水环境修复技术在沧州湿地的应用

李少华,李 岩,李少贞,高玮玲

(1.河北工程技术高等专科学校, 河北沧州 061001;2.河北省南运河河务处,河北沧州 061001;3.河北省沧州市小王庄镇政府, 河北沧州 061001)

1 沧州湿地现状

沧州市地处河北省东南部,南北长165km,东西宽187 km,总面积14 369 km2;地形自西南向东北倾斜,南部、西部较高地带的高程为16 ～21m,北部、东部较低地带的高程为2 ～7 m。纵观全境,沧州市地势低平,地面坡降平缓,一般为1/8 000 ～1/15 000。沧州市的微观地貌为岗坡洼地,形态各异。沧州市特定的地理位置和气象条件,造成了境内大型洼淀、湿地、坑塘众多,现有常年蓄水湿地5 处, 总面积702.62km2。

多年来,由于对沧州湿地缺乏保护意识,又无正规管理机构,造成湿地资源长期过度开发,天然湿地面积急剧减少,湿地水资源匮乏且水体污染加剧,生物多样性下降,湿地功能退化等。

1.1 水资源匮乏

进入20 世纪80 年代以来,由于连年干旱,加上上游拦蓄水设施不断增多,致使地处“九河末梢”的沧州市河渠断流、洼淀坑塘晾底、水资源极度匮乏。为了满足该区域人畜饮水、工农业生产及生态用水的最低需求,不得不超量开采深层地下水和斥巨资外源调水。被誉为“华北明珠”的白洋淀,其蓄水量以每年60 万m3的速度递减,1983—1988 年白洋淀连续5 a 水位低于6.5 m 运行,甚至干淀;2003 年秋季和2004 年又两度干淀。历史上年年积涝的大浪淀也因无水汇入,连年干涸。

1.2 面积萎缩

20 世纪70 年代前,由白洋淀、大浪淀、扬埕、南大港等构成的沧州湿地总面积为894.23km2。进入70 年代后,随着当地降水和上游来水的逐年减少,集水面积也随之下降,原来的湿地部分被开垦为农田,直至2004 年,白洋淀、大浪淀、扬埕、南大港和新增加的骅南淀、李官庄湿地等6 个湿地的总面积仅为456.62km2。大浪淀原是自然形成的洼淀,由东、西两淀组成的一个广阔水域,总面积74.93 km2,淀周边沧县、南皮、孟村、泊头等县市的洪沥水都在此汇集。进入70 年代后,该湿地集水面积逐渐下降,到1996 年,湿地已经不复存在,目前16.89 km2的湿地面积是1996 年重新修建的水库面积,也比原始湿地面积减少了近78%。沧州湿地面积萎缩情况见表1。

表1 沧州湿地面积萎缩情况

1.3 水质恶化

由于沧州连年干旱,且其上游地区对洪沥水的拦截,沧州区域内河渠断流,严重影响了沧州河渠中污染物的迁移、降解和转化。随着经济的快速发展,以及人类对水资源开发利用方式的不当,沧州的河渠、坑塘、洼淀成了容纳工业、农业、城市污水和垃圾的存储场,导致沧州湿地或无水可补,或污水与降雨径流混合汇入。湿地水量的减少,使湿地的自净能力大大降低。2004—2005 年, 依据GB3838—2002《地面水环境质量标准》对各湿地按照其主要功能进行了监测、化验与综合分析,结果表明,除大浪淀水库(地表饮用水源地)为Ⅱ类水质外,其余湿地的水质均较差。2004—2005 年沧州各湿地水质情况见表2。

表2 2004—2005 年沧州市各湿地水质情况

1.4 生物多样性下降

由于缺水和污染日益加重,沧州湿地功能不断退化,水生生物多样性遭到严重破坏,有些物种已经灭绝或基本灭绝。据中国科学院动物研究所1965 年的调查显示,当时白洋淀内有鱼类17 科54 种,浮游生物406 种。但由于多次干淀或持续低水位运行,白洋淀内生物量锐减,有的甚至绝迹,到2000 年,淀内鱼类仅有17 科18 种。

1.5 淤积严重

因干旱缺水造成沧州湿地河渠断流、河床淤积,而当调引外源水或引蓄当地弃水时,长时间积存在河渠中的泥沙、垃圾和农作物残骸被带入水体,流入湿地,造成湿地淤积严重,水体环境恶化加剧[1]。

2 沧州湿地修复技术与措施

目前适宜修复沧州湿地的技术和措施主要有：利用外调水和当地雨洪资源进行湿地补水;采用降低水中营养物质和有毒物质含量以净化水质的生物调控技术。此外,还要加强行政管理,提高民众对湿地的保护意识[2]。

