毛雪慧 林靜 李赫龍

摘要：針對東莞市燕嶺人工濕地出水排渠生態(tài)系統(tǒng)不完善、水體自凈能力差的問題，在對濕地出水排渠的水質(zhì)及水生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，提出了技術(shù)方案：通過設(shè)置攔水壩，抽水降低河道水位，控魚除螺工程，沉水植物種植工程來構(gòu)建人工濕地出水排渠的水生態(tài)系統(tǒng)?？佤~除螺工程采取了人工捕撈、設(shè)置漁網(wǎng)、茶鉑清塘、生物操縱等技術(shù)，各有優(yōu)缺點。沉水植物采用三種種植方式，分別為種植盤、種植袋、插秧式種植，其中插秧法和種植槽法的水草長勢均很好。經(jīng)過半年的生長，濕地水渠水質(zhì)得到明顯改善，沉水植被基本建立，狐尾藻成片布滿河道，苦草生根發(fā)芽蔓延開來，水體清澈透底。該工程實施后，河道水體透明度明顯增大，水生生物多樣性及豐度增加明顯。研究結(jié)果可為類似河道的生態(tài)治理工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：水生態(tài)構(gòu)建;河流;人工濕地;生物操縱;沉水植物恢復(fù)

中圖分類號：$522文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）16-0120-06

1引言

水環(huán)境污染依然是最嚴重的全球性問題之一。在我國許多河道、湖泊水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象依然普遍，嚴重影響了人們的生活與生產(chǎn)。因此，就如何消減河道湖泊的富營養(yǎng)化水平，恢復(fù)健康的水生態(tài)系統(tǒng)已成為亟待解決的重要課題。富營養(yǎng)化水域生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)近年來發(fā)展很快，其主要工程技術(shù)主要有曝氣增氧一微生物修復(fù)技術(shù)、人工浮島技術(shù)、人工濕地、沉水植被生態(tài)修復(fù)技術(shù)等等。生態(tài)技術(shù)以生態(tài)學(xué)理論為基礎(chǔ)，改善水生生物的生存環(huán)境，優(yōu)化水生生物群落，提高水生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，維持水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定健康發(fā)展是治理富營養(yǎng)化景觀水體的有效途徑。但是針對人工濕地出水排渠的水生態(tài)修復(fù)的工程實踐類研究較少，且燕嶺濕地排渠是一個相對開放的水體，與外圍水系連通，所以相對于封閉的湖泊水體來說，生態(tài)修復(fù)難度更大一些。因其獨特的環(huán)境特征，因此有必要總結(jié)濕地出水排渠水生態(tài)構(gòu)建相關(guān)工程經(jīng)驗，為類似河道的生態(tài)治理工作提供借鑒。

2項目概況

2.1項目背景

東莞生態(tài)園燕嶺濕地建設(shè)工程于2010年竣工完成，現(xiàn)由公司進行后期運營及維護工作，包括垂直流人工濕地的進出水水質(zhì)的常規(guī)監(jiān)測、濕地植物的收割、濕地工藝的加藥及濕地處理水質(zhì)突發(fā)情況的應(yīng)急處理。2018年該項目運行管理增加了垂直流人工濕地的生態(tài)景觀排渠的生態(tài)修復(fù)與管養(yǎng)。

目前，生態(tài)景觀排渠的水質(zhì)較為穩(wěn)定，平時維持Ⅳ類標準，流動性差，呈輕度至中度富營養(yǎng)化狀態(tài)，主要污染物來自雨期泥沙擾動導(dǎo)致水體透明度差。為了提高燕嶺濕地公園生態(tài)景觀排渠的景觀水體質(zhì)量，項目通過水體動植物生態(tài)群落構(gòu)建工程，使生態(tài)景觀排渠水體形成具有自凈能力的水生態(tài)系統(tǒng)，改善水體水環(huán)境。因此，本項目需對生態(tài)景觀排渠進行生態(tài)修復(fù)工程處理。

