水源地生態(tài)保護(hù)措施研究

趙首創(chuàng)，莊新軍

(費(fèi)縣許家崖水庫管理中心，山東 費(fèi)縣 273400)

0 引言

飲用水水源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生產(chǎn)生活的基礎(chǔ)性資源，水源保護(hù)工作一直備受重視[1]。生態(tài)環(huán)境主管部門確立了以飲用水水源取水口為核心，向周邊擴(kuò)散的分級保護(hù)管理策略[2]。為保障飲用水水源地環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)，應(yīng)在服從城市總體規(guī)劃的前提下，立足區(qū)域現(xiàn)狀，結(jié)合自然地形條件，因地制宜地對水源地周邊進(jìn)行修復(fù)與保護(hù)。因此，有必要分析梳理適用于水源地的生態(tài)保護(hù)措施。

1 水源地概況

許家崖水庫水源地生態(tài)保護(hù)工程位于臨沂市費(fèi)縣，共劃分為水源地一級保護(hù)區(qū)、二級保護(hù)區(qū)以及準(zhǔn)保護(hù)區(qū)。其中，一級保護(hù)區(qū)面積0.394 km2，二級保護(hù)區(qū)面積14.21 km2，準(zhǔn)保護(hù)區(qū)面積461.45 km2。項(xiàng)目工程范圍見圖1。

圖1 許家崖水庫飲用水水源地位置及范圍圖

2 生態(tài)修復(fù)與保護(hù)措施

許家崖水庫水源地生態(tài)保護(hù)措施總體布局是擬在保護(hù)區(qū)內(nèi)實(shí)施水源涵養(yǎng)林種植和植草修復(fù)，涵養(yǎng)水源并作為地表徑流入河的緩沖帶；水庫濱岸帶種植水生植物，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)，降解污染物凈化水質(zhì)；主要入庫河流進(jìn)行生態(tài)護(hù)岸整治，生態(tài)與防洪排水相結(jié)合，恢復(fù)改善河道生態(tài)環(huán)境；在河流入水庫位置建設(shè)人工濕地，作為入庫前的水質(zhì)保障措施。

2.1 水源涵養(yǎng)林及植草修復(fù)

在保護(hù)區(qū)內(nèi)種植水源涵養(yǎng)林、修復(fù)植草，可以堅(jiān)固土壤，減少水土流失量。結(jié)合費(fèi)縣當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和地理環(huán)境，水源涵養(yǎng)林建設(shè)采用耐貧瘠、耐干旱的速生本地樹種，如松樹、柳樹等。水源涵養(yǎng)林種植面積為240000 m2。

水源保護(hù)區(qū)靠近庫岸帶以植草修復(fù)為主，植草植被選用本地生長的地被物種，保證植草的成活率及適應(yīng)性，植草面積為180000 m2。

2.2 人工濕地工程

人工濕地是利用“基質(zhì)-水生植物-微生物”生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同凈化水環(huán)境，去除營養(yǎng)鹽分和有機(jī)物。通過對人工濕地主要類型及特征的分析對比，結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn)，初步選擇三種典型的人工濕地污水處理系統(tǒng)進(jìn)行工藝比選，見表1。結(jié)合周邊的生態(tài)環(huán)境，推薦采用表流濕地作為本工程的處理工藝。

表1 人工濕地污水深度處理方案綜合比較

2.2.1 濕地設(shè)計(jì)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，結(jié)合工程國內(nèi)外研究結(jié)果，表流濕地植物對幾種主要污染物削減情況估算見表2。

表2 主要污染物負(fù)荷估算標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)現(xiàn)有地形及濕地植物對污染物的去除能力計(jì)算濕地面積按式(1)計(jì)算：

(1)

式中：Q為污水流量，m3/d；C0為進(jìn)水污染物濃度，mg/L或g/m3；d為污染物去除效率，d=15%～25%；N為植物對污染物去除能力，g/(m2·d)。按照表流濕地污染物去除率為15%～25%，計(jì)算各濕地面積。

2.2.2 生態(tài)護(hù)坡及豎向設(shè)計(jì)

表流濕地護(hù)岸自水體至坡頂依次設(shè)計(jì)為沉水植物—浮水植物—挺水植物—喬、灌、草緩沖帶。岸坡坡比為1∶2，斷面成梯級復(fù)式斷面，敞水區(qū)水深設(shè)計(jì)范圍為1.2 m～1.5 m，植被區(qū)水深設(shè)計(jì)范圍為0.3 m～0.9 m。常水位以下種植金魚藻等沉水植物和睡蓮等浮水植物，間斷成片隨機(jī)布置。沿岸加種菖蒲、蘆葦、等挺水植物，坡頂種植喬、灌、草緩沖帶。人工濕地豎向設(shè)計(jì)見圖2。

圖2 人工濕地豎向設(shè)計(jì)示意圖

2.2.3 植物設(shè)計(jì)

