萬陽湖濕地工程生態系統恢復設計

程建中

(濟源市布袋溝供水站，河南 濟源 459000)

0 引言

河湖是生物群落的棲息、覓食場所，也是生命共同體中重要組成部分。治理范圍內現狀大部分為農田和村落，區域現狀防洪排澇主河道內為生產生活污水，地表常年無水，垃圾亂傾倒，水系生態功能退化等問題不斷凸顯。濕地工程對恢復河道生態功能、改善主中心區整體生態環境、保障城市健康和諧發展，具有重要的作用。

河道中濕地具有濕地一般特征，也有其獨特性，其生態系統自然維持與周圍生態系統的平衡狀態，是一個自然的開放系統。濕地生態系統恢復設計是應用生態工程的原理和方法對濕地進行構建、恢復和調整，以利于濕地正常功能的運作和生態系統服務的可持續性。田湖草生態保護修復工程濟源市人工濕地項目屬于太行山區水源涵養和土壤保持重要生態功能區，因此人工濕地項目的建設決定水源涵養功能能否持續健康發揮作用，將直接影響到太行山區生態系統的穩定。

1 濟源市人工濕地項目

在國家生態文明建設、治水新思路、“一路一帶”戰略的大背景下，結合中原經濟區規劃，按照中國優秀旅游城市和省級歷史文化名城的城市職能定位。濟源市確定以“水暢、水豐、水清、水活、水美、水利”為水系建設目標，將濟源市打造成美麗的北方水城，實現“九水共濟，城水共榮”的規劃愿景。

河南省南太行地區山水林田湖草生態保護修復工程濟源市人工濕地項目的主要任務是立足于濟源市市區周邊鄉鎮環境，結合城市與郊野過渡帶的區位特征，創造以自然野趣為主體，以濱河生態修復為主，景觀游憩為輔，通過豐富的水形態設計和生態修復工程，讓綠色添染兩岸，讓魚蝦重游水中，讓水鳥回歸河流。拓展河道濕地發展空間，發掘濕地體驗、濕地觀光等景觀功能。

河南省南太行地區山水林田湖草生態保護修復工程濟源市人工濕地項目主要包括萬陽湖濕地工程、玉陽湖濕地工程、曲陽湖濕地工程、蟒河(濟源大道-南官莊段)濕地、城市水系生態修復工程和小沙河濕地工程。

萬陽湖濕地工程為萬陽湖提升改造工程，主要是對萬陽湖南岸進行提升改造。

2 萬陽湖及萬陽湖濕地工程現狀

2.1 萬陽湖

萬陽湖位于濟源市區以西6 km的塌七河上，空置面積48.70 km2，是一座以防洪為主、兼顧養殖及旅游綜合利用的小(1)型水庫，原有設計灌溉效益已喪失。根據三湖治理工程，萬陽湖擴容工程是在水庫除險加固完成的基礎上，對水庫水面面積的擴大和庫容的擴大，參與防洪調節。擴容的原則是保持水庫的正常蓄水位178.58 m。

萬陽湖現狀水面較小，根據地形地勢條件，通過開挖將萬陽湖庫面向北向東延伸，水面擴大到以思禮村為邊界的區域，原地形187 m高程的高地形成半島，洪澗河在該段直接入庫。擴容部分的水庫底高程為177.08 m，正常蓄水位時水深1.50 m，相應水面面積46.02萬m2。

萬陽湖(原名三河水庫)壩址以上控制流域面積48.70 km2?？値烊?81.40萬m3，興利水位179.36 m，興利庫容71.40萬m3，死庫容18.80萬m3，設計灌溉面積0.05萬hm2。

萬陽湖庫區河谷寬一般150～300 m，岸坡頂高程一般180.50～187.50 m，庫區擴容施工開挖前原河床高程一般170.00～176.50 m，開挖后現狀河床起伏不平，最低處高程約168.50 m，湖水深1～4 m。見圖1。

圖1 萬陽湖現狀圖

2.2 萬陽湖濕地工程現狀

目前萬陽湖正在實施濟源市萬陽湖省級濕地公園工程，項目主要建設內容包括：濕地保護工程、科普宣教工程、科研監測工程、合理利用工程、防御災害工程、社區共建共管工程、保護管理基礎能力建設工程、基礎設施工程等。形成由公園內廣場、親水平臺、健身步道、生態浮島、花廊、水邊景亭、景橋、親水木棧道、游園、觀景塔、下沉廣場、健身廣場、濱湖廣場、科普長廊、綜合管理中心、生態停車場等組成的萬陽湖濕地生態保護系統。形成了水中有島、步道通幽的旖旎景觀。但由于資金限制，萬陽湖南岸提升工程尚未開展。

