凤凰水库库尾生态景观湿地设计

蓝雪春，周荣刚，黄小燕，来俊杰

(浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002)



凤凰水库库尾生态景观湿地设计

蓝雪春，周荣刚，黄小燕，来俊杰

(浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002)

水生态文明；库尾滩地；生态景观湿地；安吉县

针对安吉县凤凰水库水质总氮指标偏高的问题，秉持水生态文明理念，结合该水库区位优势和污染来源，因地制宜在库尾滩地建设生态景观湿地，通过湿地不同功能分区，净化入库水质，修复库尾水生态和景观环境，不仅具有治理面源污染的作用，而且兼有景观修复和城镇居民休闲的功能，具有良好的生态和社会效益，是水生态文明理念在湿地设计中的一次有益尝试，对水库库尾前置库湿地设计也具有一定的借鉴意义。

凤凰水库大坝距安吉县城区约1 km，水库集雨面积39.5 km2，总库容2 112万m3，设计年均供水量1 533万m3。水库2005年建成蓄水，2013年正式向城区供水。根据建库后的逐月水质监测成果，目前凤凰水库水体总氮平均浓度2.21 mg/L，已呈中营养化水平，且有逐年加重趋势，迫切需要采取措施净化入库水质，保障水库供水安全，而库区上游排放的农村生活污水和农业面源污染是水库总氮超标的最主要原因。为此，水库管理处选择在双二库尾滩地上建设生态湿地，作为水库面源污染治理的试点工程。

1 现状分析

1.1 区位优势

凤凰水库毗邻安吉县城(见图1)，库区内有水上运动训练基地，左岸黄双线公路逶迤而行，上游有南宋建炎年间的独松关和古驿道。登上坝顶，极目远眺，群山、溪流、城区融为一体。便利的交通条件、独特的历史人文和生态景观，使得水库成为安吉县城市居民远离喧嚣、休闲度假、游山玩水、寻幽探险的好去处。

图1 项目位置

1.2 地形地貌

双二库尾滩地呈不规则梯形，地面高程58～67 m，地势西南高东北低，常年出露水面面积约有3.5万m2。滩地东、南、西三面为黄双线公路，北面为水库及山体，西侧中部和南侧各有一条溪沟穿过。滩地内原始景观凌乱，杂草丛生，分布有周边村民乱掘形成的坑洼地、沙土堆，以及移民搬迁后遗留的房屋地基。

1.3 污染源

据调查，凤凰水库集雨范围内农村生活废水年排放量达16.4万t，化肥农药年施用量近400 t[1]，而双二库尾滩地南侧溪沟上游有双二村50多户村民、604 hm2毛竹林，村民日常排放的生活污水和毛竹林施用的化肥均随径流直接进入水库。此外，因滩地大部分时间露出水面，周边村民在滩地内种植蔬菜，对水库水质也极为不利。

1.4 径流量

根据水库多年逐月入库流量推算，滩地内西侧溪沟集雨面积1.9 km2，多年平均流量约0.054 m3/s；南侧溪沟集雨面积约5.0 km2，多年平均流量约0.132 m3/s。

2 设计理念及原则

2.1 设计理念

遵循顺应自然、维护水体健康、保护水资源和提升水环境景观，促进人水和谐的水生态文明理念。

2.2 湿地布置原则

湿地平面及竖向布置结合滩地现状地形和水库调度运行实际，尽量减少土建工程量，节约工程投资，同时竖向布置应保证挺水植物区水深不浅于0.3 m、沉水植物区水深不浅于1.0 m。

2.3 湿地植物选择

湿地植物选择考虑植物的适应性和净化能力，兼顾经济价值和观赏价值，根据其对氮磷的吸收能力、花色花期、景观效果、生活习性及湿地水深条件搭配种植，营造出“陆生植物—挺水植物—浮叶植物—沉水植物”组成的景观。

3 湿地设计

3.1 功能分区及平面布置

根据双二库尾滩地现状地形、上游来水量及面源污染分布情况，以西侧中部溪沟为界，将滩地划分成南、北两片。北片约1.3万m2，靠近山体，场地形状较规整，地势高差相对较大，依靠西侧溪沟配水不易，因此对该片场地现状地形不作改变，用于布置景观绿地。南片约2.2万m2，南北长、东西短，地势高差相对较小，依靠南侧溪沟配水易实现，且污染源主要分布在该片场地上游，通过对微地形进行局部改造，用于布置净化水质的生态湿地。

为避免南侧溪沟汛期洪水冲刷对湿地的影响，结合西高东低的地势，在南片生态湿地内顺溪沟走向布置两道浆砌石挡土墙，在西侧和南侧溪沟汇合口下游设置一道拦水堰，由此形成三级七块条带状分级布置的生态湿地格局(见图2)，各级各块湿地之间利用挡土埂分隔。湿地水位通过挡土墙和拦水堰维持，湿地进水则通过设置在南侧溪沟上游的引水堰及其引水管实现。各小块湿地内种植不同的水生植物，以最大限度地发挥不同植物的水质净化能力，提高水质综合净化效果，同时营造出丰富多彩的湿地植被景观。

图2 项目平面布置

3.2 设计水位及竖向布置

凤凰水库台汛期起调水位为59.0 m，梅汛期及非汛期起调水位为60.0 m，2008—2012年水库逐日平均水位统计结果及不同水位持续时间见表1和表2。

表1 2008—2012年水库逐日平均水位统计

表2 2008—2012年水库不同水位持续时间 d

表1表明，2008—2012年将近90%的时间水库水位维持在60.0 m以下。表2表明，水位连续超过62.0 m的时间不到1 d，连续超过61.0 m的时间最长为20 d，连续超过60.0 m的时间最长为44 d，连续超过59 m的时间最长为77 d。根据水库的调度原则和2008—2012年的实际运行情况，综合考虑土石方平衡、湿地挡墙高度和视觉景观效果等影响因素，确定一级、二级挡土墙顶高程分别为62.0和60.8 m，拦水堰顶高程为57.5 m，并由此确定湿地分区竖向布置，见表3和图3。

