基于生態(tài)水工學(xué)的水系修復(fù)實(shí)踐研究
——以營(yíng)口市老邊河為例

王盛寶

（遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司沈陽(yáng)分公司，遼寧沈陽(yáng) 110003）

1 引言

生態(tài)水利工程學(xué)（Eco-Hydraulic Engineering）簡(jiǎn)稱生態(tài)水工學(xué)，是研究水利工程在滿足人類社會(huì)需求的同時(shí)，兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)健康與可持續(xù)性需求的原理及技術(shù)方法的工程學(xué)。生態(tài)水利工程學(xué)的概念由董哲仁教授在相關(guān)著作中提出[1]，經(jīng)過(guò)水利工作者多年探索與研究，生態(tài)水工學(xué)逐步成為一門較完整的學(xué)科。其內(nèi)涵包括生態(tài)水工學(xué)的基本原理和生態(tài)水工技術(shù)兩部分。生態(tài)水工技術(shù)的任務(wù)是水利工程在滿足人對(duì)水的多種需求的同時(shí)，為保持和提高生物多樣性提供必要的生境條件。

在小型河道治理過(guò)程中，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)行管理階段普遍缺乏對(duì)河道生態(tài)治理的全面認(rèn)識(shí)，注重工程學(xué)的“平整美”，忽略“自然美”，這種觀念直接影響工程布置和措施方案。隨著生態(tài)治河理念的普及，依據(jù)生態(tài)水工學(xué)基本原理，采用生態(tài)水工技術(shù)科學(xué)治河是對(duì)河道治理的必然要求[2]。

2 生態(tài)水工技術(shù)特點(diǎn)與目標(biāo)-措施體系

2.1 生態(tài)水工技術(shù)特點(diǎn)

（1）生態(tài)水工技術(shù)服務(wù)對(duì)象更廣。傳統(tǒng)水工學(xué)是以人為本，從服務(wù)于人類安全、需水角度考慮如何治水與用水，傳統(tǒng)水利工程側(cè)重保證結(jié)構(gòu)物的安全，強(qiáng)度、穩(wěn)定和耐久性達(dá)標(biāo)[3]。生態(tài)水工學(xué)是以自然為本，從服務(wù)于整個(gè)生物群落的生存、繁衍角度考慮如何治水與用水[4]。生態(tài)水利工程在保證工程功能的前提下還要保證生態(tài)環(huán)境良好，為生物多樣性創(chuàng)造良好條件。

（2）生態(tài)水工技術(shù)對(duì)治理要求更高。傳統(tǒng)水工技術(shù)考慮擋住水、泄出水。擋水要求建筑物越來(lái)越高，泄水要求建筑物越來(lái)越光。而生態(tài)水工學(xué)要求治理的技術(shù)能夠貼近自然，考慮動(dòng)植物和微生物的生存、繁衍環(huán)境，要求河道地貌高低寬窄不平、水流緩急不一。要兼顧兩種幾乎相矛盾的治理思路，對(duì)水利治理工作是一種考驗(yàn)。

2.2 生態(tài)水利工程技術(shù)的措施體系

從水工生態(tài)學(xué)基本原理的水文情勢(shì)時(shí)空變異性、河湖地貌形態(tài)空間異質(zhì)性、河湖三流四維連通性、水體物理化學(xué)適宜性、食物網(wǎng)和生物多樣性五大特性出發(fā)[5-6]，結(jié)合北方水生態(tài)治理中的措施及經(jīng)驗(yàn)，本文提出生態(tài)水利工程技術(shù)的目標(biāo)-措施體系，具體見表1。在小型河道生態(tài)治理過(guò)程中，對(duì)比河道現(xiàn)狀與目標(biāo)差異選取適宜措施。

