基于前置庫生態技術的水庫生態建設研究

張 成

（遼寧省水利水電勘測設計研究院，遼寧 沈陽 110006）

基于前置庫生態技術的水庫生態建設研究

張 成

（遼寧省水利水電勘測設計研究院，遼寧 沈陽 110006）

為改善遼河干流生態環境，在石佛寺水庫內設置前置庫，利用前置庫凈化水質、生態修復的功能來修復和改善庫區內及庫區下游河道生態環境。本文重點闡述了前置庫的功能和作用，介紹了石佛寺水庫內前置庫的生態建設內容，并探討前置庫建設前后，對庫區及庫區下游生態環境的改善程度。研究結果表明:前置庫建成后，石佛寺庫區內及下游河流生態環境得到了較大程度的改善，進入下游的污染物得到有效控制，氮、磷年平均去除率均達到 30%以上，泥沙年平均沉降率達到 60%，河道水生態系統也逐步得到恢復。研究成果對于遼河水生態建設及其他河流生態建設和生態恢復提供了參考。

水庫前置庫技術；生態建設；水環境治理；石佛寺水庫

1 引言

當前，社會經濟快速發展，使得河流水環境不斷發生變化，流域水污染、水土流失等水生態環境問題日益突出，人類對水生態環境保護和改善的需求迫在眉睫。在科學發展和和諧社會理念指導下，流域水生態建設及修復已經是現代水利建設的重要內容和目標。近些年來，水生態建設和修復的技術和理論快速發展，一些生態建設和修復技術已經在一些流域得到實踐，取得一定的成效。自十二五規劃以來，遼河干流重點實施了一些點源和面源污染相結合控制的流域水污染治理措施，取得一定的效果，但是遼河干流的水環境特別是生態環境未得到徹底的改善和修復，因此對于遼河的水生態建設和修復一直被社會各界人士廣泛關注，對于遼河干流水生態建設和修復的研究也逐步被提上相關議程。對于河流生態環境修復的研究成果，近些年來，由于是熱點研究問題，得到國內外許多學者的廣泛研究，也取得一定的研究成果，但對于運用前置庫來進行河道生態環境治理的研究成果相對較少，隨著前置庫投資小、見效快、效果好的特點，也逐步在一些流域得到推廣和運用，但該項技術還未在遼寧地區得以運用，因此為更好的改善遼河的水生態環境，引入前置庫技術，在石佛寺水庫內劃定前置庫區域，在區域內種植水生植物等相關生態建設，有效控制河流污染物，改善和修復遼河干流生態環境。

2 石佛寺水庫概況

石佛寺水庫是遼河干流唯一的一座控制性水利工程，水庫為河道型平原水庫。水庫主、副壩全長42.6km，共有16孔泄洪閘，閘孔總寬度為 248.5m。水庫壩址地理位置位于沈陽市沈北新區黃家鄉和法庫縣依牛堡鄉，距離沈陽市區約 47km。壩址以上流域面積164786km2，其中在遼寧省內流域面積為16161 km2。庫區淹沒范圍為 50.41km2，回水長度達到 21.17km。石佛寺水庫工程特性見表 1。

表1 工程特性表

3 前置庫的概念和組成

前置庫是運用水庫的蓄水功能，將受到面源污染影響的徑流污水截留在水庫中，通過物理、生物強力凈化作用后，再排入受到保護的流域水體中。前置庫的主要功能包含凈化水質以及蓄渾排清的功能：首先通過減緩流入水庫的水流速度，使得徑流污水中的泥沙得以沉淀，同時，以顆粒狀態存在的面源污染物也隨著泥沙沉淀；其次，利用前置庫區域內的水生態系統，吸收和去除水體及底泥中的污染物。前置庫主要有三部分組成，包括沉降系統、導流系統以及強化凈化的系統，前置庫的主要工藝流程見圖 1。

