城区河段水生态修复与治理模式研究——以妫水河世园段为例

倪冬生

(北京夏都水利工程有限公司，北京 102100)

在城市形成和发展的过程中，城市河流作为重要的资源和环境载体，关系到城市生存，制约着城市发展，是影响城市风格和美化城市环境的重要因素[1]。城市河道位于城市当中，其水生生态系统极易受到外来干扰，抵抗力弱、稳定性差，生态平衡的维持较困难[2]。通常水生态修复有河道疏浚、截污纳管、曝气推流等物理手段，也有水生植物、水生动物及微生物等生物措施。因此，如何构建城区河道水生态修复体系，探索适宜的修复技术是本文探索的重点。

1 妫水河概况

妫水河属永定河水系，为官厅水库上游左岸主要支流，从东向西横贯延庆川区盆地，总流域面积约1 074 km2。水生态治理规模12 km，维护水面面积400 hm2，改善和提高区域水环境和水景观，修复妫水河水生态系统，恢复水体自净能力。

妫水河西湖、东湖水体污染(夏季水质为V类甚至劣V类)，妫水河(新城)、三里河均为劣V类，水体主要污染物包括BOD、COD、氨氮、总磷等。水体流动性差，水中污染物长期积聚，藻类繁殖速度增加，水体富营养化严重；世园区周边水系连通水平低，水域面积狭小，缺乏水生态景观功能及水生态经济外延等。

2 水生态修复治理

鉴于妫水河东西湖水域面积和蓄水量大，水体生态系统退化，水质差，单一的技术均不能达到治理任务要求，经综合比选，推荐妫水河世园段水体水生态治理采用种植水生植物、放养水生动物、水体原位修复、河道清淤等多种技术共用的治理方案。

2.1 水生生态系统构建

2.1.1 水生植物构建

水生大型植物是水生态系统的重要组成部分和主要的初级生产者之一，介于水泥、水气及水陆界面，对生态系统物质和能量的循环和传递起调控作用。

(1)植物群落配置

妫水河以恢复生态为主要目标，种植经济效益好的物种势必引入船只采集，扰动底泥，引起不必要的污染，所以优先考虑配置生态型植物群落，避免选择经济效益高的物种。在水流缓慢、水质富营养化严重的河道湿地，种植芦苇、水葱、荷花等挺水植物，建设生态河渠，削减污染物进入河道。因此，根据妫水河水质现状特征，建议选用表1种植品种进行水体修复。

表1 妫水河水生植物选择

(2)工程量

根据妫水河的实际情况，结合水质净化的目标，种植地点主要在东湖浅水湾和西湖湖心岛、浅水湾及其范围外的浅水区域，需要种植水生植物97万 m2，其中东湖浅水湾和西湖湖心岛、浅水湾范围外的浅水区域面积69.9万 m2，详见表2。

表2 水生植物工程量表

2.1.2 水生动物工程

依据妫水河鱼类资源现状，放养的鱼类品种主要选择水质净化和去藻效果好的鲢鱼、鳙鱼、细鳞斜颌鲴，以及鲂鱼等形成滤食性和摄食性鱼类完整的食物链；底栖动物主要选择水质净化效果好的河蚌等。

因此，根据妫水河水体的面积及平均深度，结合水生生物的生长习性放养鱼类及底栖动物，共放养鱼类7.6万尾，底栖动物4.67t，详见表3。

表3 妫水河增殖放流水生动物种类及其数量

2.1.3 悬浮湿地工程

由多个湿地单元组成，每个湿地单元由浮篮、种植篮、种植介质、连接扣以及水生植物五部分组成，利用表面积很大的植物根系在水中形成浓密的网，吸附水体中大量的悬浮物，并逐渐在植物根系表面形成生物膜，膜中微生物吞噬和代谢水中的污染物成为无机物，使其成为植物的营养物质，通过光合作用转化为植物细胞的成分，促进其生长，最后通过收割浮岛植物来减少水中的污染物，有效控制水体“富营养化”，减少藻类的滋生，达到净化水质的目的。经过计算并综合考虑悬浮湿地的净化能力，设计布置悬浮湿地面积共计1 600 m2。

