北京順義區(qū)箭桿河流域水環(huán)境治理及前景展望

趙珊珊,李 碧， 張黎明， 張 強(qiáng)，于立安

(1.北京潮白環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，北京 101300 ；2.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083)

河流是人類生存和發(fā)展必不可少的要素，是水環(huán)境的重要載體，也是自然環(huán)境的重要組成部分。我國北方的河道普遍為季節(jié)性河道，缺少地表徑流，生態(tài)基流無法保障。近年雖然一些城市經(jīng)過了治理，但由于缺乏有效的水源保證，河道蓄水長期無法置換，導(dǎo)致河道水環(huán)境不佳，由于河道的斷流、淤積，河道水質(zhì)的污染，引起水生植物、沿河植物的生長環(huán)境惡化和水生動(dòng)物的滅絕[1- 3]。河道不僅承擔(dān)著防洪、排澇的功能，還承擔(dān)著生態(tài)、休閑、展示城鎮(zhèn)形象、營造文化氛圍的綜合功能，因此在治理中，應(yīng)重視恢復(fù)河流的健康生命、水質(zhì)的達(dá)標(biāo)、生物多樣性的塑造，注重生態(tài)岸坡的塑造，形成人河互動(dòng)、水岸交融的河岸綠帶，以展示當(dāng)?shù)氐臍v史文化和水文化[4- 7]。

箭桿河位于北京市順義區(qū)中東部，屬潮白河水系，是潮白河柳各莊橡膠壩上游一條主要支流，也是順義區(qū)主要河流[8- 9]。箭桿河分為2個(gè)部分：箭桿河(上段)和老箭桿河(下段)。箭桿河(上段)發(fā)源于順義區(qū)木林鎮(zhèn)，向南流經(jīng)北小營、南彩鎮(zhèn)，于九王莊南匯入潮白河，總長15.17km，流域面積69.5km2。老箭桿河(下段)起源于順義河?xùn)|地區(qū)順平輔線南側(cè)，現(xiàn)狀上游與箭桿河上段連通，向東流經(jīng)前薛各莊、后營村，至李木路折向南，流經(jīng)李遂鎮(zhèn)、北務(wù)鎮(zhèn)，于珠寶屯村西入潮白河，總長15.2km，流域面積171.8km2。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 水安全現(xiàn)狀

2014—2015年，區(qū)水務(wù)局對箭桿河與老箭桿河全線進(jìn)行了防洪治理，河道全線滿足規(guī)劃防洪標(biāo)準(zhǔn)中的20a一遇洪水不出槽?？绾咏ㄖ锇?0a一遇洪水設(shè)計(jì)，50a一遇洪水校核[10- 11]。目前，箭桿河流域的水安全現(xiàn)狀較好，不需要重新治理。

1.2 水資源現(xiàn)狀

箭桿河發(fā)源地為木林地區(qū)東府村附近的泉眼，由于近年來地下水位的持續(xù)降低和降水不均，北小營鎮(zhèn)污水處理廠上游，北小營鎮(zhèn)考核斷面至箭桿河橋和箭桿河下段(老箭桿河)常年無水；箭桿河自北小營鎮(zhèn)污水處理廠至北小營鎮(zhèn)考核斷面常年有水。箭桿河入潮白河口處，只在汛期間斷有水，箭桿河下段(老箭桿河)常年無水進(jìn)入潮白河。

目前，箭桿河的主要水源包括箭桿河污水處理站退水、雨水、潮白河倒灌水和魚塘排水。

整條箭桿河流域，共有污水處理站6座，污水處理站進(jìn)水主要為村莊生活污水和河道水，污水處理量都不能滿負(fù)荷，其中1個(gè)污水處理站只在汛期使用。各污水站排入箭桿河道內(nèi)退水總量不超過7000m3/d，完全不能滿足整條河流的生態(tài)基流流量。

由于箭桿河的排水口沒有雨污分流，降雨時(shí)，雨水會(huì)沿排水溝和雨水口匯入河道。在非汛期，雨水口會(huì)積累大量生活垃圾、泥沙和污物，初期降雨時(shí)，雨水管中流量激增，使平時(shí)堆積其中的大量污染物很快入河。另外，雨污分流不完備，雖平時(shí)污水可全部收集進(jìn)入污水廠，但是雨天水量一旦超出治污能力，只能溢流入河道。

