重庆市饮用水库水源涵养生态修复措施与模式集成

舒乔生，谢立亚，侯 新

（1.重庆水利电力职业技术学院，重庆402160；2.重庆市水资源科学研究所，重庆402160）

1 引言

中华人民共和国国务院《水污染防治行动计划》指出：“地方各级人民政府要重点支持饮用水水源保护工作，要强化水源涵养林建设与保护、开展湿地保护与修复”［1］。因此，实行水源涵养与水生态修复，保护饮用水源地和饮用水安全，既是人民群众生活质量的基本保障，也是构建和谐社会的重要方面［2］。

重庆市水库型农村饮用水源地961处（以小型水库为主）［3］，约40%以上的水质无法达到Ⅲ类标准，因此重庆市加强了饮用水库的水源涵养及水生态修复工程建设，近5年来共投资近2.0亿元实施了150余项水生态修复工程，较好地保护水源和水生态环境。

该项研究在对农村饮用水源水库进行分析的基础上，研究出适合不同水库的生态修复措施，将不同措施进行模式集成推广，为加强重庆市饮用水源地保护与管理、巩固工程建设成果、改善饮用水源质量和保护水环境提供规范化依据，进一步推进贯彻国务院“水十条”。

2 饮用水库的生态问题

重庆市饮用水库主要存在岸坡水土流失、居民生活污水污染［4］、生活垃圾污染［5］、农业面源污染［6］、禽畜养殖污染［7］和库底淤泥污染。

2.1 水土流失

重庆市水土流失面积约占总面积的38.02%，并以中度以上流失为主，侵蚀模数达到3 393t（km2·a）－1［8］；加上降水多集中在夏季，且次降雨雨强和雨量都较大，部分库区上游山高坡陡，暴雨产生了极大的冲刷力，次降雨造成的水土流失往往占全年水土流失量的大部分。如未及时布设水土保持工程措施和林草措施，坡面的水源涵养能力降低，水土流失导致大量泥沙进入水库，造成水库淤积和影响水质。

2.2 居民生活污水污染

一般来说，作为饮用水源地的水库周边，大量聚集居民的污水排放均较规范，但库周散居农户生活污水基本未经任何处理，且处于散排状态，这些污水包括庭院养殖污水、洗涤水和厕所粪尿污水，洗涤水、养殖污水粪尿废水人工转运用于菜地、农田的浇灌，随自然形成的沟渠或被雨水冲刷进入水库，其中含有大量有机物、病原菌、寄生虫卵和无机盐类，氮和磷含量高，在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质，对水库有机物、总氮、总磷指标产生影响［2～4］。

2.3 生活垃圾污染

库周居民相对分散，产生的垃圾规模也相对较小，但外排和处置极不规范，一般均直接倾倒在山坡上或路边，遇降雨情况，垃圾随水漂流，或挂于库岸林草之间，或漂浮于水库水面，影响水库周边的环境美观，且其高浓度的COD和BOD含量会大大影响水质［5］。

另外，库边垂钓现象较为多见，垂钓人员扔置的垃圾、打窝料散入水体，均会对库区水质产生影响。

2.4 农业面源污染

水库汇水范围内一般分布着面积较广的农田，由于缺乏农业技术的推广，加上居民环保意识比较薄弱，化肥单一，施肥时间、施肥量和施肥方法上的不合理性，农药以化学农药为主；加上农业集约化水平低，导致化肥农药的利用率较低，氮肥的利用率仅30%～35%，磷肥仅10%～20%，农药的利用率也不足30%。部分化肥和农药随降雨、灌溉和地表径流进入水库中污染了水体［6］。

2.5 禽畜养殖污染

一般来说，饮用水库周边集中式养殖业已基本关停，但仍存在禽畜散养问题。农户禽畜散养的养殖污染源主要为圈养猪、散养鸡、鸭、牛等排泄物，这些养殖污染物未经处理直接排放，最终约有15%～30%会进入水体，造成水库高锰酸盐指数、总氮、总磷等指数超标。

2.6 库底污泥污染

由于历史遗留问题，部分水库上游曾分布有煤矿、铁矿等企业（现基本已关停），由于当时生产水平低下，未能有效进行絮凝沉淀等处理措施，致使大量裹挟悬浮物颗粒的废水进入水库，导致库湾常年有深褐色淤泥沉淀，如未进行清理，将严重影响水质。