表3 生态湿地分区竖向布置

3.3 保水设计

由于湿地位于库尾高滩上，多为砂卵石基础，故采用分层碾压工艺进行场地平整，分层厚度不大于30 cm，碾压后相对密度不小于0.6，上铺20 cm黏性土防渗。黏性土铺填要求渗透系数不大于1×10-4cm/s，有机质含量(按质量计)不大于5%，碾压后压实度不小于90%。

3.4 引水设计

引水堰布置在南侧溪沟上游，用于抬高上游来水水位；左岸设取水池，上游来水经取水池接引水管引至下游生态湿地进水池后自流至湿地内，各块湿地之间通过透水的卵石挡土埂和跌水实现水的流动。生态湿地控制最大进水流量0.132 m3/s，水力停留时间约26 h，日平均处理水量约1.2万m3。

图3 生态湿地竖向布置及工艺流程

3.5 植物配置

湿地植物是实现水质净化功能和美化环境的关键。浙江省上虞市汤浦水库入库口前置地表流生态湿地种植的黄菖蒲、梭鱼草、聚草、再力花和黄花水龙对总氮和总磷的去除率最高达到55.4%和96.5%[2]。舟山市城北水库人工湿地筛选出再力花、梭鱼草、水葱等3种适合当地生长的脱氮除磷先锋植物，湿地系统的总氮去除率近80%、总磷去除率近42%[3]。宁波皎口水库库尾种植了水杉、水生鸢尾、美人蕉等陆生和水生植物20多种，对来水总氮、总磷的平均去除率可分别达到34.7%～62.3%、42.6%～60.9%[4]。文成县珊溪水库黄坦坑人工湿地选用池杉、水紫树、沼地紫树、落羽杉、纳塔栎等乔木，同时配置栀子花、南天竺、金镶玉等灌木及麦冬、香根草等草本植物和石菖蒲、水葱等水生植物，取得氨氮去除率80%，总氮、总磷去除率近30%的效果[5]。

结合上述研究成果，生态湿地宜在水深0～1.0 m区块种植挺水植物，如梭鱼草、再力花、菖蒲、香蒲、水葱、芦苇、千屈菜等，在水深1.0 m以上区块种植沉水和浮叶植物，如睡莲、黄花水龙、菹草、苦草、黑藻等。在景观绿地则选择能耐湿的观花、色叶乡土树草种，如中山杉、池杉、垂柳、构树、香樟、湿地松、乌桕、南川柳、无患子、枫杨、木绣球、木槿、孝顺竹、狗牙根和百慕达等。

4 效益分析

4.1 生态景观效益

目前，凤凰水库库周植被以常绿的毛竹林、灌木林、阔叶林为主，色彩较为单一。生态景观湿地建成后，不仅能改变库尾滩乱、景差的现状，使得水环境景观得到极大提升，而且配置的色叶、观花、落叶树草种能够营造出花红柳绿、莲叶满塘、金桂飘香、四季交替的景象，成为点缀在库区青山碧水这幅山水画中一道独特的风景线。

4.2 社会效益

便利的交通条件和独特的区位优势，使得生态景观湿地建成后不仅可为安吉县城市居民提供一处远离城市喧嚣、享受大自然静谧的极佳场所，还可作为对当地中小学生、城镇居民、游人进行爱护环境、保护水资源、展示人水和谐及宣传水生态文明理念的教育示范基地。

4.3 环境效益

凤凰水库双二库尾生态景观湿地建成后预计对总氮、总磷的去除效率能够达到40%～50%，按日平均处理水量约1.2万m3，总氮、总磷的年均浓度分别为2.21、0.02 mg/L，湿地植物生长周期为6个月考虑，可去除总氮1.81～2.27 t/a、总磷0.016～0.021 t/a。

5 结 语

凤凰水库双二库尾生态景观湿地不仅具有治理面源污染的作用，而且兼有景观修复和城镇居民休闲的功能，具有良好的生态和社会效益，是水生态文明理念在湿地设计中的一次有益尝试。本项目获得了2015年中国水土保持协会“中水万源杯”水土保持与景观设计二等奖，对水库库尾前置库湿地的设计具有一定的借鉴意义。

[1] 朱永明.凤凰水库水环境现状及治理对策[J].人民长江,2012,43(增刊1):135-137.

[2] 赵晶.高效复合生态湿地在水质净化中的应用及处理效果分析[M].杭州:浙江大学,2013:29-36.

[3] 赵晶,赵和平,许良峰,等.复合人工湿地对水源地库区水质净化效果分析[J].环境工程学报,2013,7(12):4816-4822.

[4] 廖维敏,龙举,王婧,等.表面流人工湿地处理生活污水研究——以浙江省舟山城北水库人工湿地为例[J].安徽农业科学,2011,39(3):1649-1650.

[5] 林晓霖,张锦娟,王冠.人工湿地在珊溪水库水源保护中的应用研究[J].浙江水利科技,2010(4):18-19.

(责任编辑 徐素霞)

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1000-0941(2016)12-0045-03

蓝雪春(1975—)，男，福建上杭县人，高级工程师，硕士，主要从事水利水电工程环境保护研究工作。

2016-01-20