遼河保護區支流河口濕地構建

馮新偉，彭劍峰，宋永會，段亮，高紅杰

1.遼寧水利職業學院，遼寧 沈陽 110122 2.中國環境科學研究院城市水環境科技創新基地，北京 100012

遼河流域是國家振興東北老工業基地的核心區域，承載著遼寧省經濟社會發展的巨大壓力。長期的高強度區域開發導致遼河干流生態環境不斷惡化，水資源承載能力面臨嚴峻挑戰，這不僅嚴重威脅了遼河水生態安全，還加劇了遼河干流濕地生態系統嚴重破壞[1]。“十一五”期間，遼河干流水質明顯改善，2009年遼河干流26個斷面全部消滅劣Ⅴ類水體；“十二五”以來，在遼河保護區管理局主持領導下，通過干流砂場整治、生態蓄水、河岸帶修復、垃圾整理、綜合整理等專項整治工作，遼河干流水質持續好轉[2-3]。這就為恢復嚴重受損的遼河干流濕地生態系統提供了契機。

隨著遼河干流水質的逐漸好轉，支流逐漸成為遼河干流污染物的主要來源。而支流河口濕地通常具有重要的生態調節功能，它不僅可有效截留并凈化支流來水中的污染物，確保干流水質達標，還具有優化干流水生態系統，提高生物多樣性的功能[4-6]。因而選擇遼河典型受污染支流構建河口濕地，對于保護遼河干流水質、恢復水生態均具有重要作用。

基于上述情況，結合遼河保護區的河道治理、土地利用、生態恢復和景觀構建工作，設計了遼河干流9條中重度污染支流匯入口河口濕地工程，以期為遼河干流水質的進一步改善提供支撐。

1 遼河支流及濕地現狀

遼河干流共有一級支流33條，其中無污染或輕污染支流11條，中度污染支流13條，重度污染支流9條(圖1)。

分為工業污染主導型支流(2條)、農業面源污染主導型支流(7條)、城市生活污染主導型支流(6條)、工業污染與城市生活污染混合主導型支流(7條)。其中對干流水量及水質影響較大的支流如表1所示。

圖1 遼河保護區主要支流分布Fig.1 Major tributary of Liaohe Conservation Area

表1 2010年部分支流斷面水質狀況

遼河干流及其附屬濕地，對遼寧生態安全具有重要意義。它不僅提供大量食物、原料和水資源，而且在維持生態平衡、保護生物多樣性和珍稀物種資源以及涵養水源、蓄洪防寒、補充地下水、降解污染、調節氣候、凈化控制、控制土壤侵蝕等方面均起到重要作用。目前，保護區內濕地面積占總面積的13，但濕地受損和退化嚴重，濕地植被遭受破壞明顯；由于人類活動，尤其是農業活動的不斷開展，濕地的破碎化程度加劇。這在一定程度上阻礙了濕地生態系統功能的發揮，為濕地植被和生態功能的恢復增加了障礙[9-10]。

2 支流河口濕地設計

2.1 設計思路及目標

以恢復河流生態完整性為目標和出發點，堅持“給河流以空間”，通過重要支流河口人工濕地構建，并保障濕地恢復水利條件，恢復遼河的物理、化學、生態完整性，重現遼河清水碧波的自然風貌。

2.2 濕地設計方法

在遼河的33條主要支流及排干匯入口區域，選取9個典型支流，包括東西遼河河口、招蘇臺河河口、亮子河河口、清河河口、亮溝子河河口、柳河河口、付家窩棚排干河口等。根據支流污染程度和河口灘涂面積，確定各支流河口人工濕地面積及工程布局。河口濕地類型均為表面流人工濕地，具體形式可采用牛軛湖濕地和坑塘濕地等形式。