根據《防洪標準》《水利水電工程等級劃分》，按照堤防保護區內耕地、人口等因素綜合確定各工程規模。萬陽湖濕地工程等別為IV等，防洪標準采用50年一遇。治理段主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級，臨時建筑物5級。

萬陽湖濕地主要為萬陽湖，萬陽湖流域面積按48.70 km2考慮，依據《水利水電工程設計洪水計算規范》規定：流域面積<50 m2，可用推理公式計算。據此，工程設計洪水采用小流域推理公式進行計算。

3 萬陽湖濕地工程區氣候、地質條件

3.1 氣候特征

濕地工程項目區所處位置屬于暖溫帶大陸性季風型氣候,季風進退與四季替換比較明顯。年平均氣溫14.30℃，一月最冷，平均氣溫0℃，七月最熱，平均27.30℃。降雨年際間變化也較大，最大年降水量與最小年降水量相差3.23倍，而且有連續干旱和連續豐水的特點。多年平均水面蒸發量1 700 mm，干旱指數1.72。

由于降水年際變幅大，流域內年降雨量、暴雨量、年徑流量、洪水等資料年際變幅相應較大。暴雨主要發生在6-9月，較大暴雨發生時間多在七月中旬至八月下旬，暴雨中心主要集中在上游山區。

3.2 地下水類型

工程場區河漫灘上部第四系全新統級配不良砂(礫)層中分布豐富的地下水，屬孔隙型潛水，地下水埋深略低于地表水位，埋藏淺，地下水位埋深0.90～4.10 m，主要含水層為河槽中的第③層混合土卵石及兩岸階地下部的第⑤層混合土卵石，隔水層為河床及兩岸階地底部的第⑥層粉質黏土。地下水受大氣降水及地下徑流補給為主，主要以地下徑流方式排泄。地下水位受大氣降水影響較大，據區域資料，枯水期—豐水期地下潛水位升降變幅為1.50～2.50 m。

3.3 地質條件及評價

工程區地層主要為第四系全新統(Q4)、上更新統(Q3)沖洪積形成的松散沉積物。

①人工填土(Q4ml)：雜色，主要由粉質黏土組成，厚度一般1～4 m，分布于萬陽湖區北岸階地上部。

②2含礫粉質黏土(Q42al+pl)：灰黃色、灰褐色，夾礫石，可塑～軟塑狀。主要分布在河槽表層，分布不均，厚度一般0.60～1.00 m，此層上部局部有卵礫石堆積。

③混合土卵石(Q42al+pl)：雜色，母巖成分主要為石英巖、砂巖，磨圓度較好，粒徑一般2～10 cm，個別達15 cm，含量60%～70%，砂質及少量泥質填充，呈松散～稍密狀。該層主要分布在河床地層的中上部，層厚一般4.00～5.50 m。

④粉質黏土(Q41al+pl)：褐黃色，蟲孔發育，偶見鈣質結核，硬塑～可塑狀，主要分布在河道左右岸上部及河床上部，形成來水河道岸坡及臺地。

⑤混合土卵石(Q41al+pl)：雜色，母巖成分主要為石英巖、砂巖，磨圓度較好，粒徑一般2～10 cm，個別達15 cm，含量50%～70%，砂質及少量泥質填充，呈松散～稍密狀，局部夾透鏡體狀級配不良砂夾層。主要分布在兩岸河谷階地下部，厚度一般0.90～2.50 m。

⑤1級配不良砂(Q41al+pl)：青灰色，濕～飽和，稍密狀，主要成分為長石、石英等，顆粒均勻，級配不良，該層呈透鏡體狀分布于⑤層混合土卵石中。

⑥粉質黏土(Q3al+pl)：棕黃色，針狀空隙發育，含有少量的黑色斑點，偶見鐵質侵染，堅硬～硬塑狀，局部夾透鏡體狀含細粒土砂夾層。主要分布在河谷兩岸階地的底部及河床的底部。

⑥1含礫黏性土(Q3al+pl)：礫石物質成分主要為白云巖，粒徑一般10～20 mm，大者60～90 mm，磨圓度一般，充填黏性土，呈透鏡體狀分布于⑥粉質黏土層之中，厚度一般0.90～2.50 m。

⑥2含細粒土砂(Q3al+pl)：褐灰色，稍濕，稍密狀，主要成分為長石、石英等，級配不良，該層呈透鏡體狀分布于⑥層中。

4 萬陽湖濕地工程生態系統修復設計

萬陽湖濕地工程治理范圍為萬陽湖南岸。河南濟源萬陽湖省級濕地公園目前已基本完成建設，由于原設計方案資金限制，萬陽湖南岸生態修復工程、其他配套工程和景觀工程未實施，此次對其進行完善。