圖1 前置庫工藝流程圖

4 基于水庫前置庫的石佛寺水庫生態建設內容

石佛寺水庫內設置的前置庫生態建設區面積為1308.02hm2，在前置庫內種植水生植物，其中蘆葦和蒲草種植面積為 424.33hm2，荷花種植面積為267.00hm2，植物喬灌木種植面積為 185.43hm2。前置庫生態建設區分為水生植物區、水道生態建設區、河道主槽生態建設區、岸堤保護戧臺生態建設區、人工綠島區、岸堤公路綠化及庫區觀賞植物種植區共 7個前置庫單元建設區，石佛寺水庫正常的蓄水高程為46.2 m，考慮水生植物種植特性以及植物生長特點，并結合水生植物對水質的凈化原理等因素，確定蘆葦和蒲草種植高程為 45.9m。考慮景觀植物季節性，種植適宜生 長水深為 0.8～1.2m，確定前置庫景觀植物建設區荷花種植的高程為45.0～45.4m。

5 前置庫建設后生態改善度分析

5.1 水環境改善度

前置庫的建設對減少水庫淤積和改善水質方面發揮了巨大的作用。表 1和圖 2為前置庫建設前后水質改善度，建設前置庫后，運用前置庫內沉降系統和礫石床沉降泥沙的特點，使得進入前置庫的泥沙得到有效沉降，從表 1中可看出 2011年 ～2014年經過前置庫生態技術處理后，進入庫區的泥沙去除率均達到 60%以上，有效解決石佛寺水庫泥沙淤積和水庫下游河道泥沙淤積問題。其次，前置庫的建設可強化凈化河流水質，通過前置庫內水生植物的布設和種植，可有效吸收和降解水體中的總氮和總磷，使河流水質得到凈化，從表 1中可以看出，建立前置庫后，2011年 ～2014年石佛寺水庫總氮和總磷去除率均值達到30%以上，總氮的去除率變幅為27.19%～33.16%，總磷的去除率的變幅為28.80%～32.88%，建立前置庫后，進入庫區和庫區下游水質得到較大程度的改善。圖2為前置庫建設后水質改善對比圖，從圖中可以明顯看出，前置后建設后，經過前置庫生態技術處理后，進入庫區和庫區下游的污染物得到明顯控制，總氮、總磷和泥沙得到明顯去除，效果顯著，前置庫技術對石佛寺水庫及庫區下游的水質具有非常明顯的改善作用。

表2 前置庫建設后水質改善度

圖2 前置建設后水質改善對比圖

5.2 生態系統的改善度

前置庫內共栽植水生植物面積為 6.91 km2，大大增加前置庫區內水體的自凈功能，從而改善庫區及庫區下游河道水質，經過前置庫技術后，石佛寺庫區逐步成為魚類以及野生動物的適宜棲息的場所，石佛寺水庫呈現出水清、草綠、花美的和諧自然生態景觀，庫區生態環境得到較大程度的改善和修復。圖 3～圖4 為采用前置庫技術的石佛寺水庫庫區生態建設前后實景圖，從圖中可看出石佛寺水庫庫區生態工程建設后，石佛寺庫區區域自然氣候條件得到較大程度改善，生態建設區及庫區周邊的空氣濕度大大增加，水庫周圍及庫區空氣得到有效凈化；石佛寺庫區區域生態系統得到較大程度改善，庫區為各種動植物提供適宜的生存場所。

6 結論

文章介紹了前置庫的概念和系統組成，敘述了基于水庫前置庫技術的石佛寺水庫生態建設內容，并探討了水庫前置庫技術對于石佛寺庫區及下游河流生態環境改善情況，研究取得以下結論：

圖3 水生植物建設前后生態改善圖

（1）前置庫技 術具有投資小、見效快、效果好的特點，適合于水庫及河流生態建設和修復；

（2）建設前置庫后，2011年 ～2014年總氮的去除率變幅為 27.19%～33.16%，總磷的去除率的變幅為 28.80%～32.88%，泥沙沉降率均到達到 60%，前置庫生態技術使得進入庫區和庫區下游污染物得到有效控制，水質改善效果明顯；

（3）前置庫建設后，石佛寺水庫庫區生態系統得到修復，庫區維持健康良性發展狀態。

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1672-2469（2015）08-0111-04

DO I：10.3969/j.issn.1672-2469.2015.08.038

張 成（1983—），男，工程師。