鐘倩如，余帆洋

(1.廣州市水務(wù)科學(xué)研究所，廣東 廣州 510220；2.廣州市黃龍帶水庫管理中心，廣東 廣州 510960；)

“著力打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn)，整治城市黑臭水體”，以河長制為抓手縱深推進(jìn)水生態(tài)治理。全面推行河長制，是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重要工作內(nèi)容，是打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的重大工作舉措，是完善水治理體系的重大工作任務(wù)[1]。

2017年，水利部辦公廳印發(fā)《“一河(湖)一策”方案編制指南(試行)》、廣東省水利廳印發(fā)《廣東省全面推行河長制“一河一策”實(shí)施方案(2017—2020年)編制指南(試行)》[2]指出“一河一策”方案中要對(duì)水資源、水安全、水污染、水環(huán)境、水生態(tài)、水域岸線管理、執(zhí)法監(jiān)管確定目標(biāo)，以保護(hù)水資源、保障水安全、防治水污染、改善水環(huán)境、修復(fù)水生態(tài)提出主要任務(wù)。

廣州市田美河是廣州市147條黑臭河涌之一。結(jié)合田美河河長制的工作任務(wù)，選取田美河區(qū)政府段作為修復(fù)示范工程，通過對(duì)示范段進(jìn)行水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建和生態(tài)修復(fù)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)提升目標(biāo)，建立行之有效的城市水環(huán)境治理和生態(tài)修復(fù)的技術(shù)，以期為城市黑臭水體的治理提供借鑒。

1 田美河及示范段概況

廣州市花都區(qū)田美河是新街河支流之一，發(fā)源于花都區(qū)花山鎮(zhèn)儒林，匯入新街河，干流河長為17.86 km，集雨面積為28.5 km2。田美河監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置在建設(shè)路，水體黑臭，水質(zhì)為劣V類?；ǘ紖^(qū)從1996年開始先后分4期對(duì)田美河流經(jīng)城區(qū)部分河道進(jìn)行了整治，總整治河道長度約為5.5 km，整治后的田美河水質(zhì)一定程度得到改善。作為流經(jīng)花都城區(qū)最重要的一條河涌，且位于花都區(qū)政府、人民公園附近，田美河受關(guān)注度較高。治理前，田美河水體透明度低，呈現(xiàn)發(fā)黃發(fā)綠的狀態(tài)，感官效果較差，藻類密度較大，水體仍屬于富營養(yǎng)化狀態(tài)，距離河涌實(shí)現(xiàn)完全生態(tài)恢復(fù)和市民期待的水清岸綠效果仍有一定差距，水質(zhì)、水生態(tài)景觀仍有提升的空間。

本次任務(wù)主要是對(duì)廣州市花都區(qū)田美河(區(qū)政府段)河道實(shí)施水生態(tài)修復(fù)，修復(fù)長度約為200 m，修復(fù)面積約為3 000 m2(見圖1所示)。

圖1 示范段實(shí)施范圍示意

示范段現(xiàn)場(chǎng)主要存在以下問題：

1)示范段位于田美河花都區(qū)政府段，位于城市中心，面源污染嚴(yán)重。

2)由于田美河具有排澇功能，受水利工程調(diào)控，兩季水位、流速變化劇烈，導(dǎo)致河涌水生生物尤其是沉水植物難以恢復(fù)，生態(tài)修復(fù)難度較大。

3)水下缺少沉水植物，野雜魚類密度大(現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)以羅非魚等為主)，水體透明度低，呈現(xiàn)發(fā)黃發(fā)綠的狀態(tài)，感官效果較差，藻類密度較大，水體仍屬于富營養(yǎng)化狀態(tài)，距離河涌實(shí)現(xiàn)完全生態(tài)恢復(fù)和市民期待的水清岸綠效果仍有一定差距，水質(zhì)、水生態(tài)景觀仍有提升的空間。

因此在控源截污的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)施水生態(tài)修復(fù)工程十分必要。

2 研究方法

本研究綜合運(yùn)用圍隔實(shí)驗(yàn)、底泥修復(fù)、植物種植、動(dòng)物放養(yǎng)、日常維護(hù)、跟蹤監(jiān)測(cè)等方法進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。

2.1 示范段構(gòu)建方案

田美河水生態(tài)修復(fù)示范段構(gòu)建過程具體包括：生態(tài)環(huán)境本底調(diào)查及河床清理、圍隔設(shè)施安裝、沉水植物種植、水生動(dòng)物放養(yǎng)等步驟。

