團城湖調節池水環境現狀及保護措施

高大偉 賈紅燕 田 杰

(北京市南水北調團城湖管理處,北京 100195)

團城湖調節池位于海淀區四季青鎮玉泉行政村,南鄰北四環西路,北至中塢新村,東鄰南水北調中線團城湖明渠,西至北塢村路,同時緊鄰頤和園和三山五園風景區,屬于世界文化遺產保護區,也是北京市規劃建設的綠化隔離地區和南水北調水源保護區,因此水源保護是重中之重。

1 團城湖調節池概況

1.1 工程概況

團城湖調節池水源來自南水北調中線工程團城湖明渠分水,水質常年保持在Ⅱ類。該工程于2012年11月12日開工,2014年6月底主體工程完工后投入運行,總占地面積67hm2,其中水面面積為33hm2,水深常年保持在5.0m左右,調蓄水位為45.0～49.0m,最高運行水位為49.5m,池底高程為44.0m,調蓄容積為127萬m3,最大儲水容量為166萬m3[1]。

1.2 京西水源調度的關鍵樞紐作用

團城湖調節池是北京市南水北調配套工程的重要組成部分,是京西水源調度的關鍵樞紐,是利用南水北調水向城市供水的關鍵工程,作為北京市南水北調供水系統中的重要水利樞紐,發揮著承上啟下的作用。團城湖調節池可接納密云水庫和南水北調來水兩大水源,經調度后分別向北京市第八水廠、第九水廠、田村水廠、燕化引水工程、東水西調工程、城市河湖水系、高水湖養水湖等處供水,發揮著重要的供水效益和生態效益[2]。

2 水環境現狀

2.1 運行現狀

團城湖調節池共有1處進水口和3處分水口(環線、田村及高水湖養水湖),目前環線和田村2處分水口未投入運行,只經高水湖養水湖分水口向海淀區河湖分水,流量控制在0.5～1.0m3/s,整體流速較慢且集中在調節池東岸,由于調節池水面面積較大,導致池內水體不能有效循環流動。連通調節池與北京第九水廠的團九二期工程預計2022年通水,通水后將極大地改善調節池水環境狀況。

2.2 工程現狀

為充分發揮調節池的分水、調蓄、水源保障等作用,強化調節池的防滲性,池體、池壁均采用硬化處理,沿岸邊2m栽植水生植物,并鋪設魚巢磚以及植草磚等,淤泥多來自輸水過程中以及岸邊水土流失過程中所攜帶的泥沙。該現狀不能為水生植物生長提供適宜的環境與空間,同時沒有適宜的淺灘為水鳥、魚類提供棲息、繁衍的場所。

2.3 水生物、水質現狀

調節池水源來自南水北調中線工程末端,水質常年保持在Ⅱ類,但其中總氮、氨氮含量介于Ⅱ、Ⅲ類水之間,可能與中線來水中氨氮和總氮含量有關。尹煒等[3]通過對南水北調中線總干渠湖北-北京各個區域水質變化進行研究,發現總干渠水質中氨氮由南到北呈現出升高趨勢,總氮整體呈現大幅度波動,需持續加強水質監測。調節池中浮游生物、水生植物等種類較少,水體自身凈化能力較差,魚類以鰱魚、草魚、青魚等為主,夏季隨著氣溫逐漸升高,水體內產生大量藍藻,并逐步聚集漂浮在水面,嚴重影響調節池觀感及水質安全。除藍藻外,還存在死魚、楊柳絮、枯枝爛葉等其他垃圾,每日產生的水面垃圾約20kg。

2.4 其他風險點

a.外來人員闖入。由于團城湖調節池位于三山五園風景區,曾多次被誤認為公園,發生翻越闖入事件,周界安防存在隱患。

b.高水湖養水湖分水口與海淀區金河相連通,存在外來水源倒灌引發飲用水污染的風險。在建設前期,對調節池所處區域的地下水進行監測,結果表明部分指標超標,存在地下水污染的風險,需預防地下水污染。

c.外來物種入侵的風險。南水北調中線工程在排空檢修期間,暗涵擋墻上發現了大量淡水殼菜,可能會造成影響工程安全、污染水體、破壞原有生態平衡等危害,需要多加關注與防范[4]。由于中線工程與團城湖調節池相連通,隨著團城湖調節池工程的投入運行,輸水流量加大,需加強淡水殼菜的監測,防止物種入侵。

d.團城湖調節池綠化面積達到34hm2,園區建成時間較短,環湖山體為人造山體,長期處于不穩定狀態,在汛期易發生水土流失,存在發生面源污染的風險。

3 措 施

3.1 管理措施

3.1.1 安保管理

物防:團城湖調節池采取封閉管理,調節池周圍均布置圍墻、圍欄。技防:沿調節池外圍圍墻、圍欄安裝視頻監控以及紅外對射報警設備,同時設置安保中控室,24小時值守,并針對紅外對射報警提示及時進行檢查。人防:安保2人一崗,園區內24小時不間斷巡查,園區外圍1圈/d。物防與人防相結合,提升團城湖調節池水源地安保管理效率。

3.1.2 工程巡查

設置工程巡查崗,作為調節池水環境保衛的另一道屏障進行巡查。2人一組,每日2次,對團城湖調節池水面、周邊渠道、調節池外圍是否存在污染水環境的行為等進行巡查。

3.1.3 水質監測

加強水質監測工作,每月收集調節池水質監測報告,了解調節池水質變化情況。在特殊時期,如調節池排水工作開展期間,增加取樣頻次進行加密監測,同時在調節池西岸、高水湖養水湖出水口處安裝“水質偵察兵”,動態監測調節池水質變化。目前,調節池已建立水質在線監測系統,每日不間斷進行水質在線監測,同時設置了警戒線,當水質指標臨近警戒線時可及時進行預警。

