天津市于橋水庫生態濕地建設構想

魏志勇，顧俊芹，李志堅 ，王景利

（1.薊縣林業局，天津 薊縣301900；2.天津市引灤工程于橋水庫管理處，天津 薊縣301900）

1 概述

于橋水庫現為引灤入津工程大型調蓄水庫，以防洪、供水為主，兼顧發電、養殖等的綜合利用,總庫容15.59×108m3，控制州河流域面積2 060 km2，是天津市重要的水源地。由于于橋水庫庫區周邊人口和經濟快速增長，農業產業結構不合理，致使庫周污染逐漸加劇，改善庫區水生態環境，確保城市供水安全是當前最重要的任務。其綜合治理秉承控源、生態修復和庫區管理三結合的基本原則。控源包括流域內部各種外源負荷以及沉積物釋放所產生的內源負荷。考慮到沙河、黎河均在遵化市不屬于天津市行政管理轄區，流域內部的各種外源負荷難以控制，采用生態工程技術對天津市境內的入庫河口進行水源地生態濕地建設不失為最佳選擇。

2 生態濕地建設的可行性

2.1 建設場地

濕地生態凈化系統擬建在于橋水庫上游庫區與黎河下游的交匯處，在水庫入庫河口果河北側。該區域在20.53 m高程以下的庫區范圍，總面積27.49 km2。利用濕地生態凈化系統將于橋水庫上游受污染的水體截至濕地系統中進行凈化處理，改善水庫生態環境。

2.2 場地自然條件

處于果河岸邊，現為魚塘或河灘地，地勢平坦。果河南岸灘地地面高程17.3 m左右，東高西低，平均坡度4.1%。果河北岸地面高程17.85 m左右，東高西低，平均坡度3.6%。東部農田和魚池區域地面高程分別為19.5 m、18.3 m左右。西部魚池的地面高程17.5 m左右。

2.3 場地地質條件

場地區域的地表層土壤以粉土為主，含碎石、樹根等，厚度 1.8～3 m，滲透系數（4.8～5.9）×l0-4cm/s，屬中等弱透水性能。第二層為粉土，含云母、見樹根，厚度為0.7～1.7 m，滲透系數 10-5cm/s，屬弱透水土壤。第三層為沙土層，平均厚度4 m，滲透系數（10-2～10-3） cm/s，屬強透水層。 第四層為粘土，屬比較理想的隔水層。

3 生態濕地總體布局

為了維持于橋水庫庫區的生態系統平衡，將黎河汛期洪瀝水污染較嚴重的水頭導入水源地生態濕地系統，凈化達標后進入于橋水庫。對于超過該標準且水質不達標或凈化不達標的水體則排入分流排水系統進行處理。水源地濕地凈化生態系統規劃安排在果河入水源地，設置節制閘，將污染嚴重的水體通過開挖的引水渠，導入河道岸邊的濕地生物凈化池，凈化后達標的水體再進入水庫。因此，水源地濕地凈化生態系統包括生物凈化系統和分流排水系統兩部分。

3.1 生態濕地設計

在果河橋下游3.3 km處建設低水閘，閘上右堤400 m處開挖引水渠，來水首先進入沉沙池，再經給水渠等輸配水系統進入東側濕地凈化池，經過生物凈化作用，使污染物含量降低后，由受水渠出水，進入南北向的五一渠。在五一渠的南北兩端建設節制閘，控制東側濕地出水進入西側濕地的輸配水系統，再經生物凈化作用，使污染物含量進一步降低，水質達標后，由受水渠出水，經圍堤西、南側排水閘排入水庫。如水質仍不達標，則按來水線路退水至進水渠，由倒虹吸穿過果河，經分流渠道排走。如果河來水非常惡劣，預計濕地系統不可能對其凈化處理；或因季節氣溫等因素的影響，濕地系統也不可能對其凈化處理，來水則直接由分流渠道排走。

3.1.1 物種選擇

根據場地情況，濕地系統可布置總占地面積9.36 km2，其中水面7.72 km2。用于濕地處理系統的植物包括挺水植物、浮水植物、沉水植物和浮游植物等。

水面濕地設計種植植物為蘆葦。蘆葦濕地系統的主要功能為處理初期洪瀝水改善水庫水質，以及生產高質量蘆葦，創造經濟效益。根據蘆葦生長特性計算，濕地年處理水量為（9 241～17 702）×10-4m3，水面面積 7.72 km2，平均水力負荷 17.45 m/a，換算4.78 cm/d。通過水工建筑物人為調節進出水量來控制停留時間，設計水力停留時間為0～20 d。

3.1.2 濕地田間工程

生物凈化池：濕地系統占地面積9.36 km2，以五一渠為界分為東西兩個相對的子區域，東側面積3.56 km2，西側面積5.8 km2，圍繞子系統四周筑頂寬5 m的圍堤。東側圍堤內分為21個單元（包括1個沉沙池單元），西側圍堤內分為32個單元。每個處理單元間為輸配水渠道，渠道圍埝修筑3 m的埝頂道路，便于濕地工程管理和蘆葦的收割、運輸。