生態(tài)環(huán)境本底調(diào)查及河床清理。對(duì)示范段地形、水深、面積、雨水管和現(xiàn)有植物分布、水位變化等基本情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，并進(jìn)行了3次水質(zhì)和浮游動(dòng)植物的生態(tài)環(huán)境本底調(diào)查。根據(jù)本底調(diào)查結(jié)果，選取無毒無害生態(tài)制劑和微生物菌種對(duì)擬修復(fù)區(qū)域底質(zhì)進(jìn)行原位處理，部分區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)清淤和清除雜物[3]。

圍隔設(shè)施安裝。在示范段邊界處安裝3條生態(tài)圍隔，形成高為2.6 m、長為200 m、寬為15 m圍隔區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)有效控魚和減少水體交換的功能(見圖2所示)。其中進(jìn)出水?dāng)嗝娴膰魲l留出過水孔，用于研究流速、流量對(duì)生態(tài)修復(fù)效果的影響[4]。

正視

沉水植物種植。圍隔安裝完成后，在示范段區(qū)域種植矮種苦草、金魚藻、馬來眼子菜和輪葉狐尾藻等沉水植物[5-7]，構(gòu)建沉水植物群落。種植面積按實(shí)施區(qū)域的90%即2 700 m2，種植密度按300株/m2，估算種植量約81萬株。通過控制田美河上下游水閘對(duì)河涌水位進(jìn)行調(diào)節(jié)。沉水植物種植前，將水深盡可能降到最低(控制在20 cm以下，部分干水)，以便對(duì)圍隔內(nèi)擬修復(fù)區(qū)域的魚類進(jìn)行清理轉(zhuǎn)移，保證沉水植物群落構(gòu)建過程不受魚類干擾，同時(shí)便于沉水植物種植作業(yè)。沉水植物種植后，逐步提升河道水位，以滿足沉水植物正常生長的生態(tài)水位。

水生動(dòng)物放養(yǎng)。在示范段區(qū)域內(nèi)投放了梨形環(huán)棱螺、褶紋冠蚌和青蝦3種底棲動(dòng)物以及濾食性魚類鰱魚和肉食性魚類斑鱧、黃顙魚等魚類，估算投放螺蚌類約270 kg，魚類約7 270尾，以期進(jìn)一步延長水中食物鏈，構(gòu)建復(fù)雜、穩(wěn)定、良性循環(huán)的水生態(tài)系統(tǒng)。

2.2 水生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)

對(duì)示范段水生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行圍隔設(shè)施維修養(yǎng)護(hù)、水生植物收割養(yǎng)護(hù)、魚類群落結(jié)構(gòu)調(diào)控、底棲動(dòng)物管理、水面保潔等運(yùn)行維護(hù)。

2.3 監(jiān)測(cè)指標(biāo)與方法

水質(zhì)評(píng)價(jià)是水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。在示范段進(jìn)出水?dāng)嗝婀苍O(shè)置3個(gè)水質(zhì)采樣點(diǎn)，每月采樣1次，共檢測(cè)透明度、pH值、CODMn、NH3-N、TP等5項(xiàng)指標(biāo)，采樣及監(jiān)測(cè)方法參照《水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范SL 219—2013》。水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)標(biāo)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)，本文采用單因子評(píng)價(jià)法確定示范區(qū)水質(zhì)類別[10-12]。

3 水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建對(duì)水質(zhì)改善的效果

3.1 對(duì)有機(jī)物的去除(CODMn與BOD5)

從同時(shí)段CODMn濃度數(shù)據(jù)分析，生態(tài)構(gòu)建前，示范段下游斷面與上游斷面相比CODMn濃度的削減率不高僅為8.90%，河流本身對(duì)的CODMn自凈能力一般，在生態(tài)構(gòu)建后，示范段上、中、下游斷面的CODMn濃度呈現(xiàn)明現(xiàn)的下降趨勢(shì)，CODMn削減率最高可達(dá)28.42%；從生態(tài)構(gòu)建前后對(duì)比，CODMn濃度有明顯的改善，下游段面CODMn濃度已改善到II類水標(biāo)準(zhǔn)，CODMn濃度削減率最高達(dá)到33.06%，表明生態(tài)修復(fù)對(duì)水質(zhì)CODMn濃度得到有效降低。

生態(tài)構(gòu)建前，示范段上、中、下游斷面BOD5濃度值分別為7.51 mg/L、6.3 mg/L、5.9 mg/L；生態(tài)構(gòu)建后，此3值分別為8.1～8.4 mg/L、5.4～7.4 mg/L、4.2～4.5 mg/L。對(duì)比可知：中、上游斷面較構(gòu)建前濃度有所升高，但下游斷面的濃度降低程度較為顯著，說明生態(tài)構(gòu)建對(duì)BOD5的削減仍有一定效果但不太穩(wěn)定。