3.2 運行措施

?自2019年起,通過高水湖養水湖分水口向海淀區河湖補水,在補水的同時也帶動了調節池內部水體流動,改善了水環境狀況;?在田村分水口安裝曝氣機,加速了局部湖水流動,提高了水中溶解氧含量,從而起到了凈化水質的作用;?按照單位維護細則,每3年對調節池進行吹排空換水,分別在2018年和2021年完成調節池排空換水工作,每次排水約114.8萬m3,通過抽排水工作改善了調節池內水質,一定程度上緩解了藍藻的暴發;?利用現有人員以及船只,每日開展不少于2次的水面保潔工作,在夏季藍藻暴發高峰期,由于水面面積較大,以及在水生植物密植區域漂浮著大量藍藻,加大了打撈難度,因此可在重點時間增加打撈人員,同時改進打撈工具,并在船體安裝固定支架以及大型過濾網,增大打撈面積,提升打撈效率。

3.3 工程措施

?根據環湖岸邊地形的變化情況,在團城湖調節池中設置東中西3座導流島,合理引導調節池內的水流,避免池中出現死水區[5];?環湖設置魚鱗坑、鉛絲石籠、卵石等,同時沿岸邊鋪設沙袋、土工布等減少水土流失;?環調節池設置排水溝、排水管,同時環湖路采用無砂混凝土材料鋪設,最大限度地收集雨水資源。

3.4 生態措施

?沿調節池二級平臺(高程48.50m)栽植水生植物約1萬m2,主要以蘆葦為主,配有少量菖蒲及荷花,在碼頭等區域還可栽植睡蓮、水蔥、再力花等水生植物,通過吸收水體內氮磷等有機污染物達到凈化水體的作用。由于水生植物常年被草魚啃食,存活率較低,因此從2019年起逐步沿二級平臺外側增加攔魚網,并加高至49.10m;?每年開展增殖放流工作,主要投放花鰱、白鰱、草魚、青魚等,少量投放黑魚、鱖魚、武昌、鯽魚等,已累計投放超過50t,不斷優化調整調節池內魚類群落,豐富調節池內魚類種類,調整魚類數量配比,減少魚類分泌物對水體的污染,并通過鰱魚、鳙魚攝食藍藻,起到凈化水質的作用;?通過栽植節水型地被發揮固土保水的作用,同時為實現調節池零面源污染,全園禁止使用農藥以及無機化肥。

4 展 望

4.1 增加調節池內水體循環流動

團城湖調節池融冰泵主要用于防止水面冬季結冰,可充分利用融冰泵攪動水體的作用,在重點區域安裝融冰泵并定時開啟攪動水體,加速局部水體流動,增強水體自凈能力。

同時,借鑒北京市城市河湖管理處在筒子河、中海、南海等區域安裝推流器改善水質的經驗[6],將推流器通過支架與渠道擋墻進行連接固定,推流器中心與水位中點基本持平,每隔20m布置1個推流器,同時在死水區增加推流器,并結合水流流態適當調整推流器朝向。利用推流器可加速水體流動,增加水中溶解氧,提高水中微生物活性及含量,通過分解水中富營養物質,對防治水體富營養化發揮重要作用。

4.2 藻類打撈船

目前,太湖流域使用藍藻清理長臂船進行藻類打撈(見圖1),在藻類治理上取得了很好的效果。針對調節池產生的大量藍藻,考慮使用藻類清理船進行機械作業,擴大打撈面積,提高藍藻打撈效率,同時打撈船也可打撈其他水面垃圾。

圖1 藍藻清理長臂船

4.3 水生植物

由于調節池護坡、池底整體進行了防滲處理,僅可在二級平臺栽植水生植物,品種單一,可以通過增加人工生態浮島的措施,豐富浮水、沉水水生植物種類及數量,同時通過植物根系吸收水體中的富營養物質,降低水中化學需氧量,凈化水環境,同時還可以達到一定的景觀效果[7]。人工生態浮島見圖2。針對二級平臺覆土淺的問題,可以通過調節池池底清淤工作,將淤泥覆蓋在二級平臺上,成為較好的種植土,促進水生植物的生長[8]。

圖2 人工生態浮島

4.4 優化魚群結構,豐富生物多樣性

繼續優化調節池內魚類結構,并對雜食性魚類進行打撈,減少調節池內雜食性魚類數量,促進浮游生物生長,同時可以考慮增加螺等底棲生物種類及數量,以加速藻類的分解[9]。

4.5 調研中線來水中藍藻含量

調研南水北調中線來水中藍藻的含量,結合調節池藍藻含量,對比分析來水對調節池中藍藻生長的影響,同時考慮采取措施減少來水中藍藻的含量,緩解調節池中藍藻的暴發。

4.6 藻類的資源化利用

夏季藻類打撈量大面廣,簡單處理將造成腐爛發臭,污染環境。藍藻中含有大量的氮磷,探究藍藻的資源化利用十分必要。可將其制作成肥料,發揮生態環保效益,取之于園用之于園[10]。

5 結 語

水質改善是一項需要長期堅持并不斷探索的工作,團城湖調節池作為京西輸水的重要樞紐,在調蓄水量平衡等方面發揮著重要作用,因此多措并舉保護水環境十分必要,后續應繼續從源頭、過程、結果等多方面對水質進行保護,增強水體自凈能力,使其成為首都水資源保障體系中的重要一環。■