水库淹没区人工湿地构建方法

盛 杰，张志崇，陈晓霞，杨 辉

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130061）

水库淹没区人工湿地构建方法

盛 杰，张志崇，陈晓霞，杨 辉

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130061）

随着点源污染治理的深入，面源已成为松花湖（丰满水库）流域的主要污染源。文中通过松花湖旺起镇湖滨人工湿地建设项目的设计实践，总结了水库淹没区人工湿地的构建方法。该方法有效解决了水库水位变动、河流洪水冲击、建设用地限制等问题，可实现库区人工湿地的可控高效运行。

人工湿地；水库富营养化；水库淹没区

1 基本情况

松花湖旺起镇湖滨人工湿地建设项目，是松花湖生态环境保护试点总体项目的重要组成部分，项目主要针对松花湖入湖河流受城镇生活污水直接排放、农村村落分散污染、水土流失，面源污染等影响的特点，拟通过在入湖河流河口附近实施人工湿地工程，从而达到有效削减入湖污染负荷，改善松花湖水环境质量的目的。

项目位于吉林省吉林市丰满区旺起镇境内漂尔河及杨家沟河口附近的松花湖湖滨区域，总占地面积约 140hm2。

2 湿地构建需解决的问题

1）水库水位波动对人工湿地的影响。丰满水库属多年调节水库，其正常蓄水位为 263.5m，汛限水位为 260.5m，5 年一遇设计洪水位为 263.0m。水库水位受上游来水量及运行调度影响呈周期性变化。

水库水位波动对人工湿地的影响主要包括：①水库对湿地植被的频繁淹没，将影响植被生长，从而导致湿地净化功能下降；②水库水位即为湿地出水水位，出水水位的频繁变化也不利于湿地的高效运行。

2）人工湿地对汛期洪水的处理。项目区内漂尔河、杨家沟洪水多由暴雨形成，具有水量大、污染物浓度高等特点。若不处理，洪水将携带大量面源污染物直接汇入丰满水库，从而影响水库水质。因此，拟建人工湿地应具备蓄滞并净化洪水的能力。

3）人工湿地的高效运行。研究成果表明，影响人工湿地运行效率的主要因素包括：人工湿地的类型、湿地植物种类、基质、湿地中微生物的种类和数量、温度、水力停留时间、水力负荷、湿地的运行管理等[5]。

如何利用有限的土地资源，结合水流条件，创造适合植物生长的生境，同时保证足够水力停留时间，使水体与植物、微生物能充分接触，是构建高效运行湿地需解决的问题。

3 湿地工程设计

旺起镇湖滨人工湿地处理对象包括漂尔河、杨家沟河水及旺起镇污水处理站出水 （400m3/ d），设计处理规模为 280000m3/d，设计出水水质达到 （GB3838-2002）《地表水环境质量标准》Ⅲ类水标准。

根据项目建设目的及项目区地形条件，将项目区分为植被缓冲带区、回转式沟渠湿地区、近自然湖滨湿地生态区及生态塘区。

3.1 植被缓冲带区设计

植被缓冲带区位于项目区东西两侧边缘地带，该区域功能：降低地表径流流速，减少暴雨期区域汇流对湿地的冲击；截留地表径流中悬浮的污染物；减少周边水土流失。设计中依据生态学原理，保育现有植被，优先选用土著物种，构建乔-灌-草复合植被缓冲带系统，以实现工程与周边环境的良好衔接。

3.2 回转式沟渠湿地区设计

漂尔河、杨家沟河水分别通过漂尔河拦河闸闸下引水、杨家沟陡坡汇水进入回转式沟渠湿地进行处理。

常规的表面流湿地污水处理工艺，是使污水以比较缓慢的流速和较浅的水深流过土壤表面，在土壤、植物、微生物的共同作用下得到净化的过程。

考虑到项目位于寒冷地区，冬季水面结冰，冰厚达 0.8～1.2m，为维持湿地冬季能够正常运行，同时也为了尽可能的增加污水的水力停留时间，设计中采用开挖回转式沟渠的方式，构筑表面流湿地的处理床。