箭桿河入潮白河下游1000m左右為柳各莊橡膠壩(壩頂高程27.5m)，由于橡膠壩壅水原因，潮白河水倒灌箭桿河內(nèi)，使箭桿河下游水體積存。

臨時(shí)排水進(jìn)入箭桿河的魚塘共有3座，分布于箭桿河橋南側(cè)、箭桿河下段李各莊橋附近和順三排水入箭桿河上游200m處。各魚廠臨時(shí)排水時(shí)間不確定，排水未經(jīng)處理，水質(zhì)差，臨時(shí)水量較大(每次大于500m3)，排水會(huì)形成河道中的不連續(xù)水流，由于河道長期無水，干涸較快。

1.3 水環(huán)境現(xiàn)狀

1.3.1水質(zhì)現(xiàn)狀

目前，對于箭桿河各鎮(zhèn)的考核斷面，按照GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅴ類水體的主要考核指標(biāo)對箭桿河各考核斷面取樣，結(jié)果見表1。箭桿河規(guī)劃屬于地表Ⅳ類水體，水體考核以后應(yīng)向Ⅳ類水體靠近。

表1 箭桿河斷面取水結(jié)果 單位：mg/L

整個(gè)箭桿河流域，按照鎮(zhèn)級(jí)水面劃分，順義區(qū)2019年4月—2020年3月的河長制考核，水質(zhì)檢查情況見表2。

由表1—2的數(shù)據(jù)，可以看出：整個(gè)箭桿河流域，按照鎮(zhèn)級(jí)劃分考核界面，常年有水界面為北小營斷面和南彩斷面，木林和李遂斷面常年無水。檢測結(jié)果顯示，北小營斷面的水質(zhì)較好，沒有出現(xiàn)過不合格現(xiàn)象。南彩斷面的問題較多，一年中總磷指標(biāo)超標(biāo)4次，氨氮指標(biāo)超標(biāo)2次。水質(zhì)合格的月份集中在8—11月。

以上數(shù)據(jù)的充分顯示了箭桿河流域水質(zhì)整體情況，北小營段對境內(nèi)水體進(jìn)行了初步綜合整治，如生態(tài)調(diào)水、水生植物種植、層流充氧和水質(zhì)凈化壩等，使水環(huán)境初步得到了治理，并達(dá)到了一定效果。而南彩段并沒有進(jìn)行綜合整治，只是進(jìn)行了常規(guī)的河道管理，如清除垃圾，對河床植物定時(shí)整理，并實(shí)驗(yàn)性種植了水生植物，綜合效果不明顯。通過數(shù)據(jù)，可以看出，污水處理站運(yùn)行并不穩(wěn)定。

表2 河長制考核斷面情況

1.3.2排水口現(xiàn)狀

箭桿河兩側(cè)若干條排水口，包括零星排污口、排水溝和雨水口。 經(jīng)現(xiàn)場踏勘，雖然全部排污口已截污和封堵，但箭桿河兩側(cè)村莊仍有少量排污口，不定時(shí)地向河道排污，需嚴(yán)查偷排[12]。老箭桿河在順平路附近及下游段存在河底淤泥堆積現(xiàn)象，導(dǎo)致水質(zhì)較差，且形成綠色藻類結(jié)成團(tuán)。

1.4 河道景觀現(xiàn)狀

箭桿河河道兩側(cè)以村莊或農(nóng)田為主，部分河岸有墳頭分布，濱河道路不連續(xù)，且多為車行道。缺少貫穿箭桿河的親水設(shè)施，難以滿足周邊居民的休閑需求。箭桿河大部分河段沿河兩岸現(xiàn)狀大樹較多，長勢較好，但主要為楊樹柳樹，局部栽植有圓柏隔離，缺少變化。

