宁夏沙湖湿地自然保护区水质保护工程

马国东 田 瑞

(宁夏湿地保护管理中心 宁夏 银川 750001)

湖泊作为干旱区水资源的重要载体，维系着脆弱生态系统的平衡及人类经济社会发展的需求，是干旱区“山水林田湖草沙冰”系统中水分循环的重要组成部分(王随继等, 2021)。沙湖位于宁夏中北部，干旱少雨、风大沙多，是典型的荒漠-湿地生态系统，景观独特、环境优美，是宁夏首批的5A级旅游景区，2013年荣获“中国十大魅力湿地”称号。近年来，由于封闭不循环、外源输入、内源释放、面源渗入、旅游活动频繁等，沙湖出现湿地水质恶化加剧、植被群落减少、野生动植物栖息遭到干扰等生态环境问题。为此，开展了一系列沙湖水质保护工程，加强人为活动管理，进一步提高沙湖水质。本文从水污染防治和湿地修复的角度，梳理探讨了沙湖湿地存在的问题和采取的保护修复措施，为沙湖自然保护区湿地生态系统的后续保护管理和建设规划提供科学依据。

1 研究区概况

宁夏沙湖自然保护区位于石嘴山市平罗县西南部，东北距平罗县县城19 km处，南距银川市区56 km，北距石嘴山市26 km(李延林等, 2019)。1997年1月，宁夏回族自治区人民政府将沙湖批准设立为宁夏沙湖省级自然保护区。2019年6月，按照“保护区面积不减少、生态功能不降低”的原则，对沙湖自然保护区范围和功能区优化调整，保护区面积4 366.66 hm2，其中：核心区面积1 750.50 hm2，缓冲区面积569.86 hm2，实验区面积2 046.30 hm2(图1)。

图1 宁夏沙湖湿地自然保护区范围Fig.1 Ningxia shahu nature reserve range

沙湖自然保护区是典型的内陆湿地和水域与荒漠相结合的复合自然生态系统类型的自然保护区，自然环境独特，资源类型多样。沙湖自然保护区共有野生维管植物48科124属162种，优势植物为芦苇(Phragmites australis)、长苞香蒲(Typha angustata)、沙枣(Elaeagnus angustifolia)和柽柳(Tamarix chinensis)等，共有高等脊椎动物5纲30目62科155属241种，包括哺乳动物28种、鸟类178种、鱼类23种、两栖类2种和爬行类10种,昆虫450种，浮游动物34种，是荒漠化区域内典型湿地生态系统的天然“本地”和生物资源“储源地”(王燕等, 2020)。沙湖自然保护区有湿地3 151.78 hm2，占沙湖自然保护区总面积的72.18%。根据《湿地分类》(GB/T24708-2009)的分类标准，分湖泊湿地、沼泽湿地和人工湿地三大类，其中：湖泊湿地面积1 706.74 hm2，沼泽湿地面积 993.74 hm2，人工湿地面积451.3 hm2。保护区除湿地以外，其他为沙地、耕地、建设用地等，保护区内及周边有国家5A级旅游景区沙湖、国营前进农场场部和村庄等。

2 沙湖水质现状及变化原因

2.1 水质现状

2011—2017年沙湖水质由Ⅲ类下降为Ⅴ类，水环境质量变差，营养状态均为轻度富营养状态(胡桂荣, 2018)，主要超标指标为化学需氧量、总磷、石油类、氟化物。

2.2 变化原因

2.2.1 渗透积累 宁夏沙湖地处银川平原的中-北部河湖平原上，地势低洼，土壤沼泽化、浅育化和盐渍化现象普遍。沙湖湖体外形受洼地形状的控制，地下水位埋藏浅，而且沙湖周边地带属于地下水停滞带，径流不畅，地下水几乎无法排泄，沙湖成为地下水排泄的主要通道，水体蒸发量大，矿物质长期积累，造成水体中的氟化物和矿物质含量增高。2.2.2 外源输入 沙湖水源的补给主要来自于引黄渠道补水，另外还有地下水排泄、地表径流、农田灌溉退水等补给方式。黄河补水是沙湖主要的补水来源，由于黄河补水泥沙量大，总磷(TP)、总氮(TN)、有机物背景值较高，加之沙湖补水缺少有效净化系统，大量污染物随黄河补水进入沙湖。黄河水体中污染物高锰酸盐指数(CODMn)、化学需氧量(CODCr)、TP、TN、氟化物输入量占沙湖水体污染物总量的49%、30%、279%、99%、13%，是沙湖最主要的外源性污染来源(田林峰等，2019)。农田退水中因农业种植和水产养殖施肥、打药、投料等产生大量的氮、磷等营养物质，未经处理通过地表径流、渗透等方式进入沙湖。

2.2.3 内源释放 沙湖游客数量逐年增加，使旅游区燃油快艇数量和垃圾增多(罗燕珠等, 2011)。保护区内餐厅、酒店、景区海狮表演、骆驼等娱乐项目、景区厕所等配套设施所产生的废水、垃圾等处理不当，再加上沙湖是封闭湖泊，水体只进不出，未形成水循环，造成污染物的长期积累，导致沙湖水环境容量减小、环境压力增大，生物多样性和生态系统均受到一定程度的干扰。