輸配水工程：在東側濕地區域的南端修建進水閘1座，以及1.1 km進水渠，以溝通果河和沉沙池。在沉沙池的南北向圍埝上修建3個布水閘和3條布水渠，南側布水渠向北布水，北側布水渠向南布水，中間布水渠向兩側布水。在3條布水渠間修建2條受水渠，雙向受水。受水通過受水渠與五一渠相交的排水閘進入五一渠，再經進水閘進入西區濕地；西區濕地系統布置2條東西向布水渠，雙向布水。受水渠布置于中間及西南周邊，受水經南部2個排水閘和西部1個排水閘進入庫區。

蘆葦濕地田間工程：田間工程主要處理單元內部受水系統。為保障均勻布水，在處理單元內部，中央設置南北向的集水溝與單元外部的受水渠相交。在集水溝兩側設置若干的側滲溝，溝間距離 50～100 m，溝深 1.2～1.5 m，形成“非”字形狀。來水經布水渠流入處理單元后，首先充滿場地，然后經側滲溝排入集水溝，流入單元外的受水渠。

3.2 分流渠道設計

從果河橋下1 km附近分流，分流口位于燕各莊村北，利用原匯流渠道向南，再穿過燕山山脈埡口，與蘭泉河主河道的上游相接，最終匯入薊運河。

3.3 濕地系統的運行管理和維護

濕地系統日常運行管理包括水量調度、輸配水系統和集排水系統設施的維護；對植物和田間工程的管理；以及對主要工藝指標的監測。在蘆葦的不同生育期應采取不同的水量和水深，出芽期、幼苗期和莖稈成熟期應以淺水層和交替布水方式運行為主；而在生長旺盛、孕穗和開花期可以高水力負荷，較深水層方式運行，但應及時排水；冬運期應該使單元保持較深水層，并形成冰蓋，此后以相應水力負荷或交替布水方式，采取冰下運行。

濕地工程的維護與管理主要是對進水渠道、布受水設施的定期維護和對處理單元田埂的整修等。對于沉沙池內的淤泥要經常清理，堤埂塌陷處要及時維修，特別是雨季前后要進行一次全面檢查和維護工作，對落入渠內特別是格柵前的塑料等雜物要及時清理以免堵塞水泵，田間輸水明渠應及時維護，對渠內的枯草和淤積泥沙要經常清除，對各單元進水口的閘門要及時維修，以保障水渠暢通，放水口和閘門調解功能正常。

田間工程的維護包括處理單元地面的平整、進水口附近地面沖刷坑的平整和單元圍埝的維護。對地面不平、局部較深積水的區域要及時填平，對進水口附近的沖刷水坑可以填平，也可用碎石墊鋪以防沖刷，對圍埝的維護是經常性的工作，要經常巡視，若發現塌崩或漏水要及時修復。在雨季要對田埂的完整性進行一次全面的檢修。在冬季運行之前，要結合冬季運行的要求，進行一次全面的固堤平整等維護工作，以保證滿足處理工程冬季運行的特殊要求。

監測站主要布設于總進水口、總出水口，此外，還根據工作的要求在側滲溝、明渠、處理單元地表等處設若干監測點，監測點的布設必須具有完整性和可比性。常規監測項目包括水溫、PH、DO、SS、BOD5、COD、TN、TP、細菌總數、糞大腸菌群等項。監測頻率為每季度一次。每塊地以梅花布點采樣，每個采樣點分五層采樣（0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～100 cm），監測項目為 PH 值、全鹽量和離子 （K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl－、HCO3-、SO42-），采樣頻率為每年一次。 植物蘆葦監測站位的確定方法與土壤相似，監測項目為蘆葦的密度、株高、莖粗、節數、節長和地上生物量等，監測頻率為每年一次。

4 水源地生態濕地系統效益分析

4.1 消減營養負荷 預防水庫富營養化

圖1 水源地生態濕地凈化系統工藝布局

水源地生態濕地系統的建設，可攔截上游輸入的氮、磷負荷，對保護于橋水庫的水環境，維持營養平衡起到巨大作用。濕地處理系統氮、磷去除率分別可達55%、83%。從而消減入庫污染負荷，降低于橋水庫庫區的營養物質。于橋水庫為磷控制型水庫，總磷負荷的消減是預防和控制水庫富營養化的最重要措施。

4.2 降低人為活動的干擾 提高水源地的安全級別

水源地生態濕地系統的實施可減少黎河下游區養鴨、鵝，耕種作物等人為活動，增加天津市飲用水源地水源保護的安全性。

4.3 形成新的生態景觀 開辟生態旅游項目

形成7.72 km2的濕地，還可形成全新的水生生態環境，為各種動物及微生物的生存提供棲息地，強化微生物對環境的凈化機制，促進水庫生態的恢復。同時可以開辟為生態旅游休閑區，為當地創造新的經濟增長點，解決庫區民生。

4.4 形成蘆葦生產基地 創造經濟效益

按每667 m2蘆葦年產量750 kg（干重）計，總產量可達8 700 t，收割后用于造紙和復合肥的原料，年創經濟收益174萬元。同時，濕地系統凈化作用可有效抑制水庫中藻類的生長量（水中藻類減少50%以上），從而減輕對天津水廠水處理的壓力。由此而節約的自來水處理藥劑及水量費用，每年可達300萬元。

水源地生態濕地系統是有效減緩于橋水庫富營養化進程，確保引灤入津長期發揮輸水功能，為天津市工農業提供安全可靠水源保證的重要措施，該工程實施將產生巨大的綜合效益。