辽河滩区生态治理技术的研究与实践

孙 健

(辽宁天阳工程技术咨询服务有限公司，辽宁 沈阳 110003)

辽河流经辽宁省境内福德店-河口干流河道长度为538km，辽河干流河道内河滩地面积(不含石佛寺水库库区)124万亩，其中国有耕地19万亩、村集体耕地88万亩、林地17万亩[1]。2011年起，省政府对辽河干流主行洪区内62.34万亩河滩地退耕(林)还河，进行生态封育恢复与保护，其余未封育土地62万亩，其中铁岭市域段现状以林草地、旱田、鱼塘及大棚为主，沈阳、鞍山市域段现状以林草地、旱田、鱼塘、大棚及部分区段沙化岸滩为主，盘锦市域段现状以水田、鱼塘、大棚及苇田滩区为主[2]。2020年，辽河干流滩区启动封育工程，将辽河干流除12万亩水田、2.5万亩护堤林和防风固沙林之外的48.19万亩河滩地退耕(林)还河[3]。两次封育共计110.53万亩土地可自然恢复形成较稳定的生态系统，同时能对辽河干流水质有较大的改善。其余滩区现状为水质污染较严重的支流河口区、土壤沙化滩区、坑塘区、人为扰动(破坏)难以自然恢复区等[4]。为此对于辽河滩区生态治理和修复逐步开展了研究[5-15]，但是辽河滩区类型较为复杂，需要针对不同类型滩区提出相适应的生态治理技术，本文从辽河滩区生态现状出发，研究其不同类型滩区的生态治理技术，建立了一套具有针对性和适应性的滩区水生态治理技术体系，研究成果能够为滩区居民生态修复实践工作提供必要的指导和支持，在北方河流的水生态保护与修复工程中具有较广的应用前景。

1 辽河干流滩区封育情况及分区特点

截至2020年，经两次封育共计110.53万亩土地可自然恢复形成较稳定的生态系统，同时能对辽河干流水质有较大的改善。其余滩区现状为水质污染较严重的支流河口区、土壤沙化滩区、坑塘区、人为扰动(破坏)难以自然恢复区等。

1.1 支流河口区

辽河干流共有37条流域面积10km2以上的一级支流，其中铁岭市15条，沈阳市13条，盘锦市9条。自辽河保护区成立以来，37处支流河口中有19处已建成河口湿地，并已形成良好的河口生态系统。建成的河口湿地对进入辽河的水质起到了一定的净化作用，生物多样性明显改善，河口生态环境明显提升。支流河口区滩地主要分布于沈阳及鞍山市段，其主要特点除存在滩面沙化、植被稀少的问题外，还受到支流来水影响，支流的农业面源污染及污水排放对干流水质及滩区环境造成了一定影响。

1.2 土壤沙化区

土壤沙化区主要分布在中游的沈阳、鞍山市段，其特点为辽河主槽两侧遍布裸露的白沙洲，滩面沙化严重，植被覆盖率低。部分土质较好的滩区植被稀少，生物多样性水平低，缺少完整的滩区生态系统。

1.3 坑塘型滩区

坑塘区主要分布于辽河主河道两侧滩地上，该段滩区的坑塘多因辽河老河道而形成，干流改道后在滩区边缘留下坑塘。该类型滩区土质相对较好，植被覆盖率相对较高，存在一定的滩地生态治理基础。

1.4 人为扰动区

人为扰动区主要分布于辽河两侧滩地上，均为水产养殖与采砂留下的坑塘水面，以及人为活动而造成不易自然恢复的滩区。该类型滩区土质相对较好，植被覆盖率且较低，存在一定的滩地生态治理基础。

辽河滩区生态修复工程针对滩地现状为水质污染较严重的支流河口区、土壤沙化滩区、坑塘区、人为扰动(破坏)难以自然恢复区及主体工程取土料场生态恢复区，按类型划分为塘坑型9处，滩地型9处，河口型6处。

2 辽河滩区的生态治理技术体系

2.1 回水型湿地修复技术

2.1.1水位控制技术

挡水建筑物采用橡胶坝作为水位控制实验，其优势在于枯水期和丰水期与河道天然条件具有相似性的特点，河槽水流流态不影响，不会影响河道横向自然演变。河道汛期防护受塌坝影响程度较小，河槽受水流冲刷影响淤积量得到显著减少。此外这种水位控制技术操作方便、性价比较高，且运行平稳等优势明显。