3.2 對(duì)NH3-N的去除

從同時(shí)段NH3-N濃度數(shù)據(jù)分析，生態(tài)構(gòu)建前，示范段上、中、下游斷面NH3-N濃度值呈明現(xiàn)下降趨勢(shì)，自凈削減率33.2%，反而生態(tài)構(gòu)建后下降趨勢(shì)減弱，削減率僅12.8%～15.75%。但生態(tài)構(gòu)建前后NH3-N濃度削減率達(dá)到19.21～39.55%，明顯增強(qiáng)，說明生態(tài)構(gòu)建的修復(fù)對(duì)NH3-N濃度作用較河流自凈能力強(qiáng)。

3.3 對(duì)TP的的去除

生態(tài)構(gòu)建對(duì)TP濃度降低效果最為顯著，生態(tài)構(gòu)建前示范段自身的對(duì)于TP的削減僅14.4%，但在實(shí)施構(gòu)建后達(dá)到61.5%，在示范段中段的TP削減程度也達(dá)到42.0%，TP的濃度降低到了III的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

田美河示范段生態(tài)修復(fù)前后水質(zhì)數(shù)據(jù)見表1，修復(fù)效果如圖3所示。

表1 田美河生態(tài)修復(fù)前后水質(zhì)數(shù)據(jù)

圖3 花都區(qū)田美河生態(tài)修復(fù)示范段修復(fù)效果示意

4 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

通過對(duì)田美河示范段水生態(tài)構(gòu)建技術(shù)工程示范實(shí)踐，水質(zhì)有提升效果，總結(jié)以下幾方面經(jīng)驗(yàn)：

1)提高水體停留時(shí)間。任何一項(xiàng)物理、化學(xué)或生物的污水處理、水質(zhì)改善技術(shù)都需要一定的水體停留時(shí)間，因此，修復(fù)區(qū)域水體交換量的大小，直接決定了生態(tài)修復(fù)的效果。生態(tài)圍隔主要在生態(tài)修復(fù)初期控制水體交換、減小水位變幅，目的是用于分割水域，建立功能生態(tài)區(qū)，保證充足的水體停留時(shí)間。

2)保證生態(tài)水位。對(duì)于水位變幅較大的水體，需要正確處理生態(tài)水位和防洪排澇的矛盾。在完成沉水植物種植48 d時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)因防洪防臺(tái)風(fēng)等共排干10次，無法持續(xù)保證最低生態(tài)水位，換水頻率過快，對(duì)剛種植的沉水植物生長產(chǎn)生不利影響，在汛期排洪過后需要水利工程管理單位及時(shí)恢復(fù)水位，確保水生生物尤其是沉水植物能夠正常生長，結(jié)合永定河[13]、伊通河[14]的生態(tài)修復(fù)經(jīng)驗(yàn)，除種植期盡可能降到最低，在沉水植物保活期水位要保持在50 cm，因此，沉水植物更適用于河道深水區(qū)域。

3)良好的底質(zhì)條件。良好的底質(zhì)條件是沉水植物賴以生存的關(guān)鍵。在修復(fù)過程中，通常會(huì)遇到硬質(zhì)底、石塊、砂質(zhì)土、風(fēng)化土、黑臭腐爛或缺乏營養(yǎng)等導(dǎo)致沉水植物多次種植都不能成活的情況，需要因地制宜，采取清理雜物、原位修復(fù)、覆種植土等措施創(chuàng)造良好的底質(zhì)條件。

5 結(jié)語

通過分析田美河示范段現(xiàn)狀及其存在問題，設(shè)計(jì)生態(tài)構(gòu)建方案，克服水體交換量大、生態(tài)水位難維持、底質(zhì)條件差等困難，因地制宜地采取相應(yīng)對(duì)策，使得提升示范段水質(zhì)效果，研究成果具有一定普適性。結(jié)果表明，建造的圍隔設(shè)施有效分割水域，可控制示范段內(nèi)外水體交換，為建立功能生態(tài)區(qū)，開展相應(yīng)的水生態(tài)構(gòu)建措施提供了良好基礎(chǔ)。

從構(gòu)建前后水質(zhì)數(shù)據(jù)來看，水生態(tài)構(gòu)建后示范區(qū)水質(zhì)Ⅴ類改善至Ⅳ類，水質(zhì)指標(biāo)提升1個(gè)等級(jí)。對(duì)田美河示范段進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，雖然有所成效，但對(duì)于河道的生態(tài)修復(fù)短期難以構(gòu)建一個(gè)穩(wěn)定的、健康的水生態(tài)系統(tǒng)，在注重本身系統(tǒng)結(jié)構(gòu)恢復(fù)的同時(shí)，更要關(guān)注多系統(tǒng)之間的耦合作用，對(duì)田美河而言，控制面源污染至關(guān)重要。