表1 生態(tài)水工技術(shù)的目標(biāo)-措施體系

3 生態(tài)水工技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)上文提出的生態(tài)水利工程技術(shù)相關(guān)內(nèi)容，對(duì)目標(biāo)-措施體系中內(nèi)容進(jìn)行逐項(xiàng)對(duì)標(biāo)、評(píng)價(jià)、擬定措施并考慮相應(yīng)措施的合理性和可行性。在措施選取時(shí)要考慮河道的特點(diǎn)、生態(tài)恢復(fù)的長(zhǎng)久性、生境與生物群落恢復(fù)的順序性，結(jié)合流域階段規(guī)劃、資金計(jì)劃等確定合理的工程措施。

本文以營(yíng)口市老邊河生態(tài)治理為例，闡述治理的工程措施和實(shí)施效果。

3.1 工程概況

老邊河屬于平原區(qū)河流，老邊區(qū)境內(nèi)河道總長(zhǎng)14.5km，約占流域全長(zhǎng)的85%，老邊區(qū)境內(nèi)老邊河流域總面積約31.2km2。主要支流為鄭前河、王家河、邊石河、四支干。老邊河由東向西沿營(yíng)大公路北側(cè)流經(jīng)老邊區(qū)，最終匯入大遼河。

截至2019年，根據(jù)老邊河高速橋和老邊河立交橋兩個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面各項(xiàng)污染物均超過(guò)地表水V類水質(zhì)指標(biāo)，并且上游斷面監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)明顯大于下游監(jiān)控?cái)嗝妫磻?yīng)大石橋有色園排水水質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)。其中COD濃度已達(dá)到2 000mg/L，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值50倍；氨氮濃度均值為24.6mg/L，超標(biāo)12.3倍；總氮濃度均值為33.3mg/L，超標(biāo)16.6倍；總磷濃度均值為0.8mg/L，超標(biāo)2倍。

根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB36600-2018），監(jiān)測(cè)河道底泥污染情況：鉛超標(biāo)河段長(zhǎng)度1 000m，檢測(cè)結(jié)果為1 330mg/kg，超過(guò)篩選值中鉛的對(duì)應(yīng)值800mg/kg；萘超標(biāo)長(zhǎng)度500m，檢測(cè)值為144mg/kg，超過(guò)篩選值中萘的對(duì)應(yīng)值70mg/kg。

根據(jù)營(yíng)口市十三五規(guī)劃，老邊河已被納入重點(diǎn)河道生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目。營(yíng)口市老邊區(qū)水利局發(fā)布的《營(yíng)口市老邊區(qū)老邊河水質(zhì)達(dá)標(biāo)分析方案》中確定了近期化學(xué)需氧量、氨氮、總磷的階段性水質(zhì)目標(biāo)。在營(yíng)口市老邊區(qū)行政審批局批復(fù)的《營(yíng)口市老邊區(qū)老邊河綜合整治工程可行性研究報(bào)告》中，明確了近期以河道水質(zhì)改善、遠(yuǎn)期以生態(tài)系統(tǒng)良好為目標(biāo)，生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)目標(biāo)的確定，設(shè)計(jì)中參照系統(tǒng)選取熊岳河蓋州河段。

3.2 問題分析、對(duì)標(biāo)評(píng)價(jià)及工程措施確定

老邊河的生態(tài)環(huán)境惡化比較嚴(yán)重，從生境來(lái)說(shuō)，河道水質(zhì)和底泥污染物均有超標(biāo)，從生物種群多樣性來(lái)說(shuō)，當(dāng)?shù)氐聂~類等水中小型動(dòng)物都已消失。老邊河生態(tài)恢復(fù)將是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，首先應(yīng)進(jìn)行生境修復(fù)，著重處理外部污染源和內(nèi)部污染源，逐漸改善水體化學(xué)物理適宜性，逐步實(shí)現(xiàn)水文情勢(shì)時(shí)空變異性、河湖地貌形態(tài)空間異質(zhì)性、河湖三流四維連通性，為后續(xù)進(jìn)行生物種群多樣性恢復(fù)奠定基礎(chǔ)。

