南水北调东线梁济运河段菹草辩证治理方法研究

贾新胜

摘要：南水北调东线梁济运河段输水与航运结合工程输水渠道与南四湖相接，菹草蔓生对调度运行造成较大影响。本文提出高水位调度运行菹草辩证治理方法，有效缓解了菹草对调度运行压力和调水水质的影响。

关键词：南水北调;菹草;治理

Abstract： Liangji canal connects with the Nansihu lake. Potamogeton crispus has a great influence on the scheduling and operation.This paper puts forward a dialectical control method of Potamogeton crispus in high water stage. The influence of Potamogeton crispus on operation pressure and water quality was alleviated effectively.

1  概述

南水北调东线梁济运河段工程，既是东线工程调水通道和水运的航道，又是济宁、菏泽等地行洪排涝的主要河道，沿线各支流直接汇入梁济运河，位于南四湖湖口至东线第十二级邓楼泵站站下，总长度58.25km。该渠段中建设有东线第十一级长沟泵站及配套的长沟节制闸，其中长沟节制闸以南段25.5km，渠底高程为28.70m，长沟节制闸以北段32.75km，渠道底高程为30.80m，设计输水流量100m3/s，渠道设计为边坡衬砌、底部不衬砌。

2  菹草对调度运行及水质的影响

菹（zū）草多年生沉水草本植物，春末夏初开花结果，夏季开始逐渐衰退腐烂，同时形成鳞枝（石芽）以度过不适环境。梁济运河段渠道与南四湖直接相连，水体中的氮磷含量和土壤条件满足了菹草生长，湖区内菹草一旦蔓延生长至南水北调输水河道内，能迅速覆盖整个河床，对南水北调东线工程运行产生较大影响。

2.1 菹草对调度运行造成压力

南水北调东线山东段自2013年运行以来，主要集中在秋末初夏之间的时节调水，而春季恰是菹草生长旺盛的季节，河道内菹草爆发性疯长，特别是春末大量菹草烂根随水流堆积在邓楼泵站清污机前。由于清污机能力所限，清理效率偏低，造成拦污栅堵塞，拦污栅前后形成较大水位差，邓楼泵站前池水位低于设计运行最低水位，导致泵站机组被迫停机。邓楼泵站与东线第十三级八里湾泵站为单线渠道输水，邓楼泵站停机势必造成八里湾泵站停机，从而影响整个东线调水工作的开展。

2.2 过量菹草对调水水质造成影响

適量菹草在水体中能够吸收氨氮和重金属盐类等，起到净化水质增加水体可溶性氧和提高透明度的作用，还可以对藻类生长有一定的抑制作用，对锌和砷有富集、净化能力。所以适量的菹草可以改善水环境。

菹草泛滥则会降低调水的动力条件，阻抑水体流动，不利于工程调度运行和航运。同时，春季水草的大量繁殖生长导致水体的可溶性氧下降。而晚春死亡的菹草沉入水底，腐烂变质造成水体污染，使水体发黑发臭并滋生大量细菌，随着晚春水温的上升，迅速释放出大量有机物质和营养盐，使河水富营养化，藻类滋生，造成水生态系统失衡。

3  菹草生长分析及传统治理方法

3.1 菹草生长规律周期分析

经过几年来现场实地观察和考察，菹草属于冬性水草，秋季发芽，冬春生长，其最适生长温度为10℃左右，每年3、4月份为菹草的最佳生长期，是喜低温的沉水植物，生长速率极快，合适的环境一天能生长十几公分。在此期间整个河床内都覆盖生长着大量菹草，严重影响调度运行和航运。菹草耐受高温能力极差，4～5月开花结果，超过25℃便停止生长，5～6月植物体逐渐衰退腐烂，大量菹草会随着调水水流堆积到泵站清污机前方。同时，大约在4月底～5月菹草的初生殖芽会落入水底进入夏季休眠期，等待水温适宜时再开始萌发生长。

3.2 菹草生长的水环境需求分析

经分析，影响菹草生长的因素主要有：一是在15～25℃温度范围内，温度越低菹草石芽的发芽率越高，在此区间内，温度与发芽率呈负相关;二是菹草株高与水深呈抛物线关系，在0.5～2m的水深范围内，随着水深的增加株高增加，但超过2.5m随着水深的增加株高减小，超过3m以上的深水弱光环境下植株高度越发矮小且节间长度增加;三是菹草单颗石芽产生的分株群生物量的变化与水深呈负相关，水深大于4m时的分株生物量是水深小于0.5m时是的1/5～1/6。

3.3 菹草泛滥传统治理方法

菹草的传统治理方法有：一是使用除草剂，但清理效果差，容易造成除草剂的二次污染;二是对渠道内的淤泥进行清理，但影响调度运行，且治理成本高;三是组织打捞水草，如增加捞草船、改造清污机和购置长臂挖掘机等措施，成本较高，且治理效果不理想，并会造成厂区内水草腐烂的二次污染。无法从根本上解决菹草对渠道调度运行的不利影响。