橡胶坝作为挡水建筑物经论证比选主要可降低河道天然演变影响，防护安全得到有效保障，橡胶坝修建在其坝高高于滩地两侧约0.5m的主河槽内，生物堰布设在高于两侧滩地约0.8m的区域，卡口预设在生物堰高于滩地的区域，当流经卡口的水量较小时逐步向下游湿地进行漫滩，部分水流受大洪水影响从顶部漫过坝顶，使得湿地水流压力得到有效降低。

为了避免橡胶坝拦沙进入河道内，降低橡胶坝受河槽摆动的安全影响，建议采用格宾或雷诺石笼等生态措施对橡胶坝上下游河槽两侧进行必要保护。在发挥工程效益的同时保持生态效应。

2.1.2湿地植物布置技术

橡胶坝工程在具备条件处由内向外依次布置植物形成生态水面，植物布设从内向外分别为：水生、岸坡以及滩地植物带。芦苇、香蒲、水葱等适宜水面栽种植物可对水质进行净化，草本植物带在滩地与自然环境相衔接进行一定范围的布设。

在河道行洪不受影响以及河槽变化较小的基础上，对橡胶坝回水范围内水生生物适宜环境进行综合分析，确定其生态适宜水深在0.3～0.55m范围内，植物措施不在主河槽范围内实施。宽而浅、水生植物丛生的湿地主要布设在内侧水深小于0.5m的岸线区域。芦苇、香蒲、水葱等水铺设密度在0.5m×0.5m～0.6m×0.6m之间。回水面1.5m以内范围形成岸坡草本植物带，可种植多年生挺水草本植物千屈菜，其栽植密度0.4m×0.4m。紫花苜蓿控制宽度5m在千屈菜外侧进行播种。滩地现状宽度大于5m的按照该宽度进行设计，低于该宽度的按照实际比例进行设计滩地草本植物带。

2.2 滩涂型湿地修复技术

2.2.1水位控制技术

橡胶坝由于蓄水后其坝顶高程超过滩地高程平均值约0.5m，主槽的回水逐步向滩地两侧进行漫溢，河滩地具备建设涂型湿地条件的水深。溢流生物堰从橡胶坝中轴线向滩地两侧部分进行滩涂型人工湿地的渠首布设，生物堰顶部设计高程高于滩地现状高程0.8m，溢流预留宽度为1m且保持在中部位置，现状渠口高程高于0.5m的区域逐步向下游漫溢，第二座生物堰在渠首滩地400～500m的范围内进行修建，按照相同方式从上游至下游进行布设。在封闭区域及滩地范围公路段进行上、下游生物堰的建设。生物堰设计宽度为高度分别为3m和0.5m，设计优势在于即可提高湿地蓄水量也可为后期交通提供便利。结合水生植物与水面进行生态融合的方式进行滩涂型湿地的生态设计。湿地水量将从预留豁口回流到河道主槽内。

结合滩涂型湿地自然及地形条件，设置滩涂型湿地交通道路的设计原则，在其1050m的清障线内设置人工湿地，小幅调整其滩地的变化范围，根据相对低洼区域进行人工湿地的布设，合理减少人工湿地土方开挖量，对湿地生态小岛进行合理优化建设。

2.2.2湿地植物布置技术

滩涂型湿地由内向外依次为：水生植物带、岸坡草本植物带、滩地草本植物带。人工湿地生态建设，在不影响河道行洪的前提下，结合地形和水生植物生态习性，确定湿地设计水深0.3～0.5m，形成宽而浅、水生植物丛生的人工湿地。湿地内栽植芦苇、香蒲、水葱等水生植物，香蒲、水葱在芦苇外侧斑块状布置。芦苇、水葱栽植密度0.5m×0.5m，香蒲栽植密度0.6m×0.6m。人工湿地边线以内1.5m范围，栽植千屈菜等多年生草本植物，形成岸坡草本植物带。千屈菜栽植密度0.4m×0.4m。千屈菜外侧(人工湿地边线以外)种植紫花苜蓿，控制宽度5m，现状滩地宽度超过5m的，按5m进行控制，小于5m宽的，按实际宽度进行控制，形成滩地草本植物带。

2.3 支流河口型湿地修复技术

2.3.1水位控制技术

在壅水较高的支流布设挡水建筑物进行支流河口湿地水位控制，对两侧漫滩水流进行常规导流控制形成人工湿地。按照人工湿地面积、河流地形条件、水生态环境对挡水建筑物的阻水设施进行安全巡护管理。