2.2工藝流程

東莞生態(tài)園燕嶺濕地建設(shè)工程總占地面積62.7萬m²，包括垂直流人工濕地區(qū)域和自然濕地，其中垂直流人工濕地出水排渠水域面積為6000m²，平均水深約為1.5m。

南畬朗污水處理廠尾水經(jīng)泵站提升至橢圓形的反硝化池，經(jīng)兩岸的垂直流人工濕地處理，流人生態(tài)景觀排渠的水質(zhì)可達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）Ⅳ類標準，后流入自然濕地一、二區(qū)，最終補人生態(tài)園中央水系和南畬朗排渠。工藝流程及總平面布置見圖1和圖2。

燕嶺濕地排渠是一個相對開放的水體，與外圍水系連通，所以相對于封閉的湖泊水體來說，生態(tài)修復(fù)難度更大一些。

3排渠水生態(tài)現(xiàn)狀

3.1采樣點設(shè)置

為了更好地了解排渠水生態(tài)現(xiàn)狀，2018年6月12日項目組對燕嶺濕地出水排渠周邊的生態(tài)環(huán)境展開調(diào)研，綜合考慮其水質(zhì)狀況、植被情況、水文情況、生物情況、建設(shè)條件等因素，選取其中4個樣點分別對濕地出水排渠的水生態(tài)情況進行生態(tài)調(diào)查（圖3）。

3.2出水口水質(zhì)

通過采用單因子指數(shù)法分析濕地出水排渠的主要超標因子，再通過綜合指數(shù)法評價各個的總體污染程度。濕地出水排渠的水質(zhì)監(jiān)測評價結(jié)果見表1。從表可以看出，1#和3#號采樣點，由于近期降雨，使底泥擾動，導(dǎo)致水體中懸浮物增加，COD～，和TN超標，而2#采樣點位于濕地出水口，水體透明度較大，僅TN超標。4#點位于管理房前，水面較大，水體停留時間較長，TP超標嚴重，分析原因可能是因為降雨引起的底泥TP釋放。

3.3排渠水生生物及底泥現(xiàn)狀

排渠水浮游植物總豐度比較見圖4，捕獲的魚見圖5。

（1）浮游植物：發(fā)現(xiàn)浮游植物的優(yōu)勢種為藍藻、綠藻和硅藻，離出水口20m遠的1#點和離出水口400m遠的3#點浮游植物密度較高，初步分析由于降水和魚類游動，使底泥中營養(yǎng)鹽釋放進人水體，導(dǎo)致藻類快速繁殖。

（2）浮游動物：以耐污的輪蟲為主，且出現(xiàn)較多的草履蟲，可能由于濕地植物適合草履蟲的生長。1#的總豐度為1.5個/L級別，沒有出現(xiàn)富營養(yǎng)化。出現(xiàn)枝角類2種，輪蟲6種，原生動物2種，其中草履蟲的個體密度較高，可能由于濕地中植物較多，適合草履蟲的生長環(huán)境。2#豐度為0.1個/L，沒有出現(xiàn)富營養(yǎng)化，僅發(fā)現(xiàn)橈足類1種。

（3）底棲動物：發(fā)現(xiàn)了寡毛類、搖蚊類和軟體動物，其中福壽螺密度較大。1#發(fā)現(xiàn)底柄動物寡毛類1種，搖蚊幼蟲2種，軟體動物4種，底棲動物的種類多樣性較高。2#發(fā)現(xiàn)底棲動物搖蚊幼蟲4種，軟體動物4種，底棲動物的種類多樣性較高。

（4）魚類：發(fā)現(xiàn)羅非魚、餐屬魚（即白條魚）、草魚、黑魚等，其中大多數(shù)羅非魚（體長8.5cm）和白條魚（體長14cm），魚類的密度較大，為4條/m²。