3 水源涵养与生态修复模式

根据“广试验、精配置、高集成”的原则，遴选多处水库作为饮用水源地水源涵养及水生态修复试验示范基地，使基地成为措施布设的培养箱、模式集成的孵化器；选择各种措施相互组合成多种模式，并进行植物调查、水质监测、维护保养、模式集成等试验，提出符合实际的可推广模式。

3.1 水源涵养与生态修复措施

饮用水源地水生态修复与保护主要包括工程措施、植被措施和微生物措施三大类［9］。其中工程措施有：物理隔离、截渗排污系统（如渗滤沟、排水沟、沉沙池等）、土地渗滤系统、格栅井沉淀池、污水垃圾处理系统（如垃圾池、处理池、化粪池、沼气池）、底泥清淤、宣传牌碑；植物措施主要有：水源涵养林、岸边植被带、生态湿地、生态护篱、生态沟、生态浮床、生态护坡、生态塘等；微生物措施有：生态基、点源生物栅、曝气曝氧生物处理系统、厌氧发酵生物处理系统等［9］；有些措施无法严格区分，如水源地农家院落水污染防治生态工程包括污水管网、垃圾收集池、人行便道及路缘、院落矮墙、院落植物配置等措施，对农家院落的生活垃圾、生活污水进行综合防治。本研究中以植物措施为主，再适当辅以工程措施，形成不同的模式。

3.2 水源涵养与生态修复模式集成

3.2.1 水源涵养模式

对于水质较好，但库周水土流失较大、水源涵养效果较差的水库，应以涵养水源为主。

（1）碧海绵模式。部分水库由于库岸大面积边坡植被较稀疏，可在库岸边坡营造乔灌草相结合的水源涵养林，充分发挥植被“海绵”之特性，达到调节区域水分循环、调节径流、涵养水源、保持水土、防止水库淤塞，改善水文状况的作用。如铜梁桥亭水库、壁山的同心水库采用了“碧海绵模式”。

（2）连衣裙模式。对于库区边坡上部涵养林况较好、但近水岸区域植被状况不佳，可在近水沿岸恢复植被，与上部边坡水源涵养林连为一体，形成植被 “连衣裙”，组成完整的水源涵养和水土保持体系，如秀山县的钟灵水库采用了此模式。

3.2.2 污染物路径拦蓄模式

水库上游污染物来源方式主要有集中汇流式和散排漫流式，集中汇流式以生活垃圾、生活污水和畜禽养殖污染为主；散排漫流式以水土流失和农业面源污染为主，兼有部分散排生活污水。因此要分级进行拦蓄，即近源头区注重“截渗”、中部过流区注重“蓄滤”、近水岸区注重“阻吸”，采用多种措施防治下游水体污染。

（1）睡美人模式。源头区采用渗滤沟拦截和渗滤污水，拦截过滤污水中粗颗粒部分；中部过流区设植被带，增加生物多样性、涵养水源、吸收部分污染物；近水岸区布设湿生植物形成自然湿地，对污染物进行阻滞、吸收。集成“头枕渗滤沟、腰缠绿被单、脚覆湿生巾”的“睡美人模式”，实现对污染源的层层梯级拦截。

（2）一网两带模式。对于同时兼有面源污染、生活垃圾与人畜干扰的水库，上部栽植乔灌木对生活垃圾和水土流失进行阻拦；中部采用穿钢丝水泥桩和带刺植物组建隔离带，防止人畜进入干扰水域环境［9］；下部以水生和湿生植物对污染物进行吸附。集成“上部阻滞网、中部隔离带、下部吸附带”的“一网两带模式”，实现水生态保护与修复。

（3）串糖葫芦模式。对于水库上游收集排放污水自然沟道、污水又无法排出库外的区域，采用美人蕉、旱伞草、梭鱼草、再力花等组成的多级自然湿地系统，较狭窄沟段采用生态沟相连。集成“自然湿地—生态沟—自然湿地……”的“串糖葫芦模式”，实现对污水的逐级吸附，通过植物的收割更新，达到控制污染的目的。

（4）多级生态塘模式。对于面源污染和生活污水混合流的区域，可在水库上游挖成浅塘，致使水源暂时存储处理，在塘界布设生态护篱，塘周采用植物护坡，塘中水体布设水生植物。集成“塘界生态篱—塘周生态坡—塘中生态被”的“多级生态塘模式”，实现上游污水的净化。

