遼河招蘇臺河河口水環(huán)境綜合治理措施分析

尹 銘 李思辰 曲 磊

（遼寧省水利水電科學(xué)研究院 遼寧沈陽 110003）

遼河招蘇臺河河口水環(huán)境綜合治理措施分析

尹 銘 李思辰 曲 磊

（遼寧省水利水電科學(xué)研究院 遼寧沈陽 110003）

近年來，由于大量人為因素，遼河已經(jīng)成為中國江河中污染最重的河流之一，遼河水無法存活生物，無法用于灌溉，更無法供人畜飲用。這種情況也受遼河上游各個匯入支流的水質(zhì)影響，招蘇臺河作為遼河的一級支流，其污染問題同樣影響著遼河干流的水質(zhì)。本文針對解決招蘇臺河水質(zhì)，恢復(fù)河口生態(tài)環(huán)境的問題采取的一系列舉措做了初步分析。

水環(huán)境 人工濕地 遼河 綜合治理

1 工程概況

招蘇臺河發(fā)源于吉林省梨樹縣大黑山西赫里峰，是遼河干流左側(cè)的一級支流，流經(jīng)吉林省四平市，從昌圖縣西北部的付家鎮(zhèn)張家橋村（或者說是曲家店鄉(xiāng)兩家子村）進(jìn)入該縣，由通江口鄉(xiāng)沙坨子匯入遼河，干流長213km，流域面積4583km2。其中昌圖縣境內(nèi)流域面積3004.1km2，河道蜿蜒曲折，曲折系數(shù)1.72。主槽多呈矩形，平均寬度65m，深2.5 m左右，河相系數(shù)2.42～4.33，河道比降：二道河子匯流口以上為1／2800，匯流口以下為1／4200。流域西鄰東遼河干流，北、東鄰東遼河流域，南鄰亮子河。本次招蘇臺河入遼河口河道與水環(huán)境綜合整治工程區(qū)位于遼寧省昌圖縣通江口鄉(xiāng)沙坨子村附近，招蘇臺河河道左岸為昌圖縣，右岸為法庫縣，工程區(qū)附近有鄉(xiāng)、村級公路通往工程區(qū)，交通條件較好。工程區(qū)地勢相對平坦，略有起伏。擬建濕地總面積126畝，濕地范圍主要以種植水生植物和草本植物為主。

2 存在的主要問題

近年來，吉林省四平市排放的大量工業(yè)和生活污水直接流入招蘇臺河，可以說，如果招蘇臺河污染問題無法及時徹底解決的話，來自吉林的上游的“毒染”就將“浩浩蕩蕩”地匯入遼河，那么包括沈陽在內(nèi)的許多城市飲水將遇到危機。如今，由于這次事故產(chǎn)生的歷史遺留問題依然危害著招蘇臺河、遼河及周邊居民的用水問題。這種污染是長期的，延續(xù)累積的。所以解決水質(zhì)問題勢在必行。

河口地區(qū)本應(yīng)該是生物群落繁衍棲息的場所，但河道內(nèi)農(nóng)業(yè)占地嚴(yán)重，且水質(zhì)條件不良（劣V類），損害了遼河生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，破壞了河口生態(tài)系統(tǒng)。

河道水量不平衡，枯水期存在大量的裸地，在風(fēng)蝕作用下容易演變?yōu)槌鞘械纳硥m源，給周邊地區(qū)的空氣質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境形成威脅。

3 水環(huán)境綜合治理措施

3.1設(shè)計原則

（1）功能科學(xué)化

本著實用為主的原則，首先著眼于河灘地濕地的實際使用功能，科學(xué)合理的進(jìn)行設(shè)計，做到

行洪安全暢通優(yōu)先，河灘濕地生態(tài)恢復(fù)作為本設(shè)計需要解決的主要問題。

（2）景觀生態(tài)化

在植物選擇上，遵循優(yōu)先鄉(xiāng)土濕地植物品種的原則，使其具有最佳適應(yīng)性和抗逆性，生長發(fā)育良好、病蟲害少。其次，水土保持能力強，生物防護(hù)性能好。運用植物的季相變化，形成長期穩(wěn)定的生態(tài)效果和較好的植物景觀。

