辽河保护区支流河口湿地构建

冯新伟，彭剑峰，宋永会，段亮，高红杰

1.辽宁水利职业学院，辽宁 沈阳 110122 2.中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地，北京 100012

辽河流域是国家振兴东北老工业基地的核心区域，承载着辽宁省经济社会发展的巨大压力。长期的高强度区域开发导致辽河干流生态环境不断恶化，水资源承载能力面临严峻挑战，这不仅严重威胁了辽河水生态安全，还加剧了辽河干流湿地生态系统严重破坏[1]。“十一五”期间，辽河干流水质明显改善，2009年辽河干流26个断面全部消灭劣Ⅴ类水体；“十二五”以来，在辽河保护区管理局主持领导下，通过干流砂场整治、生态蓄水、河岸带修复、垃圾整理、综合整理等专项整治工作，辽河干流水质持续好转[2-3]。这就为恢复严重受损的辽河干流湿地生态系统提供了契机。

随着辽河干流水质的逐渐好转，支流逐渐成为辽河干流污染物的主要来源。而支流河口湿地通常具有重要的生态调节功能，它不仅可有效截留并净化支流来水中的污染物，确保干流水质达标，还具有优化干流水生态系统，提高生物多样性的功能[4-6]。因而选择辽河典型受污染支流构建河口湿地，对于保护辽河干流水质、恢复水生态均具有重要作用。

基于上述情况，结合辽河保护区的河道治理、土地利用、生态恢复和景观构建工作，设计了辽河干流9条中重度污染支流汇入口河口湿地工程，以期为辽河干流水质的进一步改善提供支撑。

1 辽河支流及湿地现状

辽河干流共有一级支流33条，其中无污染或轻污染支流11条，中度污染支流13条，重度污染支流9条(图1)。

分为工业污染主导型支流(2条)、农业面源污染主导型支流(7条)、城市生活污染主导型支流(6条)、工业污染与城市生活污染混合主导型支流(7条)。其中对干流水量及水质影响较大的支流如表1所示。

图1 辽河保护区主要支流分布Fig.1 Major tributary of Liaohe Conservation Area

表1 2010年部分支流断面水质状况

辽河干流及其附属湿地，对辽宁生态安全具有重要意义。它不仅提供大量食物、原料和水资源，而且在维持生态平衡、保护生物多样性和珍稀物种资源以及涵养水源、蓄洪防寒、补充地下水、降解污染、调节气候、净化控制、控制土壤侵蚀等方面均起到重要作用。目前，保护区内湿地面积占总面积的13，但湿地受损和退化严重，湿地植被遭受破坏明显；由于人类活动，尤其是农业活动的不断开展，湿地的破碎化程度加剧。这在一定程度上阻碍了湿地生态系统功能的发挥，为湿地植被和生态功能的恢复增加了障碍[9-10]。

2 支流河口湿地设计

2.1 设计思路及目标

以恢复河流生态完整性为目标和出发点，坚持“给河流以空间”，通过重要支流河口人工湿地构建，并保障湿地恢复水利条件，恢复辽河的物理、化学、生态完整性，重现辽河清水碧波的自然风貌。

2.2 湿地设计方法

在辽河的33条主要支流及排干汇入口区域，选取9个典型支流，包括东西辽河河口、招苏台河河口、亮子河河口、清河河口、亮沟子河河口、柳河河口、付家窝棚排干河口等。根据支流污染程度和河口滩涂面积，确定各支流河口人工湿地面积及工程布局。河口湿地类型均为表面流人工湿地，具体形式可采用牛轭湖湿地和坑塘湿地等形式。

治疗技术内容：包括关节活动技术、肌力训练、关节松动术、牵伸技术、平衡协调训练、神经发育疗法、神经肌肉本体感觉促进疗法、运动再学习疗法等。

支流河口湿地设计主要包括以下几方面：1)湿地位置选择。根据支流水质、水量，界定河口区范围，确定湿地摆放位置。2)水质目标确定。对于中度及轻度污染支流(CODCr<80 mgL，氨氮浓度<8 mgL)，湿地按照正常运行期(4—10月)出水提升一个水质等级设计；对于水质超标严重(CODCr为80～100 mgL，氨氮浓度为10～30 mgL，黑臭有味，基本无鱼类的河流)按照出水CODCr<50 mgL、氨氮浓度<5 mgL设计。3)湿地运行。考虑到北方地区冬季河口湿地难以正常运转，设计正常运行期为每年的4—10月。4)湿地构建方法。综合考虑河口区面积、地势、水文、基质和生物等相关因素，根据HJ 2005—2010《人工湿地污水处理工程技术规范》确定湿地设计参数，给出工程布局；河口人工湿地面积由支流污染负荷、超标时段和枯水期水量计算而定，枯水期水力负荷一般选0.01～0.1 m3(m2·d)，丰水期水力负荷一般选择0.1～1.5 m3(m2·d)，湿地有效容积(V)、平均深度(H)和水力停留时间(HRT)的计算公式，V=Q(lnC进水-lnC出水)KT；H=VA；HRT=VQ。其中，Q为设计流量，m3d；C进水和C进水分别为进、出水CODCr，mgL；KT为温度T(℃)时的速率常数，d-1；A为湿地表面积。5)湿地植物搭配。湿地植物选择包括水生、沼生和湿生，对于污染负荷较大的支流，主要选择一些控污型植物，如芦苇、香蒲等。设计思路如图2所示。

