河流湿地的生态修复及水质保护工程实践——以淇河湿地生态治理工程为例

陈俊杰

（中节能铁汉生态环境股份有限公司 广东深圳 518000）

引言

自“十八大”以来，湿地保护已成为我国生态文明建设的重要内容，湿地生态系统及水环境的健康程度，也将严重影响区域生态安全、饮用水安全及可持续发展。通过污染源治理、自然岸线恢复、河湖水系连通、植被恢复、生态移民等手段，逐步恢复湿地生态功能，维持湿地生态系统健康，增强湿地碳汇功能，也是与国家“碳达峰、碳中和”政策相一致的。

本文以河南淇河湿地的生态修复与水质保护工程实践为例，研究湿地生态修复与水质保护工程的组合技术，以期为城市河流湿地系统的生态修复和环境保护工作提供借鉴。

1 湿地概况及面临问题

1.1 湿地概况

淇河位于河南省鹤壁市，是鹤壁市的母亲河、生命河。随着经济的快速发展和城市化进程加快，出现了经济发展与生态保护不协调的现象。淇河湿地属河流型湿地，生态环境十分脆弱，过度的人为干扰、区域面源污染加重、湿地资源的不合理开发利用、有害生物入侵等，导致了湿地系统的严重破坏。

淇河湿地位于淇河的中下游河段，湿地范围内现有：永久性河流湿地95.22hm2、洪泛平原湿地169.51hm2、地热湿地1.20hm2、水产养殖场湿地4.83hm2。湿地补水水源主要包括：淇河天然径流、区域自然降水、支流汇水与自然泉水等。现状河道生态流量为0.5m3/s，自然泉水流量约1.01m3/s，年均补水3800 万m3，汛期淇河流量可达80～300m3/s，水位达到108m～110m。

1.2 湿地面临的问题

淇河湿地属洪泛区河流湿地，主要分布在淇河两岸滩地，受季节性和汛期影响较大，生态系统十分脆弱。根据现场调查，湿地面临的主要问题如下：

1.2.1 生态系统破坏严重

项目区周边人口密集，受人类开发活动、湿地水源补给条件不稳定、湿地水位波动幅度大等综合因素影响，淇河湿地面临生态功能退化、生物多样性减少、自净能力下降等问题。部分河岸滩涂被开垦，破坏了淇河的自然生态环境，也挤占了湿地空间；也有部分河滩被改造成鱼塘，破坏了湿地整体结构，甚至在夏季局部会发生水体富营养化现象，致使淇河湿地生态环境受到严重影响。

1.2.2 潜在的面源污染

淇河流域范围内历史遗留坡地矿山较多，部分地表裸露，水土流失严重。再加上湿地沿线村庄较多，农药、化肥、生活垃圾、家禽家畜粪便等形成面源污染，随地表径流汇入淇河，也对湿地系统水质造成严重影响。

1.2.3 生态用水缺乏保障

淇河承担着鹤壁市工农业生产和城镇居民生活用水的功能，对湿地自然生态用水量有一定削减。特别是上游段，由于距离盘石头水库较近，区间径流少，河道比降陡，河道难以蓄水，水生境较差，难以达到河道湿地正常生态需水量。

1.2.4 旅游开发管理粗放

近年来城市近郊生态休闲旅游发展势头强劲，每逢节假日及周末，湿地旅游的人数较多，游客主要集中在淇河沿线的河岸、滩涂、温泉、湿地等景点区域，由于湿地整体规划、策划和开发水平不高，配套基础设施也比较落后，旅游组织管理粗放，游客环保意识不强，致使湿地受到巨大影响。

2 湿地生态修复工程措施

随着生态修复实践的开展和理念的更迭，水体生态修复从单一目标线性治理，走向社会、经济、生态的多目标综合协同治理。生态修复工程作为水系建设的长效管理措施，具有风险大、周期长、投资高、影响深远的特点[1]。

根据国家相关规定及项目实际情况，对淇河湿地系统进行生态修复。工程涵盖：湿地生态保育区、宣教与生态休闲区、管理服务区等项目，主要工程内容包括：水系修复40hm2、退耕还滩36.6hm2、植被恢复65.2hm2、湿地缓冲带恢复10hm2、底泥疏浚32 万m3、林木栽植96 万株。建设湿地保护管理站、救护站等建筑物面积1.3 万m2；购置生态监测、环境评估与保护设施、仪器与设备等。

2.1 湿地底泥生态疏浚

外源污染物进入湿地后沉积在底泥中，当温度升高后，底泥中的营养物质逐步释放出来，导致水体内藻类繁殖，水质恶化，甚至出现水体富营养化的“水华”现象。底泥生态疏浚是工程、环境、生态、湿地相结合的生态修复技术，其目的是通过底泥的生态疏浚去除底泥所含的污染物，清除内源污染，减少底泥污染物向水体的释放量，并为湿地水生生态系统的恢复创造有利条件。