在總體設(shè)計上，風(fēng)格力求簡潔、大方。在細(xì)部處理上，注意濕地植物生長習(xí)性，花期、花色以及植物栽植的合理搭配，根據(jù)周邊的不同規(guī)劃環(huán)境創(chuàng)造出各具特色又配置合理的植物景觀。

（3）經(jīng)濟(jì)實用化

在景觀設(shè)計中，以經(jīng)濟(jì)實用為原則，盡量降低造價和后期綠化管護(hù)費用。選擇濕地植物時，盡量選擇易于施工、便于養(yǎng)護(hù)的品種，達(dá)到在充分表達(dá)設(shè)計意圖和景觀效果的前提下，減少投資的目的。

3.2工程布置

本次工程的主要任務(wù)是在招蘇臺河入遼河口上游280m處修建一座攔河建筑物—鋼壩閘，雍高河道水位，并輔以修建生態(tài)堰、灘地平整等工程措施，控制濕地水位，使河水從兩側(cè)灘地溢流，形成一定范圍淺水區(qū)域。為保證水生植物生長，部分沙質(zhì)河灘采取換土和覆土措施，形成人工濕地。濕地植被類型包括水生型、沼生型和濕生型，主要選擇一些控污型植物，如千屈菜、香蒲等，用濕地自身的凈化功能來減輕支流來污。同時，對閘址上下游河岸陡坎進(jìn)行防護(hù)，以保護(hù)河流岸線的穩(wěn)定及閘的安全。

招蘇臺河是重度污染的遼河一級支流，在流域采取源頭污染治理和垃圾處理等綜合治污措施基礎(chǔ)上，河口濕地作為攔截支流污染進(jìn)入干流的最后一道防線，在其河口構(gòu)建人工濕地具有改善水質(zhì)、調(diào)蓄水量、美化景觀等多重功能。

人工濕地是在自然濕地降解污水的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的污水處理生態(tài)工程技術(shù)，是一種由人工建造和監(jiān)督控制的，與沼澤地類似的地面，利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用來實現(xiàn)對污水的凈化。

人工濕地技術(shù)是為處理污水而人為地在有一定長寬比和底面坡度的洼地上用土壤和填料（如礫石等）混合組成填料床，使污水在床體的填料縫隙中流動或在床體表面流動，并在床體表面種植具有性能好，成活率高，抗水性強，生長周期長，美觀及具有經(jīng)濟(jì)價值的水生植物（如蘆葦，蒲草等）形成一個獨特的動植物生態(tài)體系。

人工濕地污水處理系統(tǒng)是一種較好的廢水處理方式，它充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境的再污染，獲得污水處理與資源化的最佳效益，因此具有較高的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)及社會效益，比較適合于處理水量不大、水質(zhì)變化不很大、管理水平不很高的農(nóng)村中、小城鎮(zhèn)的污水處理。

本次招蘇臺河入遼河口人工濕地建設(shè)的任務(wù)是在招蘇臺河口上游左岸灘地形成具有水質(zhì)凈化作用的人工河口濕地，以凈化招蘇臺河上游來污，使該支流排入遼河的水質(zhì)達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

3.3進(jìn)水水質(zhì)及凈化效果

3.3.1 進(jìn)水水質(zhì)

收集招蘇臺河口斷面2011年1月至11月期間的監(jiān)測數(shù)據(jù)，每月監(jiān)測一次，具體監(jiān)測指標(biāo)詳見表1。

表1 招蘇臺河口斷面監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計表

從表1可以看出，CODCr、氨氮、BOD5指標(biāo)均超過Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)，CODCr超標(biāo)倍數(shù)在0.05-0.7之間，僅6月CODCr濃度超過30mg/L，氨氮超標(biāo)倍數(shù)在0.21-0.92之間，氨氮濃度均小于2mg/L，BOD5超標(biāo)倍數(shù)在0.25-1.25之間，除6月和9月以外，BOD5濃度均小于8mg/L。