（5）底泥現(xiàn)狀：厚度為100～300mm;底泥顏色為土黃色;底泥成分為泥少，砂多，滿足沉水植物種植要求（圖4、5）。

4生態(tài)構(gòu)建措施

4.1生態(tài)構(gòu)建目標

針對該項目生態(tài)濕地出水排渠水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，透明度差等一系列問題，制定以下生態(tài)修復(fù)技術(shù)目標：①恢復(fù)沉水植物覆蓋率（沉水植物種植面積與水面面積的比值）大于等于30%;②優(yōu)化動物群落結(jié)構(gòu)，控制雜魚種類和數(shù)量（白條魚和羅非魚），增加食肉類魚類（黑魚）等;③控制人侵螺的數(shù)量（福壽螺）100m²/1個;④控制水體透明度，大于等于1.5m;⑤控制葉綠素a的含量，測量值小于等于10ug/L。

4.2存在的問題

（1）雜魚數(shù)量較多。魚類的游動擾動底泥，使懸浮物釋放至水體，導(dǎo)致透明度下降。魚類的攝食使底棲動物數(shù)量少，也使水生植物數(shù)量少。同時，濕地在該排渠存在4個出水口，分別向排渠的兩端排水，因此，排渠與上下游水系均連通，魚類可隨時通過排水口游入河道，因此，魚類控制較困難。

（2）福壽螺泛濫。大量福壽螺的卵附著在挺水植物的根莖處;水中大量福壽螺啃食沉水植物，致使底質(zhì)光禿。

（3）水位變化大。隨著濕地出水水量的變化，水位會隨之變化;東莞暴雨洪水期使，水位變化大，導(dǎo)致水質(zhì)渾濁。

（4）透明度差。濕地出水口延程20m，水體清澈透明，隨之，水體透明度逐漸下降，到河道兩端透明度僅為10cm，不利于沉水植物生長。

4.3生態(tài)構(gòu)建措施

眾所周知，羅非魚和福壽螺是外來物種，近些年特別是沿海地方，由于缺水天敵導(dǎo)致大量繁殖，對漁業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)有很大影響，因此，如何有效控制羅非魚和福壽螺成為當前研究熱點和生態(tài)構(gòu)建工程的難點。

4.3.1水位控制——筑壩

濕地正常為全年運行，且排渠水深維持在1～1.5m左右，為了種植沉水植物及控制魚、螺的數(shù)量，前期施工期及維護期需降低水位，因此需控制排渠的水位深度。降水位更有利于我們實施，因為排渠不能砌筑實體壩，所以我們用沙袋做了臨時攔水壩（圖6）。

油布竹子筑壩的優(yōu)點為價格便宜，方便施工，施工速度快，但僅適合上下游水位差在30cm之內(nèi)，一旦水位高差過大，水會從油布頂端溢流，且易造成竹竿傾斜，油布坍塌。沙袋直立壩的優(yōu)點為施工速度快，沙取自河道內(nèi)，施工材料易取得，適合適合上下游水位差在50cm之內(nèi)，缺點因其直立結(jié)構(gòu)特點，壩體較單薄，部分沙袋未壓實的空隙易漏水，且一旦暴雨時期，水位高差猛增，水會從空隙處漏水，且縫隙越來越大，隨之壩垮。沙袋梯形壩的優(yōu)點為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，防水性好，施工材料易取得，但施工速度相對慢，需配合上游泵，邊抽水泵邊筑壩。

4.3.2魚類的控制措施

采取如下幾種方式控制魚類，分別是人工捕撈、設(shè)置漁網(wǎng)、茶鉑清塘、采取生物操縱方式控制（圖7、8）。

4.3.2.1人工捕撈

先在河道兩端用沙袋筑壩，壩長10m，壩下底寬5m，壩上底寬2m，壩高出水面深度0.5m，梯形壩的斜面坡度1：1，同時在沙袋壩的外圍包裹放水土工布。然后在河道兩端各設(shè)一臺抽水泵抽水，約抽水24h后，可將1m深的水降至20cm深，最后派5位工人，下河用抄網(wǎng)撈魚。