本次工程擬從解決生境問題出發(fā)，消除污染源、改善河道地貌、進(jìn)行河水連通，最后從底層生物群落微生物出發(fā)，進(jìn)行微生物種群恢復(fù)。

對(duì)標(biāo)目標(biāo)-措施體系，評(píng)價(jià)老邊河河流空間形態(tài)、水系連通性、河道水體環(huán)境、生物水生態(tài)環(huán)境、人文景觀5項(xiàng)內(nèi)容。因規(guī)劃的階段目標(biāo)及資金計(jì)劃暫不考慮人文景觀目標(biāo)，本次對(duì)老邊河河流空間形態(tài)、水系連通性、河道水體環(huán)境、生物水生態(tài)環(huán)境4項(xiàng)目標(biāo)進(jìn)行分析并確定工程措施。結(jié)合河道特點(diǎn)，采取截污、內(nèi)源控制、水系連通、微生物修復(fù)4項(xiàng)工程措施進(jìn)行河道生態(tài)修復(fù)。其中，內(nèi)源控制工程中清除污泥措施實(shí)現(xiàn)對(duì)河流空間形態(tài)和河道水體環(huán)境的改善，截污工程措施斬?cái)嗪拥浪w環(huán)境污染的外因根源，水系連通工程中引花英臺(tái)、鄭前河水措施提升了水系連通性，微生物修復(fù)工程噴灑微生物藥劑措施人工加快了生態(tài)恢復(fù)進(jìn)程并一定程度改善河道水體環(huán)境。

3.3 工程措施

工程內(nèi)容包括截污工程、內(nèi)源控制工程、水系連通工程、微生物修復(fù)工程4項(xiàng)工程措施。

（1）截污工程

四棟房排污口位于老邊河左岸，主要為生活污水，排污管道為水泥管，排放流量為700m3/d，污水直接排入老邊河。

措施：在現(xiàn)有四棟房排污口重建泵站，采用PE管沿老邊河道河底鋪設(shè)至龍山大街，然后與龍山泵站集水井銜接。

（2）內(nèi)源控制工程

老邊河河段淤泥阻塞河道，壅水嚴(yán)重，對(duì)老邊河全河段清淤。以污泥全部清除為目標(biāo)，采取不同深度、不同寬度在保證行洪安全的情況下進(jìn)行清淤，維持了河道空間形態(tài)的異質(zhì)性見表2。

表2 河道清淤寬度

局部河段淤泥進(jìn)行固化、穩(wěn)定化處理，處理后妥善堆放在河道兩岸堆放場(chǎng)，堆放固化淤泥后，回覆清基素土，并撒當(dāng)?shù)匾吧葑选?/p>

（3）水系連通工程

布置兩處水利連通工程。

水系連通一：在四分干渠跨老邊河倒虹吸進(jìn)口布置閘涵，河水由花英臺(tái)總干、四分干、閘涵進(jìn)入老邊河。

水系連通二：在鄭前河新建泵站，鋪設(shè)壓力管道，線路經(jīng)排水溝引至老邊河。

（4）微生物修復(fù)工程

全河段采用微生物藥劑對(duì)全河段水體進(jìn)行治理和微生物群落恢復(fù)。

3.4 治理效果

工程于2021年部分投入運(yùn)行后，水質(zhì)逐步得到改善、生物生境得到一定程度恢復(fù)，為后續(xù)生態(tài)、生物多樣性恢復(fù)工程的實(shí)施奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

隨著生態(tài)治河理念的深入，管理者和規(guī)劃設(shè)計(jì)人員普遍渴望依據(jù)某一規(guī)范快速高質(zhì)量的完成生態(tài)治河的工程布置，本文制定了生態(tài)治河的目標(biāo)—措施治理體系，并應(yīng)用于營(yíng)口市老邊河生態(tài)治理實(shí)踐，通過(guò)一系列生態(tài)措施處理，使得老邊河水質(zhì)得到較好改善，為今后河道人文景觀提升奠定了良好基礎(chǔ)?！?/p>