王盛寶

（遼寧省水利水電科學研究院有限責任公司沈陽分公司，遼寧沈陽 110003）

1 引言

生態(tài)水利工程學（Eco-Hydraulic Engineering）簡稱生態(tài)水工學，是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)健康與可持續(xù)性需求的原理及技術方法的工程學。生態(tài)水利工程學的概念由董哲仁教授在相關著作中提出[1]，經(jīng)過水利工作者多年探索與研究，生態(tài)水工學逐步成為一門較完整的學科。其內(nèi)涵包括生態(tài)水工學的基本原理和生態(tài)水工技術兩部分。生態(tài)水工技術的任務是水利工程在滿足人對水的多種需求的同時，為保持和提高生物多樣性提供必要的生境條件。

在小型河道治理過程中，從規(guī)劃、設計、施工到運行管理階段普遍缺乏對河道生態(tài)治理的全面認識，注重工程學的“平整美”，忽略“自然美”，這種觀念直接影響工程布置和措施方案。隨著生態(tài)治河理念的普及，依據(jù)生態(tài)水工學基本原理，采用生態(tài)水工技術科學治河是對河道治理的必然要求[2]。

2 生態(tài)水工技術特點與目標-措施體系

2.1 生態(tài)水工技術特點

（1）生態(tài)水工技術服務對象更廣。傳統(tǒng)水工學是以人為本，從服務于人類安全、需水角度考慮如何治水與用水，傳統(tǒng)水利工程側(cè)重保證結(jié)構(gòu)物的安全，強度、穩(wěn)定和耐久性達標[3]。生態(tài)水工學是以自然為本，從服務于整個生物群落的生存、繁衍角度考慮如何治水與用水[4]。生態(tài)水利工程在保證工程功能的前提下還要保證生態(tài)環(huán)境良好，為生物多樣性創(chuàng)造良好條件。

（2）生態(tài)水工技術對治理要求更高。傳統(tǒng)水工技術考慮擋住水、泄出水。擋水要求建筑物越來越高，泄水要求建筑物越來越光。而生態(tài)水工學要求治理的技術能夠貼近自然，考慮動植物和微生物的生存、繁衍環(huán)境，要求河道地貌高低寬窄不平、水流緩急不一。要兼顧兩種幾乎相矛盾的治理思路，對水利治理工作是一種考驗。

2.2 生態(tài)水利工程技術的措施體系

從水工生態(tài)學基本原理的水文情勢時空變異性、河湖地貌形態(tài)空間異質(zhì)性、河湖三流四維連通性、水體物理化學適宜性、食物網(wǎng)和生物多樣性五大特性出發(fā)[5-6]，結(jié)合北方水生態(tài)治理中的措施及經(jīng)驗，本文提出生態(tài)水利工程技術的目標-措施體系，具體見表1。在小型河道生態(tài)治理過程中，對比河道現(xiàn)狀與目標差異選取適宜措施。

表1 生態(tài)水工技術的目標-措施體系

3 生態(tài)水工技術應用實例

根據(jù)上文提出的生態(tài)水利工程技術相關內(nèi)容，對目標-措施體系中內(nèi)容進行逐項對標、評價、擬定措施并考慮相應措施的合理性和可行性。在措施選取時要考慮河道的特點、生態(tài)恢復的長久性、生境與生物群落恢復的順序性，結(jié)合流域階段規(guī)劃、資金計劃等確定合理的工程措施。

本文以營口市老邊河生態(tài)治理為例，闡述治理的工程措施和實施效果。

3.1 工程概況

老邊河屬于平原區(qū)河流，老邊區(qū)境內(nèi)河道總長14.5km，約占流域全長的85%，老邊區(qū)境內(nèi)老邊河流域總面積約31.2km2。主要支流為鄭前河、王家河、邊石河、四支干。老邊河由東向西沿營大公路北側(cè)流經(jīng)老邊區(qū)，最終匯入大遼河。

截至2019年，根據(jù)老邊河高速橋和老邊河立交橋兩個水質(zhì)監(jiān)測斷面的監(jiān)測數(shù)據(jù)，兩個監(jiān)測斷面各項污染物均超過地表水V類水質(zhì)指標，并且上游斷面監(jiān)控數(shù)據(jù)明顯大于下游監(jiān)控斷面，反應大石橋有色園排水水質(zhì)嚴重超標。其中COD濃度已達到2 000mg/L，超過標準值50倍；氨氮濃度均值為24.6mg/L，超標12.3倍；總氮濃度均值為33.3mg/L，超標16.6倍；總磷濃度均值為0.8mg/L，超標2倍。

根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設用地土壤污染風險管控標準》（GB36600-2018），監(jiān)測河道底泥污染情況：鉛超標河段長度1 000m，檢測結(jié)果為1 330mg/kg，超過篩選值中鉛的對應值800mg/kg；萘超標長度500m，檢測值為144mg/kg，超過篩選值中萘的對應值70mg/kg。