4.3.2.2防魚網(wǎng)設(shè)置

因其分段種植沉水植物，所以需要在橋下設(shè)置攔魚網(wǎng)，避免兩端的大小魚游進來，規(guī)格和家里的紗窗一樣。防魚網(wǎng)主要用于阻止外圍水系中的牧草魚類進入生態(tài)水系，以防止魚類對植物的啃食。魚類對水草特別是幼苗的啄食，對水生植物的恢復(fù)威脅很大。本項目設(shè)計在水生植物種植初期設(shè)置6道“二指”孔徑的聚乙烯有節(jié)圍網(wǎng)攔截鯉鯽魚、餐條魚和其他一些野雜魚對水生植物的破壞，促進沉水植物的繁殖生長。防魚網(wǎng)長期設(shè)置，并定期觀察和控制魚類繁殖情況。防漁網(wǎng)的具體設(shè)計如下：采用8寸毛竹、聚乙烯繩索固定網(wǎng)具，防魚攔網(wǎng)下端連接（I）8cm石龍，埋人底泥中，網(wǎng)高2.1m。固定攔漁網(wǎng)的毛竹間距離為10m，攔魚網(wǎng)上端用12股聚乙烯繩作為綱繩，固定（吊系）在毛竹上。攔漁網(wǎng)布置與安裝如圖7所示。

4.3.2.3茶鉑清塘

茶籽餅（茶粕）是野山茶油果實榨油后剩下的渣，渣中含有12%～18%的茶皂素。茶皂素是一種溶血性毒素，茶籽餅中的茶皂素通過鰓進入魚的血液造成魚溶血死亡。人正常食用如果胃腸道沒有潰瘍或穿孔的話，茶皂素不會進入血液。故茶粕廣泛應(yīng)用于魚塘清塘、和稻田及高檔草坪殺蟲，蚯蚓、地老虎、和其它害蟲。茶粕作為一種綠色藥物，它能自行分解，無毒性殘存，對人體無影響，使用安全。二是不殺死水草，對水草還有促長效果。三是對蝦、蟹幼體無副作用，在繁育蝦苗和培育幼蟹的出塘率。

茶粕清塘，用量為25～40kg/畝。茶粕清塘的方法：先用水浸泡發(fā)酵48h，浸泡的同時，每100kg茶粕添加2kg食鹽和0.1kg碳酸鈉，取浸泡液加水稀釋后全塘潑灑。

4.3.2.4生物操縱方式控制

經(jīng)典生物操縱技術(shù)，即通過改變魚類的種類組成或多度來操縱植食性的浮游動物群落的結(jié)構(gòu)，促進濾食效率高的植食性大型浮游動物，特別是枝角類種群的發(fā)展，進而降低藻類生物量，可提高水的透明度，改善水質(zhì)。

（1）投放魚食性魚類間接控藻。通常是通過放養(yǎng)食魚性魚類來控制浮游動物食性魚類，通過改變浮游動物食性魚類的種類組成來操縱藻食性的浮游動物群落的結(jié)構(gòu)，借此發(fā)展壯大濾食效率高的藻食性大型浮游動物（特別是枝角類）的種群，通過浮游動物種群的壯大來遏制浮游植物的發(fā)展，從而降低藻類生物量，提高水的透明度，最后達到改善水質(zhì)的目的。另外底層魚類的活動有促進底泥中氮，磷向水體釋放的作用，因此對其也應(yīng)限制。

（2）人工去除浮游動物食性魚類以間接控藻。這種類型的生物操縱技術(shù)是先用網(wǎng)具捕撈、化學(xué)方法（如魚藤酮毒殺）去除、電捕、放干水體清除等方法將水體中的魚類全部去除掉，然后再重新投放以魚食性為主的魚類。以此來促進大型浮游動物和底棲無脊椎動物（可攝食底棲、附生和浮游藻類）的發(fā)展，從而降低水體藻類的生物量。這種生物操縱的結(jié)果是重構(gòu)了水體生態(tài)系統(tǒng)和生物組成，使之朝著人們所期望的生態(tài)系統(tǒng)自凈功能強化的方向發(fā)展。

