馮新偉，彭劍峰，宋永會(huì)，段亮，高紅杰

1.遼寧水利職業(yè)學(xué)院，遼寧 沈陽 110122 2.中國環(huán)境科學(xué)研究院城市水環(huán)境科技創(chuàng)新基地，北京 100012

遼河流域是國家振興東北老工業(yè)基地的核心區(qū)域，承載著遼寧省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的巨大壓力。長期的高強(qiáng)度區(qū)域開發(fā)導(dǎo)致遼河干流生態(tài)環(huán)境不斷惡化，水資源承載能力面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，這不僅嚴(yán)重威脅了遼河水生態(tài)安全，還加劇了遼河干流濕地生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重破壞[1]?！笆晃濉逼陂g，遼河干流水質(zhì)明顯改善，2009年遼河干流26個(gè)斷面全部消滅劣Ⅴ類水體；“十二五”以來，在遼河保護(hù)區(qū)管理局主持領(lǐng)導(dǎo)下，通過干流砂場(chǎng)整治、生態(tài)蓄水、河岸帶修復(fù)、垃圾整理、綜合整理等專項(xiàng)整治工作，遼河干流水質(zhì)持續(xù)好轉(zhuǎn)[2-3]。這就為恢復(fù)嚴(yán)重受損的遼河干流濕地生態(tài)系統(tǒng)提供了契機(jī)。

隨著遼河干流水質(zhì)的逐漸好轉(zhuǎn)，支流逐漸成為遼河干流污染物的主要來源。而支流河口濕地通常具有重要的生態(tài)調(diào)節(jié)功能，它不僅可有效截留并凈化支流來水中的污染物，確保干流水質(zhì)達(dá)標(biāo)，還具有優(yōu)化干流水生態(tài)系統(tǒng)，提高生物多樣性的功能[4-6]。因而選擇遼河典型受污染支流構(gòu)建河口濕地，對(duì)于保護(hù)遼河干流水質(zhì)、恢復(fù)水生態(tài)均具有重要作用。

基于上述情況，結(jié)合遼河保護(hù)區(qū)的河道治理、土地利用、生態(tài)恢復(fù)和景觀構(gòu)建工作，設(shè)計(jì)了遼河干流9條中重度污染支流匯入口河口濕地工程，以期為遼河干流水質(zhì)的進(jìn)一步改善提供支撐。

1 遼河支流及濕地現(xiàn)狀

遼河干流共有一級(jí)支流33條，其中無污染或輕污染支流11條，中度污染支流13條，重度污染支流9條(圖1)。

分為工業(yè)污染主導(dǎo)型支流(2條)、農(nóng)業(yè)面源污染主導(dǎo)型支流(7條)、城市生活污染主導(dǎo)型支流(6條)、工業(yè)污染與城市生活污染混合主導(dǎo)型支流(7條)。其中對(duì)干流水量及水質(zhì)影響較大的支流如表1所示。

圖1 遼河保護(hù)區(qū)主要支流分布Fig.1 Major tributary of Liaohe Conservation Area

表1 2010年部分支流斷面水質(zhì)狀況

遼河干流及其附屬濕地，對(duì)遼寧生態(tài)安全具有重要意義。它不僅提供大量食物、原料和水資源，而且在維持生態(tài)平衡、保護(hù)生物多樣性和珍稀物種資源以及涵養(yǎng)水源、蓄洪防寒、補(bǔ)充地下水、降解污染、調(diào)節(jié)氣候、凈化控制、控制土壤侵蝕等方面均起到重要作用。目前，保護(hù)區(qū)內(nèi)濕地面積占總面積的13，但濕地受損和退化嚴(yán)重，濕地植被遭受破壞明顯；由于人類活動(dòng)，尤其是農(nóng)業(yè)活動(dòng)的不斷開展，濕地的破碎化程度加劇。這在一定程度上阻礙了濕地生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮，為濕地植被和生態(tài)功能的恢復(fù)增加了障礙[9-10]。

2 支流河口濕地設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路及目標(biāo)

以恢復(fù)河流生態(tài)完整性為目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，堅(jiān)持“給河流以空間”，通過重要支流河口人工濕地構(gòu)建，并保障濕地恢復(fù)水利條件，恢復(fù)遼河的物理、化學(xué)、生態(tài)完整性，重現(xiàn)遼河清水碧波的自然風(fēng)貌。

2.2 濕地設(shè)計(jì)方法

在遼河的33條主要支流及排干匯入口區(qū)域，選取9個(gè)典型支流，包括東西遼河河口、招蘇臺(tái)河河口、亮子河河口、清河河口、亮溝子河河口、柳河河口、付家窩棚排干河口等。根據(jù)支流污染程度和河口灘涂面積，確定各支流河口人工濕地面積及工程布局。河口濕地類型均為表面流人工濕地，具體形式可采用牛軛湖濕地和坑塘濕地等形式。

