章丘大站水库入库滩涂梯级生态治理措施

杨海梅，刘 征，曾桂华

（山东省水利科学研究院，山东 济南 250014）

大站水库位于山东省济南市章丘西巴漏河下游，控制流域面积440 km2，是一座以防洪、灌溉为主，兼有供水、养殖等多用途的中型水库。章丘市委、市政府根据地理位置重要性，提出利用“水库风景区”改善水库水环境，拟形成333.33 hm2的水面相连。除通过上游河道来水进行水库蓄水外，另通过净化周边两个煤矿矿坑排水后调水补源1 000 万m3。西巴漏河贯穿市区南北，河流发源于南部山区，全长87.7 km，流域总面积667 km2。流域水质污染源有煤矿矿坑水、生活污水、中小企业的生产废水。沿途各乡镇的个体私营企业废水对河流也造成一定的影响。

1 研究方法

结合大站水库入库滩涂整治和上游河流综合治理工程实际，作为典型案例进行规划设计改造，在入库河道滩涂及河道上增加工程生态系统的多样性和稳定性，实现物理过滤、沉降、生物净化吸收有机结合，净化入库水质、美化环境，建立较强的抗污染负荷冲击能力的复合型梯级湿地系统。

同时明确水库入库滩涂生态治理的相关概念，规划建设多级拦河坝形成多个库区，利用水库除险加固工程中开挖土方在滩涂库区内形成多级小岛和小型湿地库区。根据水库入库滩涂水位的变化情况，分析研究多种水生植物的生长习性并进行优化、优选，群落配置，采用合理的工程措施分梯级对水库滩涂进行综合规划设计、治理、总结。

2 入库滩涂改造方案

1）根据地形地貌和规划要求，在河流综合治理工程项目南入口上游河道按反滤层结构设计建造1～2 道砂砾石拦河坝，坝高根据枯水季来水量确定。

2）在入库河口滩涂至砂砾石坝，根据河道水头差修建多个坝高1～2 m 的滚水坝，形成多级滞留塘，水深需适宜水生植物生长和清淤，多级层设形成梯级滞留净化区，通过层层重力沉降、多种植物吸收和微生物降解等作用进行水质净化。

3）根据上游来水流量和水质，在入库前的最后一级滚水坝前建泵房和取水口，沿岸边埋管泵，将部分来水送回第一级滞留净化区，对水质进行二次滞留、净化和富氧。

4）滞留塘底根据渗漏量对补源型水库库底进行防渗处理，防渗材料可采用黏土、土工布等。防渗层上设砂砾石基质及层厚20～40 cm 的种植土种植净化能力较强的水生植物群落，基质厚度应大于植物根系所能达到最大深度，渗层下设排水排气盲沟。通过梯级滞留塘串联，可延长水力停留时间，缓冲和促进颗粒沉降，充分发挥物理沉降和厌氧消化、生物净化的功能，可拦截大部分漂浮杂质和悬浮物，能有效防止湿地堵塞。在坝下设防冲块石消能，通过多级滚水坝的跌水和消能提高水体自我净化能力，形成自然富氧，增加水体的溶氧量。

5）根据水位和蓄水要求，在入库河口滩涂水位较浅区域或整个水库，从库底自下而上铺设反滤层，由大小不一的碎石和中细砂组成，总厚度30～40 cm，亦作为湿地基质使用。

6）在入库滩涂内利用清淤弃土堆积形成多个岛屿，岛屿与水形成水地相连的湿地环境，空间上富有层次。在岛上选择种植本地湿地植物，美化净化水质与环境，为鸟类提供栖息地，丰富生物的多样性。

7）建设生态护坡，工程与植物形成综合护坡系统，对生态系统冲击最小，亦对水流的流量、流速、冲淤平衡、环境外观等影响最小，创造动物栖息及植物生长的多样化生活空间。

8）在设计水库南端两道砂砾石坝上游，人工引种香蒲为主的水生植物群落，不影响行洪需要又能形成小面积的湿地环境；在河流砂石坝上游、河道梯级区域及水库入库滩涂种植水生植物，梯级河道采用金鱼藻为主的水生植物群落，滩涂区采用香蒲+芦苇+金鱼藻为主的水生植物群落。