4.3.3螺類的控制措施

分別采取4種方式控制螺的數(shù)量，分別是人工捕撈、摘取螺卵、生物操縱、茶粕。主要控制福壽螺的數(shù)量。

4.3.3.1人工捕撈

先在河道兩端用沙袋筑壩，壩長10m，壩下底寬5m，壩上底寬2m，壩高出水面深度0.5m，梯形壩的斜面坡度1：1，同時在沙袋壩的外圍包裹防水土工布。然后在河道兩端各設(shè)一臺抽水泵抽水，約抽水24h后，可將1m深的水降至20cm深，最后派5位工人，下河人工撿拾福壽螺。

4.3.3.2摘取螺卵

河道兩岸種植了挺水植物、有美人蕉、再力花，挺水植物據(jù)地面10～20cm處有很多福壽螺卵，派4名工人，先用收割機沿挺水植物根莖離地面20cm處，進行收割，收割后人工摘取粉紅色的福壽螺串卵。

4.3.3.3生物操縱

為了更有效的控魚和螺，在玻璃裝置中進行1個月試驗，研究螺和魚的食性，發(fā)現(xiàn)他們優(yōu)先吃苦草，然后是黑藻，最后才吃狐尾藻，因為狐尾藻葉子針狀，跟松針一樣硬，不利消化。

通過生物操縱方法來控制福壽螺的數(shù)量，為更直觀地觀察生物操縱的效果，進行了水箱實驗（圖9所示），從市場上購買10條12cm長的青魚放入水箱中，左圖是放魚前的狀態(tài)，右圖是放魚3d后的狀態(tài)，通過兩圖對比可以看到，黑點代表的福壽螺明顯減少，說明青魚控螺效果顯著。

4.3.3.4茶粕清塘

方法同魚類茶粕清塘一樣。

4.3.4植物選擇及種植方式

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，生態(tài)濕地出水排渠大部分水體都表現(xiàn)為不同程度的綠色，水體透明度1～0.2m之間，表明該水體為藻型富營養(yǎng)水體。雖然溝邊已在淺水區(qū)沿河人工種植了一定數(shù)量的挺水植物，如美人蕉、鳶尾、再力花、紫莎草等，但濕地排渠區(qū)域其他包括沉水植物等水生植物的生物量較低。

現(xiàn)擬定方案對東莞燕嶺濕地生態(tài)濕地出水排渠的水體進行水體生態(tài)修復(fù)，于池底種植沉水植物品種改良矮型苦草等水下草皮，構(gòu)建新的生態(tài)系統(tǒng)。

4.3.4.1沉水植物配置方法

根據(jù)草狀水底地被植物、季相性植物搭配、耐污受力品種，優(yōu)選以下5種沉水植物作為東莞濕地排渠的植物品種，分別為苦草、黑藻、眼子菜、金魚藻、狐尾藻。四季常綠水下草坪為自然界優(yōu)選改良種，名為改良四季常綠矮型苦草，其優(yōu)點是：低矮、不易長出水面、不易蔓延、后期維護簡單;該品種不僅具有較強耐污、凈化功能，具備纖維含量少、葉面脆嫩的優(yōu)點，也是一種觀賞水草，而且是各種水生動物最好的植物性餌料，是沉水植被修復(fù)的優(yōu)選種。水域邊緣與中部之間區(qū)域種植了一定數(shù)量的季節(jié)性水草，水下森林主要為：黑藻、龍須眼子菜。優(yōu)選具有強耐受力并喜營養(yǎng)品種，強化對富營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，并增加景觀效果，主要為金魚藻。