因此，依據(jù)招蘇臺河口斷面的監(jiān)測結(jié)果，并兼顧工程實施的具體情況，確定進(jìn)水水質(zhì)為CODCr≤30mg/L、氨氮≤2mg/L、BOD5≤8mg/L。

3.3.2 水質(zhì)凈化效果

水質(zhì)凈化效果見表2。

表2 表面流濕地凈化效果

3.4表流濕地設(shè)計

（1）單元功能

河水從表面流人工濕地系統(tǒng)表面流過，土壤表層水中的微生物充分降解污水中的有機物質(zhì)。表層土壤中的植物根系在與河水接觸，充分吸收污水中營養(yǎng)物質(zhì)的同時，也起到了交換、吸附和截留污染物質(zhì)的作用，達(dá)到最終設(shè)計出水水質(zhì)。水生植物對污染物的去除起著重要作用，除了自身吸收一部分營養(yǎng)物質(zhì)之外，還為濕地系統(tǒng)提供大量的DO和為微生物提供棲息地。

生態(tài)堰充當(dāng)?shù)碌淖饔茫鹘?jīng)過時能自然跌水，對河水進(jìn)行曝氣，提高水中DO的質(zhì)量濃度，結(jié)合植物的作用對污染物進(jìn)行厭氧與好氧降解，促進(jìn)污染物的去除。

（2）設(shè)計參數(shù)

濕地處理規(guī)模為40000 m3/d，濕地設(shè)計負(fù)荷選用25 kg BOD5/h m2·d，需濕地面積6.6hm2，濕地每日降解160 kg BOD5。

（3）濕地布置

河水從招蘇臺河鋼壩閘前流向處理區(qū)，在招蘇臺河與遼河交匯處左岸灘地上，絕對高程在71.8-72.2m常水位區(qū)間內(nèi)，根據(jù)不同水生植物品種對水深的要求進(jìn)行合理有序栽植。濕地面積6.6公頃，長寬比約3:1。水生植物以香蒲、菖蒲為主，主要優(yōu)點為韌性好，對水流阻力小。

在表現(xiàn)形式上，采用大片組團(tuán)式栽植方式，如香蒲、菖蒲、茭白、千屈菜等都是各成一片，形狀上仿佛“葉子”的造型漂浮在河面上。清風(fēng)微拂，形成一片片“碧波綠浪”的動態(tài)景觀。

結(jié)合生態(tài)堰、鋼壩閘等節(jié)點位置，設(shè)計上更加豐富水生植物品種，突出開花品種，如：千屈菜、澤瀉、紅蓼等，用以烘托硬質(zhì)景觀的同時，更加完美的展示生態(tài)自然景觀。

在濕地范圍內(nèi)，左側(cè)河道大堤采用植物進(jìn)行護(hù)坡，種植的植物有臥莖景天、杞柳和紫穗槐。

3.5濕地植物選擇

3.5.1 濕地植物選擇原則

（1）適應(yīng)能力強，或為本土優(yōu)勢品種。

（2）根系發(fā)達(dá)，生物量大，營養(yǎng)生長與生殖生長并存。

（3）具有較強的抗病蟲害及耐寒能力。

（4）植物在生長過程中根系能從污水中吸收營養(yǎng)物質(zhì)加以利用，同時吸附和富集重金屬和一些有毒有害物質(zhì)。

（5）植物要具有將光合作用產(chǎn)生的氧氣通過氣道輸送至根區(qū)，在植物根區(qū)的還原態(tài)介質(zhì)中形成氧化態(tài)微環(huán)境的能力，為根區(qū)的好氧、兼性和厭氧微生物提供各自適宜的小生境。

（6）濕地植物具有一定的經(jīng)濟(jì)效益、文化價值、景觀效益和綜合利用價值。

3.5.2 濕地植物種植表

植物種植種類及數(shù)量見表3。

3.5.3 洪水對濕地植物的影響

本工程表流濕地水深在0.3-0.5米之間，選擇的水生植物最適宜水深為30cm，如淹水深度超過60cm，對水生植物的正常生長均有抑制作用，淹水深度60cm以上超過一周，水生植物容

