库滨湿地生态修复研究及其工程应用：以官厅水库国家湿地公园为例

冯哲 郑洋

（1 中交水运规划设计院有限公司，北京 100007；2 亿利生态股份有限公司，北京 100020）

湿地生态系统是湿地植物、湿地动物和微生物及其环境组成的统一整体，与海洋和森林并称为全球三大生态系统，是重要的自然资源和国土资源，被称为“地球之肾”(王立彬, 2002) 。水库湿地是重要的生态和旅游资源，是旅游开发的重要载体，但目前库区湿地生态资源缺乏有效的保护，粗放式开发仍很严重，导致库区湿地资源受损、生态退化。建设湿地公园是湿地保护和合理利用的一种成功模式，是《湿地公约》所提倡的发展方向(高江菡,2014)。目前，湿地公园建设在国内外得到迅速发展，本文以官厅水库国家湿地公园为例，在充分考虑官厅水库湿地资源及生态环境承载力的基础上，通过合理规划设计和科学开发，有效改善湿地生境，营造健康的湿地生态系统。

1 研究区概况

河北怀来官厅湿地是以官厅湖水域为中心向外延伸的湿地资源，占地36 743 hm2，位于北京市和天津市的西北部、河北省张家口市怀来县境内，地理坐标北纬 40°13′51″～ 40°26′44″，东经115°17′05″～ 115°50′50″。目前国家湿地公园规划区主要包括洋河、桑干河、永定河、官厅水库及其相应的河湖漫滩，规划总面积达13 533.3 hm2，其中湿地面积13 079.87 hm2(图1)。水库湿地及水源涵养林为山地环境，南北为山区，湖区前缘为丘陵、河川区，春季干旱少雨，多大风天气，夏季温暖湿润，秋季天气晴朗，冬季少雪，湿地公园野生动物约240种，鸟类种类达191种，野生植物资源也极为丰富，约360种(师占海等, 2008)。

2 湿地资源现状分析

2.1 入库河流现状

官厅水库来水主要为上游的桑干河、洋河交汇后形成的永定河，目前洋河、桑干河区域河流湿地植被退化、水质下降、河床淤泥较多、水系连通性较差。永定河漫滩大部分被开垦为农田，秸秆堆放侵占大面积河道空间，严重影响河道的行洪功能(杨喆等, 2015)，导致农业面源污染，滨河带生物多样性降低，对该区域生态环境构成威胁。

图1 官厅水库湿地位置示意图Fig.1 The location of Guanting reservoir wetland

图2 官厅水库国家湿地公园功能分区Fig.2 Functional zoning of Guanting reservoir national wetland park

2.2 库区湿地现状

近年库区来水水量逐年减少，水系联通性较差，库区保护及涵养不足，水库最高水位482.8 m，正常蓄水位不超479 m，村庄库滨岸带建设较差，无生态保护措施与生态隔离带，尽管入库河流水质逐年好转，但距标准水质要求还有差距，2015年官厅水库各月水质均为IV类，主要污染指标为化学需氧量、氟化物和总磷,富营养化指数（EI）值为52.5，属于轻度富营养状态(王洪翠等, 2013)。

3 湿地公园建设原则和功能分区

3.1 建设原则

图3 库区湿地工程布置图Fig.3 The layout map of reservoir wetland project

在充分尊重自然本底情况，正确处理“绿”与“美”、“保护修复”与“合理利用”关系的基础上，湿地公园建设应遵循以下原则：保护为先，促可持续发展；修复湿地，恢复生态健康；湿地科普，最低影响原则；加强管理，以建设促保护；协调发展，带动区域经济。

3.2 功能分区

根据《河北怀来官厅水库国家湿地公园总体规划》的建设目标，将官厅湿地公园分为3个主要功能区(图2)。

（1）生态保育区。生态保育区是湿地公园中野生动物较多、生态较敏感的区域，主要开展湿地保育工作，包括水资源、动植物资源及栖息地的保护，分为生态保育中心区（高程476 m以下水域）、外围缓冲控制区（高程476 m以上区域）。

（2）修复重建区。恢复重建区主要是河流、水库的消落带部分，包括洋河与桑干河河道区域、永定河滨河及漫滩区域、永定河入库三角洲区域以及京西草原库滨带。

（3）综合利用区。综合利用区是湿地公园附属设施建设区域，包括科普宣教区、管理服务区、湿地生态展示区、湿地生态监测及物种保护设施区等。

4 湿地保护及修复工程

湿地保护及修复工程包括污染源治理工程、湿地生态保育工程、湿地修复及重建工程(图3)。

4.1 污染源控制与治理工程

4.1.1 外部水污染负荷削减防控针对区域内生活污水，通过分散式生活污水治理工程得以净化回用；对河库周边的农村、农田及雨水径流等面源污染开展河(库)滨缓冲带建设，通过构建生态下垫面或植物的滞留、过滤作用得以有效控制。对官厅水库上游河道底泥进行清淤，解决河水内源污染，结合复合型河流水质保障工程措施，如：人工湿地、植物-动物-微生物群落构建、生态浮岛等，减轻上游河道对水库的污染；通过水系调控，促进汇水单元水生态的改善。