治療技術內容：包括關節活動技術、肌力訓練、關節松動術、牽伸技術、平衡協調訓練、神經發育療法、神經肌肉本體感覺促進療法、運動再學習療法等。

支流河口濕地設計主要包括以下幾方面：1)濕地位置選擇。根據支流水質、水量，界定河口區范圍，確定濕地擺放位置。2)水質目標確定。對于中度及輕度污染支流(CODCr<80 mgL，氨氮濃度<8 mgL)，濕地按照正常運行期(4—10月)出水提升一個水質等級設計；對于水質超標嚴重(CODCr為80～100 mgL，氨氮濃度為10～30 mgL，黑臭有味，基本無魚類的河流)按照出水CODCr<50 mgL、氨氮濃度<5 mgL設計。3)濕地運行。考慮到北方地區冬季河口濕地難以正常運轉，設計正常運行期為每年的4—10月。4)濕地構建方法。綜合考慮河口區面積、地勢、水文、基質和生物等相關因素，根據HJ 2005—2010《人工濕地污水處理工程技術規范》確定濕地設計參數，給出工程布局；河口人工濕地面積由支流污染負荷、超標時段和枯水期水量計算而定，枯水期水力負荷一般選0.01～0.1 m3(m2·d)，豐水期水力負荷一般選擇0.1～1.5 m3(m2·d)，濕地有效容積(V)、平均深度(H)和水力停留時間(HRT)的計算公式，V=Q(lnC進水-lnC出水)KT；H=VA；HRT=VQ。其中，Q為設計流量，m3d；C進水和C進水分別為進、出水CODCr，mgL；KT為溫度T(℃)時的速率常數，d-1；A為濕地表面積。5)濕地植物搭配。濕地植物選擇包括水生、沼生和濕生，對于污染負荷較大的支流，主要選擇一些控污型植物，如蘆葦、香蒲等。設計思路如圖2所示。

圖2 支流河口濕地設計思路Fig.2 Design pattern of tributary estuary wetland

2.3 濕地建設方案

2.3.1 東西遼河口濕地

東遼河和西遼河交匯于鐵嶺市昌圖縣，其中東遼河枯水期10 m3s，水深1 m，豐水期450 m3s，水深6 m，河灘面積4 km2，水質為Ⅴ類或劣Ⅴ類，主要污染因子氨氮超GB 3838—2002《地表水環境質量標準》0.4倍、CODCr超標1.14倍；西遼河水量枯水期1 m3s，水深0.4 m，豐水期400 m3s，水深5.5 m，河灘面積4.4 km2，河流水質Ⅴ類左右。規劃構建面積約7～8 km2的人工導流牛軛湖濕地，水深0.5～1.0 m；植被選擇土著種為主，配以蘆葦、香蒲等；水力停留時間5 d。

2.3.2 招蘇臺河口濕地

招蘇臺河是跨界河流，河口位于鐵嶺市昌圖縣，枯水期35 m3s，水深2 m，豐水期300 m3s，水深5 m。枯水期為劣Ⅴ類水質，其中氨氮超標2～20倍，CODCr超標2倍。規劃處理重污染枯水期80%以上河水，構建從河口上溯6～10 km、寬度6 km，平均深度0.7 m的表面流濕地；植被以蘆葦、香蒲等為主，水力停留時間7 d。

2.3.3 左小河河口濕地

左小河位于沈陽市沈北新區，平時流量2～3 m3s，水質大多為劣Ⅴ類，主要超標因子為氨氮(超標1～12倍)，CODCr37 mgL。濕地為河口上溯1～3 km、寬1 km，水深0.5～0.8 m的人工表面流濕地；植被以蘆葦、香蒲等為主；水力停留時間6 d。

2.3.4 八家子河河口濕地

八家子河位于沈陽市康平縣，枯水期0.5 m3s，水深1.5 m，豐水期12 m3s，水深4 m，劣Ⅴ類水質。規劃構建從河口上溯6～10 km、寬0.5 km、深0.5～0.8 m的人工導流牛軛湖濕地；水力停留時間5 d。此外，在該區域遼河主河槽上擬修建一座潛壩，形成約10萬m2生態蓄水面，為河口濕地建設提供水位保障。

