天津市于桥水库生态湿地建设构想

魏志勇，顾俊芹，李志坚 ，王景利

（1.蓟县林业局，天津 蓟县301900；2.天津市引滦工程于桥水库管理处，天津 蓟县301900）

1 概述

于桥水库现为引滦入津工程大型调蓄水库，以防洪、供水为主，兼顾发电、养殖等的综合利用,总库容15.59×108m3，控制州河流域面积2 060 km2，是天津市重要的水源地。由于于桥水库库区周边人口和经济快速增长，农业产业结构不合理，致使库周污染逐渐加剧，改善库区水生态环境，确保城市供水安全是当前最重要的任务。其综合治理秉承控源、生态修复和库区管理三结合的基本原则。控源包括流域内部各种外源负荷以及沉积物释放所产生的内源负荷。考虑到沙河、黎河均在遵化市不属于天津市行政管理辖区，流域内部的各种外源负荷难以控制，采用生态工程技术对天津市境内的入库河口进行水源地生态湿地建设不失为最佳选择。

2 生态湿地建设的可行性

2.1 建设场地

湿地生态净化系统拟建在于桥水库上游库区与黎河下游的交汇处，在水库入库河口果河北侧。该区域在20.53 m高程以下的库区范围，总面积27.49 km2。利用湿地生态净化系统将于桥水库上游受污染的水体截至湿地系统中进行净化处理，改善水库生态环境。

2.2 场地自然条件

处于果河岸边，现为鱼塘或河滩地，地势平坦。果河南岸滩地地面高程17.3 m左右，东高西低，平均坡度4.1%。果河北岸地面高程17.85 m左右，东高西低，平均坡度3.6%。东部农田和鱼池区域地面高程分别为19.5 m、18.3 m左右。西部鱼池的地面高程17.5 m左右。

2.3 场地地质条件

场地区域的地表层土壤以粉土为主，含碎石、树根等，厚度 1.8～3 m，渗透系数（4.8～5.9）×l0-4cm/s，属中等弱透水性能。第二层为粉土，含云母、见树根，厚度为0.7～1.7 m，渗透系数 10-5cm/s，属弱透水土壤。第三层为沙土层，平均厚度4 m，渗透系数（10-2～10-3） cm/s，属强透水层。 第四层为粘土，属比较理想的隔水层。

3 生态湿地总体布局

为了维持于桥水库库区的生态系统平衡，将黎河汛期洪沥水污染较严重的水头导入水源地生态湿地系统，净化达标后进入于桥水库。对于超过该标准且水质不达标或净化不达标的水体则排入分流排水系统进行处理。水源地湿地净化生态系统规划安排在果河入水源地，设置节制闸，将污染严重的水体通过开挖的引水渠，导入河道岸边的湿地生物净化池，净化后达标的水体再进入水库。因此，水源地湿地净化生态系统包括生物净化系统和分流排水系统两部分。

3.1 生态湿地设计

在果河桥下游3.3 km处建设低水闸，闸上右堤400 m处开挖引水渠，来水首先进入沉沙池，再经给水渠等输配水系统进入东侧湿地净化池，经过生物净化作用，使污染物含量降低后，由受水渠出水，进入南北向的五一渠。在五一渠的南北两端建设节制闸，控制东侧湿地出水进入西侧湿地的输配水系统，再经生物净化作用，使污染物含量进一步降低，水质达标后，由受水渠出水，经围堤西、南侧排水闸排入水库。如水质仍不达标，则按来水线路退水至进水渠，由倒虹吸穿过果河，经分流渠道排走。如果河来水非常恶劣，预计湿地系统不可能对其净化处理；或因季节气温等因素的影响，湿地系统也不可能对其净化处理，来水则直接由分流渠道排走。

3.1.1 物种选择

根据场地情况，湿地系统可布置总占地面积9.36 km2，其中水面7.72 km2。用于湿地处理系统的植物包括挺水植物、浮水植物、沉水植物和浮游植物等。

水面湿地设计种植植物为芦苇。芦苇湿地系统的主要功能为处理初期洪沥水改善水库水质，以及生产高质量芦苇，创造经济效益。根据芦苇生长特性计算，湿地年处理水量为（9 241～17 702）×10-4m3，水面面积 7.72 km2，平均水力负荷 17.45 m/a，换算4.78 cm/d。通过水工建筑物人为调节进出水量来控制停留时间，设计水力停留时间为0～20 d。

3.1.2 湿地田间工程

生物净化池：湿地系统占地面积9.36 km2，以五一渠为界分为东西两个相对的子区域，东侧面积3.56 km2，西侧面积5.8 km2，围绕子系统四周筑顶宽5 m的围堤。东侧围堤内分为21个单元（包括1个沉沙池单元），西侧围堤内分为32个单元。每个处理单元间为输配水渠道，渠道围埝修筑3 m的埝顶道路，便于湿地工程管理和芦苇的收割、运输。

