基于前置库生态技术的水库生态建设研究

2015-12-15张成

水利规划与设计 2015年8期

关键词：石佛寺辽河泥沙

张成

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳 110006）

基于前置库生态技术的水库生态建设研究

张成

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳 110006）

为改善辽河干流生态环境，在石佛寺水库内设置前置库，利用前置库净化水质、生态修复的功能来修复和改善库区内及库区下游河道生态环境。本文重点阐述了前置库的功能和作用，介绍了石佛寺水库内前置库的生态建设内容，并探讨前置库建设前后，对库区及库区下游生态环境的改善程度。研究结果表明:前置库建成后，石佛寺库区内及下游河流生态环境得到了较大程度的改善，进入下游的污染物得到有效控制，氮、磷年平均去除率均达到 30%以上，泥沙年平均沉降率达到 60%，河道水生态系统也逐步得到恢复。研究成果对于辽河水生态建设及其他河流生态建设和生态恢复提供了参考。

水库前置库技术；生态建设；水环境治理；石佛寺水库

1 引言

当前，社会经济快速发展，使得河流水环境不断发生变化，流域水污染、水土流失等水生态环境问题日益突出，人类对水生态环境保护和改善的需求迫在眉睫。在科学发展和和谐社会理念指导下，流域水生态建设及修复已经是现代水利建设的重要内容和目标。近些年来，水生态建设和修复的技术和理论快速发展，一些生态建设和修复技术已经在一些流域得到实践，取得一定的成效。自十二五规划以来，辽河干流重点实施了一些点源和面源污染相结合控制的流域水污染治理措施，取得一定的效果，但是辽河干流的水环境特别是生态环境未得到彻底的改善和修复，因此对于辽河的水生态建设和修复一直被社会各界人士广泛关注，对于辽河干流水生态建设和修复的研究也逐步被提上相关议程。对于河流生态环境修复的研究成果，近些年来，由于是热点研究问题，得到国内外许多学者的广泛研究，也取得一定的研究成果，但对于运用前置库来进行河道生态环境治理的研究成果相对较少，随着前置库投资小、见效快、效果好的特点，也逐步在一些流域得到推广和运用，但该项技术还未在辽宁地区得以运用，因此为更好的改善辽河的水生态环境，引入前置库技术，在石佛寺水库内划定前置库区域，在区域内种植水生植物等相关生态建设，有效控制河流污染物，改善和修复辽河干流生态环境。

2 石佛寺水库概况

石佛寺水库是辽河干流唯一的一座控制性水利工程，水库为河道型平原水库。水库主、副坝全长42.6km，共有16孔泄洪闸，闸孔总宽度为 248.5m。水库坝址地理位置位于沈阳市沈北新区黄家乡和法库县依牛堡乡，距离沈阳市区约 47km。坝址以上流域面积164786km2，其中在辽宁省内流域面积为16161 km2。库区淹没范围为 50.41km2，回水长度达到 21.17km。石佛寺水库工程特性见表 1。

表1 工程特性表

3 前置库的概念和组成

前置库是运用水库的蓄水功能，将受到面源污染影响的径流污水截留在水库中，通过物理、生物强力净化作用后，再排入受到保护的流域水体中。前置库的主要功能包含净化水质以及蓄浑排清的功能：首先通过减缓流入水库的水流速度，使得径流污水中的泥沙得以沉淀，同时，以颗粒状态存在的面源污染物也随着泥沙沉淀；其次，利用前置库区域内的水生态系统，吸收和去除水体及底泥中的污染物。前置库主要有三部分组成，包括沉降系统、导流系统以及强化净化的系统，前置库的主要工艺流程见图 1。

图1 前置库工艺流程图

4 基于水库前置库的石佛寺水库生态建设内容

石佛寺水库内设置的前置库生态建设区面积为1308.02hm2，在前置库内种植水生植物，其中芦苇和蒲草种植面积为 424.33hm2，荷花种植面积为267.00hm2，植物乔灌木种植面积为 185.43hm2。前置库生态建设区分为水生植物区、水道生态建设区、河道主槽生态建设区、岸堤保护戗台生态建设区、人工绿岛区、岸堤公路绿化及库区观赏植物种植区共 7个前置库单元建设区，石佛寺水库正常的蓄水高程为46.2 m，考虑水生植物种植特性以及植物生长特点，并结合水生植物对水质的净化原理等因素，确定芦苇和蒲草种植高程为 45.9m。考虑景观植物季节性，种植适宜生长水深为 0.8～1.2m，确定前置库景观植物建设区荷花种植的高程为45.0～45.4m。

5 前置库建设后生态改善度分析

5.1 水环境改善度

前置库的建设对减少水库淤积和改善水质方面发挥了巨大的作用。表 1和图 2为前置库建设前后水质改善度，建设前置库后，运用前置库内沉降系统和砾石床沉降泥沙的特点，使得进入前置库的泥沙得到有效沉降，从表 1中可看出 2011年～2014年经过前置库生态技术处理后，进入库区的泥沙去除率均达到 60%以上，有效解决石佛寺水库泥沙淤积和水库下游河道泥沙淤积问题。其次，前置库的建设可强化净化河流水质，通过前置库内水生植物的布设和种植，可有效吸收和降解水体中的总氮和总磷，使河流水质得到净化，从表 1中可以看出，建立前置库后，2011年～2014年石佛寺水库总氮和总磷去除率均值达到30%以上，总氮的去除率变幅为27.19%～33.16%，总磷的去除率的变幅为28.80%～32.88%，建立前置库后，进入库区和库区下游水质得到较大程度的改善。图2为前置库建设后水质改善对比图，从图中可以明显看出，前置后建设后，经过前置库生态技术处理后，进入库区和库区下游的污染物得到明显控制，总氮、总磷和泥沙得到明显去除，效果显著，前置库技术对石佛寺水库及库区下游的水质具有非常明显的改善作用。

表2 前置库建设后水质改善度

图2 前置建设后水质改善对比图

5.2 生态系统的改善度

前置库内共栽植水生植物面积为 6.91 km2，大大增加前置库区内水体的自净功能，从而改善库区及库区下游河道水质，经过前置库技术后，石佛寺库区逐步成为鱼类以及野生动物的适宜栖息的场所，石佛寺水库呈现出水清、草绿、花美的和谐自然生态景观，库区生态环境得到较大程度的改善和修复。图 3～图4 为采用前置库技术的石佛寺水库库区生态建设前后实景图，从图中可看出石佛寺水库库区生态工程建设后，石佛寺库区区域自然气候条件得到较大程度改善，生态建设区及库区周边的空气湿度大大增加，水库周围及库区空气得到有效净化；石佛寺库区区域生态系统得到较大程度改善，库区为各种动植物提供适宜的生存场所。