(北京中水新華國際工程咨詢有限公司，北京　100070)

我國城鎮(zhèn)大多以水庫作為飲用水水源地，在經(jīng)濟發(fā)展過程中，水源地的生態(tài)環(huán)境受到了破壞，許多城市供水水庫富營養(yǎng)化問題也日益突出，嚴(yán)重威脅飲水安全，因此防治水庫水源污染已成為關(guān)系國計民生的重大問題。當(dāng)前在全國范圍內(nèi)正在全面開展飲用水水源地環(huán)境保護工作，在點源污染得到有效控制的前提下，非點源污染已經(jīng)成為水庫水環(huán)境污染的首要問題。非點源污染的形成過程隨機性大，影響因子復(fù)雜，分布范圍廣，其控制措施的研究已成為當(dāng)前的熱點和難點之一。生態(tài)濕地在蓄洪防旱、調(diào)節(jié)氣候，尤其在有效攔截和降解氮、磷及有機污染負荷等方面的重要作用得到廣泛認可。

大房郢水庫濕地建設(shè)工程以生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性為原則，在盡量減少人為干預(yù)和地形改造的前提下，針對農(nóng)田、雨水徑流和農(nóng)村生活污水等非點源污染，以近自然的方式，結(jié)合現(xiàn)狀地形采用不同的生態(tài)濕地類型和工藝來進行設(shè)計建設(shè)，并利用不同的植物搭配形式，盡可能在有限的條件下最大限度的截留非點源污染物。建成后大房郢水庫水質(zhì)各項指標(biāo)均達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)達標(biāo)率100%[1]，為綜合利用生態(tài)濕地削減水庫型飲用水源地非點源污染提供借鑒。

1　工程概況

大房郢水庫位于巢湖西北岸的南淝河支流四里河上，合肥市廬陽區(qū)和長豐縣境內(nèi)。水庫集水面積184km2，總庫容為1.84億m3，興利庫容0.626億m3，為大(2)型水庫，正常蓄水位28.0m。2009年底正式開始供水，2010年供水量達3535萬m3，至2020年供水量為1.5億m3，是合肥市的重要飲用水源。根據(jù)規(guī)劃大房郢水庫水質(zhì)保護目標(biāo)：2010年水質(zhì)為地表水Ⅱ～Ⅲ類，達標(biāo)率為97.0%；到2015年為地表水Ⅱ～Ⅲ類；到2020年為地表水Ⅱ類。

至2013年初，水庫一級保護區(qū)內(nèi)居民全部拆遷，水庫周邊城鎮(zhèn)生活污水及企業(yè)污水基本納入污水管網(wǎng)，基本實現(xiàn)點源污染的治理，但庫周一級保護區(qū)內(nèi)仍存在大量農(nóng)田、大棚和魚塘。根據(jù)調(diào)研，水庫周邊非點源污染產(chǎn)生主要包括農(nóng)村生活污染、養(yǎng)殖散養(yǎng)源和農(nóng)田徑流，其中入庫非點源污染物主要是農(nóng)田徑流[2]。此外大房郢水庫入庫河流較多，河道兩側(cè)缺乏植被覆蓋，水土流失嚴(yán)重，河道兩側(cè)農(nóng)田徑流中的污染物直接進入河流和水庫。因此對非點源污染物攔截成為水庫最重要的工作之一。

2　生態(tài)濕地削減系統(tǒng)建設(shè)

2.1　生態(tài)涵養(yǎng)林濕地削減系統(tǒng)

本系統(tǒng)有兩種形式，包括：用于削減庫周污染的濕生涵養(yǎng)林+林下自然濕地系統(tǒng)和用于削減入庫河道污染的濕生涵養(yǎng)林+草坪護坡+河流自然濕地系統(tǒng)。結(jié)合國內(nèi)外研究表明，坡面森林可使固體污染物流失減少60%以上，林地的營養(yǎng)元素損失減少30%～50%，針對散在的非點源污染，生態(tài)涵養(yǎng)林濕地具有較好的效果[3-5]。

水庫周邊高程在29.7～28.5m之間的退耕、退棚后的旱地、園地、草地等地勢相對較高的位置建設(shè)水源涵養(yǎng)林，用以攔截外圍農(nóng)田徑流并削減徑流水體中的污染物。根據(jù)植物耐旱或耐濕程度的不同，地勢較高的區(qū)域選取意楊、臭椿、楝樹等喬木種類；地勢適中的區(qū)域選取垂柳、楓楊、烏桕等喬木種類；地勢相對較低的區(qū)域選用水杉、池杉、濕地松等喬木種類；林下濕生地被植物僅在受損嚴(yán)重的區(qū)域少量種植，種類有白三葉、堇菜、南荻、紫花地丁、中華結(jié)縷草等；因濕地有大量續(xù)存的種子庫，在不受干擾的情況下，能夠較快地自我恢復(fù)[6]，對林下大部分區(qū)域只進行隔離保護，讓濕地植被自我修復(fù)生態(tài)自然，同時也減少了工程的投資。工程共建設(shè)庫周涵養(yǎng)林56.21hm2。