9）湿地植物通过根、茎、叶的阻挡作用，达到沉降泥沙、减缓水流速度的目的；湿地植物可以吸收利用、吸附、富集水中的营养物质，达到净化水质的目的。另外，湿地植物根部附着大量细菌，可以加快水中污染物质的分解、转化和循环。

3 影响分析

1）对水库水质的影响。自2012 年至2016 年对水库水质进行抽样监测，以数据可以看出，工程完工、2013 年后植物群落稳定后，水库水质监测中溶解氧、总氮、总磷、氨氮、化学需氧量、高锰酸盐指、生化需氧量、叶绿素a 等主要指标整体呈下降趋势，水库水质得到有效改善。2017 年汛前对滩涂上游梯级区域水质分梯级抽样，试验结果见表1。从表中可以看出，随着梯级生态治理区长度的增加河道内水质监测中总氮、总磷、氨氮、化学需氧量、生化需氧量、等主要指标呈下降趋势，入库河道水质得到有效改善。

表1 分级抽样试验结果

2）对水库淤积的影响。水库淤积，会减少有效库容，降低水库功能效益，淤积影响水库调节性能和建筑物的正常运用。水库淤积的主要来源是上游河道，淤积抬高河床，使河道水位升高，坡降和流速减小，河槽过水能力降低。项目区南入口上游河道，建筑1～2 道砂砾石拦河坝，建成砂砾石拦河坝，组成水质净化和滤沙的第一道防线。河水通过砂砾石坝渗流和溢流，上游大量河道垃圾，大量漂浮物、泥沙可被拦截，也便于清淤。入库滩涂上游建设梯级滞留塘形成串联，给水力缓冲和颗粒沉降作用延长了足够的停留时间，充分利用物理沉降、厌氧消化和生物净化的功能，拦截漂浮杂质和悬浮物，使水库实现零淤积。同时发生淤积的地方为桥前壅水区域和坝坝前区域，便于清淤。

3）改造治理价值。调节气候，改善环境；调节径流，补给地下水；保护并维持生物多样性；净化和降解污染物；美化环境、提供休闲娱乐的场所；提供丰富的动植物产品提供水源。

4 结 论

1）通过滞留塘、人工湿地生物生态技术净化水库入库水质，运行管理简单、成本低、能持续发挥作用。这两项技术结合形成多层次复合型梯级治理方法，可广泛应用于保护水源地水库水质。

2）入库滩涂上游梯级滞留塘串联，延长水力停留时间，发挥物理沉降作用，缓冲、促进颗粒沉降，拦截悬浮物和漂浮杂质，使水库实现多年零淤积，还发挥厌氧消化、生物净化的功能。

3）结合水库入库滩涂原地形地貌及河流综合治理工程形成的河道梯级区域，采用小型湿地+砂石过滤坝+梯级滞留池+跌水曝气坝+滩涂湿地的治理模式，并在入库河道滩涂及河道上建设复合型梯级湿地系统，通过工程生态系统的多样性，实现沉降、物理过滤、生物净化吸收，使整个梯级湿地系统发挥抗污染负荷冲击能力，减少水库淤积，加固岸坡、净化入库水质、美化环境。

4）由多年水库水质监测数据资料可知，工程完工植物群落稳定后，水库水质监测中溶解氧、总氮、总磷、氨氮、化学需氧量、高锰酸盐指、生化需氧量、叶绿素a 等主要指标整体呈下降趋势，水库水质得到有效改善。随着水流经过河道梯级生态治理区长度的增加，河道内水质监测中总氮、总磷、氨氮、化学需氧量、生化需氧量等主要指标呈下降趋势，入库河道水质得到逐渐改善。