尹 銘 李思辰 曲 磊

（遼寧省水利水電科學(xué)研究院 遼寧沈陽(yáng) 110003）

遼河招蘇臺(tái)河河口水環(huán)境綜合治理措施分析

尹 銘 李思辰 曲 磊

（遼寧省水利水電科學(xué)研究院 遼寧沈陽(yáng) 110003）

近年來(lái)，由于大量人為因素，遼河已經(jīng)成為中國(guó)江河中污染最重的河流之一，遼河水無(wú)法存活生物，無(wú)法用于灌溉，更無(wú)法供人畜飲用。這種情況也受遼河上游各個(gè)匯入支流的水質(zhì)影響，招蘇臺(tái)河作為遼河的一級(jí)支流，其污染問(wèn)題同樣影響著遼河干流的水質(zhì)。本文針對(duì)解決招蘇臺(tái)河水質(zhì)，恢復(fù)河口生態(tài)環(huán)境的問(wèn)題采取的一系列舉措做了初步分析。

水環(huán)境 人工濕地 遼河 綜合治理

1 工程概況

招蘇臺(tái)河發(fā)源于吉林省梨樹縣大黑山西赫里峰，是遼河干流左側(cè)的一級(jí)支流，流經(jīng)吉林省四平市，從昌圖縣西北部的付家鎮(zhèn)張家橋村（或者說(shuō)是曲家店鄉(xiāng)兩家子村）進(jìn)入該縣，由通江口鄉(xiāng)沙坨子匯入遼河，干流長(zhǎng)213km，流域面積4583km2。其中昌圖縣境內(nèi)流域面積3004.1km2，河道蜿蜒曲折，曲折系數(shù)1.72。主槽多呈矩形，平均寬度65m，深2.5 m左右，河相系數(shù)2.42～4.33，河道比降：二道河子匯流口以上為1／2800，匯流口以下為1／4200。流域西鄰東遼河干流，北、東鄰東遼河流域，南鄰亮子河。本次招蘇臺(tái)河入遼河口河道與水環(huán)境綜合整治工程區(qū)位于遼寧省昌圖縣通江口鄉(xiāng)沙坨子村附近，招蘇臺(tái)河河道左岸為昌圖縣，右岸為法庫(kù)縣，工程區(qū)附近有鄉(xiāng)、村級(jí)公路通往工程區(qū)，交通條件較好。工程區(qū)地勢(shì)相對(duì)平坦，略有起伏。擬建濕地總面積126畝，濕地范圍主要以種植水生植物和草本植物為主。

2 存在的主要問(wèn)題

近年來(lái)，吉林省四平市排放的大量工業(yè)和生活污水直接流入招蘇臺(tái)河，可以說(shuō)，如果招蘇臺(tái)河污染問(wèn)題無(wú)法及時(shí)徹底解決的話，來(lái)自吉林的上游的“毒染”就將“浩浩蕩蕩”地匯入遼河，那么包括沈陽(yáng)在內(nèi)的許多城市飲水將遇到危機(jī)。如今，由于這次事故產(chǎn)生的歷史遺留問(wèn)題依然危害著招蘇臺(tái)河、遼河及周邊居民的用水問(wèn)題。這種污染是長(zhǎng)期的，延續(xù)累積的。所以解決水質(zhì)問(wèn)題勢(shì)在必行。

河口地區(qū)本應(yīng)該是生物群落繁衍棲息的場(chǎng)所，但河道內(nèi)農(nóng)業(yè)占地嚴(yán)重，且水質(zhì)條件不良（劣V類），損害了遼河生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，破壞了河口生態(tài)系統(tǒng)。

河道水量不平衡，枯水期存在大量的裸地，在風(fēng)蝕作用下容易演變?yōu)槌鞘械纳硥m源，給周邊地區(qū)的空氣質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境形成威脅。

3 水環(huán)境綜合治理措施

3.1設(shè)計(jì)原則

（1）功能科學(xué)化

本著實(shí)用為主的原則，首先著眼于河灘地濕地的實(shí)際使用功能，科學(xué)合理的進(jìn)行設(shè)計(jì)，做到

行洪安全暢通優(yōu)先，河灘濕地生態(tài)恢復(fù)作為本設(shè)計(jì)需要解決的主要問(wèn)題。

（2）景觀生態(tài)化

在植物選擇上，遵循優(yōu)先鄉(xiāng)土濕地植物品種的原則，使其具有最佳適應(yīng)性和抗逆性，生長(zhǎng)發(fā)育良好、病蟲害少。其次，水土保持能力強(qiáng)，生物防護(hù)性能好。運(yùn)用植物的季相變化，形成長(zhǎng)期穩(wěn)定的生態(tài)效果和較好的植物景觀。