3.4 适量菹草对水质的作用

适量菹草在水体中能够吸收氨氮和重金属盐类等，起到净化水质增加水体可溶性氧和提高透明度的作用。适量菹草还可以对藻类生长有一定的抑制作用，降低浮游植物量，改善水环境质量。菹草对锌有较高的富集能力，对砷有较强的净化能力，同时，菹草还具有一定的食用和药用价值，是畜禽和鱼类饲料的良好选择。所以适量的菹草对水环境质量改善以及生态系统的平衡与稳定具有重要意义，因此菹草治理要做到趋利避害，辩证治理，不可“斩草除根”。

4  结合高水位运行治理菹草的方法研究

4.1 菹草治理最佳时间探究

根据菹草石芽发芽、生长和出生殖芽成熟的时间节点，结合南水北调东线调水的实际情况，治理时间确定为春季3～4月份为宜，治理时间要定在菹草生长爆发期之前，还要避开温度高于25℃时菹草烂根对调水水质的影响。

4.2 高水位调度菹草辩证治理效果

从2017年开始，结合工程高水位调度运行，对菹草的治理方法进行了研究。

为方便观察水深对菹草生长的影响，将梁济运河渠道以长沟节制闸为界分为南段和北段，长沟节制闸至湖口为南段，长沟节制闸到邓楼节制闸为北段。

根据菹草生长需要的水环境条件，从水深与单株生物量、石芽分株生物量和株高等几个参数关系分析，在满足5m水深调度运行的情况下，观察以下问题的答案或结论：一是否能有效控制和抑制菹草生长？二是加大水深时菹草是否就会消失？三是从能够“恰到好处”地调节水质的角度考虑，如何确保菹草在调水运行中的适量存在？四是如何利用泵站经济运行的机会，根据趋利避害的原则，寻找辩证治理的最佳方法？

①2016年3月份南段运行水位为33.09m，水深4.39m，北段运行水位为34.24m，水深为3.44m。通过清理水草统计，2016年长沟泵站清理水草量1160m3，邓楼泵站清理水草量为3588m3。邓楼泵站菹草清理压力较大，导致泵站数次停机运行。调动数台长臂挖掘机及其他设备，打捞的水草集中在泵站弃土区平台上，由于外运周转慢，气温较高，造成菹草腐烂，滋生大量蚊蝇，对厂区空气和环境造成污染。

②2017年春季以来梁济运河水位居高，不仅满足了泵站经济运行的条件，同时也满足了菹草治理高水位联合调度运行的水位要求，为高水位运行下观察菹草生长提供了机会。3月份南段运行水位为34.38m，水深5.68m，北段运行水位34.56m，水深为3.76m。通过观察，南段与北段菹草生长差异较大，南段漂浮水面的菹草分布以点状分布，水体较清澈，而在北段整个河道水面除边坡外布满了菹草，水体也比较浑浊。经统计，2017年长沟泵站清理水草量为822m3，邓楼泵站清理水草量为1100m3。邓楼泵站菹草清理相比2016年压力减轻，但仍對厂区空气和环境造成一定污染。

③2018年3月份南段运行水位为34.25m，水深5.55m，北段运行水位33.52m，水深为2.72m。2018年长沟泵站清理水草量为72m3，邓楼泵站清理水草量为900m3。邓楼泵站菹草清理从三年前的3588m3降到900m3，配置两台抓斗式捞草机基本可以满足水草清理要求，备用长臂挖掘机爆发期进行使用，打捞的水草量少，可及时外运，未造成厂区环境污染。下面表1和表2分别为：邓楼泵站1～5月份菹草清理工程量和长沟泵站1～5月份菹草清理工程量。

④通过高水位联合调度菹草治理，并非要把菹草全部清理干净，而且在满足泵站清污能力的基础上，保证河道内菹草适量生长，达到提高水质的目的。通过联合调度辩证治理，2016年在春末调水期需要全程对爆发菹草进行清理，造成泵站频繁停机，调水发生数次中断;2017年泵站仅需在较短时间段对爆发菹草进行集中清理，泵站运行中停机次数明显减少;2018年泵站运行中基本实现了调度运行、水质保障和环境治理相平衡的目标，梁济运河南段菹草治理效果较为明显。根据梁济运河南段的高水位联合辩证治理的经验，进一步推广到北段治理，最终实现梁济运河段调度运行、水质保障和环境治理全面平衡治理的效果。

5  结语

梁济运河段高水位联合调度菹草辩证治理方法与南水北调经济运行、提高输水效率、保证调水水质相结合，增强航运能力相结合，提高了梁济运河段输水与航运结合工程的综合效益，也为南水北调东线工程类似渠段菹草辩证治理提供了经验。

参考文献：

[1]陈正勇，等.不同水深条件下菹草的适应对策[J].湖泊科学，2010，11.

[2]姚俊芹，等.乌拉泊水库菹草防治对策初步探讨[J].甘肃科技纵横，2008，12.

[3]侯春燕，等.菹草的作用、危害及预防措施[J].吉林农业C版，2011，07.

[4]王晓栋.南四湖主要水生植物腐烂过程及污染释放通量研究[D].济南：山东建筑大学，2019，06.

[5]王利宁，徐宝丰，潘圣卿，高善英.南水北调中线干线工程水污染及防洪预警研究[J].价值工程，2018，37（25）：84-86.