在大房郢14條入庫河流及其支流河道兩側(cè)構(gòu)建濕地涵養(yǎng)林帶，在河道邊坡構(gòu)建草坪護坡，對部分河道底部進行清淤后自然恢復(fù)河道內(nèi)濕地植物，形成從兩側(cè)河岸→河道邊坡→河流內(nèi)部的河流緩沖削減系統(tǒng)。河道兩側(cè)外圍布置意楊、楝樹；內(nèi)側(cè)布置水杉、池杉；林下地被采用狗牙根、南荻、紫花地??；草坪護坡采用生長能力、固坡能力和耐水旱能力均較強的狗牙根；河道內(nèi)部經(jīng)清淤后，加強管理，禁止人為干擾，其水生植物可較快自行恢復(fù)。工程共建設(shè)河道涵養(yǎng)林191.76hm2，林下地被189.69 hm2，草坪護坡1.05hm2，恢復(fù)河道濕地25.80hm2。

2.2　自然濕地塘削減系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用水流引導(dǎo)渠+自然濕地塘的形式來削減非點源污染物質(zhì)。自然濕地塘削減系統(tǒng)是一種完備的生態(tài)系統(tǒng)，對降雨匯流及農(nóng)田退水進入的非點源污染具有顯著的凈化和截留效應(yīng)，自然濕地塘削減系統(tǒng)對農(nóng)田退水產(chǎn)生的氮的截留率大于70%，對磷的截留率約93.3%[7-8]。水庫水源地一級保護區(qū)內(nèi)有大量退漁的魚塘，可充分利用，結(jié)合周邊現(xiàn)場條件，改造成自然濕地塘系統(tǒng)，可將農(nóng)田退水、雨水徑流等引入濕地塘進行截留凈化，充分削減污染物。

對水庫水源地一級保護區(qū)內(nèi)退漁后的魚塘進行一定的整理，種植水生植物，形成自然濕地塘，根據(jù)地形將附近區(qū)域的農(nóng)田徑流通過自然溝渠引入濕地塘進行緩沖處理，出水經(jīng)庫濱自然濕地后再進入水庫。濕地塘內(nèi)植物布置根據(jù)水深從淺到深為：千屈菜、香蒲→藕、荇菜；茭白、水蔥→菱等組合，形成挺水植物→浮葉→敞水面的自然濕地塘凈化系統(tǒng)。工程共建設(shè)濕地塘面積17.82hm2，水生植物種植面積12.85hm2。

2.3　自然表流濕地削減系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用水流引導(dǎo)渠或河道入庫口+自然表流濕地的形式來削減入庫水體污染物。自然表流濕地指自然界原本存在的、可以直接利用或者通過一定的恢復(fù)程序后用來凈化污水的濕地，在退化濕地的原址恢復(fù)自然濕地，使其水質(zhì)凈化功能得到發(fā)揮。自然表流濕地系統(tǒng)對非點源徑流的污染物具有良好的去除效果，其中顆粒物的去除率約33.3%～47.4%，對有機污染物的去除率約29.3%～44.4%，對總氮的去除率約46.5%，對總磷的去除率約35%～70%[9-11]。

水庫周邊高程在29.7～27.4m之間的退耕、退棚后的水稻田、園地、草地等地勢相對較低處，建設(shè)和恢復(fù)自然表流濕地。根據(jù)位置、地形的不同，分別將農(nóng)田退水、地表徑流和入庫河水引入自然表流濕地進行凈化，以削減水體中的污染物；并配置不同的植物，庫周地勢較高處選擇地筍、燈芯草、酸模葉蓼等濕生植物；地勢較低處選擇蘆葦、香蒲、旱傘草、千屈菜等水生植物；淺水處選擇雨久花、黑三棱、水蔥等水生植物。河流入庫口處選取再力花、黃花鳶尾、水生美人蕉、水蔥、蘆葦?shù)人参?。工程共建設(shè)恢復(fù)自然濕地面積29.20hm2，其中建設(shè)恢復(fù)庫周自然表流濕地面積24.6hm2，建設(shè)恢復(fù)河道入庫口自然表流濕地面積4.60hm2。

