基于东汶河城区段生态修复工程的湿地设计探讨

姜文超

(蒙阴县水利局，山东 临沂 276200)

1 概 况

东汶河位于山东省蒙阴县沂蒙山区腹地，属于淮河流域内沂河的一级支流，发源于联城乡杨家榛子崖村西山，流经蒙阴和沂南两个县，在沂南县殷庄附近汇入沂河，全长132km，流域面积2428km2。东汶河流域呈阔叶形，支流多而长，长度在5km以上的一级支流有14条，其中20km以上的有东儒来河、南官庄河和桃墟河；二级支流8条。

根据东汶河流域生态修复工程中设计的要求，将湿地部分的定位确定为集水生态修复、弹性河道、休闲游憩于一体的可持续性生态湿地综合体。湿地内河道长5km，河宽180～210m，位于东汶河蒙阴段上游河道。

2 水文气象条件

湿地地区属于北温带季风气候区，年均气温12.8℃，极端最高气温40.0℃，最低气温-21.0℃。温度高于0℃的年平均积温4855.5℃，年平均无霜期188天，最大冻土深度0.37m。

年均降水差异较大，年均降水量为759.6mm，降水量最多年份(1964年)年降水1546.0mm，降水量最少年份(2002年)年降水377.0mm。降水年内分布极不均匀，随季度变化明显，74.7%的降水集中在汛期的6—9月。实测年均陆上水面蒸发量1319.4mm(E601型)，陆面蒸发量430.0mm。项目区年均日照时数为2484h，年平均日照百分率为56%。全年主导风向为东南风，其次为西北风，春、夏、秋初盛行东南风，晚秋与冬季盛行西北风，最大风速为20.0m/s，多年平均风速为3.1m/s。

3 现状地貌存在的问题

拟建湿地东汶河现状地貌，主要存在以下几个问题：ⓐ河道坡度较大，常年未清淤，部分河床裸露，河道内水量较少，且水流速度较快；ⓑ行洪季节水量大，水深较深，水流速度快；ⓒ枯水季水量较少，河道水量较少，湿地的水位不恒定，起伏较大；ⓓ河道水位不稳定，不适宜水生植物的生长，河道的自然生态环境薄弱。

4 生态修复工程设计方法

目前，生态修复所运用的方法是景观生态学和环境生态学相结合，在研究当地区域内的格局和结构与功能的基础上，进一步开展人工湿地的生态修复设计，可借鉴以下3种方法。

4.1 区域整体性生态设计

区域整体性生态设计方法是以区域内的地势作为依据，以某一处湖泊或岛作为中心，在周围形成不同类型数量的量化环状结构，以中心位置为水面基础，周边以水生植物带及沼泽土分布在芦苇群和湿地中有盐碱滩的部位；外围则是以草原带为主呈重复性分布；湿地边缘则以林木结合公路进行布设，形成环状景观生态格局。

4.2 内部结构性生态设计

内部结构性生态设计就是要进行景观生态序列的设计，将天然生态和人为生态呈序列结合起来。这种设计的特点主要是在空间分布上有明确的顺序性，如从高到低，从上到下等。其次，明确的指向性，就是以某一位置为中心事物。最后在功能的度量上，能够形成“1+1>2”的优势。

4.3 综合治理性生态设计

综合治理性生态设计理念要以“山、水、林、田、路”五位一体作为其基本思路展开。“山、水、林、田、路”五位一体的结构也是目前湿地治理的重要建设目标。

5 生态修复工程湿地设计分析

根据上述设计方法结合湿地存在的实际问题，可以得出确保河道水位恒定是修复河道生态环境的关键所在。在确保水位恒定的前提下，结合土方调整、河道清淤、水生植物种植等工程，可有效恢复东汶河河道的生态环境，提高河道自净能力。可从以下3个设计点出发并结合一些专项设计，解决上述问题并满足生态修复工程的要求。

5.1 提高水体自净能力

要提高水体的自净能力，首先需从源头控制，运用地形泡将雨水截流，形成雨水的初步沉降并采用分流管将雨水污水分流；其次，注重生态自行分解，对软质河道底部进行清淤，并修筑生态驳岸，使水体、河道、堤岸能进行生态自行分解；然后，建造可以有效控制水位的滚水堰，形成曝气加氧，促进水中微生物的自然降解功能；最后，利用河心岛减缓控制流速，加速植物的吸收。