根據(jù)營口市十三五規(guī)劃，老邊河已被納入重點河道生態(tài)建設項目。營口市老邊區(qū)水利局發(fā)布的《營口市老邊區(qū)老邊河水質(zhì)達標分析方案》中確定了近期化學需氧量、氨氮、總磷的階段性水質(zhì)目標。在營口市老邊區(qū)行政審批局批復的《營口市老邊區(qū)老邊河綜合整治工程可行性研究報告》中，明確了近期以河道水質(zhì)改善、遠期以生態(tài)系統(tǒng)良好為目標，生態(tài)系統(tǒng)恢復目標的確定，設計中參照系統(tǒng)選取熊岳河蓋州河段。

3.2 問題分析、對標評價及工程措施確定

老邊河的生態(tài)環(huán)境惡化比較嚴重，從生境來說，河道水質(zhì)和底泥污染物均有超標，從生物種群多樣性來說，當?shù)氐聂~類等水中小型動物都已消失。老邊河生態(tài)恢復將是一個漫長的過程，首先應進行生境修復，著重處理外部污染源和內(nèi)部污染源，逐漸改善水體化學物理適宜性，逐步實現(xiàn)水文情勢時空變異性、河湖地貌形態(tài)空間異質(zhì)性、河湖三流四維連通性，為后續(xù)進行生物種群多樣性恢復奠定基礎。

本次工程擬從解決生境問題出發(fā)，消除污染源、改善河道地貌、進行河水連通，最后從底層生物群落微生物出發(fā)，進行微生物種群恢復。

對標目標-措施體系，評價老邊河河流空間形態(tài)、水系連通性、河道水體環(huán)境、生物水生態(tài)環(huán)境、人文景觀5項內(nèi)容。因規(guī)劃的階段目標及資金計劃暫不考慮人文景觀目標，本次對老邊河河流空間形態(tài)、水系連通性、河道水體環(huán)境、生物水生態(tài)環(huán)境4項目標進行分析并確定工程措施。結(jié)合河道特點，采取截污、內(nèi)源控制、水系連通、微生物修復4項工程措施進行河道生態(tài)修復。其中，內(nèi)源控制工程中清除污泥措施實現(xiàn)對河流空間形態(tài)和河道水體環(huán)境的改善，截污工程措施斬斷河道水體環(huán)境污染的外因根源，水系連通工程中引花英臺、鄭前河水措施提升了水系連通性，微生物修復工程噴灑微生物藥劑措施人工加快了生態(tài)恢復進程并一定程度改善河道水體環(huán)境。

3.3 工程措施

工程內(nèi)容包括截污工程、內(nèi)源控制工程、水系連通工程、微生物修復工程4項工程措施。

（1）截污工程

四棟房排污口位于老邊河左岸，主要為生活污水，排污管道為水泥管，排放流量為700m3/d，污水直接排入老邊河。

措施：在現(xiàn)有四棟房排污口重建泵站，采用PE管沿老邊河道河底鋪設至龍山大街，然后與龍山泵站集水井銜接。

（2）內(nèi)源控制工程

老邊河河段淤泥阻塞河道，壅水嚴重，對老邊河全河段清淤。以污泥全部清除為目標，采取不同深度、不同寬度在保證行洪安全的情況下進行清淤，維持了河道空間形態(tài)的異質(zhì)性見表2。

表2 河道清淤寬度

局部河段淤泥進行固化、穩(wěn)定化處理，處理后妥善堆放在河道兩岸堆放場，堆放固化淤泥后，回覆清基素土，并撒當?shù)匾吧葑选?/p>

（3）水系連通工程

布置兩處水利連通工程。

水系連通一：在四分干渠跨老邊河倒虹吸進口布置閘涵，河水由花英臺總干、四分干、閘涵進入老邊河。

水系連通二：在鄭前河新建泵站，鋪設壓力管道，線路經(jīng)排水溝引至老邊河。

（4）微生物修復工程

全河段采用微生物藥劑對全河段水體進行治理和微生物群落恢復。

3.4 治理效果

工程于2021年部分投入運行后，水質(zhì)逐步得到改善、生物生境得到一定程度恢復，為后續(xù)生態(tài)、生物多樣性恢復工程的實施奠定基礎。

4 結(jié)論

隨著生態(tài)治河理念的深入，管理者和規(guī)劃設計人員普遍渴望依據(jù)某一規(guī)范快速高質(zhì)量的完成生態(tài)治河的工程布置，本文制定了生態(tài)治河的目標—措施治理體系，并應用于營口市老邊河生態(tài)治理實踐，通過一系列生態(tài)措施處理，使得老邊河水質(zhì)得到較好改善，為今后河道人文景觀提升奠定了良好基礎。□