章丘大站水庫入庫灘涂梯級生態(tài)治理措施

楊海梅，劉 征，曾桂華

（山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014）

大站水庫位于山東省濟南市章丘西巴漏河下游，控制流域面積440 km2，是一座以防洪、灌溉為主，兼有供水、養(yǎng)殖等多用途的中型水庫。章丘市委、市政府根據(jù)地理位置重要性，提出利用“水庫風景區(qū)”改善水庫水環(huán)境，擬形成333.33 hm2的水面相連。除通過上游河道來水進行水庫蓄水外，另通過凈化周邊兩個煤礦礦坑排水后調水補源1 000 萬m3。西巴漏河貫穿市區(qū)南北，河流發(fā)源于南部山區(qū)，全長87.7 km，流域總面積667 km2。流域水質污染源有煤礦礦坑水、生活污水、中小企業(yè)的生產(chǎn)廢水。沿途各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的個體私營企業(yè)廢水對河流也造成一定的影響。

1 研究方法

結合大站水庫入庫灘涂整治和上游河流綜合治理工程實際，作為典型案例進行規(guī)劃設計改造，在入庫河道灘涂及河道上增加工程生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和穩(wěn)定性，實現(xiàn)物理過濾、沉降、生物凈化吸收有機結合，凈化入庫水質、美化環(huán)境，建立較強的抗污染負荷沖擊能力的復合型梯級濕地系統(tǒng)。

同時明確水庫入庫灘涂生態(tài)治理的相關概念，規(guī)劃建設多級攔河壩形成多個庫區(qū)，利用水庫除險加固工程中開挖土方在灘涂庫區(qū)內形成多級小島和小型濕地庫區(qū)。根據(jù)水庫入庫灘涂水位的變化情況，分析研究多種水生植物的生長習性并進行優(yōu)化、優(yōu)選，群落配置，采用合理的工程措施分梯級對水庫灘涂進行綜合規(guī)劃設計、治理、總結。

2 入庫灘涂改造方案

1）根據(jù)地形地貌和規(guī)劃要求，在河流綜合治理工程項目南入口上游河道按反濾層結構設計建造1～2 道砂礫石攔河壩，壩高根據(jù)枯水季來水量確定。

2）在入庫河口灘涂至砂礫石壩，根據(jù)河道水頭差修建多個壩高1～2 m 的滾水壩，形成多級滯留塘，水深需適宜水生植物生長和清淤，多級層設形成梯級滯留凈化區(qū)，通過層層重力沉降、多種植物吸收和微生物降解等作用進行水質凈化。

3）根據(jù)上游來水流量和水質，在入庫前的最后一級滾水壩前建泵房和取水口，沿岸邊埋管泵，將部分來水送回第一級滯留凈化區(qū)，對水質進行二次滯留、凈化和富氧。

4）滯留塘底根據(jù)滲漏量對補源型水庫庫底進行防滲處理，防滲材料可采用黏土、土工布等。防滲層上設砂礫石基質及層厚20～40 cm 的種植土種植凈化能力較強的水生植物群落，基質厚度應大于植物根系所能達到最大深度，滲層下設排水排氣盲溝。通過梯級滯留塘串聯(lián)，可延長水力停留時間，緩沖和促進顆粒沉降，充分發(fā)揮物理沉降和厭氧消化、生物凈化的功能，可攔截大部分漂浮雜質和懸浮物，能有效防止?jié)竦囟氯?。在壩下設防沖塊石消能，通過多級滾水壩的跌水和消能提高水體自我凈化能力，形成自然富氧，增加水體的溶氧量。

5）根據(jù)水位和蓄水要求，在入庫河口灘涂水位較淺區(qū)域或整個水庫，從庫底自下而上鋪設反濾層，由大小不一的碎石和中細砂組成，總厚度30～40 cm，亦作為濕地基質使用。

6）在入庫灘涂內利用清淤棄土堆積形成多個島嶼，島嶼與水形成水地相連的濕地環(huán)境，空間上富有層次。在島上選擇種植本地濕地植物，美化凈化水質與環(huán)境，為鳥類提供棲息地，豐富生物的多樣性。

7）建設生態(tài)護坡，工程與植物形成綜合護坡系統(tǒng)，對生態(tài)系統(tǒng)沖擊最小，亦對水流的流量、流速、沖淤平衡、環(huán)境外觀等影響最小，創(chuàng)造動物棲息及植物生長的多樣化生活空間。