3 沙湖水质保护工程

3.1 切断外源

在沙湖上游南侧及西侧区域开挖设立长13.2 km的防渗隔离沟，截流通过地表径流、渗透进入沙湖的外源污水。清淤疏通沙湖周边排水沟，畅通农田退水、生活污水等排水通道，防止污水因排水沟淤积等排水不畅倒流进入沙湖。在沙湖补水口处建设库容70万m3的沉砂池，对补入沙湖的水源进行沉淀处理。

3.2 消除内源

外迁沙漠越野车营地、骆驼圈舍等旅游项目，停止海狮表演项目；拆迁居民105户，搬迁旅游船只修理区，拆除缆车、孔雀园等老旧旅游项目设施，清换沙漠沙体12万m3；对沙湖湿地内底泥淤积严重的荷花池、鸟岛区域清淤疏浚4万m3左右；新建沙湖南岸污水处理厂，提标改扩建沙湖北岸污水处理厂，新铺设南北岸污水收集管网3 600 m，将保护区及周边旅游、餐饮、酒店、厕所和居民生活等产生的污水集中处理达标后外排。

3.3 循环降解

针对沙湖水体只进不出、封闭不循环的缺点，增大沙湖补水量，并在湖东侧建设氧化塘400 hm2，形成西侧补水、东侧抽排出水进入氧化塘过滤净化的循环系统，增加沙湖水体流速，提高水体自净能力。连通沙湖与星海湖、沙湖与镇朔湖水系，让沙湖水体动起来、活起来。

3.4 生态修复

在保护区内及周边实施退耕还湿、退渔还湖1 530 hm2，水产养殖和农业耕种全部退出，减少化肥、农药使用和渔业养殖投料等面源污染。清理整治居民迁出区27 hm2，将其恢复为人工湿地，让沙湖补水水体经过沉砂池预处理后，再经人工湿地吸收过滤降解后补入沙湖，提高沙湖水源水质。在退耕还湿、退渔还湖的区域和清淤形成的新岛屿种植补植芦苇170 hm2，恢复湿地水生植被，丰富生物多样性，发挥湿地生态系统吸收营养物质、过滤沉淀等净化水质功能，为野生动物提供安全隐蔽的栖息场所等综合生态服务功能。

4 水污染控制策略

4.1 确定沙湖需水量阈值

沙湖地处西北干旱半干旱区，干旱少雨，年均降水量约172.55 mm，年均蒸发量为1 756.8 mm，年均蒸发量是年均降水量的10倍(李延林，2019)。沙湖水源补给主要通过农田灌溉渠补充黄河水，农田灌溉高峰期正是高温季节，沙湖蒸发量大，水源需求多，但由于农田灌溉渠要优先保证农业用水，此时沙湖补水得不到保障，水位降到最低，而在农田灌溉间隙时大量补水，导致水量突增，沙湖水位波动较大。水位过低不适合生态系统中生物栖息、繁衍及觅食，会造成生态系统破坏、甚至退化，而水位过高会使湖泊内的水生植物出现因缺氧而烂根等生态问题。因此，需进一步研究沙湖需水量阈值，通过氧化塘、人工湿地等净水-储水-补水工程，调节沙湖水位保持在合理的动态变化范围内。

4.2 确定沙湖水环境容量

精准监测和分析沙湖水环境中各污染物浓度及变化规律，科学测算沙湖水环境的环境容量，进一步明确沙湖水体主要污染物及环境容量，构建沙湖水生态承载力评价指标体系，确立各指标权重，确定沙湖水生态承载能力，为沙湖水环境生态保护、管理、规划和治理提供数据支撑和科学依据。

4.3 恢复沙湖湿地生物多样性

沙湖湿地中的植物、动物、浮游动植物、鱼类、底栖动物等水生态群落，因水质、旅游活动、工程实施等原因，造成原有的生态系统失衡，生物多样性降低等。开展植被恢复，通常按水深由浅到深分为湿生植物带、挺水植物带、浮叶植物带和沉水植物带多个功能带来进行复育(冯嵩等, 2017)。建立生物浮岛，通过水生植物吸收及根系微生物分解作用，削减水体中的氮、磷等营养元素，降解有机污染，达到水质净化的目的(何勇凤等, 2016)。修复与重建水生态群落，通过人工引入或定向培养有益微生物、藻类、浮游动物、栖底动物、鱼类等，重建退化水生态系统结构中缺失的生物种群及结构，恢复沙湖湿地生物多样性，维护沙湖湿地生态系统的稳定。开展沙湖生物多样性监测研究，建立沙湖湿地稳定健康的生物多样性指标体系。

4.4 加强管理

加强旅游等人为活动的管理，特别是对餐饮、船只、住宿等规范管理，确保产生的生活垃圾和船只修理废物等全部集中收集、贮存，中转设施设备正常运行；全部收集餐饮、住宿、厕所及其他旅游活动产生的生活污水，经污水处理厂集中处理达标后外排，加强污水管网和污水处理厂设施设备的检查检修，保障运行正常，确保沙湖湿地内源污染零排放；进一步加强旅游船只管理，逐步使用电瓶船替代燃油船，减少燃油废气、泄露等造成的污染。