2.2 河道清淤

2.2.1 河道清淤方式

根据妫水河河道断面测量资料，妫水河现状湖底淤泥厚度约0.2～0.8 m，经测定底泥中有机物、氮磷等污染物含量高。由于污染物释放对水体有较高的污染，需进行清理和利用。目前河道清淤的方式主要有两种，一种是干法清淤，一种是湿法清淤。

(1)干法清淤

主要是对有水河道设围堰或建坝拦水截流，然后将施工段河道内水体自流或利用水泵强排至下游河道。河道排干后晾晒后至淤泥含水量在80%～85%左右时，利用机械(如反铲式挖土机或铲车)或人工采取现场开挖至设计清淤深度。优点是施工方便，工作效率高，工程投资低，清淤彻底，对周边环境和水体环境影响较小。

(2)湿法清淤

湿法清淤通常采用绞吸式挖泥船、生态清淤船等，依靠船上的吸水管前段围绕吸水管装设旋转绞刀装置，将河道底部泥沙或淤泥切割或搅动，再经吸泥管将搅起的泥沙物料，借助强大的泵力，输送至泥沙物料堆放场。它的挖泥、输泥、脱水、卸泥等工作过程可一次性完成。优点是带水作业，清淤速度快，施工方便，不受季节限制。缺点是清淤不彻底，能耗高，淤泥固化剂使用量大，清淤过程中对水质有一定不良影响。

2.2.2 清淤方式确定

经比选，本工程采取干法清淤，即在妫水河农场橡胶坝下游设立围堰，使用水泵将妫水河东西湖河水全部强制排干后，直接在干场使用机械清除河底的淤泥。

2.2.3 清淤范围及清淤量

对妫水东西湖局部底泥超过0.3 cm区域，进行生态清淤，清淤工程起点妫水东湖师范路以上600 m，终点为妫水河农场橡胶坝。淤泥清淤面积约300 hm2，淤泥清淤深度为0.2～0.8 m。经计算，清淤量80.7万 m3。

2.3 浅水湾和湖心岛

2.3.1 浅水湾

将清除的淤泥59.9万 m3(湿方)堆放在妫水河两岸形成浅水湾，每侧浅水湾宽度约18～40 m，淤泥堆放平均厚度1.2 m，待淤泥水分析出后，在淤泥表层覆盖30 cm种植土种植水生植物吸收消纳淤泥中的富营养物质，浅水湾临水侧采用高镀锌铅丝土工石笼进行护砌。详见图1和图2。

图1 浅水湾平面图布置 图2 浅水湾湾剖面示意图

2.3.2 湖心岛

湖心岛露出水面1 m，高程478 m，湖心岛填方所用土料来自于妫水河西湖堆浅水湾剩余清淤开挖料，开挖料暂定采用10%水泥固化后用于堆岛，固化后强度满足堆岛要求。经计算，淤泥固化后方量约14.56万 m3。拟堆湖心岛面积4.4万 m2，平均堆砌厚度2.8 m，底高程473.6～474.8 m。岛表面覆种植土厚度0.5～1.2 m，用于绿化。岛正常蓄水位以下部分迎水面采用高镀锌铅丝土工石笼袋(1 000×1 000×1 000)进行护面。

图3 东湖原位修复工程布置图

2.4 水体原位修复

妫水东湖水体原位修复水域东西长500 m，南北长约80 m，面积为30 084 m2，在暗管处设置一溢流坝，使水域与道路南侧的书画院水域隔开。每台生物反应系统辐射面积约为2 000～3 000 m2，此处按3 000 m2配置1台设备计算，取整为10 台。在水面安装6套涌浪机(增氧搅拌)，激活原位微生物2.23 t，消除水体中富营养物质，从而提升水质，并抑制蓝藻爆发。为了保证水体修复效果，禁止人工投加养鱼饲料和其他药剂，靠水体生态食物链来作为鱼类食物来源，对岸边的垃圾、树叶等进行及时清理，防止进入水域，根据水生生物的数量适时的捕捞水生动物，实现氮磷等物质的去除。修复工程布置见图3。

3 结语

通过实施妫水河水生态系统构建、河道清淤、水体原位修复，消除残留面源污染和污染物因蒸发引起的污染物富集，满足蓄水安全和景观要求，建立水体水质改善与维护的工程体系，消除水体水华现象，使妫水河水体水质主要指标稳定保持在地表水III类水质，修复妫水河水生态系统，恢复水体自净能力，改善和提高了区域水环境和水景观。