè)計(jì)

萬(wàn)陽(yáng)湖濕地水系生態(tài)修復(fù)工程是在思禮鎮(zhèn)萬(wàn)陽(yáng)湖濕地公園的基礎(chǔ)進(jìn)行提升，主要內(nèi)容是對(duì)萬(wàn)陽(yáng)湖南岸進(jìn)行綠化，綠化面積2.18 hm2新修棧道183 m，園路鋪裝1.73 km，景觀平臺(tái)3 處。

4.3 景觀工程設(shè)計(jì)

為搭配已建成的河南濟(jì)源萬(wàn)陽(yáng)湖省級(jí)濕地公園項(xiàng)目，此次在萬(wàn)陽(yáng)湖南岸設(shè)置擋墻長(zhǎng)84 m，地面鋪裝約3 134 m2，防腐木座凳約21個(gè)，2 m寬木鋪裝約15 m，2 m寬親水木棧道約183 m，鋼欄桿約52 m，木欄桿約365 m，親水木平臺(tái)3處。

4.4 其他配套工程設(shè)計(jì)

根據(jù)萬(wàn)陽(yáng)湖布置植被緩沖帶區(qū)域范圍，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，布置灌溉設(shè)施一處，主要包括灌溉水源工程及灌溉管道工程。

4.4.1 灌溉水源工程

根據(jù)現(xiàn)狀情況，灌溉水源選擇市政供水管網(wǎng)進(jìn)行供水。市政管網(wǎng)水源為天壇山供水工程管線，管線沿著濟(jì)邵路鋪設(shè)，干管管徑DN400，支管管徑DN300，水壓 0.90 MPa。

4.4.2 灌溉管網(wǎng)工程

給水管線采用 1.60 MPa 給水 PE 管，管徑90 mm，PE管總長(zhǎng)147 m，配套快速取水閥 51 套，支撐管安裝取水閥采用DN25 鍍鋅鋼管連接采用專用管件，系統(tǒng)管道埋深≥1.00 m(管底)，管道溝槽底部應(yīng)平整無(wú)雜物，管底至管頂以上 10 cm 處采用細(xì)土回填。

綠化灌溉工程主要工程量見(jiàn)表2。

表2 綠化灌溉工程主要工程量表

5 總結(jié)

河南省南太行地區(qū)山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程濟(jì)源市人工濕地項(xiàng)目可以改善河道水質(zhì)污染的問(wèn)題，促進(jìn)水資源的永續(xù)利用，提升城市形象，而且有利于保持經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步、生態(tài)保護(hù)三者之間的高度和諧，促使?jié)闯蔀槿伺c自然互惠共生的宜居宜業(yè)、宜游城市。