疏浚时应根据底泥分布状况、基面标高、土壤水运动特点、污染物释放特征、沉水植物种属类型、生物学特性等综合分析，采取恰当的疏浚方式和疏浚设备。

2.2 生态缓冲塘净化工程

对湿地沿线区域山岭和坡地进行生态修复，减少水土流失，采取乔木、灌木、草皮相结合的立体绿化模式，形成生态隔离带，利用荒废的池塘或坑地构建生态缓冲塘。生态缓冲塘是针对山坡地表径流及农田面源污染设立的生态净化工程，利用缓冲塘拦截暴雨径流，通过物理、化学以及生物过程使地表径流中污染物得到净化，降低水体中的化学农药、氮、磷、颗粒物的含量[2]。融入了生物降解自然法则，大大节省投资成本，生态效应显著。其工艺流程见图1。

图1 生态缓冲塘净化工艺图

2.3 人工湿地净化工程

淇河湿地沿线分布着大量村庄，农村污水处理设施尚未健全，无组织排放的生活废水、生活垃圾、农作物秸秆、农田退水等在雨季随地表径流流入淇河湿地，会引起水体富营养化和泥沙淤积。对湿地保护区范围内的村庄进行环境综合整治，针对村庄地表径流和农田退水形成的微污染河水进行深度处理，对于削减湿地系统来水污染负荷具有重大意义。

利用河滩地、洼地、绿化用地等建立人工湿地水质净化工程，利用碎石滤料、水生动植物和微生物构成独特的生态系统，通过物理、化学和生物协同作用实现水质净化、功能提升和生态提质[3]。植物选择上，优先考虑水质净化功能强的本地水生植物，如芦苇、香蒲、荷、莲等，增强湿地生态系统水质净化能力。其工艺流程见图2。

图2 湿地净化工艺图

2.4 岩石开采场生态修复工程

淇河流域范围内历史遗留废弃岩石开采场较多，开采后没有及时恢复，面临植被破坏严重、水土流失、生物多样性下降及景观异质化严重等问题。在治理过程中，要结合当地的地形景观、土地资源价值、做好功能定位及项目策划，在独特的自然景观基础上加入人为景观因素，改造成城市生态公园等具有教育意义的旅游景点[4]。通过矿山修复工程的实施，将采矿区的采坑和堆积的弃渣（尾矿）进行平整和无害化处理，并进行土壤改良、抗逆植被恢复，减轻水土流失、改善生态环境，减少因水土流失造成的农田及湿地水质污染。

3 人工湿地水质净化工程实践

3.1 污染源分析

淇河湿地主要的污染源来自于地表径流及次级河道支流。由于农村污染源具有分散性，污水收集管网尚未健全，湿地沿线的村庄生活污水、生活垃圾、农田面源污染等都会随暴雨地表径流进入湿地，对湿地水质造成严重的污染。选取湿地附近某村庄进行人工湿地水质净化工程的实践。

某村位于淇河左岸，生态湿地保护区东北角，排水系统基本上采用的是合流制排水。排水系统的建设缺少科学、合理的规划，雨水通过现状2 个DN800 混凝土管排入湿地。初期雨水携带的泥沙、有机腐殖质等COD 及N、P 含量高，造成入河污染负荷高，湿地周边易发生水体富营养化。

3.2 处理规模及水质控制目标

人工湿地净化工程处理对象主要为无组织排放的生活污水及雨水地表径流。农村生活污水排放量较少，并具有时段性特点，以餐厨生活污水为主，主要含有有机物及N、P 等营养物质。设计处理规模根据村庄人口数量、可利用土地面积、湿地耐冲击负荷能力及受纳水体水质目标要求等因素，综合考虑确定处理规模为500m3/d 设计。设计出水水质达到《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）地表水Ⅳ类水质标准，人工湿地处理后再经滨水植物净化后进入淇河湿地。

3.3 湿地净化工程工艺设计

人工湿地净化工程采用“强化预处理+人工湿地”组合处理工艺。预处理采用“调节沉淀池+兼氧池”工艺结构，调节沉淀池对来水进行水质水量的调节，兼氧池池底布设曝气设备，实行间隔曝气，充分发挥兼氧微生物污水净化作用。人工湿地采用“三级水平潜流湿地+植物砂滤池”结构，布置在某村交通路以南，淇河以北的狭长滩地内，工程总占地2300m2，其中预处理单元占地800m2，人工湿地单元占地1500m2。

3.3.1 工艺流程图

湿地净化工程根据水流方向采用的主要工艺流程为：污水→格栅→调节沉淀池→兼氧池→配水渠→三级植物碎石床→砂滤池→出水。其工艺流程见图3。

图3 工艺流程图

3.3.2 设计参数

设计水量：500m3/d，总水力负荷q＝0.09m3/m2·d，调节沉淀池水力调节时间30h，兼氧池水力停留时间12h，两者均采用钢筋混凝土结构。湿地平均坡度1%～1.5%，碎石床厚度h＝1500mm，碎石料粒径60mm～80mm，石英砂粒径5mm～10mm，碎石床孔隙率约0.65～0.75。