易死亡。洪水造成的泥沙淤積對表面流濕地系統(tǒng)對系統(tǒng)表面稍作清理、平整，整個系統(tǒng)就能夠恢復(fù)正常運行，因此如水生植物長時間受淹，應(yīng)進(jìn)行排澇措施，并在行洪過后及時修復(fù)系統(tǒng)，對死亡植株清除并重新進(jìn)行栽植。

表3 植物種植種類及數(shù)量

4 效益分析

4.1生態(tài)效益

濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能主要包括有機質(zhì)的合成與生產(chǎn)、生物多樣性的產(chǎn)生與維持、調(diào)節(jié)氣候、營養(yǎng)物質(zhì)貯存與循環(huán)、土壤肥力的更新與維持、環(huán)境凈化與有害有毒物質(zhì)的降解、植物花粉的傳播與種子的擴(kuò)散、有害生物的控制、減輕自然災(zāi)害等許多方面。

濕地是蓄水防洪除澇的天然“海綿”，可以在暴雨和河流漲水期儲存過量的降水，從而避免發(fā)生洪澇災(zāi)害，并且保證工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有穩(wěn)定的水源供給。濕地為動植物提供獨特的生境棲息地，適于各類生物的生存、繁衍，形成物種多樣性。

4.2社會效益

濕地可為居民提供休閑娛樂場所，豐富居民的業(yè)余生活。濕地豐富的水體空間，水面多樣的浮水和挺水植物，以及鳥類和魚類，都充滿大自然的靈韻，使人心靜神寧。隨著現(xiàn)代城市的快速發(fā)展，越來越多的居民渴望回歸自然，濕地以其自身獨特的特點正好滿足了居民這種心理需求，成為眾多城市居民的休閑娛樂場所。

4.3環(huán)境效益

濕地可以降解污染物，凈化水質(zhì)，預(yù)計每年COD削減總量為120噸，減輕入遼河的水質(zhì)污染。受污染地表水劣Ⅴ類經(jīng)處理后可達(dá)到Ⅲ～Ⅳ類，有時可以達(dá)到飲用水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；適用面廣，除處理城鎮(zhèn)生活污水外，也能廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、食品、礦山等工農(nóng)業(yè)廢水的處理。另外隨著遼河水質(zhì)改善，水體景觀價值提高，使城市環(huán)境優(yōu)美、整潔，創(chuàng)造良好的投資環(huán)境，大大促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，產(chǎn)生巨大的間接經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

人工濕地作為一種生態(tài)工程技術(shù)，在應(yīng)用的過程中經(jīng)常作為出水生態(tài)修飾之用，主要用于城市污水或生活污水的處理。隨著研究的深入和工藝的改進(jìn)，人工濕地系統(tǒng)獨特的凈化效果不斷為人們所認(rèn)識，目前已發(fā)展成為較完備和獨特的污水處理技術(shù)，并在世界范圍內(nèi)被廣泛采用。同時，濕地處理污水技術(shù)也還有許多問題有待解決。

水是生命之源，人類的生產(chǎn)，生活都不可能離開水。所以保護(hù)好現(xiàn)有水資源，努力恢復(fù)被我們破壞的河流生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)該是當(dāng)今水利事業(yè)的重要工作。招蘇臺河水環(huán)境綜合治理工程不僅是固河利民的水利工程，更邁出了水利工程與環(huán)境工程相結(jié)合從而達(dá)到改善生態(tài)環(huán)境的第一步。今后的水利工程不僅應(yīng)是利民、惠民的工程，更應(yīng)該是造福子孫后代的可持續(xù)工程。

1 吳振斌. 復(fù)合垂直流人工濕地[M]. 北京: 科學(xué)出版社. 2008.2.

2 張虎成. 人工濕地生態(tài)系統(tǒng)污水凈化研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備, 2004,5(2):11-15.

3 隋艷杰, 王國生, 鐘玉書等. 蘆葦濕地系統(tǒng)對化肥廢水凈化的研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2007,(5):9-11.

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.07.017

TV213.9

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1672-2469(2014)07-0053-04

尹銘（1985年—），男，助理工程師。