8）在設計水庫南端兩道砂礫石壩上游，人工引種香蒲為主的水生植物群落，不影響行洪需要又能形成小面積的濕地環(huán)境；在河流砂石壩上游、河道梯級區(qū)域及水庫入庫灘涂種植水生植物，梯級河道采用金魚藻為主的水生植物群落，灘涂區(qū)采用香蒲+蘆葦+金魚藻為主的水生植物群落。

9）濕地植物通過根、莖、葉的阻擋作用，達到沉降泥沙、減緩水流速度的目的；濕地植物可以吸收利用、吸附、富集水中的營養(yǎng)物質，達到凈化水質的目的。另外，濕地植物根部附著大量細菌，可以加快水中污染物質的分解、轉化和循環(huán)。

3 影響分析

1）對水庫水質的影響。自2012 年至2016 年對水庫水質進行抽樣監(jiān)測，以數(shù)據(jù)可以看出，工程完工、2013 年后植物群落穩(wěn)定后，水庫水質監(jiān)測中溶解氧、總氮、總磷、氨氮、化學需氧量、高錳酸鹽指、生化需氧量、葉綠素a 等主要指標整體呈下降趨勢，水庫水質得到有效改善。2017 年汛前對灘涂上游梯級區(qū)域水質分梯級抽樣，試驗結果見表1。從表中可以看出，隨著梯級生態(tài)治理區(qū)長度的增加河道內水質監(jiān)測中總氮、總磷、氨氮、化學需氧量、生化需氧量、等主要指標呈下降趨勢，入庫河道水質得到有效改善。

表1 分級抽樣試驗結果

2）對水庫淤積的影響。水庫淤積，會減少有效庫容，降低水庫功能效益，淤積影響水庫調節(jié)性能和建筑物的正常運用。水庫淤積的主要來源是上游河道，淤積抬高河床，使河道水位升高，坡降和流速減小，河槽過水能力降低。項目區(qū)南入口上游河道，建筑1～2 道砂礫石攔河壩，建成砂礫石攔河壩，組成水質凈化和濾沙的第一道防線。河水通過砂礫石壩滲流和溢流，上游大量河道垃圾，大量漂浮物、泥沙可被攔截，也便于清淤。入庫灘涂上游建設梯級滯留塘形成串聯(lián)，給水力緩沖和顆粒沉降作用延長了足夠的停留時間，充分利用物理沉降、厭氧消化和生物凈化的功能，攔截漂浮雜質和懸浮物，使水庫實現(xiàn)零淤積。同時發(fā)生淤積的地方為橋前壅水區(qū)域和壩壩前區(qū)域，便于清淤。

3）改造治理價值。調節(jié)氣候，改善環(huán)境；調節(jié)徑流，補給地下水；保護并維持生物多樣性；凈化和降解污染物；美化環(huán)境、提供休閑娛樂的場所；提供豐富的動植物產(chǎn)品提供水源。

4 結 論

1）通過滯留塘、人工濕地生物生態(tài)技術凈化水庫入庫水質，運行管理簡單、成本低、能持續(xù)發(fā)揮作用。這兩項技術結合形成多層次復合型梯級治理方法，可廣泛應用于保護水源地水庫水質。

2）入庫灘涂上游梯級滯留塘串聯(lián)，延長水力停留時間，發(fā)揮物理沉降作用，緩沖、促進顆粒沉降，攔截懸浮物和漂浮雜質，使水庫實現(xiàn)多年零淤積，還發(fā)揮厭氧消化、生物凈化的功能。

3）結合水庫入庫灘涂原地形地貌及河流綜合治理工程形成的河道梯級區(qū)域，采用小型濕地+砂石過濾壩+梯級滯留池+跌水曝氣壩+灘涂濕地的治理模式，并在入庫河道灘涂及河道上建設復合型梯級濕地系統(tǒng)，通過工程生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，實現(xiàn)沉降、物理過濾、生物凈化吸收，使整個梯級濕地系統(tǒng)發(fā)揮抗污染負荷沖擊能力，減少水庫淤積，加固岸坡、凈化入庫水質、美化環(huán)境。

4）由多年水庫水質監(jiān)測數(shù)據(jù)資料可知，工程完工植物群落穩(wěn)定后，水庫水質監(jiān)測中溶解氧、總氮、總磷、氨氮、化學需氧量、高錳酸鹽指、生化需氧量、葉綠素a 等主要指標整體呈下降趨勢，水庫水質得到有效改善。隨著水流經(jīng)過河道梯級生態(tài)治理區(qū)長度的增加，河道內水質監(jiān)測中總氮、總磷、氨氮、化學需氧量、生化需氧量等主要指標呈下降趨勢，入庫河道水質得到逐漸改善。