治療技術(shù)內(nèi)容：包括關(guān)節(jié)活動(dòng)技術(shù)、肌力訓(xùn)練、關(guān)節(jié)松動(dòng)術(shù)、牽伸技術(shù)、平衡協(xié)調(diào)訓(xùn)練、神經(jīng)發(fā)育療法、神經(jīng)肌肉本體感覺促進(jìn)療法、運(yùn)動(dòng)再學(xué)習(xí)療法等。

支流河口濕地設(shè)計(jì)主要包括以下幾方面：1)濕地位置選擇。根據(jù)支流水質(zhì)、水量，界定河口區(qū)范圍，確定濕地?cái)[放位置。2)水質(zhì)目標(biāo)確定。對(duì)于中度及輕度污染支流(CODCr<80 mgL，氨氮濃度<8 mgL)，濕地按照正常運(yùn)行期(4—10月)出水提升一個(gè)水質(zhì)等級(jí)設(shè)計(jì)；對(duì)于水質(zhì)超標(biāo)嚴(yán)重(CODCr為80～100 mgL，氨氮濃度為10～30 mgL，黑臭有味，基本無魚類的河流)按照出水CODCr<50 mgL、氨氮濃度<5 mgL設(shè)計(jì)。3)濕地運(yùn)行?？紤]到北方地區(qū)冬季河口濕地難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)正常運(yùn)行期為每年的4—10月。4)濕地構(gòu)建方法。綜合考慮河口區(qū)面積、地勢(shì)、水文、基質(zhì)和生物等相關(guān)因素，根據(jù)HJ 2005—2010《人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范》確定濕地設(shè)計(jì)參數(shù)，給出工程布局；河口人工濕地面積由支流污染負(fù)荷、超標(biāo)時(shí)段和枯水期水量計(jì)算而定，枯水期水力負(fù)荷一般選0.01～0.1 m3(m2·d)，豐水期水力負(fù)荷一般選擇0.1～1.5 m3(m2·d)，濕地有效容積(V)、平均深度(H)和水力停留時(shí)間(HRT)的計(jì)算公式，V=Q(lnC進(jìn)水-lnC出水)KT；H=VA；HRT=VQ。其中，Q為設(shè)計(jì)流量，m3d；C進(jìn)水和C進(jìn)水分別為進(jìn)、出水CODCr，mgL；KT為溫度T(℃)時(shí)的速率常數(shù)，d-1；A為濕地表面積。5)濕地植物搭配。濕地植物選擇包括水生、沼生和濕生，對(duì)于污染負(fù)荷較大的支流，主要選擇一些控污型植物，如蘆葦、香蒲等。設(shè)計(jì)思路如圖2所示。

圖2 支流河口濕地設(shè)計(jì)思路Fig.2 Design pattern of tributary estuary wetland

2.3 濕地建設(shè)方案

2.3.1 東西遼河口濕地

東遼河和西遼河交匯于鐵嶺市昌圖縣，其中東遼河枯水期10 m3s，水深1 m，豐水期450 m3s，水深6 m，河灘面積4 km2，水質(zhì)為Ⅴ類或劣Ⅴ類，主要污染因子氨氮超GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》0.4倍、CODCr超標(biāo)1.14倍；西遼河水量枯水期1 m3s，水深0.4 m，豐水期400 m3s，水深5.5 m，河灘面積4.4 km2，河流水質(zhì)Ⅴ類左右。規(guī)劃構(gòu)建面積約7～8 km2的人工導(dǎo)流牛軛湖濕地，水深0.5～1.0 m；植被選擇土著種為主，配以蘆葦、香蒲等；水力停留時(shí)間5 d。

2.3.2 招蘇臺(tái)河口濕地

招蘇臺(tái)河是跨界河流，河口位于鐵嶺市昌圖縣，枯水期35 m3s，水深2 m，豐水期300 m3s，水深5 m?？菟跒榱英躅愃|(zhì)，其中氨氮超標(biāo)2～20倍，CODCr超標(biāo)2倍。規(guī)劃處理重污染枯水期80%以上河水，構(gòu)建從河口上溯6～10 km、寬度6 km，平均深度0.7 m的表面流濕地；植被以蘆葦、香蒲等為主，水力停留時(shí)間7 d。

2.3.3 左小河河口濕地

左小河位于沈陽市沈北新區(qū)，平時(shí)流量2～3 m3s，水質(zhì)大多為劣Ⅴ類，主要超標(biāo)因子為氨氮(超標(biāo)1～12倍)，CODCr37 mgL。濕地為河口上溯1～3 km、寬1 km，水深0.5～0.8 m的人工表面流濕地；植被以蘆葦、香蒲等為主；水力停留時(shí)間6 d。

2.3.4 八家子河河口濕地

八家子河位于沈陽市康平縣，枯水期0.5 m3s，水深1.5 m，豐水期12 m3s，水深4 m，劣Ⅴ類水質(zhì)。規(guī)劃構(gòu)建從河口上溯6～10 km、寬0.5 km、深0.5～0.8 m的人工導(dǎo)流牛軛湖濕地；水力停留時(shí)間5 d。此外，在該區(qū)域遼河主河槽上擬修建一座潛壩，形成約10萬m2生態(tài)蓄水面，為河口濕地建設(shè)提供水位保障。

