水環境修復技術在滄州濕地的應用

李少華,李 巖,李少貞,高瑋玲

(1.河北工程技術高等?？茖W校, 河北滄州 061001;2.河北省南運河河務處,河北滄州 061001;3.河北省滄州市小王莊鎮政府, 河北滄州 061001)

1 滄州濕地現狀

滄州市地處河北省東南部,南北長165km,東西寬187 km,總面積14 369 km2;地形自西南向東北傾斜,南部、西部較高地帶的高程為16 ～21m,北部、東部較低地帶的高程為2 ～7 m?？v觀全境,滄州市地勢低平,地面坡降平緩,一般為1/8 000 ～1/15 000。滄州市的微觀地貌為崗坡洼地,形態各異。滄州市特定的地理位置和氣象條件,造成了境內大型洼淀、濕地、坑塘眾多,現有常年蓄水濕地5 處, 總面積702.62km2。

多年來,由于對滄州濕地缺乏保護意識,又無正規管理機構,造成濕地資源長期過度開發,天然濕地面積急劇減少,濕地水資源匱乏且水體污染加劇,生物多樣性下降,濕地功能退化等。

1.1 水資源匱乏

進入20 世紀80 年代以來,由于連年干旱,加上上游攔蓄水設施不斷增多,致使地處“九河末梢”的滄州市河渠斷流、洼淀坑塘晾底、水資源極度匱乏。為了滿足該區域人畜飲水、工農業生產及生態用水的最低需求,不得不超量開采深層地下水和斥巨資外源調水。被譽為“華北明珠”的白洋淀,其蓄水量以每年60 萬m3的速度遞減,1983—1988 年白洋淀連續5 a 水位低于6.5 m 運行,甚至干淀;2003 年秋季和2004 年又兩度干淀。歷史上年年積澇的大浪淀也因無水匯入,連年干涸。

1.2 面積萎縮

20 世紀70 年代前,由白洋淀、大浪淀、揚埕、南大港等構成的滄州濕地總面積為894.23km2。進入70 年代后,隨著當地降水和上游來水的逐年減少,集水面積也隨之下降,原來的濕地部分被開墾為農田,直至2004 年,白洋淀、大浪淀、揚埕、南大港和新增加的驊南淀、李官莊濕地等6 個濕地的總面積僅為456.62km2。大浪淀原是自然形成的洼淀,由東、西兩淀組成的一個廣闊水域,總面積74.93 km2,淀周邊滄縣、南皮、孟村、泊頭等縣市的洪瀝水都在此匯集。進入70 年代后,該濕地集水面積逐漸下降,到1996 年,濕地已經不復存在,目前16.89 km2的濕地面積是1996 年重新修建的水庫面積,也比原始濕地面積減少了近78%。滄州濕地面積萎縮情況見表1。

表1 滄州濕地面積萎縮情況

1.3 水質惡化

由于滄州連年干旱,且其上游地區對洪瀝水的攔截,滄州區域內河渠斷流,嚴重影響了滄州河渠中污染物的遷移、降解和轉化。隨著經濟的快速發展,以及人類對水資源開發利用方式的不當,滄州的河渠、坑塘、洼淀成了容納工業、農業、城市污水和垃圾的存儲場,導致滄州濕地或無水可補,或污水與降雨徑流混合匯入。濕地水量的減少,使濕地的自凈能力大大降低。2004—2005 年, 依據GB3838—2002《地面水環境質量標準》對各濕地按照其主要功能進行了監測、化驗與綜合分析,結果表明,除大浪淀水庫(地表飲用水源地)為Ⅱ類水質外,其余濕地的水質均較差。2004—2005 年滄州各濕地水質情況見表2。

表2 2004—2005 年滄州市各濕地水質情況

1.4 生物多樣性下降

由于缺水和污染日益加重,滄州濕地功能不斷退化,水生生物多樣性遭到嚴重破壞,有些物種已經滅絕或基本滅絕。據中國科學院動物研究所1965 年的調查顯示,當時白洋淀內有魚類17 科54 種,浮游生物406 種。但由于多次干淀或持續低水位運行,白洋淀內生物量銳減,有的甚至絕跡,到2000 年,淀內魚類僅有17 科18 種。

1.5 淤積嚴重

因干旱缺水造成滄州濕地河渠斷流、河床淤積,而當調引外源水或引蓄當地棄水時,長時間積存在河渠中的泥沙、垃圾和農作物殘骸被帶入水體,流入濕地,造成濕地淤積嚴重,水體環境惡化加劇[1]。

2 滄州濕地修復技術與措施

目前適宜修復滄州濕地的技術和措施主要有：利用外調水和當地雨洪資源進行濕地補水;采用降低水中營養物質和有毒物質含量以凈化水質的生物調控技術。此外,還要加強行政管理,提高民眾對濕地的保護意識[2]。