河道整體多為梯形斷面，岸線單一、岸坡陡峭，綠化單一；河道水體缺少流動(dòng)，水質(zhì)差，且順平輔線以北段河道水位不穩(wěn)定，目前僅有局部降雨存水，無連續(xù)的水面景觀。老箭桿河段河道部分岸坡不穩(wěn)定，存在局部塌陷；水體缺少流動(dòng)，水質(zhì)較差。在1975和1995年分別對箭桿河進(jìn)行了裁彎取直，河道缺少自然蜿蜒曲折的自然流向，亦缺少水流動(dòng)力和自然景觀的靈動(dòng)趣味[13]。

1.5 現(xiàn)狀分析

綜合分析以上箭桿河流域情況，箭桿河最大的問題在于上游水量不足，水空間較小，需要補(bǔ)充水源；下游水動(dòng)力不足，需要解決水動(dòng)力問題。岸線的生態(tài)綠植，較單一，缺少人水互動(dòng)；周邊可利用河濱空間有限，缺少休閑空間。整體水環(huán)境沒有形成自然閉環(huán)，水體缺乏自凈能力，水環(huán)境沒有自然修復(fù)能力。

箭桿河全流域分屬順義區(qū)5個(gè)鎮(zhèn)，各鎮(zhèn)均設(shè)考核斷面，分段管理和考核。河長制的推行，在這4a間起了積極作用，讓箭桿河流域發(fā)生了根本性改變。河長制通過當(dāng)?shù)攸h政負(fù)責(zé)人擔(dān)任河長、設(shè)立河長制領(lǐng)導(dǎo)小組、河長制辦公室、明確各級(jí)河長體系等措施，有效地促使多個(gè)相關(guān)職能部門之間的協(xié)調(diào)與配合，形成多部門、多層級(jí)的聯(lián)動(dòng)機(jī)制[14- 15]。箭桿河目前良好的狀況離不開河長制的工作，每一段河流都有具體的人員管理，出現(xiàn)問題能及時(shí)找到負(fù)責(zé)人，這是管理好箭桿河的關(guān)鍵所在。河長制也會(huì)對河道進(jìn)一步治理繼續(xù)發(fā)揮積極作用。

縱觀箭桿河流域現(xiàn)狀，全流域并未進(jìn)行整體規(guī)劃，只是進(jìn)行了局部的水質(zhì)改善項(xiàng)目，如箭桿河北小營段進(jìn)行了河道整治項(xiàng)目，南彩段進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。目前，應(yīng)對箭桿河流域整體進(jìn)行流域規(guī)劃，并以鎮(zhèn)為單位，進(jìn)行后續(xù)河道維護(hù)，使箭桿河的整體生態(tài)環(huán)境得到本質(zhì)提升。

2 箭桿河流域水環(huán)境治理

2.1 治理目標(biāo)

箭桿河后續(xù)開展的相關(guān)工程，應(yīng)遵循再現(xiàn)北京自然景觀河道原生態(tài)的原則，可分步驟進(jìn)行，分為遠(yuǎn)期和近期目標(biāo)。遠(yuǎn)期目標(biāo)是創(chuàng)造以水為主題的環(huán)境治理，凸顯地方的水環(huán)境特色，水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到Ⅳ類水體要求。結(jié)合城市發(fā)展功能定位為防洪排水兼城市花園式景觀河道[16- 17]。近期目標(biāo)有3個(gè)：確保箭桿河常年有水，水質(zhì)長期穩(wěn)定在Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)考核斷面達(dá)標(biāo)；提升箭桿河河道水環(huán)境，提升周邊水景觀；為箭桿河居民營造生態(tài)自然河道空間。

2.2 治理方向

2.2.1水資源治理

箭桿河現(xiàn)狀是上游無水，下游倒灌水，中間斷流，枯水期有相當(dāng)面積的河道無水，水質(zhì)較差。應(yīng)對該現(xiàn)象的辦法就是對整個(gè)流域進(jìn)行水資源調(diào)配，如建設(shè)節(jié)制閘、引調(diào)水管線、調(diào)水泵站。規(guī)劃中的南彩濕地是調(diào)蓄水量、改善水質(zhì)的關(guān)鍵，需要發(fā)揮好調(diào)節(jié)作用。如在南彩濕地起點(diǎn)處將引調(diào)水從箭桿河全部調(diào)入南彩濕地的潛流濕地進(jìn)行凈化。凈化后出水分2個(gè)部分，一部分進(jìn)入表流濕地補(bǔ)充表流濕地的蒸滲，表流濕地進(jìn)行自循環(huán)；另一部分排入箭桿河。這樣就能使箭桿河維持水深為0.45～1.2m、面積為14.8hm2的水面，滿足老箭桿河生態(tài)基流及南彩表流濕地水深為0.5m、面積為30hm2的水面。