各种建筑物各有优势和适用性，翻板闸方案能适用于较高的壅高水位，当上游来水增加后，其挡水建筑物挡水量可实现自动化调节，降低挡水建筑物调控措施下的影响，尤其是洪水量较大情况下，可有效拦截洪水量级，提高洪水资源利用率。在不影响河流过水能力的基础上，保障河流输水能力，提高水环境保护的力度，降低河道泥沙淤积量,适用于抬高水位较大的河口湿地建设。

插板闸方案构造简单，造价低，对河势影响较小，不影响行洪，汛期需人工管理，适用于抬高水位较小的河口湿地建设。

格宾潜坝能增加水流宽度，减缓流速，增加水深，中大洪水漫坝。由于潜坝抬高河底，对防洪功能影响较大，本阶段不推荐采用潜坝方案。

根据各支流河口地形地貌，湿地建设面积，景观效果等因素初选湿地建设的挡水建筑物。主要采用翻板闸和插板闸方案。具体情况应根据地形地质条件、运用管理、工程投资等进行经济技术比较，选择挡水建筑物。

采用水利工程措施降低挡水建筑物对河道行洪能力和防护安全的综合影响，在主槽范围内高于滩地0.5m的区域布设生态堰，其顶部高程高于两侧滩地约为0.6m，在其卡口处预留生态堰滩地。当上游来水流经过卡口水量较少时逐步向下游进行漫滩，大部分漫滩水量通过闸板下进行行洪，降低湿地的行洪压力。

为降低河道内的泥沙淤积量以及河道演变对其水工建筑物安全的影响，采用雷诺或格宾石笼对各建筑物的两侧河道进行安全防护，在发挥工程防洪效益同时提高水生植物的生态效益，提高区域湿地的水生态保护能力。

2.3.2湿地植物布置技术

在已具备的地形、地貌、土壤等条件区域，同时考虑行洪、浸没安全及净化水质功能等，在河道采取建设挡水建筑物、土埂及降低滩地等工程措施形成人工湿地。根据水生植物生长习性，湿地布设水深适宜控制在0.5m以下。在湿地内依次布设和种植蒲草、芦苇和水葱。

3 工程实践

本文以支流河口型湿地修复技术作为具体实例分析其滩区生态治理技术。河口型滩区主要指辽河一级支流的汇合口滩地，此类滩区除存在沙化及生物多样性的特点外，还受到支流水污染的影响。针对河口型滩区的特点，本次滩区治理采用河口水生植物栽植及固滩植物栽植的措施，降低支流水污染对辽河水质的影响，改善河口生态环境。

3.1 平面设计

滩区治理总面积为32.4hm2，其中设计水面面积26.55hm2，栽植陆生植物1.5hm2，栽植水生植物4.35hm2，为方便滩区生态环境养护管理，铺设砂石路1.16km。此外，为提高工程后期的安全性，在滩区南北两侧各设置1处安全警示牌。

3.2 竖向设计

坑塘整形以滩区非汛期的多年平均水位为准，即常水位80.4m，整形处理地面高程为79.9m，控制常水位水深为0.5m，原有坑塘水深为0.7～2.0m。整形处理边坡坡度为1∶5。

3.3 植物配置设计

根据原地形地貌及设计地形，为起到净化作用改善水质，在适宜水深处栽植荷花和菖蒲为主，水岸边坡栽植千屈菜，增强护岸固坡作用，其余滩面以不扰动原地貌植被为主。滩区治理后，形成具有一定生态效果的植物群落，为野生动植物及鱼类、鸟类提供一个的良好栖息地。

4 结论

(1)滩区生态治理工程设计要考虑地区土壤、气候、水质等因素，结合生态保护和改善水质等要求，优化治理方案，建议充分利用当地乡土树种，且要选择吸附水中富营养物质能力较强的水生植物和能够起到固滩沙化改善土壤结构的低矮灌木和草种，并做到与周边生态环境相协调友好发展。

(2)滩涂型湿地地势较主河槽高、全部降滩工程量大，需要研究必要的表层挡水措施。坑塘型湿地自然高程较低，较易形成湿地水面，且易造成河道演变，建议工程实践时对坑塘型湿地进行挡水建筑物蓄满和河道演变的分析。

(3)充分考虑滩区整体系统的承载能力，在满足行洪条件的要求下进行合理布局，且对滩区生态影响最小的治理综合技术还有待研究。