2.1 利用外調水補水

利用外調水補水是修復滄州濕地水環境的重要措施之一。通過調水補水可擴大水域面積,提高地下水水位,稀釋水體,改善野生生物的生存環境,恢復濕地功能。近幾年來分別對白洋淀、南大港等濕地成功實施了調水補水,取得了良好效果。

2.1.1 對白洋淀調水補水

因華北地區連年干旱,白洋淀水域面積逐年減少。為維持白洋淀的生態平衡,1997 年以來,河北省水利廳12 次對白洋淀實施了從西大洋、王快、安格莊、岳城等水庫應急補水,共補水約9.6 億m3,勉強維持低水位運行。2004 年自岳城水庫向白洋淀補水1.6億m3,使白洋淀水位由5.8m 上升到7.2m;2006 年11月24 日至2007 年3 月5 日又從黃河向白洋淀補水1.0 億m3,使水位比蓄水前升高了0.93 m。通過引岳、引黃補水,白洋淀的水體環境得到了極大改善,濕地面積修復到原有面積,魚類和其他水生生物物種逐漸得到恢復。

2.1.2 對南大港濕地調水補水

南大港濕地有南排河、新石碑河、廖家洼排干3條過境河流?？垦雌趽P水補水,能勉強維持南大港濕地的生態平衡。2005 年4 月16 日至5 月7 日,自岳城水庫向南大港濕地補水2 000 萬m3,很大程度上使南大港濕地環境得到了修復。

2.2 利用雨洪資源補水

滄州雖然水資源匱乏,但由于地處九河下梢,一到汛期,還是有大量的雨洪資源可以利用。利用濕地的調洪功能,采取適當工程和技術措施,充分攔蓄和利用雨洪資源,可減輕濕地防洪壓力,同時修復濕地水環境[3]。

滄州近14 a 可利用雨洪資源量為12.98 億m3,實際利用量為5.35 億m3,利用率僅為41.2%。由于對雨洪資源進行了合理調控,充分發揮了現有水利設施的作用,滄州每年可增加5.74 億m3的攔蓄量。

2006 年7 月30—31 日,滄州區域內的南大港、中捷、黃驊、海興、孟村、滄縣6 個縣、市、區普降大到暴雨,暴雨籠罩區域位于南運河以東,含黃驊9 個鄉鎮,滄縣10 個鄉鎮,海興、孟村各2 個鄉鎮及中捷、南大港2 個農場的一部分,總面積達2621.6km2,區域平均降水量為104.9 mm。通過科學調控,本次利用河道、溝渠排入南大港濕地的水量達1 851.01 萬m3,排入揚埕水庫的水量150.23 萬m3,收到了良好的補水效果[4]。

2.3 采取生物調控技術

對濕地生物、水質等進行長期監測,根據所測水體營養成分、浮游生物種類和數量,確定對凈化水質起主導作用的生物鏈,也確定既適宜水體及周邊動植物生長,又能凈化水質的限制因子和最佳生物配比。生物調控技術的原理為：水體中的氮、磷及其他營養物質,在陽光、溫度、二氧化碳等環境條件下,經光合作用,為浮游植物提供了充足營養,使浮游植物大量繁殖、生長;這些浮游植物為浮游動物、底棲動物和鰱魚等提供了豐富的餌料;浮游動物、底棲動物的繁殖和生長又為鳙魚、小雜魚、蝦等提供了食物;小雜魚、蝦等被兇猛肉食性魚類所吞食;各種魚類、浮游動物、底棲動物、大型水生維管束植物、浮游植物等水生生物的糞便和殘體等有機物質,經細菌分解后,有機營養物質和無機營養物質又返回水體中,完成能量轉換的循環過程,使水體得到凈化[5]。生物調控技術于2002 年在大浪淀濕地得到應用,取得顯著成果,2005 年和2006 年又分別應用于其他濕地。生物調控技術的應用,使滄州濕地的水質得到了很大的改善,尤其是大浪淀濕地的水質每年都保持在Ⅰ、Ⅱ類水平[6]。

2.4 加強行政管理

在目前缺乏專門濕地保護法律法規的情況下,國土、水利、環保等相關部門應采取有效措施,制止各種隨意侵占和破壞濕地的行為,對違法占用、開墾、填埋以及污染自然濕地的情況進行全面檢查,依法打擊各種破壞濕地的違法行為,并將那些生態地位重要或受到嚴重破壞的濕地劃定為保護區域,努力恢復其自然特性、生態特性和生態功能。

3 滄州濕地修復效果

通過調水補水和利用當地雨洪資源補水,并采取生物調控等濕地修復技術,滄州濕地的水環境得到了較好的修復與改善。

3.1 水質

通過化驗分析,采取調水補水的白洋淀和南大港濕地水質修復效果顯著,南大港濕地水質由調水前的劣Ⅴ類修復為Ⅲ類;白洋淀濕地雖然1997—2003年進行了12 次應急調水,但因每次調水量較少,也沒有采取其他措施,只是勉強維持低水位運行,因此水質沒有太大變化。2004 年后,對白洋淀實施了大量補水(每次均超過1 億m3),并采取了生物調控技術等措施,白洋淀水質由2004 年的劣Ⅴ類修復為2005—2006 年的Ⅳ類。滄州濕地水質修復效果見表3。