2.1 利用外调水补水

利用外调水补水是修复沧州湿地水环境的重要措施之一。通过调水补水可扩大水域面积,提高地下水水位,稀释水体,改善野生生物的生存环境,恢复湿地功能。近几年来分别对白洋淀、南大港等湿地成功实施了调水补水,取得了良好效果。

2.1.1 对白洋淀调水补水

因华北地区连年干旱,白洋淀水域面积逐年减少。为维持白洋淀的生态平衡,1997 年以来,河北省水利厅12 次对白洋淀实施了从西大洋、王快、安格庄、岳城等水库应急补水,共补水约9.6 亿m3,勉强维持低水位运行。2004 年自岳城水库向白洋淀补水1.6亿m3,使白洋淀水位由5.8m 上升到7.2m;2006 年11月24 日至2007 年3 月5 日又从黄河向白洋淀补水1.0 亿m3,使水位比蓄水前升高了0.93 m。通过引岳、引黄补水,白洋淀的水体环境得到了极大改善,湿地面积修复到原有面积,鱼类和其他水生生物物种逐渐得到恢复。

2.1.2 对南大港湿地调水补水

南大港湿地有南排河、新石碑河、廖家洼排干3条过境河流。靠汛期扬水补水,能勉强维持南大港湿地的生态平衡。2005 年4 月16 日至5 月7 日,自岳城水库向南大港湿地补水2 000 万m3,很大程度上使南大港湿地环境得到了修复。

2.2 利用雨洪资源补水

沧州虽然水资源匮乏,但由于地处九河下梢,一到汛期,还是有大量的雨洪资源可以利用。利用湿地的调洪功能,采取适当工程和技术措施,充分拦蓄和利用雨洪资源,可减轻湿地防洪压力,同时修复湿地水环境[3]。

沧州近14 a 可利用雨洪资源量为12.98 亿m3,实际利用量为5.35 亿m3,利用率仅为41.2%。由于对雨洪资源进行了合理调控,充分发挥了现有水利设施的作用,沧州每年可增加5.74 亿m3的拦蓄量。

2006 年7 月30—31 日,沧州区域内的南大港、中捷、黄骅、海兴、孟村、沧县6 个县、市、区普降大到暴雨,暴雨笼罩区域位于南运河以东,含黄骅9 个乡镇,沧县10 个乡镇,海兴、孟村各2 个乡镇及中捷、南大港2 个农场的一部分,总面积达2621.6km2,区域平均降水量为104.9 mm。通过科学调控,本次利用河道、沟渠排入南大港湿地的水量达1 851.01 万m3,排入扬埕水库的水量150.23 万m3,收到了良好的补水效果[4]。

2.3 采取生物调控技术

对湿地生物、水质等进行长期监测,根据所测水体营养成分、浮游生物种类和数量,确定对净化水质起主导作用的生物链,也确定既适宜水体及周边动植物生长,又能净化水质的限制因子和最佳生物配比。生物调控技术的原理为：水体中的氮、磷及其他营养物质,在阳光、温度、二氧化碳等环境条件下,经光合作用,为浮游植物提供了充足营养,使浮游植物大量繁殖、生长;这些浮游植物为浮游动物、底栖动物和鲢鱼等提供了丰富的饵料;浮游动物、底栖动物的繁殖和生长又为鳙鱼、小杂鱼、虾等提供了食物;小杂鱼、虾等被凶猛肉食性鱼类所吞食;各种鱼类、浮游动物、底栖动物、大型水生维管束植物、浮游植物等水生生物的粪便和残体等有机物质,经细菌分解后,有机营养物质和无机营养物质又返回水体中,完成能量转换的循环过程,使水体得到净化[5]。生物调控技术于2002 年在大浪淀湿地得到应用,取得显著成果,2005 年和2006 年又分别应用于其他湿地。生物调控技术的应用,使沧州湿地的水质得到了很大的改善,尤其是大浪淀湿地的水质每年都保持在Ⅰ、Ⅱ类水平[6]。

2.4 加强行政管理

在目前缺乏专门湿地保护法律法规的情况下,国土、水利、环保等相关部门应采取有效措施,制止各种随意侵占和破坏湿地的行为,对违法占用、开垦、填埋以及污染自然湿地的情况进行全面检查,依法打击各种破坏湿地的违法行为,并将那些生态地位重要或受到严重破坏的湿地划定为保护区域,努力恢复其自然特性、生态特性和生态功能。

3 沧州湿地修复效果

通过调水补水和利用当地雨洪资源补水,并采取生物调控等湿地修复技术,沧州湿地的水环境得到了较好的修复与改善。

3.1 水质

通过化验分析,采取调水补水的白洋淀和南大港湿地水质修复效果显著,南大港湿地水质由调水前的劣Ⅴ类修复为Ⅲ类;白洋淀湿地虽然1997—2003年进行了12 次应急调水,但因每次调水量较少,也没有采取其他措施,只是勉强维持低水位运行,因此水质没有太大变化。2004 年后,对白洋淀实施了大量补水(每次均超过1 亿m3),并采取了生物调控技术等措施,白洋淀水质由2004 年的劣Ⅴ类修复为2005—2006 年的Ⅳ类。沧州湿地水质修复效果见表3。