在總體設(shè)計(jì)上，風(fēng)格力求簡(jiǎn)潔、大方。在細(xì)部處理上，注意濕地植物生長(zhǎng)習(xí)性，花期、花色以及植物栽植的合理搭配，根據(jù)周邊的不同規(guī)劃環(huán)境創(chuàng)造出各具特色又配置合理的植物景觀。

（3）經(jīng)濟(jì)實(shí)用化

在景觀設(shè)計(jì)中，以經(jīng)濟(jì)實(shí)用為原則，盡量降低造價(jià)和后期綠化管護(hù)費(fèi)用。選擇濕地植物時(shí)，盡量選擇易于施工、便于養(yǎng)護(hù)的品種，達(dá)到在充分表達(dá)設(shè)計(jì)意圖和景觀效果的前提下，減少投資的目的。

3.2工程布置

本次工程的主要任務(wù)是在招蘇臺(tái)河入遼河口上游280m處修建一座攔河建筑物—鋼壩閘，雍高河道水位，并輔以修建生態(tài)堰、灘地平整等工程措施，控制濕地水位，使河水從兩側(cè)灘地溢流，形成一定范圍淺水區(qū)域。為保證水生植物生長(zhǎng)，部分沙質(zhì)河灘采取換土和覆土措施，形成人工濕地。濕地植被類型包括水生型、沼生型和濕生型，主要選擇一些控污型植物，如千屈菜、香蒲等，用濕地自身的凈化功能來(lái)減輕支流來(lái)污。同時(shí)，對(duì)閘址上下游河岸陡坎進(jìn)行防護(hù)，以保護(hù)河流岸線的穩(wěn)定及閘的安全。

招蘇臺(tái)河是重度污染的遼河一級(jí)支流，在流域采取源頭污染治理和垃圾處理等綜合治污措施基礎(chǔ)上，河口濕地作為攔截支流污染進(jìn)入干流的最后一道防線，在其河口構(gòu)建人工濕地具有改善水質(zhì)、調(diào)蓄水量、美化景觀等多重功能。

人工濕地是在自然濕地降解污水的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的污水處理生態(tài)工程技術(shù)，是一種由人工建造和監(jiān)督控制的，與沼澤地類似的地面，利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化。

人工濕地技術(shù)是為處理污水而人為地在有一定長(zhǎng)寬比和底面坡度的洼地上用土壤和填料（如礫石等）混合組成填料床，使污水在床體的填料縫隙中流動(dòng)或在床體表面流動(dòng)，并在床體表面種植具有性能好，成活率高，抗水性強(qiáng)，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，美觀及具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物（如蘆葦，蒲草等）形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)體系。

人工濕地污水處理系統(tǒng)是一種較好的廢水處理方式，它充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境的再污染，獲得污水處理與資源化的最佳效益，因此具有較高的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益，比較適合于處理水量不大、水質(zhì)變化不很大、管理水平不很高的農(nóng)村中、小城鎮(zhèn)的污水處理。

本次招蘇臺(tái)河入遼河口人工濕地建設(shè)的任務(wù)是在招蘇臺(tái)河口上游左岸灘地形成具有水質(zhì)凈化作用的人工河口濕地，以凈化招蘇臺(tái)河上游來(lái)污，使該支流排入遼河的水質(zhì)達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

3.3進(jìn)水水質(zhì)及凈化效果

3.3.1 進(jìn)水水質(zhì)

收集招蘇臺(tái)河口斷面2011年1月至11月期間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，每月監(jiān)測(cè)一次，具體監(jiān)測(cè)指標(biāo)詳見(jiàn)表1。

表1 招蘇臺(tái)河口斷面監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

從表1可以看出，CODCr、氨氮、BOD5指標(biāo)均超過(guò)Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)，CODCr超標(biāo)倍數(shù)在0.05-0.7之間，僅6月CODCr濃度超過(guò)30mg/L，氨氮超標(biāo)倍數(shù)在0.21-0.92之間，氨氮濃度均小于2mg/L，BOD5超標(biāo)倍數(shù)在0.25-1.25之間，除6月和9月以外，BOD5濃度均小于8mg/L。