2.2.2水環(huán)境治理

嚴(yán)格控制排污口的打開和偷排，繼續(xù)嚴(yán)格執(zhí)行河長制各項(xiàng)工作；污水處理站出水需達(dá)標(biāo)排放，如處理不合格，要及時(shí)整改。污水站運(yùn)行的長期穩(wěn)定性和加藥計(jì)量的合理性，也是以后需要關(guān)注的問題。調(diào)研的6處污水處理站都有加藥消毒或者沉淀工藝，多余的藥劑也會(huì)對水環(huán)境產(chǎn)生不良影響。

對雨水口，可以采用旋流沉砂井凈化雨水，去除大顆粒和懸浮物，分離出清水排入河道，控制面源污染，阻止外源污染排入河道。

河道內(nèi)有大量的水生植物，降解了水中的污染物，是河道自凈能力的關(guān)鍵所在。但是，過量和腐敗的水生植物，會(huì)對水質(zhì)產(chǎn)生不良影響。水生植物分布在水下和水上，管理起來比較困難，需要專業(yè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行專門的管理和維護(hù)，及時(shí)收割補(bǔ)種。

2.2.3水生態(tài)治理

利用現(xiàn)有水域結(jié)合景觀需求，對現(xiàn)狀池塘、荒地進(jìn)行疏挖，建設(shè)生態(tài)濕地，凈化提升水質(zhì)，同時(shí)提高河道周邊生態(tài)景觀品質(zhì)。結(jié)合景觀設(shè)計(jì)，綜合采用曝氣增氧、植物群落凈化等措施，強(qiáng)化河道生態(tài)自凈功能，增強(qiáng)箭桿河水體的抗風(fēng)險(xiǎn)能力[18- 20]。 增加生物多樣性，形成植物—底棲—魚類等完整生物鏈的動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)，恢復(fù)自給自足的天然河道原生態(tài)。種植蘆葦、黑藻等凈水能力強(qiáng)且提供食物的水生植物，為水生動(dòng)物提供棲息環(huán)境。

2.2.4水景觀治理

景觀設(shè)計(jì)將形象提升與生態(tài)構(gòu)建并重，同時(shí)完善濱水空間服務(wù)功能。新建騎行綠道，完善河?xùn)|新區(qū)的綠道系統(tǒng)；增加親水活動(dòng)場地，豐富河濱綠地和濕地的景觀設(shè)施系統(tǒng)，營造箭桿河生態(tài)宜人的休閑場所；豐富岸坡植被及河濱林下地被，營造自然生態(tài)的濱水環(huán)境；設(shè)置雨水花園，在河道水量不穩(wěn)定的河段設(shè)置溪流、濕地泡等，多樣化河道蓄水空間。[21]

3 結(jié)論與展望

2016年，黑臭水體的治理工作拉開了箭桿河流域的治理序幕。經(jīng)過3a的治理，黑臭段已經(jīng)治理完畢，水質(zhì)初步達(dá)到了Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，河流的其他斷面考核合格率也超過了86%。河道的水環(huán)境水生態(tài)得到明顯改善。河長制管理體系在箭桿河水質(zhì)提升過程中起到了關(guān)鍵作用。專業(yè)化團(tuán)隊(duì)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)維是以后河道治理和運(yùn)行管理的方向。

在未來的河道治理中，要更加注重構(gòu)建河道的生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)河道的良性可持續(xù)發(fā)展；并采用生態(tài)治理和自然生態(tài)修復(fù)的理念，努力讓箭桿河水清岸綠河暢景美。