石佛寺平原水库人工湿地核心区生态治理措施研究

李洪利

（辽宁省水文局，辽宁沈阳110003）

石佛寺平原水库人工湿地核心区生态治理措施研究

李洪利

（辽宁省水文局，辽宁沈阳110003）

针对石佛寺水库建成后面临的水环境污染问题，对库区进行以人工湿地建设为核心的生态治理工程。本文以水库人工湿地核心区研究对象，从湿地植物种植、湿地周围景观工程和库底清理工程三个方面对本区的生态治理措施进行阐述。通过种植芦苇等适宜的湿地植物，实现水库人工湿地生态功能和景观功能。

平原水库；人工湿地；生态治理

由于水土流失、生活污水和禽畜等面源污染造成水库的水污染问题，影响了水资源利用和水生态系统的完整性［1，2］，造成水质恶化、水体功能下降、水生态环境脆弱，水生生物死亡等灾难性后果，制约了湖泊水库资源的可利用性，影响社会经济的可持续发展［3，4］。平原水库是平原区常采取的水库型式，特点是水浅，水域面积大，回水较长［5］。因此，平原水库的水体流动缓慢，自然交换变慢，致使其自净能力降低，导致水质恶化。所以，对平原水库进行生态治理十分必要。

1 水库概况

石佛寺水库是辽河干流上唯一的一座大型控制性水利工程，属于河道型平原水库，从其行使的功能来看，属于滞洪型平原水库。水库坝址位于沈阳市沈北新区黄家乡和法库县依牛堡乡。工程建成后，将坝址以下辽河的防洪标准由原来的30年一遇提高到100年一遇。

水库上游由于汇集了吉林省四平市和省内铁岭市等城市的废污水以及农业和养殖等面源污染，致使水质恶化。参照《地表水环境质量标准》（G B 3838-2002），从表1-1可以看出，汛期由于水体交换较快，水质要好于非汛期，但水质仍然较差，在非汛期水质情况则更为恶劣，属于劣Ⅴ类水质。在这样的背景下，2009年针对石佛寺水库的实际情况，进行了以人工湿地建设为中心的生态治理工程。

2 人工湿地核心区

人工湿地是人工设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植被、动物和水体组成的复合体［6］。从广义上来说，只要不是天然形成的湿地都属于人工湿地［7］。湿地不仅是许多野生动植物生长繁殖的场所，它还具有涵养水分、调节气候的功能，更重要的是湿地具有净化污水的功能，因而被誉为“地球的肾脏”。国内外多年来做了大量关于人工湿地处理污水的相关研究，总的来说，人工湿地净化污水过程中可以发挥以下作用［8］：

（1）植物可以直接吸收利用污水中可利用态的营养物质、吸附和富集重金属和一些有毒有害物质；

（2）可以为根区好氧微生物输送氧气；

（3）可以增强和维持介质的水力传输。

核心区是湿地发挥人工湿地生态功能的最主要区域，石佛寺水库人工湿地核心区的范围主要是库区堤坝内侧的大面积水面区域，主要包括湿地植物种植区，湿地周围景观工程区和库底清理工程。