回转式沟渠，设计渠底宽 44m，高程 257.5m；设计渠顶宽 30m，高程 260.5m；渠顶、渠底采用1∶6 边坡相接。根据沟渠内水深及边坡情况进行植被布置，形成生态河道景观。

3.3 近自然湖滨湿地生态区设计

回转式沟渠湿地区出水通过布水渠均匀汇入近自然湖滨湿地生态区。近自然湖滨湿地生态区功能包括：对回转式沟渠湿地区出水进行净化；增加区域生物多样性，改善湖滨生态环境；美化湖滨景观等。

项目建成后，人工湿地正常运行水位为 258.0 m。湖滨湿地生态区地面高程 256.0～259.0m，则湿地建成运行后，该区内 258.0～259.0m 区域为布水渠 下自然漫流区域，257.0～258.0m 区域 水 深 0～1.0m，256.0～257.0m 区域水深 1.0～2.0m，上述区域分布定义为灌丛草甸区、挺水植物区及浮水、沉水植物区。

3.4 生态塘区

生态塘区由生态塘坝拦蓄而成，生态塘坝坝型采用碾压式粘土心墙土石坝，总长 1261m，坝顶高程为 263.50m，土石坝上设置双向溢流闸门，以调节湿地水位，闸门净宽 20m，底板高程 257.0 m，闸门最大挡水高程 263.0m。生态塘坝建设不仅是为拦蓄形成生态塘，其对整个湿地系统也至关重要，主要表现为：保持湿地一定的蓄水量，从而保证湿地植物的生长，同时也可形成一定的景观水面；避免松花湖湖水水位上升对湿地的冲击；通过设置在坝体上的溢流闸门调节湿地出水口水位，从而提升湿地的处理效果。

生态塘坝坝体护坡采用阶梯石笼格室护坡，该护坡遵循生态学原理设计，可为水生生物提供栖息生境；格室内可种植菖蒲草、紫花苜蓿、马蔺、石竹、五叶地锦、水葱、灯芯草、芦苇、千屈菜等植物，可实现工程与自然的较好融合。

生态塘中按比例投放不同生活习性的鱼、底栖生物，种植荷花、荇菜等植物，布设生态岛等措施来构建生物操纵系统，强化处理水污染。

4 结语

松花湖旺起镇湖滨人工湿地建于丰满水库淹没区范围内，该工程设计要点包括：

1）通过构建碾压式粘土心墙土石坝，有效避免了水库水位变动对湿地的频繁影响。

2）在土石坝上设置双向溢流闸门，一方面可控制湿地运行水位，提高湿地的净化效果，另一方面，必要时可实现水库向湿地补水。

3）针对项目区冬季寒冷气候特点，通过开挖回转式沟渠的方式构筑湿地处理床，从而为湿地冬季运行创造了条件，回转式沟渠的开挖，可增加河水的停留时间，从而有效提高污染物去除率。

4）通过建设布水渠，使回转式沟渠湿地区出水均匀漫流进入湖滨湿地生态区，从而保证水体能够与湿地植被充分接触，提高净化效果。

5）通过合理调度，利用生态塘“库容”实现湿地对河流洪水的滞蓄，避免汛期大量面源污染物直接进入水库水体。

6）根据地形及水流条件，配置不同类型、不同种类的植物，构建多样化的生境，使湿地具备了较强的生物多样性保护功能，同时分别呈现河流湿地、浅水灌丛草甸湿地及湖泊湿地等多层次湿地景观。

通过该工程设计实践总结出的水库淹没区人工湿地构建方法有效解决了水库水位变动、河流洪水冲击以及用地限制等问题，对人工湿地技术在入库河流水质净化方面的应用具有一定的推动作用，可为相关工程设计提供借鉴。

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1002－0624（2014）11－0059－02

2014-05-12