4.1.2 内部污染防控系统通过构建生态导水渠代替排水管道，并辅以可渗透地面材料、卵石消能带、经过景观处理的雨水蓄积池和生态植草沟的组合，实现湿地内部污染防控及雨水的截留和自然循环。

4.2 湿地生态保育工程

按照库区湿地的区域性分布特征，将其划分为库滨带、缓冲带和动物栖息带3部分，分别进行湿地生态保育。

4.2.1 库滨带环境复育工程库滨带为479 m等高线以下的库滨范围，涉及滩地型和陡岸型两种类型，通过构建挺水植物带、浮叶植物带和沉水植物带3个功能带，由沿岸向湖心方向构建多物种植被带，以恢复库滨带的完整性和生态拦截净化功能。

图 4 滩地型库滨剖面结构Fig.4 Profile structure of the beach-type reservoir bank

图5 两种陡岸型库滨剖面Fig.5 Profile structure of the two steep-bank reservoir bank

(1)滩地型库滨带。对于地势平缓，宽度较宽的滩地型库滨带，由沿岸向湖心构建由乔木-灌草-挺水植物-浮叶植物-沉水植物组成的全系列生物带 (图4)。

(2)陡岸型库滨带。陡岸型库滨带地势陡峭，宽度窄小，水深变化大，根据地形地势，分为两种类型，采用挺水植物带-浮叶植物带或者完全由沉水植物构成(图5)。

其中，挺水植物带布设于水深0～1.5 m的浅水区，可选择芦苇、达香蒲、水芹、慈姑、水葱等；浮叶植物可适应的水深在2 m左右；沉水植物可选择耐污能力和净化能力强的黑藻、硅藻、苦草、金鱼藻、菹草等(张晶晶, 2015)。

4.2.2 缓冲带环境修复工程缓冲带位于库区陆向辐射带，主要在476～479 m水位线间，划分为村落型、游览型缓冲带和陡崖缓冲带两种类型，通过构建绿篱隔离带、多自然乔草带、灌木复合带3个区域，并在缓冲带外围增设生态透水植被带拦截污染物；最外侧增设绿篱带，以隔离人为干扰，灌草复合带常设置于近水区域(王影，2016)。

(1)村落型、游览型缓冲带。该类缓冲带地势平缓，人类活动频繁，污染物进入库区率较高，采用全系列缓冲模式，绿篱隔离带—生态透水植被带—多自然乔草带—灌草复合带—挺水植物带-浮叶植物带-沉水植物带（图6），或者将多自然乔草带布置在生态透水植被带向路侧。

(2) 陡岸型缓冲带。通常人为干扰较少，植被数量少，种类单一。主要以较陡边坡护岸为主，缓冲带宽度较窄，地形陡峭。根据地形地势采用多自然乔木带、灌草复合带或只取其一(图7)。在植被选择上，选择狗芽根、盐地碱蓬、地肤、狗尾草等草本植被；湿生草本植物群落，以多年生禾草芦苇为建群种，伴有香蒲、蔗草等轻盐渍化植物；紫穗槐、紫藤等耐湿灌木，辅以一定比例的湿生乔木，如沙柳、樱花、栾树、木芙蓉、金枝国槐、白桦等。

图6 村落型、游览型缓冲带剖面Fig.6 Profile structure of the village-type, tourist-type reservoir buあer zone

图7 陡岸型缓冲带剖面Fig.7 Profile structure of the steep bank buあer zone

(3)水鸟栖息地。在宋家营村南永定河河滩地、月亮岛南区域、卧牛山缓冲带、京西草原缓冲带中地势平缓、大面积的滩涂区域，根据迁鸟、候鸟生存环境及特征重点打造成水鸟栖息地复育区，采用绿篱隔离带—多自然乔草带—灌草复合带—挺水植物带-浮叶植物带-沉水植物带等植被组合；并根据不同纲目类的迁鸟、候鸟生活习惯，加宽或者缩窄植被带，种植水鸟喜爱的陆生、耐水生乔灌木和水生植物，为水鸟提供觅食、栖息及繁育环境。