根據(jù)水生植物生長條件，在表流濕地中營造微地形，使其適合水生植物生長、冬季存活，構(gòu)建水生植物與濕生植物群落，中部設(shè)置無挺水植物的深水區(qū)，以保證濕地內(nèi)有足夠大的開放水面，從而提高濕地系統(tǒng)的復(fù)氧能力和觀賞層次效果。通過挺水植物、浮水植物、沉水植物，各種高低錯(cuò)落搭配，在滿足提升水質(zhì)的前提下，營造優(yōu)美的濕地系統(tǒng)，為游人打造賞心悅目的視覺享受。表流人工濕地主要的種植植物為蘆葦、菖蒲、鳶尾、睡蓮、金魚草等。

2.3 生態(tài)護(hù)岸工程

生態(tài)護(hù)岸是指恢復(fù)后的自然護(hù)岸，它可以充分保證護(hù)岸與河道之間的水分交換和調(diào)節(jié)功能，同時(shí)具有一定抗洪強(qiáng)度。本工程設(shè)計(jì)對新莊河入庫段上游、泄洪道和格賓網(wǎng)進(jìn)行生態(tài)護(hù)岸整治，整治長度8.2 km。

2.3.1 河道護(hù)岸方式

針對本工程特點(diǎn)，就格賓網(wǎng)護(hù)坡、三維植被網(wǎng)護(hù)坡和傳統(tǒng)的護(hù)坡型式比選分析后，根據(jù)各種河岸生態(tài)修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合河道不同斷面邊坡的實(shí)際情況，大部分河岸現(xiàn)在為自然土堤，增強(qiáng)河道防洪抗洪能力和恢復(fù)河道生態(tài)功能，設(shè)計(jì)推薦采用三維植被網(wǎng)護(hù)坡，并在靠近主河床的下部1 m范圍內(nèi)，為防止洪水沖刷，進(jìn)行插柳護(hù)坡。

2.3.2 河道生態(tài)護(hù)岸工程量

新莊河入庫段上游河道生態(tài)護(hù)岸工程量為3.3 km，溢洪道生態(tài)護(hù)岸工程(0.8 km)，格賓網(wǎng)生態(tài)護(hù)岸工程(20處，4.1 km)，生態(tài)護(hù)岸共計(jì)8.2 km。

2.4 生態(tài)清淤整治工程

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)新莊河主河槽淤積情況嚴(yán)重，淤泥釋放污染物質(zhì)影響入庫河流水質(zhì)。設(shè)計(jì)對新莊河進(jìn)行清淤，清除底泥，減少污染物，保障入庫水質(zhì)。

挖掘機(jī)清淤方案實(shí)施條件為河床土質(zhì)較硬能夠滿足機(jī)械進(jìn)場作業(yè)。由于只修筑和清除一道砂石擋水壩，一次性連續(xù)進(jìn)行排水作業(yè)，不用補(bǔ)水，完全可以控制在較短的工期內(nèi)完成清淤任務(wù)。而且清淤徹底，水質(zhì)改善相對明顯。只是作業(yè)時(shí)淤泥全部暴露在外，可能還會(huì)受到風(fēng)吹日曬，淤泥的臭味對附近的環(huán)境影響比較不利。

吸泥船清淤方案實(shí)施無其他條件限制。清淤作業(yè)在水面上進(jìn)行，難以控制在較短的工期內(nèi)完成清淤任務(wù)，總體工期可能較長，總體工程費(fèi)用也會(huì)比較高。且清淤效果不是很徹底，水質(zhì)改善較小。清淤運(yùn)輸作業(yè)時(shí)仍有較大范圍的淤泥暴露，淤泥的臭味對附近的環(huán)境影響較小?，F(xiàn)就干水清淤方案和蓄水清淤方案比選，見表3。

表3 清淤方案的比較

由于開發(fā)區(qū)河道寬度及水位較小，本方案采用挖掘機(jī)清淤的方式進(jìn)行河道清淤，清淤量305100 m3。

2.5 構(gòu)建水生植物修復(fù)系統(tǒng)工程

本工程設(shè)計(jì)在許家崖水庫入庫河流附近庫濱帶構(gòu)建原位生態(tài)凈化系統(tǒng)，對水庫水體進(jìn)行深度凈化。工程設(shè)計(jì)主要根據(jù)水域水深和水質(zhì)的差異，有區(qū)別的構(gòu)建不同類型的水生植物群落，形成水下森林系統(tǒng)，重構(gòu)和強(qiáng)化由水生植物、魚類、底棲動(dòng)物、微生物等構(gòu)成的水體自凈功能系統(tǒng)，在凈化上游來水的同時(shí)，恢復(fù)水域自然的水體景色。整個(gè)水生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)主要為水生植被恢復(fù)。

3 結(jié)語

水源地生態(tài)保護(hù)措施較多，在選擇中需綜合考慮工程的適用性，各措施的實(shí)施方式及各種水生植物的優(yōu)缺點(diǎn)。飲用水水源地通過生態(tài)保護(hù)和環(huán)境治理，水源地周圍的環(huán)境及生態(tài)得到有效的保護(hù)與恢復(fù)，生態(tài)系統(tǒng)越來越穩(wěn)定和健康。隨著植被覆蓋率的提高，區(qū)域水土保持效果明顯，小氣候得到了改善，生態(tài)多樣性不斷增加，水源地周邊抵御外界自然風(fēng)險(xiǎn)的能力得到了加強(qiáng)。