2.4　復(fù)合人工濕地削減系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用生活污水→化糞池→一級表流濕地→二級表流濕地→庫濱自然濕地的工藝形式來削減凈化生活污水。該系統(tǒng)在處理污染較重或水量較大的污水時效果會受到影響，而用于水量相對較小或有足夠的濕地處理面積時能達到較好的處理效果。

位于庫周一級保護區(qū)外圍的范小郢村，因離水庫較近，短期內(nèi)該村生活污水無法收集接入市政污水管網(wǎng)，生活污水經(jīng)溝渠直接排入水庫，該村有居民50多戶，約250人，排放污水量約為20m3/d。采用復(fù)合人工濕地系統(tǒng)進行凈化。設(shè)計進水水質(zhì)采用典型農(nóng)村生活污水水質(zhì)指標(biāo)，設(shè)計出水主要污染物指標(biāo)達到地表水源地一級保護區(qū)要求的《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)中的Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)項目區(qū)的特點，選擇耐污能力強、凈化效果好、根系發(fā)達、自然性較好、適宜當(dāng)?shù)厣L的濕地植物，包括再力花、蘆葦和水生美人蕉。建成后需定期對化糞池進行清掏，保證系統(tǒng)運行；入冬前對枯萎植物進行收割，以防止二次污染。

3　工程應(yīng)用討論

工程設(shè)計共采用4種類型生態(tài)濕地系統(tǒng)，特點及優(yōu)勢是：?近自然，對于較大面積的水庫水源地保護來說，既降低了建設(shè)保護成本，又符合自然可持續(xù)的生態(tài)規(guī)律；?對非點源污染的攔截削減效果好，實現(xiàn)了工程的建設(shè)目的，充分發(fā)揮了本工程的效能；?不同生態(tài)濕地削減系統(tǒng)的應(yīng)用，為水庫型飲用水源地保護，尤其是對非點源污染削減措施提供了參考借鑒。

生態(tài)濕地的處理水量相對于本流域徑流量的比例是很小的，為了更好地保護水庫飲用水源地，還應(yīng)加強對水庫飲用水源地的保護和管理工作，包括加強水庫周邊保護宣傳和管理來減少污染源。此外，在應(yīng)用生態(tài)濕地削減非點源污染的工程建設(shè)過程中，應(yīng)先用SWAT 模型對非點源污染進行模擬研究，準(zhǔn)確地分析非點源污染的形成及分布；其次加強對涵養(yǎng)林和自然濕地建設(shè)布局方面的研究和探索，在條件允許的情況下，通過對農(nóng)田、涵養(yǎng)林、自然濕地的優(yōu)化比例搭配，來實現(xiàn)更高效的凈化削減；最后通過妥善管理，及時將濕地植物收割，能最大限度地移除系統(tǒng)的營養(yǎng)物質(zhì)，使得系統(tǒng)發(fā)揮更大的效益。

[1]合肥環(huán)境同治見成效水清山綠漸行漸近[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2017(4):14.

[2]徐春雷,詹紅麗,韓松,等.合肥市董鋪、大房郢水庫飲用水水源地污染源調(diào)查及防治對策[J].水利科技與經(jīng)濟,2013,19(6):32-36

[3]雷孝章,陳季明,趙文謙.森林對非點源污染的調(diào)控研究[J].重慶環(huán)境科學(xué),2000,22(2):41-44.

[4]張燦強,張彪,李文華,等.森林生態(tài)系統(tǒng)對非點源污染的控制機理與效果及其影響因素[J].資源科學(xué),2011,33(2):236-241

[5]肖洋.北京山區(qū)森林植被對非點源污染的生態(tài)調(diào)控機制[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2008.

[6]崔娜欣,吳娟,成水平,等.濕地種子庫及其植物恢復(fù)研究進展[J].湖泊科學(xué),2013,25(1):1-8

[7]王沛芳,王超,徐海波.自然水塘濕地系統(tǒng)對農(nóng)業(yè)非點源氮的凈化截留效應(yīng)研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2006,25(3):782-785

[8]姜凱.水塘濕地截留和凈化農(nóng)業(yè)面源污染物特性研究[D].江蘇:河海大學(xué),2006.

[9]姚鑫,楊桂山.自然濕地水質(zhì)凈化研究進展[J].地理科學(xué)進展,2009,28(5):825-832

[10]靖玉明.近自然濕地處理污染河水的工藝特性研究[D].山東:山東大學(xué),2008.

[11]劉玉輝.半人工濕地凈化城市污水效應(yīng)及其機理研究[D].吉林:東北師范大學(xué),2004.