输配水工程：在东侧湿地区域的南端修建进水闸1座，以及1.1 km进水渠，以沟通果河和沉沙池。在沉沙池的南北向围埝上修建3个布水闸和3条布水渠，南侧布水渠向北布水，北侧布水渠向南布水，中间布水渠向两侧布水。在3条布水渠间修建2条受水渠，双向受水。受水通过受水渠与五一渠相交的排水闸进入五一渠，再经进水闸进入西区湿地；西区湿地系统布置2条东西向布水渠，双向布水。受水渠布置于中间及西南周边，受水经南部2个排水闸和西部1个排水闸进入库区。

芦苇湿地田间工程：田间工程主要处理单元内部受水系统。为保障均匀布水，在处理单元内部，中央设置南北向的集水沟与单元外部的受水渠相交。在集水沟两侧设置若干的侧渗沟，沟间距离 50～100 m，沟深 1.2～1.5 m，形成“非”字形状。来水经布水渠流入处理单元后，首先充满场地，然后经侧渗沟排入集水沟，流入单元外的受水渠。

3.2 分流渠道设计

从果河桥下1 km附近分流，分流口位于燕各庄村北，利用原汇流渠道向南，再穿过燕山山脉垭口，与兰泉河主河道的上游相接，最终汇入蓟运河。

3.3 湿地系统的运行管理和维护

湿地系统日常运行管理包括水量调度、输配水系统和集排水系统设施的维护；对植物和田间工程的管理；以及对主要工艺指标的监测。在芦苇的不同生育期应采取不同的水量和水深，出芽期、幼苗期和茎秆成熟期应以浅水层和交替布水方式运行为主；而在生长旺盛、孕穗和开花期可以高水力负荷，较深水层方式运行，但应及时排水；冬运期应该使单元保持较深水层，并形成冰盖，此后以相应水力负荷或交替布水方式，采取冰下运行。

湿地工程的维护与管理主要是对进水渠道、布受水设施的定期维护和对处理单元田埂的整修等。对于沉沙池内的淤泥要经常清理，堤埂塌陷处要及时维修，特别是雨季前后要进行一次全面检查和维护工作，对落入渠内特别是格栅前的塑料等杂物要及时清理以免堵塞水泵，田间输水明渠应及时维护，对渠内的枯草和淤积泥沙要经常清除，对各单元进水口的闸门要及时维修，以保障水渠畅通，放水口和闸门调解功能正常。

田间工程的维护包括处理单元地面的平整、进水口附近地面冲刷坑的平整和单元围埝的维护。对地面不平、局部较深积水的区域要及时填平，对进水口附近的冲刷水坑可以填平，也可用碎石垫铺以防冲刷，对围埝的维护是经常性的工作，要经常巡视，若发现塌崩或漏水要及时修复。在雨季要对田埂的完整性进行一次全面的检修。在冬季运行之前，要结合冬季运行的要求，进行一次全面的固堤平整等维护工作，以保证满足处理工程冬季运行的特殊要求。

监测站主要布设于总进水口、总出水口，此外，还根据工作的要求在侧渗沟、明渠、处理单元地表等处设若干监测点，监测点的布设必须具有完整性和可比性。常规监测项目包括水温、PH、DO、SS、BOD5、COD、TN、TP、细菌总数、粪大肠菌群等项。监测频率为每季度一次。每块地以梅花布点采样，每个采样点分五层采样（0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～100 cm），监测项目为 PH 值、全盐量和离子 （K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl－、HCO3-、SO42-），采样频率为每年一次。 植物芦苇监测站位的确定方法与土壤相似，监测项目为芦苇的密度、株高、茎粗、节数、节长和地上生物量等，监测频率为每年一次。

4 水源地生态湿地系统效益分析

4.1 消减营养负荷 预防水库富营养化

图1 水源地生态湿地净化系统工艺布局

水源地生态湿地系统的建设，可拦截上游输入的氮、磷负荷，对保护于桥水库的水环境，维持营养平衡起到巨大作用。湿地处理系统氮、磷去除率分别可达55%、83%。从而消减入库污染负荷，降低于桥水库库区的营养物质。于桥水库为磷控制型水库，总磷负荷的消减是预防和控制水库富营养化的最重要措施。

4.2 降低人为活动的干扰 提高水源地的安全级别

水源地生态湿地系统的实施可减少黎河下游区养鸭、鹅，耕种作物等人为活动，增加天津市饮用水源地水源保护的安全性。

4.3 形成新的生态景观 开辟生态旅游项目

形成7.72 km2的湿地，还可形成全新的水生生态环境，为各种动物及微生物的生存提供栖息地，强化微生物对环境的净化机制，促进水库生态的恢复。同时可以开辟为生态旅游休闲区，为当地创造新的经济增长点，解决库区民生。

4.4 形成芦苇生产基地 创造经济效益

按每667 m2芦苇年产量750 kg（干重）计，总产量可达8 700 t，收割后用于造纸和复合肥的原料，年创经济收益174万元。同时，湿地系统净化作用可有效抑制水库中藻类的生长量（水中藻类减少50%以上），从而减轻对天津水厂水处理的压力。由此而节约的自来水处理药剂及水量费用，每年可达300万元。

水源地生态湿地系统是有效减缓于桥水库富营养化进程，确保引滦入津长期发挥输水功能，为天津市工农业提供安全可靠水源保证的重要措施，该工程实施将产生巨大的综合效益。