表3 滄州濕地水質修復效果

3.2 濕地面積

由于各級政府部門對濕地保護意識增強,采取了調水補水、利用雨洪資源補水、修建水利工程、進行生物調控等技術和措施,滄州濕地水位有了較大提高,水域面積增加幅度較大。滄州濕地面積修復情況見表4。

表4 滄州濕地面積修復情況

3.3 生物物種

經過修復,滄州濕地的水環境和生物生存環境得到較大改善,生物物種也相應得到恢復和增加。

3.3.1 白洋淀

白洋淀水生植物以蘆葦和菖蒲為主,并有雞頭、菱角;浮游動物有原生動物門、輪蟲動物們和節肢動物門;常見的底棲動物有環節動物和軟體動物。到2006 年,白洋淀魚類由2000 年的17 類18 種增加到17 類34 種,以鯉魚、鯽魚、鳙魚、鰱魚、草魚等為主,其中已經絕跡的馬口魚、棒花魚、鱖魚等又重新出現;鳥類已恢復到192 種,絕跡多年的天鵝、東方白鷺又重新出現在白洋淀中,灰鶴也由幾年前數百只增加到5 000 多只。

3.3.2 南大港濕地

南大港濕地水生植物主要有蘆葦、香蒲等挺水植物,鹽生植物主要有堿蓬、檉柳等,坡、堤上為以禾本科、藜科、菊科為主的陸生植被;浮游動物有原生動物門、輪蟲動物門和節肢動物門;底棲動物常見種類有環節動物和軟體動物;淡水魚有鯉魚、鯽魚、鳙魚、鰱魚、草魚、烏鱧、黃鱔等,海水魚有黃鯽、黃姑魚、叫姑魚、孔鰩等,咸淡水魚類以梭魚、矛尾刺虎魚、半滑舌鰨和焦氏舌鰨等為主;鳥類17 目45 科259 種,其中水鳥7 目15 科110 種,國家重點保護鳥類47 種,包括國家Ⅰ級保護鳥類8 種, Ⅱ級保護鳥類39 種。2006 年南大港濕地動物資源情況見表5。

表5 2006 年南大港濕地動物資源情況

3.3.3 揚埕濕地

揚埕濕地共有維管植物47 科113 屬146 種,其中陸地植物以草本植物為主,鹽生植物主要有白刺、蘆葦、堿蓬、檉柳等,港坡植物主要有鹽地堿蓬、灰綠藜、鹼茅、白茅等。揚埕濕地的核心區域楊埕水庫及其南部有大量沉水植物和挺水植物。沉水植物包括輪葉狐尾、狐尾藻等,挺水植物主要有蘆葦、達香蒲等。其中較多的河北省重點保護植物二色補血草,是良好的干燥原料。2006 年揚埕濕地植物情況見表6。

表6 2006 年揚埕濕地植物情況

揚埕濕地現有鳥類233 種(而且不斷有新種群出現),其中,國家一級保護鳥類7 種,二級保護鳥類27 種,河北省重點保護鳥類有15 種。這些鳥類中,黃嘴白鷺、東方白鸛、黑鸛、白頭鳥、丹頂鶴是我國瀕危級鳥類,百琵鷺、大天鵝、小天鵝、鴛鴦、金雕等是我國易危級鳥類。2006 年揚埕濕地動物情況見表7。

表7 2006 年揚埕濕地動物情況

4 結 語

經過調查、監測和研究,采取適于滄州濕地水環境修復的技術和措施,使得滄州濕地生態環境有了很大的改善,表明現行滄州濕地水環境修復技術是有效的,可以推廣。

[1] 胡榮花, 李少華,李蘭貴, 等.滄州市水環境綜合修復技術及應用研究報告[R] .石家莊：河北省水利廳,2008.

[2] 金相燦, 劉鴻亮, 屠清瑛, 等.中國湖泊富營養化[M] .北京：中國環境科學出版社,1990.

[3] 胡榮花, 李少華,李蘭貴, 等.滄州市雨洪資源綜合利用模式化研究報告[R] .石家莊：河北省水利廳,2007.

[4] 李少華, 李巖, 郭玉起, 等.滄州區域雨洪資源攔蓄能力分析[J] .水資源保護,2010, 26(5)：91-94.

[5] 李少華.咸水微咸水養殖技術[M] .北京.中國農業科技出版社,1996.

[6] 趙衛國, 李少華,李蘭貴, 等.平原水庫飲用水生物凈化水質研究技術報告[R] .石家莊：河北省水利廳,2002.