3.3.3 主要建筑物

（1）调节沉淀池与兼氧池采用合体建设：总尺寸：B×L×H=20×40×2.0m，有效水深：H=1.2m～1.5m。兼氧池池底采用穿孔管均匀曝气。

（2）植物碎石床：采取三级植物碎石床结构形式的水平潜流人工湿地，有效水深1.0m～1.3m，湿地平均坡度：1.1%，布水方式采用配水渠穿孔墙均匀布水。滤料采用砾石、碎石、陶粒、矿渣等组合填料。

（3）植物砂滤池：有效水深1.2m，湿地平均坡度1.5%，砂石厚度1.5m。布水采用垂直潜流运行方式，布水方式：PVC 穿孔管布水，平行布水，上部进水，下部出水。

3.3.4 湿地防渗措施

人工湿地建设时应进行防渗处理，防渗措施根据当地土壤性质和工程地质情况，并结合施工条件、经济等多因素确定。本工程植物碎石床以及砂滤池底部均采用“二布一膜”土工膜防渗，上部设200mm 厚粘土保护层，确保防渗层渗透系数不大于10-6m/s。

3.4 湿地植物布置

水生植物具有强大的净水功能，根系可以吸附有机污染物，向水体中输送氧气，根系分泌物还可以增强微生物活性，加快污水净化能力。布置的主要湿地植物品种有：芦苇、香蒲、千屈菜、鸢尾、水葱、再力花、水生美人蕉等，既能净化水体又能美化周围环境。后期应从水生植物日常及季节维护、鱼类群落结构调整等角度进行维护和管理，冬季及时收割枯死倒伏水生植物，修剪弱枝弱株，增强通风透光，保证植物生长质量，形成具备长效净化能力的湿地生态系统[5]。

4 湿地保护配套工程

4.1 湿地监测工程

生态修复是一项长效工程，后期应加强生态系统的动态监测，开展生态风险评估与适应性管理，为生态系统长期观测提供基础数据，也是后期绩效评价、成效评估的关键。设立淇河湿地生态监测中心，加强湿地的科研监测工作，培养和引进专业人才，建立科研管理体制，开展相应基础性的科研，建立完备的科研监测体系，为湿地的有效管理提供科学依据，促进湿地的持续健康发展。

项目建设湿地生态监测中心1 处、生态定位监测站2 处，设置生态定位监测点6 处、鸟类观测点8 处、鸟类监测样线3 条、植物调查样方12 个。湿地生态监测中心建筑面积200m2，与科普宣教中心合并建设；每个生态定位监测站建筑面积80m2，与保护管理站合并建设。生态监测点、鸟类监测点分布于项目区各分区内。购置相应的生态定位、水文、气象等科研监测设备。

湿地生态监测中心主要职责是：负责监测湿地内动植物种类及种群数量监测、栖息生境等，包括监测数据的整理、分析，制作动态变化图等，掌握项目区内主要生态指标动态变化，为管理部门及时做出科学决策提供依据。

4.2 湿地保护管理中心工程

组建“河南鹤壁淇河生态湿地保护区管理中心”，负责淇河生态湿地保护区具体建设、保护、修复和管理工作。管理中心设在项目区的管理服务区，建筑面积1000m2，下设湿地保护部、科普宣教部和综合办公室等部门，并下设2 个保护管理站，开展湿地保护工作。同时，在淇河两岸各设1 条陆地巡护线，巡航线总长15km。加大湿地保护区的巡护管理频次，及时发现和阻止破坏湿地的违法行为，并对湿地保护区旅游活动进行引导和管理。

4.3 现代化信息管理工程

为了更好地管理淇河生态湿地，分析湿地生境变化规律，为管理决策提供科学的依据，拟建立淇河湿地现代化信息管理系统，主要包括湿地生态监测子系统、湿地生态信息管理子系统和湿地生态决策支持子系统。结合现代监控信息化系统，与遥感、地理信息系统（GIS）等技术相结合，充分发挥地理信息可视化技术特点，实现自动监视、自动监测、自动展示、自动报警，有效提升湿地管理现代化和决策科学化水平，为保护区管理人员、科研人员及观光旅游等提供直观数据成套系统[6]。

结语

本项目通过底泥生态疏浚、植物生态缓冲塘、人工湿地污水净化工程、废弃岩石开采场生态修复等系统化的环境治理及生态修复措施，有利于保护湿地水质安全、恢复湿地生态系统、营造良好的水禽栖息生境、维持生物多样性。

项目建成后还有利于保障市民身体健康，为市民提供有趣的休闲娱乐场所，增加市民了解湿地科学价值的天然博物馆，为游客提供特殊风韵的生态旅游景点。另外，还要处理好城市发展与湿地生态保护的功能衔接，达到城市建设与湿地生态保护长效协同发展的目标。