表3 沧州湿地水质修复效果

3.2 湿地面积

由于各级政府部门对湿地保护意识增强,采取了调水补水、利用雨洪资源补水、修建水利工程、进行生物调控等技术和措施,沧州湿地水位有了较大提高,水域面积增加幅度较大。沧州湿地面积修复情况见表4。

表4 沧州湿地面积修复情况

3.3 生物物种

经过修复,沧州湿地的水环境和生物生存环境得到较大改善,生物物种也相应得到恢复和增加。

3.3.1 白洋淀

白洋淀水生植物以芦苇和菖蒲为主,并有鸡头、菱角;浮游动物有原生动物门、轮虫动物们和节肢动物门;常见的底栖动物有环节动物和软体动物。到2006 年,白洋淀鱼类由2000 年的17 类18 种增加到17 类34 种,以鲤鱼、鲫鱼、鳙鱼、鲢鱼、草鱼等为主,其中已经绝迹的马口鱼、棒花鱼、鳜鱼等又重新出现;鸟类已恢复到192 种,绝迹多年的天鹅、东方白鹭又重新出现在白洋淀中,灰鹤也由几年前数百只增加到5 000 多只。

3.3.2 南大港湿地

南大港湿地水生植物主要有芦苇、香蒲等挺水植物,盐生植物主要有碱蓬、柽柳等,坡、堤上为以禾本科、藜科、菊科为主的陆生植被;浮游动物有原生动物门、轮虫动物门和节肢动物门;底栖动物常见种类有环节动物和软体动物;淡水鱼有鲤鱼、鲫鱼、鳙鱼、鲢鱼、草鱼、乌鳢、黄鳝等,海水鱼有黄鲫、黄姑鱼、叫姑鱼、孔鳐等,咸淡水鱼类以梭鱼、矛尾刺虎鱼、半滑舌鳎和焦氏舌鳎等为主;鸟类17 目45 科259 种,其中水鸟7 目15 科110 种,国家重点保护鸟类47 种,包括国家Ⅰ级保护鸟类8 种, Ⅱ级保护鸟类39 种。2006 年南大港湿地动物资源情况见表5。

表5 2006 年南大港湿地动物资源情况

3.3.3 扬埕湿地

扬埕湿地共有维管植物47 科113 属146 种,其中陆地植物以草本植物为主,盐生植物主要有白刺、芦苇、碱蓬、柽柳等,港坡植物主要有盐地碱蓬、灰绿藜、硷茅、白茅等。扬埕湿地的核心区域杨埕水库及其南部有大量沉水植物和挺水植物。沉水植物包括轮叶狐尾、狐尾藻等,挺水植物主要有芦苇、达香蒲等。其中较多的河北省重点保护植物二色补血草,是良好的干燥原料。2006 年扬埕湿地植物情况见表6。

表6 2006 年扬埕湿地植物情况

扬埕湿地现有鸟类233 种(而且不断有新种群出现),其中,国家一级保护鸟类7 种,二级保护鸟类27 种,河北省重点保护鸟类有15 种。这些鸟类中,黄嘴白鹭、东方白鹳、黑鹳、白头鸟、丹顶鹤是我国濒危级鸟类,百琵鹭、大天鹅、小天鹅、鸳鸯、金雕等是我国易危级鸟类。2006 年扬埕湿地动物情况见表7。

表7 2006 年扬埕湿地动物情况

4 结 语

经过调查、监测和研究,采取适于沧州湿地水环境修复的技术和措施,使得沧州湿地生态环境有了很大的改善,表明现行沧州湿地水环境修复技术是有效的,可以推广。

[1] 胡荣花, 李少华,李兰贵, 等.沧州市水环境综合修复技术及应用研究报告[R] .石家庄：河北省水利厅,2008.

[2] 金相灿, 刘鸿亮, 屠清瑛, 等.中国湖泊富营养化[M] .北京：中国环境科学出版社,1990.

[3] 胡荣花, 李少华,李兰贵, 等.沧州市雨洪资源综合利用模式化研究报告[R] .石家庄：河北省水利厅,2007.

[4] 李少华, 李岩, 郭玉起, 等.沧州区域雨洪资源拦蓄能力分析[J] .水资源保护,2010, 26(5)：91-94.

[5] 李少华.咸水微咸水养殖技术[M] .北京.中国农业科技出版社,1996.

[6] 赵卫国, 李少华,李兰贵, 等.平原水库饮用水生物净化水质研究技术报告[R] .石家庄：河北省水利厅,2002.