因此，依據(jù)招蘇臺(tái)河口斷面的監(jiān)測(cè)結(jié)果，并兼顧工程實(shí)施的具體情況，確定進(jìn)水水質(zhì)為CODCr≤30mg/L、氨氮≤2mg/L、BOD5≤8mg/L。

3.3.2 水質(zhì)凈化效果

水質(zhì)凈化效果見(jiàn)表2。

表2 表面流濕地凈化效果

3.4表流濕地設(shè)計(jì)

（1）單元功能

河水從表面流人工濕地系統(tǒng)表面流過(guò)，土壤表層水中的微生物充分降解污水中的有機(jī)物質(zhì)。表層土壤中的植物根系在與河水接觸，充分吸收污水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí)，也起到了交換、吸附和截留污染物質(zhì)的作用，達(dá)到最終設(shè)計(jì)出水水質(zhì)。水生植物對(duì)污染物的去除起著重要作用，除了自身吸收一部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之外，還為濕地系統(tǒng)提供大量的DO和為微生物提供棲息地。

生態(tài)堰充當(dāng)?shù)碌淖饔?，水流?jīng)過(guò)時(shí)能自然跌水，對(duì)河水進(jìn)行曝氣，提高水中DO的質(zhì)量濃度，結(jié)合植物的作用對(duì)污染物進(jìn)行厭氧與好氧降解，促進(jìn)污染物的去除。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)

濕地處理規(guī)模為40000 m3/d，濕地設(shè)計(jì)負(fù)荷選用25 kg BOD5/h m2·d，需濕地面積6.6hm2，濕地每日降解160 kg BOD5。

（3）濕地布置

河水從招蘇臺(tái)河鋼壩閘前流向處理區(qū)，在招蘇臺(tái)河與遼河交匯處左岸灘地上，絕對(duì)高程在71.8-72.2m常水位區(qū)間內(nèi)，根據(jù)不同水生植物品種對(duì)水深的要求進(jìn)行合理有序栽植。濕地面積6.6公頃，長(zhǎng)寬比約3:1。水生植物以香蒲、菖蒲為主，主要優(yōu)點(diǎn)為韌性好，對(duì)水流阻力小。

在表現(xiàn)形式上，采用大片組團(tuán)式栽植方式，如香蒲、菖蒲、茭白、千屈菜等都是各成一片，形狀上仿佛“葉子”的造型漂浮在河面上。清風(fēng)微拂，形成一片片“碧波綠浪”的動(dòng)態(tài)景觀。

結(jié)合生態(tài)堰、鋼壩閘等節(jié)點(diǎn)位置，設(shè)計(jì)上更加豐富水生植物品種，突出開花品種，如：千屈菜、澤瀉、紅蓼等，用以烘托硬質(zhì)景觀的同時(shí)，更加完美的展示生態(tài)自然景觀。

在濕地范圍內(nèi)，左側(cè)河道大堤采用植物進(jìn)行護(hù)坡，種植的植物有臥莖景天、杞柳和紫穗槐。

3.5濕地植物選擇

3.5.1 濕地植物選擇原則

（1）適應(yīng)能力強(qiáng)，或?yàn)楸就羶?yōu)勢(shì)品種。

（2）根系發(fā)達(dá)，生物量大，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)并存。

（3）具有較強(qiáng)的抗病蟲害及耐寒能力。

（4）植物在生長(zhǎng)過(guò)程中根系能從污水中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)加以利用，同時(shí)吸附和富集重金屬和一些有毒有害物質(zhì)。

（5）植物要具有將光合作用產(chǎn)生的氧氣通過(guò)氣道輸送至根區(qū)，在植物根區(qū)的還原態(tài)介質(zhì)中形成氧化態(tài)微環(huán)境的能力，為根區(qū)的好氧、兼性和厭氧微生物提供各自適宜的小生境。

（6）濕地植物具有一定的經(jīng)濟(jì)效益、文化價(jià)值、景觀效益和綜合利用價(jià)值。

3.5.2 濕地植物種植表

植物種植種類及數(shù)量見(jiàn)表3。

3.5.3 洪水對(duì)濕地植物的影響

本工程表流濕地水深在0.3-0.5米之間，選擇的水生植物最適宜水深為30cm，如淹水深度超過(guò)60cm，對(duì)水生植物的正常生長(zhǎng)均有抑制作用，淹水深度60cm以上超過(guò)一周，水生植物容