5.2 丰富湿地生物的多样性

天然湿地植物配置应尽量避免其他优势物种入侵对芦苇群落的破坏，植物配置原则上选用芦苇群落中的伴生植物，既维持了现有芦苇群落的完整性，同时又营造了植物多样性。湿地是动物天然理想的栖息地，分阶段投放不同种类的动物，逐步丰富湿地内的动物群落，从而构建起理想、完善的食物链系统。构建食物链需要4个步骤：ⓐ培养第一级消费者：浮游动物和底栖昆虫；ⓑ培养第二级消费者：鱼类和两栖类；ⓒ培养第三级消费者：爬行类；ⓓ培养或吸引更高级消费者：鸟类。

5.3 修复湿地的生态环境

要进行合理的生态水网布局规划，制定天然湿地核心区的生境修复战略。确定出需要修复的典型生态环境的位置、类型(含原水域生境、新增水域生境、间歇性生境、苇地生境等)及重要的水系廊道。在具体生境的修复过程中采用动植物等生物措施和工程措施相结合的方法。

a.在原生水域生境中，采用的工程措施是基地清淤、去除过剩营养物质；植物措施是去除场地内木本植物，适度引入芦苇的伴生种，以形成稳定健康的植物群落结构；动物措施是逐次投放一级消费者：虾、蟹、贝等，二级消费者：鱼类等。

b.在新增水域生境中，采用的工程措施是适度开挖湿地池底，补水增湿。在较大的水面附近，还可设置人工浮岛、人工招鸟巢箱，并投放食物。植物措施是维护芦苇的优势种地位，引入其伴生物种。动物措施是逐次投放一级和二级消费者：虾、蟹、贝，鱼类等；培养出三级消费者：蛇类；吸引四类消费者：绿头鸭、鸳鸯等，以及吸引鸬鹚、大白鹭等鸟类停歇。

6 专项设计

6.1 雨水收集与利用工程设计

根据雨水收集与处理系统的运行原理，采用的雨水收集方式是由绿地、透水性路面、广场、停车场4种不同基质通过不同收集路径就近汇集，形成多个小型雨水收集池。采用的雨水净化方式是利用植物、土壤、砾石等多种生态净化途径，得到满足景观用水以及用水标准的水源。采用的雨水利用方式是净化后的水体将用于绿化灌溉以及景观水系统补水水源，过量水体排入市政管网。

6.2 人工绿岛堆叠(人工浮岛)工程设计

人工绿岛堆叠(人工浮岛)工程采用块石护岸、水生植物护坡及柳树进行构建。这种设计是利用生态工程学的原理，在水体中通过降解化学需氧量、氮和磷的含量起到水体净化的作用。另外，可以吸引鸟类并创造其他生物生息的空间以及改善湿地景观等。

6.3 生态驳岸工程设计

生态驳岸工程除了具有保护堤防、防御洪水的作用外，还能对枯季补水和调节水位起到作用。采用干垒毛石、捆扎柳条、回填土和自然土进行填充。驳岸采用增固边界的天然块石和500mm厚的黏土层进行构建。这种设计可以形成一种可渗透层，在丰水期时，湿地内的水通过向堤岸外的地下水层渗透存储，对缓解洪水起到了一定的作用；在枯水期，所存储的水又会通过反渗进入湿地内，起到了补水的作用。同时，还能够增强水体的自净能力，形成不同的流速区域，使水体处在紊流状态，让空气进入到水体中。

6.4 植物的配置系统设计

根据当地水文气象条件，旱生植物选取的是观赏性强、冠大荫浓、分枝点较高的乔木树种，可有效隔离外界的噪声，过滤汽车尾气，净化环境，可选择风扬、水杉、落羽杉、银杏、樱花、红枫和柳树等。驳岸搭配湿生及水生植物，既具有观赏性，对驳岸也有良好的固土作用，同时在雨季对河水有一定的涵养与协调功能，湿生植物可选择菖蒲、黄花鸢尾、千屈菜、芦荻等；挺水植物可选择香蒲、芦苇、水芹等；沉水植物可选择金鱼藻、黑藻、苦草等；浮水植物可选择红莲、太空莲、睡莲等。湿地植物配置样图见图1。

图1 湿地植物样图

7 结 语

东汶河城区段生态修复工程属于构建人工湿地，具有一定的典型性。本文从实际出发，通过提高河道水体的自净能力，采用雨污分流、河底清淤，软质河底、地形泡、滚水堰以及河心岛的构建方法，达到了控制水位、控制流速、促进微生物和植物的生长的目的，改善了湿地水质较差的问题，完善了湿地生物系统，丰富了食物链层级，解决了湿地生物的良性循环问题，可为类似生态修复工程提供参考。