图2 支流河口湿地设计思路Fig.2 Design pattern of tributary estuary wetland

2.3 湿地建设方案

2.3.1 东西辽河口湿地

东辽河和西辽河交汇于铁岭市昌图县，其中东辽河枯水期10 m3s，水深1 m，丰水期450 m3s，水深6 m，河滩面积4 km2，水质为Ⅴ类或劣Ⅴ类，主要污染因子氨氮超GB 3838—2002《地表水环境质量标准》0.4倍、CODCr超标1.14倍；西辽河水量枯水期1 m3s，水深0.4 m，丰水期400 m3s，水深5.5 m，河滩面积4.4 km2，河流水质Ⅴ类左右。规划构建面积约7～8 km2的人工导流牛轭湖湿地，水深0.5～1.0 m；植被选择土著种为主，配以芦苇、香蒲等；水力停留时间5 d。

2.3.2 招苏台河口湿地

招苏台河是跨界河流，河口位于铁岭市昌图县，枯水期35 m3s，水深2 m，丰水期300 m3s，水深5 m。枯水期为劣Ⅴ类水质，其中氨氮超标2～20倍，CODCr超标2倍。规划处理重污染枯水期80%以上河水，构建从河口上溯6～10 km、宽度6 km，平均深度0.7 m的表面流湿地；植被以芦苇、香蒲等为主，水力停留时间7 d。

2.3.3 左小河河口湿地

左小河位于沈阳市沈北新区，平时流量2～3 m3s，水质大多为劣Ⅴ类，主要超标因子为氨氮(超标1～12倍)，CODCr37 mgL。湿地为河口上溯1～3 km、宽1 km，水深0.5～0.8 m的人工表面流湿地；植被以芦苇、香蒲等为主；水力停留时间6 d。

2.3.4 八家子河河口湿地

八家子河位于沈阳市康平县，枯水期0.5 m3s，水深1.5 m，丰水期12 m3s，水深4 m，劣Ⅴ类水质。规划构建从河口上溯6～10 km、宽0.5 km、深0.5～0.8 m的人工导流牛轭湖湿地；水力停留时间5 d。此外，在该区域辽河主河槽上拟修建一座潜坝，形成约10万m2生态蓄水面，为河口湿地建设提供水位保障。

2.3.5 亮子河河口湿地

亮子河位于开原市，枯水期3 m3s，水深0.4 m，丰水期10 m3s，水深1 m，地势平坦但污染较重。污水主要来源于庆云堡生活污水及工业废水，氨氮超标6.3倍。规划构建从河口上溯3～6 km、宽约1.5 km、深0.3～0.5 m的表面流湿地；植被以土著种为主；水力停留时间5 d。

2.3.6 清河河口湿地

清河位于开原市业民镇，水量受上游清河水库控制，水量10～30 m3s，地势平坦。开原市内工业废水及生活污水经处理后汇入此河，枯水期水质较差，为劣Ⅴ类，氨氮超标1～10倍。规划构建从河口上溯3～6 km、宽约5 km、深0.5～1.0 m的表面流推流湿地；水力停留时间6 d。

2.3.7 亮沟子河河口湿地

亮沟子河位于铁岭市铁岭县，是一条小型一级支流，河长大约20 km，枯水期0.5 m3s，水深0.5 m，丰水期5 m3s，水深1 m。河水主要是附近农村的生活污水，水质较差。规划构建从河口上溯1～3 km、宽约1 km、深0.5～1.0 m的人工表面流湿地；植被以芦苇、香蒲等为主；水力停留时间6 d。

2.3.8 柳河河口湿地

柳河位于沈阳市新民市，河口两岸均为耕地，CODCr常年维持在Ⅴ类和劣Ⅴ类之间。规划构建从河口上溯6～10 km、宽3 km、深1.0 m左右的人工表面流湿地；植被以土著种为主，搭配控污植物；水力停留时间5 d。

2.3.9 付家窝棚排干河口湿地

付家窝棚排干位于沈阳市新民市，平时流量2～3 m3s，CODCr约87 mgL，氨氮浓度为13.9 mgL。规划构建从河口上溯3～6 km、宽0.5 km、深0.5～1.0 m的人工表面流湿地；植被以芦苇、香蒲等为主；水力停留时间7 d。

3 湿地生态恢复措施

支流河口人工湿地建成后，需逐步恢复河口湿地生态系统，具体工作包括：1)湿地下垫面整治。湿地建成后，以水系连通为前提，整治湿地内各部分下垫面，形成适合植物梯度生长的地势。2)水文条件恢复。主要通过建设干流橡胶坝提高水位来实现，部分湿地超出橡胶坝控制范围，可利用内部蓄水设施调节[11]。3)植被恢复。植被是河口湿地生态系统的重要组成部分，重污染河口湿地搭配栽种控污植物，如芦苇、菖蒲等，而需要景观效果的河口湿地需搭配栽种睡莲等景观植物[12]。4)生境恢复。河口湿地生境恢复主要针对鸟类生长，通过自然封闭湿地建成后形成的孤立沙心洲和河漫滩区域，逐渐恢复鸟类觅食区及栖息地，逐渐增大鸟类种群数量及规模。5)水文调控与管理。定期监控与管理河口湿地水位变化，当水位变化过大时需通过橡胶坝调控湿地内水位[13-14]。6)生态旅游。为保障湿地的长期可持续发展，景观型河口湿地周边可发展生态旅游业，但要防控生态旅游产生的次生污染[15]。

4 结语

随着辽河干流湿地的萎缩及破碎化程度加剧，辽河保护区植被覆盖率低，导致辽河干流生态系统调控水平低，显著制约了辽河干流水生态系统的持续改善。针对辽河干流天然湿地严重破坏、支流成为主要污染来源、生态用水匮乏等问题，从构建河流健康水生态系统的角度，统筹考虑水利工程、生态修复、生物多样性等多方面因素，提出在9条重度污染支流构建以表流牛轭湖、坑塘湿地为主的湿地群。工程对于维持河流水生态平衡、保护生物多样性、降解污染具有重要作用。

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