易死亡。洪水造成的泥沙淤積對(duì)表面流濕地系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)表面稍作清理、平整，整個(gè)系統(tǒng)就能夠恢復(fù)正常運(yùn)行，因此如水生植物長(zhǎng)時(shí)間受淹，應(yīng)進(jìn)行排澇措施，并在行洪過(guò)后及時(shí)修復(fù)系統(tǒng)，對(duì)死亡植株清除并重新進(jìn)行栽植。

表3 植物種植種類及數(shù)量

4 效益分析

4.1生態(tài)效益

濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能主要包括有機(jī)質(zhì)的合成與生產(chǎn)、生物多樣性的產(chǎn)生與維持、調(diào)節(jié)氣候、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)貯存與循環(huán)、土壤肥力的更新與維持、環(huán)境凈化與有害有毒物質(zhì)的降解、植物花粉的傳播與種子的擴(kuò)散、有害生物的控制、減輕自然災(zāi)害等許多方面。

濕地是蓄水防洪除澇的天然“海綿”，可以在暴雨和河流漲水期儲(chǔ)存過(guò)量的降水，從而避免發(fā)生洪澇災(zāi)害，并且保證工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有穩(wěn)定的水源供給。濕地為動(dòng)植物提供獨(dú)特的生境棲息地，適于各類生物的生存、繁衍，形成物種多樣性。

4.2社會(huì)效益

濕地可為居民提供休閑娛樂(lè)場(chǎng)所，豐富居民的業(yè)余生活。濕地豐富的水體空間，水面多樣的浮水和挺水植物，以及鳥類和魚類，都充滿大自然的靈韻，使人心靜神寧。隨著現(xiàn)代城市的快速發(fā)展，越來(lái)越多的居民渴望回歸自然，濕地以其自身獨(dú)特的特點(diǎn)正好滿足了居民這種心理需求，成為眾多城市居民的休閑娛樂(lè)場(chǎng)所。

4.3環(huán)境效益

濕地可以降解污染物，凈化水質(zhì)，預(yù)計(jì)每年COD削減總量為120噸，減輕入遼河的水質(zhì)污染。受污染地表水劣Ⅴ類經(jīng)處理后可達(dá)到Ⅲ～Ⅳ類，有時(shí)可以達(dá)到飲用水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；適用面廣，除處理城鎮(zhèn)生活污水外，也能廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、食品、礦山等工農(nóng)業(yè)廢水的處理。另外隨著遼河水質(zhì)改善，水體景觀價(jià)值提高，使城市環(huán)境優(yōu)美、整潔，創(chuàng)造良好的投資環(huán)境，大大促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，產(chǎn)生巨大的間接經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

人工濕地作為一種生態(tài)工程技術(shù)，在應(yīng)用的過(guò)程中經(jīng)常作為出水生態(tài)修飾之用，主要用于城市污水或生活污水的處理。隨著研究的深入和工藝的改進(jìn)，人工濕地系統(tǒng)獨(dú)特的凈化效果不斷為人們所認(rèn)識(shí)，目前已發(fā)展成為較完備和獨(dú)特的污水處理技術(shù)，并在世界范圍內(nèi)被廣泛采用。同時(shí)，濕地處理污水技術(shù)也還有許多問(wèn)題有待解決。

水是生命之源，人類的生產(chǎn)，生活都不可能離開水。所以保護(hù)好現(xiàn)有水資源，努力恢復(fù)被我們破壞的河流生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)該是當(dāng)今水利事業(yè)的重要工作。招蘇臺(tái)河水環(huán)境綜合治理工程不僅是固河利民的水利工程，更邁出了水利工程與環(huán)境工程相結(jié)合從而達(dá)到改善生態(tài)環(huán)境的第一步。今后的水利工程不僅應(yīng)是利民、惠民的工程，更應(yīng)該是造福子孫后代的可持續(xù)工程。

1 吳振斌. 復(fù)合垂直流人工濕地[M]. 北京: 科學(xué)出版社. 2008.2.

2 張虎成. 人工濕地生態(tài)系統(tǒng)污水凈化研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備, 2004,5(2):11-15.

3 隋艷杰, 王國(guó)生, 鐘玉書等. 蘆葦濕地系統(tǒng)對(duì)化肥廢水凈化的研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2007,(5):9-11.

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.07.017

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尹銘（1985年—），男，助理工程師。