（5）冷却塔模式。对于部分水质条件较好、库周散户居民生活垃圾随意堆放、生活污水任意散排、人畜容易进入水体边缘的水库，首先在散布院落周边布置工程措施，包括生态沟、垃圾收集池、院落矮墙、院落植物配置等措施，对农村院落的生活垃圾、生活污水进行综合防治；库周道路外侧埋设钢筋混凝土柱，柱间拉涂黄油的钢丝绳，其间种植攀援植物，强化隔离效果，阻隔人畜进入，还能起到景观美化作用；同时在边坡栽植水源涵养林，近水体区布设湿生植物，形成自然湿地。集成“农家防污为顶、生态隔离为腰、水源涵养为面、自然湿地为池”的“冷却塔模式”，实现水资源保护。

3.2.3 水体净化模式

孔雀开屏模式。对于现有水质较差的水库，以生态治理为主。风力作用下，水库水体呈旋转暗流状态，这种旋转进入库湾地区速度减缓，因此库湾往往是漂浮物及有机油污等聚集地，在该区密植水生植物可拦截大量污染物，保护库区生态环境；对于水体较深、土壤条件较差的陡岸区采用生态浮床或沉床，利用植物根系的吸收作用富集污染元素，通过收获植物体搬离水体，对水体进行净化。集成近岸水域的“孔雀开屏”模式，实现对水库水质的净化。

3.2.4 源—径—汇综合防护模式

（1）库周生态塔锥模式。从陆岸、消落带到水域分别布设乔灌草、湿生植物和浮水沉水植物，集成“陆岸林草帽—消落湿生衣—水体沉浮靴”的“库周生态锥模式”（凹岸）和 “库周生态塔模式”（凸岸）。

（2）鱼尾裙模式。陆岸栽植乔灌木，消落带栽植湿生植物，水体采用浮床，集成“库周绿树缠腰、消落湿地为面、浅湾裙摆飘飘”的“鱼尾裙模式”。

（3）四位一体立体配置模式。首先在散布院落周边布置农家院落水污染防治工程，对院落垃圾和污水进行综合防治；库周道路外侧埋设钢筋混凝土柱与植物配置的生态护篱；边坡栽植水源涵养林和湿生植物；库底实行清淤工程。集成“农家防污点、生态隔离线、植被湿地面、底泥清淤体”的“四位一体立体配置模式”。

（4）绿色卫士模式。库岸边坡营造水源涵养林，库周道路外侧埋设钢筋混凝土柱与植物配置的生态护篱，近水岸边布设自然湿地，浅湾区采用浮床对水质进行净化。集成“身穿乔灌上衣、腰系护篱丝绦、近岸湿地马裤、足蹬浮床战靴”的 “绿色卫士模式”。

4 结语

重庆市饮用水库存在水土流失、居民生活污水、生活垃圾、禽畜养殖、农业面源污染、库底淤泥等污染源，通过不同的工程措施、植被措施进行组合试验，针对不同的水库类型，将措施集成为不同的生态修复模式，并通过试验示范和模式的推广，规范化饮用水源地的水源涵养与生态修复工程。由于不同水库基本条件不相同，应做到因地制宜、科学合理，才能较好地保护饮用水源地和饮用水安全，绝不能生搬硬套。

［1］中华人民共和国国务院.关于印发水污染防治行动计划的通知（国 发 ［2015］17 号）［EB/OL］.http：//www.gov.cn/zhengce/content/2015－04/16/content＿9613.htm，2015，4.

［2］舒乔生，侯 新，谢立亚，等.重庆市农村饮用水库污染源及其生态修复措施［J］.农村经济与科技，2014，25（10）：17～18.

［3］王晓青，侯 新.重庆市农村饮用水安全现状及水源地保护规划［J］.水利水电技术，2011，42（7）：78～81.

［4］王 夙，邹 斌，潘春芳，等.农村生活污水典型处理技术与发展［J］.中国资源综合利用，2009，27（8）：41～43.

［5］陈少华，刘俊新.垃圾渗滤液中有机物分子量的分布及在MBR系统中的变化［J］.环境化学，2005，24（2）：153～157.

［6］李伟华，袁 仲，张慎举.农业面源污染现状与控制措施［J］.安徽农业科学，2007，35（33）：10784～10786.

［7］曾 晶，舒金梅，车雨草，等.重庆市农村畜禽养殖业污染治理调查及对策［J］.贵州大学学报：自然科学版，2013，30（5）：126～129.

［8］重庆市水土保持监测站.2012年度重庆市水土保持公报［R］.重庆：重庆水土保持环境监测网，2012－01－05.

［9］舒乔生，谢立亚，侯 新，等.重庆市农村饮用水源水库植被生态修复模式［J］.现代农业科技，2014，19：248～250.