2.3.5 亮子河河口濕地

亮子河位于開原市，枯水期3 m3s，水深0.4 m，豐水期10 m3s，水深1 m，地勢(shì)平坦但污染較重。污水主要來源于慶云堡生活污水及工業(yè)廢水，氨氮超標(biāo)6.3倍。規(guī)劃構(gòu)建從河口上溯3～6 km、寬約1.5 km、深0.3～0.5 m的表面流濕地；植被以土著種為主；水力停留時(shí)間5 d。

2.3.6 清河河口濕地

清河位于開原市業(yè)民鎮(zhèn)，水量受上游清河水庫控制，水量10～30 m3s，地勢(shì)平坦。開原市內(nèi)工業(yè)廢水及生活污水經(jīng)處理后匯入此河，枯水期水質(zhì)較差，為劣Ⅴ類，氨氮超標(biāo)1～10倍。規(guī)劃構(gòu)建從河口上溯3～6 km、寬約5 km、深0.5～1.0 m的表面流推流濕地；水力停留時(shí)間6 d。

2.3.7 亮溝子河河口濕地

亮溝子河位于鐵嶺市鐵嶺縣，是一條小型一級(jí)支流，河長大約20 km，枯水期0.5 m3s，水深0.5 m，豐水期5 m3s，水深1 m。河水主要是附近農(nóng)村的生活污水，水質(zhì)較差。規(guī)劃構(gòu)建從河口上溯1～3 km、寬約1 km、深0.5～1.0 m的人工表面流濕地；植被以蘆葦、香蒲等為主；水力停留時(shí)間6 d。

2.3.8 柳河河口濕地

柳河位于沈陽市新民市，河口兩岸均為耕地，CODCr常年維持在Ⅴ類和劣Ⅴ類之間。規(guī)劃構(gòu)建從河口上溯6～10 km、寬3 km、深1.0 m左右的人工表面流濕地；植被以土著種為主，搭配控污植物；水力停留時(shí)間5 d。

2.3.9 付家窩棚排干河口濕地

付家窩棚排干位于沈陽市新民市，平時(shí)流量2～3 m3s，CODCr約87 mgL，氨氮濃度為13.9 mgL。規(guī)劃構(gòu)建從河口上溯3～6 km、寬0.5 km、深0.5～1.0 m的人工表面流濕地；植被以蘆葦、香蒲等為主；水力停留時(shí)間7 d。

3 濕地生態(tài)恢復(fù)措施

支流河口人工濕地建成后，需逐步恢復(fù)河口濕地生態(tài)系統(tǒng)，具體工作包括：1)濕地下墊面整治。濕地建成后，以水系連通為前提，整治濕地內(nèi)各部分下墊面，形成適合植物梯度生長的地勢(shì)。2)水文條件恢復(fù)。主要通過建設(shè)干流橡膠壩提高水位來實(shí)現(xiàn)，部分濕地超出橡膠壩控制范圍，可利用內(nèi)部蓄水設(shè)施調(diào)節(jié)[11]。3)植被恢復(fù)。植被是河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，重污染河口濕地搭配栽種控污植物，如蘆葦、菖蒲等，而需要景觀效果的河口濕地需搭配栽種睡蓮等景觀植物[12]。4)生境恢復(fù)。河口濕地生境恢復(fù)主要針對(duì)鳥類生長，通過自然封閉濕地建成后形成的孤立沙心洲和河漫灘區(qū)域，逐漸恢復(fù)鳥類覓食區(qū)及棲息地，逐漸增大鳥類種群數(shù)量及規(guī)模。5)水文調(diào)控與管理。定期監(jiān)控與管理河口濕地水位變化，當(dāng)水位變化過大時(shí)需通過橡膠壩調(diào)控濕地內(nèi)水位[13-14]。6)生態(tài)旅游。為保障濕地的長期可持續(xù)發(fā)展，景觀型河口濕地周邊可發(fā)展生態(tài)旅游業(yè)，但要防控生態(tài)旅游產(chǎn)生的次生污染[15]。

4 結(jié)語

隨著遼河干流濕地的萎縮及破碎化程度加劇，遼河保護(hù)區(qū)植被覆蓋率低，導(dǎo)致遼河干流生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控水平低，顯著制約了遼河干流水生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)改善。針對(duì)遼河干流天然濕地嚴(yán)重破壞、支流成為主要污染來源、生態(tài)用水匱乏等問題，從構(gòu)建河流健康水生態(tài)系統(tǒng)的角度，統(tǒng)籌考慮水利工程、生態(tài)修復(fù)、生物多樣性等多方面因素，提出在9條重度污染支流構(gòu)建以表流牛軛湖、坑塘濕地為主的濕地群。工程對(duì)于維持河流水生態(tài)平衡、保護(hù)生物多樣性、降解污染具有重要作用。

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