2.3.5 亮子河河口濕地

亮子河位于開原市，枯水期3 m3s，水深0.4 m，豐水期10 m3s，水深1 m，地勢平坦但污染較重。污水主要來源于慶云堡生活污水及工業廢水，氨氮超標6.3倍。規劃構建從河口上溯3～6 km、寬約1.5 km、深0.3～0.5 m的表面流濕地；植被以土著種為主；水力停留時間5 d。

2.3.6 清河河口濕地

清河位于開原市業民鎮，水量受上游清河水庫控制，水量10～30 m3s，地勢平坦。開原市內工業廢水及生活污水經處理后匯入此河，枯水期水質較差，為劣Ⅴ類，氨氮超標1～10倍。規劃構建從河口上溯3～6 km、寬約5 km、深0.5～1.0 m的表面流推流濕地；水力停留時間6 d。

2.3.7 亮溝子河河口濕地

亮溝子河位于鐵嶺市鐵嶺縣，是一條小型一級支流，河長大約20 km，枯水期0.5 m3s，水深0.5 m，豐水期5 m3s，水深1 m。河水主要是附近農村的生活污水，水質較差。規劃構建從河口上溯1～3 km、寬約1 km、深0.5～1.0 m的人工表面流濕地；植被以蘆葦、香蒲等為主；水力停留時間6 d。

2.3.8 柳河河口濕地

柳河位于沈陽市新民市，河口兩岸均為耕地，CODCr常年維持在Ⅴ類和劣Ⅴ類之間。規劃構建從河口上溯6～10 km、寬3 km、深1.0 m左右的人工表面流濕地；植被以土著種為主，搭配控污植物；水力停留時間5 d。

2.3.9 付家窩棚排干河口濕地

付家窩棚排干位于沈陽市新民市，平時流量2～3 m3s，CODCr約87 mgL，氨氮濃度為13.9 mgL。規劃構建從河口上溯3～6 km、寬0.5 km、深0.5～1.0 m的人工表面流濕地；植被以蘆葦、香蒲等為主；水力停留時間7 d。

3 濕地生態恢復措施

支流河口人工濕地建成后，需逐步恢復河口濕地生態系統，具體工作包括：1)濕地下墊面整治。濕地建成后，以水系連通為前提，整治濕地內各部分下墊面，形成適合植物梯度生長的地勢。2)水文條件恢復。主要通過建設干流橡膠壩提高水位來實現，部分濕地超出橡膠壩控制范圍，可利用內部蓄水設施調節[11]。3)植被恢復。植被是河口濕地生態系統的重要組成部分，重污染河口濕地搭配栽種控污植物，如蘆葦、菖蒲等，而需要景觀效果的河口濕地需搭配栽種睡蓮等景觀植物[12]。4)生境恢復。河口濕地生境恢復主要針對鳥類生長，通過自然封閉濕地建成后形成的孤立沙心洲和河漫灘區域，逐漸恢復鳥類覓食區及棲息地，逐漸增大鳥類種群數量及規模。5)水文調控與管理。定期監控與管理河口濕地水位變化，當水位變化過大時需通過橡膠壩調控濕地內水位[13-14]。6)生態旅游。為保障濕地的長期可持續發展，景觀型河口濕地周邊可發展生態旅游業，但要防控生態旅游產生的次生污染[15]。

4 結語

隨著遼河干流濕地的萎縮及破碎化程度加劇，遼河保護區植被覆蓋率低，導致遼河干流生態系統調控水平低，顯著制約了遼河干流水生態系統的持續改善。針對遼河干流天然濕地嚴重破壞、支流成為主要污染來源、生態用水匱乏等問題，從構建河流健康水生態系統的角度，統籌考慮水利工程、生態修復、生物多樣性等多方面因素，提出在9條重度污染支流構建以表流牛軛湖、坑塘濕地為主的濕地群。工程對于維持河流水生態平衡、保護生物多樣性、降解污染具有重要作用。

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