4.1 生態修復工程設計

萬陽湖南側堤頂農村農業生產中農藥、化肥使用不合理，污水排放、垃圾處理基礎設施不足；附近農村生活污水和垃圾隨降雨和徑流沖刷進入湖內，面源污染問題嚴重。為防止面源污染直接進入湖內造成水質污染，采用植物緩沖帶和透水鋪裝防止面源污染問題。

4.1.1 植被緩沖帶設計

植物緩沖帶為坡度較緩的植被區，經植被攔截及土壤下滲作用減緩地表徑流流速，并去除徑流中的部分污染物，植被緩沖帶對地表徑流的防污去污作用主要通過喬、灌、草立體防污功能區實現，其防污去污過程為：來自農田、道路的污染物首先通過河岸帶的喬、灌、草 緩沖帶，其中的固體懸浮物被下層密集的草本層攔截，并且部分污染物被草本植物直接吸收，上層的喬木、灌木通過反硝化作用實現深層次土壤的氮、磷污染物截留，然后利用河道現狀護坡可進一步過濾、吸收污染物。同時，在整個過程中，大型土壤動物和土壤微生物也可以降解、轉化一部分污染物。經過植物、動物、微生物等多個生物類群的層層吸收、沉積、轉化，可最大限度地控制進入河流污染物的種類與含量，保障河流水環境質量。萬陽湖南岸植被緩沖帶主要南側庫岸構建，草本緩沖帶選用成卷草皮；喬木選用木槿、紫葉李等，種植于萬陽湖岸邊。

4.1.2 透水鋪裝設計

透水鋪裝是指將孔隙率較高、透水性較好的材料應用于道路路面?？梢允褂晁M入透水鋪裝的內部，儲存適量的雨水，減少洪峰流量，消減徑流系數。

養護步道透水鋪裝的主要結構布局如圖2。

圖2 透水磚鋪裝斷面圖

根據結構斷面顯示，透水鋪裝的構成主要有土基、墊層、基層、過濾層和面層組成。土基：位于透水鋪裝結構最底層，土基對透水性的好壞及整個結構都具有重要影響。墊層：位于基層和土基中間的結構層。主要作用是防止雨水等滲透入基層，減少對土基結構的破壞。基層：是透水鋪裝最重要的環節，是儲存雨水的關鍵部分?；鶎幼鳛閰R集雨水或短歷時儲存，必須具有較大的孔隙率。過濾層：過濾層位于基層的上部。面層：應堅實平整并有一定透水特性。

萬陽湖南岸透水鋪裝主要設置在庫岸養護步道上，鋪裝材料選用彩色透水磚。

徑流污染控制主要工程量見表1。

表1 主要工程量表

4.2 水系生態修復工程設計

萬陽湖濕地水系生態修復工程是在思禮鎮萬陽湖濕地公園的基礎進行提升，主要內容是對萬陽湖南岸進行綠化，綠化面積2.18 hm2新修棧道183 m，園路鋪裝1.73 km，景觀平臺3 處。

4.3 景觀工程設計

為搭配已建成的河南濟源萬陽湖省級濕地公園項目，此次在萬陽湖南岸設置擋墻長84 m，地面鋪裝約3 134 m2，防腐木座凳約21個，2 m寬木鋪裝約15 m，2 m寬親水木棧道約183 m，鋼欄桿約52 m，木欄桿約365 m，親水木平臺3處。

4.4 其他配套工程設計

根據萬陽湖布置植被緩沖帶區域范圍，結合現場實際情況，布置灌溉設施一處，主要包括灌溉水源工程及灌溉管道工程。

4.4.1 灌溉水源工程

根據現狀情況，灌溉水源選擇市政供水管網進行供水。市政管網水源為天壇山供水工程管線，管線沿著濟邵路鋪設，干管管徑DN400，支管管徑DN300，水壓 0.90 MPa。

4.4.2 灌溉管網工程

給水管線采用 1.60 MPa 給水 PE 管，管徑90 mm，PE管總長147 m，配套快速取水閥 51 套，支撐管安裝取水閥采用DN25 鍍鋅鋼管連接采用專用管件，系統管道埋深≥1.00 m(管底)，管道溝槽底部應平整無雜物，管底至管頂以上 10 cm 處采用細土回填。

綠化灌溉工程主要工程量見表2。

表2 綠化灌溉工程主要工程量表

5 總結

河南省南太行地區山水林田湖草生態保護修復工程濟源市人工濕地項目可以改善河道水質污染的問題，促進水資源的永續利用，提升城市形象，而且有利于保持經濟發展、社會進步、生態保護三者之間的高度和諧，促使濟源成為人與自然互惠共生的宜居宜業、宜游城市。