2.1 湿地植物种植区

湿地植物是构成人工湿地核心区的主体，结合库区水质、生态环境和库区景观的多元化建设，在建设人工湿地时，湿地植物的选择遵循以下4个原则［9～12］：

（1）植物的适应性原则：综合考虑抗逆性强、净化能力强，生物量较大，生长周期长的植物种类；

（2）景观性原则：从群落配置、合理布局与景观美学等方面对植物进行调控和配置，以使其与周围景观融合成一体；

表1 石佛寺水库治理前水质监测数据

（3）多样性原则：每种植物对营养物质的去除存在差异。因此，设计多种植物加以组合去污，提高系统的处理性能，一般系统越复杂处理效果越稳定，做到乔灌草结合；

（4）多用途原则：湿地植物的多用途可以减少植物收获的二次污染，因此种植植物时要考虑有经济价值等多用途的植物。

因此湿地植物选择芦苇、蒲草和荷花。

2.1.1 种植区域选择依据

（1）依据库区地形，尽量减少土方调运；

（2）选择壤土层厚、保水性较好的区域；

（3）要充分体现库区生态景观效果；

（4）与供水规划相结合，保护库区水质；

（5）植物生长水深条件和库区正常蓄水位相结合；

（6）便于工程施工和芦苇、蒲草和荷花的种植要求。

2.1.2 种植区域布置

根据石佛寺水库蓄水试验应急防护工程设计蓄水水位，库区内料场取料结束后，在料场区域和周边选择达到45.90m高程区域和明沈公路东侧在45.90m高程440m宽的水面区域种植芦苇，面积共436.4hm2；在靠近明沈公路西侧种植蒲草，面积共28.7hm2；荷花种植区位分别布置于库区内主坝戗台1和戗台2附近、湖心岛附近、水道两侧边等适宜条件较好的种植区域为重点。典型设计见下图1、图2。

2.1.3 典型设计

植物布置：根据设计水面高程46.20m，在保证植物生长所必须的水深及考虑根茎越冬要求前提下，确定芦苇和蒲草的种植高程为45.90m；荷花一般考虑最终控制水深0.8～1.2m。

栽植方法及栽植密度：芦苇栽植方法选择根状茎繁殖，芦苇种植密植区栽植密度为5555根茎/亩，正常绿化区为3335根茎/亩；蒲草栽植方法选择直栽方式，种植密度4666根茎/亩；荷花种植方法选择自然式种植，种植密度每平方米种植1个根茎，第二年每3m2种植1个根茎。要求每个根茎3～4芽。

种植时间：考虑植物生长所需温度，结合工程实际，在4月下旬至5月上旬进行种植。

图1 芦苇种植布局图（图中单位为m m）

图2 蒲草种植密度图（图中单位为m m）

2.2 湿地周围景观工程

核心区内分布有人工岛屿和水道等附属建筑物和库区原有的柳树，通过合理的措施布设，使之与芦苇、蒲草和荷花共同组成人工湿地景观。

在建造人工湿地景观区时综合考虑：

（1）人工岛设计结合野生柳树保护、土方挖填平衡、景观位置；

（2）考虑库区行船，布设有水道可到各个位置；

（3）结合功能与景观种植草木；

（4）各建筑物布设的防洪及结构安全要求。

2.2.1 生态人工岛

人工岛设计结合野生柳树保护、土方挖填平衡、景观位置、辽河主河道的行洪安全。以“师法自然”为理念，以生态效益为核心，创造岛屿景观生态系统，最终达到生态与景观的和谐统一。主要人工岛布置在野生柳树集中地区、水流顺向、突出自然与生态景观效果，形态各异。

人工岛顶面高程确定为47.80m（10年一遇平顶），边坡为1∶5.0。为保护、保留岛顶原树种和建设湿地区，局部顶高程确定为47.0m和46.50m。岛顶种植灌木及草皮等植物、边坡坡面及脚种植水生植物进行防护。填筑土采用当地库底土料，分层摊铺（30c m）整平，预留沉降20c m。详见图3。

2.2.2 水道

水库库区内设置水道，连通各个建筑物。为了达到净化水质和防止水道淤积的目的，在水道两侧布置绿化带。

水道共长16.5km，其中利用原河道及排水渠进行整治7.5km，新挖段9.5km，水道底高程44.5m，底宽20m。两侧绿化带宽度20m，共栽植芦苇面积为19.60hm2。芦苇栽植密度为3335株/亩。详见图4。

图3 生态人工岛典型设计图

图4 水道典型设计图

2.2.3 原有林木保护

库区内原有3000多株柳树，树干在30～80c m之间，高度4～8m，具有较大的植物保护价值。主要分布在主坝前较为低洼的区域，原地面高程45.0～46.0m。柳树吸引大量鸟类在此栖息，结合人工岛的修建，可起到较大的生态美化作用。对柳树进行部分防护，结合人工岛上的野生柳树予以保留，采用护树台方式进行防护。

单体防护填土高程在47.0m地面高于水面0.8m设计柳树防护保护台为圆形，填筑土料为当地腐质土和沙壤土。顶面直径为15.0m，台顶高程高于蓄水面0.8m，即为47.0m。护树台坡度为1∶5.0，台坡种植水生植物，予以保护。典型设计见下图5。

X 37

B

1672-2469（2015）05-0073-03

10.3969/j.i s s n.1672-2469.2015.05.023

李洪利（1978年—），男，工程师。