图8 人工湿地建设工艺流程Fig.8 Construction process of the artificial wetland

4.3 湿地生态修复与重建工程

按照自然属性划分为洋河与桑干河河流生态湿地、永定河源头人工湿地及入库三角洲和京西草原库滨带生态修复工程。

4.3.1 洋河与桑干河河流生态湿地恢复重建工程生态湿地恢复重建工程涉及清淤工程、植物-动物-微生物群落构建和生态浮岛、碳纤维生态草布设工程，其中清淤工程不在此赘述。(1)植物-动物-微生物群落构建工程。在截污治污的基础上，通过微生物制剂的施用，抑制藻类的产生，提高水体的透明度，进而恢复沉水植被，对河岸进行生态化改造，增加河岸植被覆盖率，逐步向水体中引入螺、贝、鱼、虾类等高级水生动物，清除水草表面的悬浮物，促进水草的光合作用，达到净化水体的作用。(2)生态浮岛、碳纤维生态草布设工程。生态浮岛一般由福田板、神奇杯和固定垂体三部分组成，福田板提供植物漂浮的浮力，固定垂体用来固定浮岛，福田板上小孔用来放置装填种植土的神奇杯，利用浮岛上植被吸收氮磷营养元素，起到净化水体、防治水华的双重功效，同时为水鸟提供栖息地。碳纤维生态草是水草的仿生产品，具极高的吸附性和生物亲和性，太阳光照射后，可吸引微生物菌群在表面粘着形成活性生物膜，降解水体中的有机污染物，同时为鱼类等水生动物提供很好的栖息地，工程实践中常悬挂于生态浮床下，构建水下森林，实现河流治理和食物链修复功能。

4.3.2 永定河源头人工湿地建设工程为净化上游河道来水、河道范围内污水厂排水及河道两侧径流汇水，选择在永定河源头12.5 km河道及周边区域建设人工湿地，包括3个分区(图8)，内含预处理区、漫流式表流湿地区、人工复合湿地区、河流自然湿地区、景观塘、后处理区和附属设施建设区7个单元。

人工湿地一区来水处理后，水体直接进入二区进行净化、循环，未达污染指标的水体在三区进一步深度处理，增加了人工复合湿地精处理区和后处理区。

4.3.3 永定河入库三角洲生态修复重建工程永定河入库三角洲区域紧邻永定河源头人工湿地建设区，其功能分区见图9。

(1) 河道滨岸生态功能带。河道滨岸生态功能带实施河道生态建设工程和河滨带建设工程，大秦铁路段到官厅段永定河河床由5 m增加到10 m，河道内恢复植物、构建动物系统和微生物系统以及布设生态浮岛和碳纤维生态草工程。同时，全河段实施退耕还湿，构建河岸缓冲带，恢复自然植被，保护整个水系。该区域河流滨岸带两侧构建植被防护带，以涵养水源。

(2) 田园湿地生态功能区。位于湿地公园永定河河滩两侧477 m等高线以上区域，占地面积779 hm2。种植垂柳、旱柳、水杉等耐水乔木；香蒲、水葱、千屈菜、菖蒲等挺水植物；新疆杨、高粱、玉米等农田作物。乔木、农作物、挺水植物沿垂直于等高线方向由高到低逐级种植，形成层次分明的景观风貌(林建海等, 2008)。

(3)月亮岛生态科普宣教区。包括月亮岛及岛屿东侧的水湾区域，占地面积418 hm2。月亮岛科普宣教区将分为林业科普、湿地科普和室内科普三部分。

图9 永定河入库三角洲区域功能分区图Fig.9 Regional functional zoning map of the Yongding river reservoir delta

(4)库滨浅滩生态功能区。主要位于高程477m以下的库滨区域，占地面积1 652.5 hm2。通过水库滩地生态修复形成大面积水生植物分布区，采用人工混种，乔木、灌木、草本、挺水植物有机配置的多样生态景观带，北部区域形成阶梯形式的植被系统。森林覆盖率为70%，辅以灌草植被和水生植物。(5)库滨水湾生态功能区。主要位于月亮岛东北侧高程479 m以上的陆地区域和水湾区域，占地面积199 hm2。该区域毗邻库区、坡降大，形成湿地体验观赏区域，同时可有效保持水土，减少水库入库泥沙。(6)北部综合生态功能区。位于湿地公园与外部衔接带上，海拔高程在478 m以上。该区域将生态保护、农业景观和休闲产业有机结合，种植具有生态景观和经济产出的乔木树种，如栾树、山楂等树木，同时配植低矮的灌木类和农田作物，使湿地生态和农业生态共荣共生。

4.3.4 京西草原库滨带生态修复重建工程京西草原库滨带生态修复重建工程位于京西草原及周边区域476～479 m水位线之间，总面积910.5 hm2，以植被修复手段为主，森林覆盖率为70%，辅以灌草植被，其中包括420 hm2京西草原湿地风貌展示区。

5 结语

库滨湿地生态系统作为一种环境敏感性的湿地类型，既受上游入库河流的影响，又具独特的库区环境特征，湿地生态脆弱，易受外界污染。官厅水库国家湿地公园的构建，基于系统性全域生态修复的基本理念和合理功能分区，结合地形水文特征，对库滨湿地实施了污染源控制工程、湿地保育工程及河道、库滨带、缓冲带的修复和治理工程，使得湿地水质得以提升，库滨环境得以优化。通过强化本地水生植物和乡土植物的种植，营造多样性丰富的植物群落，有效保护湿地生态系统及动植物栖息环境，改善周边自然环境，使水岸及景观保持近自然状态，形成融自然山水为一体的独特的湿地景观，同时将其环境效益与社会效益最大化，示范作用明显，对库塘湿地的保护恢复具有重要的参考和借鉴价值。