4.3.4.2種植密度

本次工程共種植3119m²的沉水植物，種植寬度10m，種植長度約300m，為了避免優(yōu)勢種擴張及豐富水草豐富度，采取間隔種植水草的方式。其中矮型苦草、刺苦草40～60株/m²，種植面積1371m²;眼子菜30～50株/m²，種植面積798m²;黑藻10～15芽/叢，9～12叢/m²，種植面積274m²;狐尾藻5—6芽/叢，9叢/m²，種植面積262m²;金魚藻5～6芽/叢，9叢/m²，種植面積414m²。

4.3.4.3種植方式

根據(jù)排渠底泥厚度，排渠水深、排渠流速等特征，選取了3種種植方式（圖10）。

圖10a為種植盤，穴盤為pvc材質(zhì)，韌性好，透氣性好，添加防老化劑，經(jīng)久耐用大大延長使用壽命，內(nèi)壁部有引水槽使水份更好的到達底部，四角圓周型，方便提苗不傷根，底部有孔，可透水。種植盤長53.5cm，寬28.5cm，高6.5cm，孔徑9.4cm*8.2cm。將沉水植物分株放入穴盤內(nèi)，用細沙覆蓋，并填滿穴坑，然后人工將種植盤沉入水底，按照順序一平米河底放4個裝滿沉水植物的種植盤。優(yōu)缺點：選取了種植槽中放沙種水草，這種方法施工速度快、即使葉子被生物啃食，根還保存子凹槽的種植盤中，利于后期生長，但不利于生物蔓延生長，適用于底質(zhì)硬化的水域。

圖10b為種植袋，種植袋長寬7cm，長9cm，上端設(shè)置有細繩可抽拉封口，材料為透氣透水無紡布，pet無紡布化學(xué)成分是聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），俗稱pet纖維，屬聚酯家族，原材料一次成型，環(huán)保新型材料。用可降解無紡布包裹種植土及沉水植物，然后投入溝中種植。優(yōu)缺點：這種方法施工速度慢，適用于水深較深不便插秧的水域。

圖10c為插秧式種植。直接將沉水植物分株，采取插秧式，直接插入河底底泥中10cm深。苦草2株一窩，金魚藻、狐尾藻、黑藻8株一窩，眼子菜2株一窩，其中眼子菜是將葉子分叉處按壓入土。優(yōu)缺點：這種方法施工速度快，適用于水深交淺且底質(zhì)松軟的水域，且底泥厚度不小于30cm的水域。

經(jīng)過3個月的生長證明，插秧法和種植槽法的水草長勢均很好，在泥質(zhì)比較厚的地方采取插秧法種水草效果好，在很多大石頭的地方采用種植槽種水草效果好。

5結(jié)論

（1）生態(tài)調(diào)查結(jié)果顯示，濕地出水排渠水質(zhì)污染程度為中污染一污染，主要污染物質(zhì)為CODcr和TN;浮游植物豐度顯示水體呈中度富營養(yǎng)化，底棲動物主要種類為福壽螺和環(huán)棱螺，魚類主要有羅非魚和白條魚，其中福壽螺和羅非魚的密度較大。

（2）濕地出水排渠主要水生態(tài)構(gòu)建技術(shù)有，設(shè)置攔水壩，抽水降水位，控魚除螺工程，沉水植物種植工程。

（3）控魚除螺工程采取了人工捕撈、設(shè)置漁網(wǎng)、茶鉑清塘、生物操縱等技術(shù)，各有優(yōu)缺點。

（4）沉水植物采用3種種植方式，分別為種植盤、種植袋、插秧式種植，其中插秧法和種植槽法的水草長勢均很好。

（5）經(jīng)過半年的生長，濕地水渠水質(zhì)得到明顯改善，沉水植被基本建立，狐尾藻成片布滿河道，苦草生根發(fā)芽蔓延開來，水體清澈透底。但是仍然要經(jīng)常的抓魚除螺，維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。