团城湖调节池水环境现状及保护措施

高大伟 贾红燕 田 杰

(北京市南水北调团城湖管理处,北京 100195)

团城湖调节池位于海淀区四季青镇玉泉行政村,南邻北四环西路,北至中坞新村,东邻南水北调中线团城湖明渠,西至北坞村路,同时紧邻颐和园和三山五园风景区,属于世界文化遗产保护区,也是北京市规划建设的绿化隔离地区和南水北调水源保护区,因此水源保护是重中之重。

1 团城湖调节池概况

1.1 工程概况

团城湖调节池水源来自南水北调中线工程团城湖明渠分水,水质常年保持在Ⅱ类。该工程于2012年11月12日开工,2014年6月底主体工程完工后投入运行,总占地面积67hm2,其中水面面积为33hm2,水深常年保持在5.0m左右,调蓄水位为45.0～49.0m,最高运行水位为49.5m,池底高程为44.0m,调蓄容积为127万m3,最大储水容量为166万m3[1]。

1.2 京西水源调度的关键枢纽作用

团城湖调节池是北京市南水北调配套工程的重要组成部分,是京西水源调度的关键枢纽,是利用南水北调水向城市供水的关键工程,作为北京市南水北调供水系统中的重要水利枢纽,发挥着承上启下的作用。团城湖调节池可接纳密云水库和南水北调来水两大水源,经调度后分别向北京市第八水厂、第九水厂、田村水厂、燕化引水工程、东水西调工程、城市河湖水系、高水湖养水湖等处供水,发挥着重要的供水效益和生态效益[2]。

2 水环境现状

2.1 运行现状

团城湖调节池共有1处进水口和3处分水口(环线、田村及高水湖养水湖),目前环线和田村2处分水口未投入运行,只经高水湖养水湖分水口向海淀区河湖分水,流量控制在0.5～1.0m3/s,整体流速较慢且集中在调节池东岸,由于调节池水面面积较大,导致池内水体不能有效循环流动。连通调节池与北京第九水厂的团九二期工程预计2022年通水,通水后将极大地改善调节池水环境状况。

2.2 工程现状

为充分发挥调节池的分水、调蓄、水源保障等作用,强化调节池的防渗性,池体、池壁均采用硬化处理,沿岸边2m栽植水生植物,并铺设鱼巢砖以及植草砖等,淤泥多来自输水过程中以及岸边水土流失过程中所携带的泥沙。该现状不能为水生植物生长提供适宜的环境与空间,同时没有适宜的浅滩为水鸟、鱼类提供栖息、繁衍的场所。

2.3 水生物、水质现状

调节池水源来自南水北调中线工程末端,水质常年保持在Ⅱ类,但其中总氮、氨氮含量介于Ⅱ、Ⅲ类水之间,可能与中线来水中氨氮和总氮含量有关。尹炜等[3]通过对南水北调中线总干渠湖北-北京各个区域水质变化进行研究,发现总干渠水质中氨氮由南到北呈现出升高趋势,总氮整体呈现大幅度波动,需持续加强水质监测。调节池中浮游生物、水生植物等种类较少,水体自身净化能力较差,鱼类以鲢鱼、草鱼、青鱼等为主,夏季随着气温逐渐升高,水体内产生大量蓝藻,并逐步聚集漂浮在水面,严重影响调节池观感及水质安全。除蓝藻外,还存在死鱼、杨柳絮、枯枝烂叶等其他垃圾,每日产生的水面垃圾约20kg。

2.4 其他风险点

a.外来人员闯入。由于团城湖调节池位于三山五园风景区,曾多次被误认为公园,发生翻越闯入事件,周界安防存在隐患。

b.高水湖养水湖分水口与海淀区金河相连通,存在外来水源倒灌引发饮用水污染的风险。在建设前期,对调节池所处区域的地下水进行监测,结果表明部分指标超标,存在地下水污染的风险,需预防地下水污染。

c.外来物种入侵的风险。南水北调中线工程在排空检修期间,暗涵挡墙上发现了大量淡水壳菜,可能会造成影响工程安全、污染水体、破坏原有生态平衡等危害,需要多加关注与防范[4]。由于中线工程与团城湖调节池相连通,随着团城湖调节池工程的投入运行,输水流量加大,需加强淡水壳菜的监测,防止物种入侵。

d.团城湖调节池绿化面积达到34hm2,园区建成时间较短,环湖山体为人造山体,长期处于不稳定状态,在汛期易发生水土流失,存在发生面源污染的风险。

3 措 施

3.1 管理措施

3.1.1 安保管理

物防:团城湖调节池采取封闭管理,调节池周围均布置围墙、围栏。技防:沿调节池外围围墙、围栏安装视频监控以及红外对射报警设备,同时设置安保中控室,24小时值守,并针对红外对射报警提示及时进行检查。人防:安保2人一岗,园区内24小时不间断巡查,园区外围1圈/d。物防与人防相结合,提升团城湖调节池水源地安保管理效率。

3.1.2 工程巡查

设置工程巡查岗,作为调节池水环境保卫的另一道屏障进行巡查。2人一组,每日2次,对团城湖调节池水面、周边渠道、调节池外围是否存在污染水环境的行为等进行巡查。

3.1.3 水质监测

加强水质监测工作,每月收集调节池水质监测报告,了解调节池水质变化情况。在特殊时期,如调节池排水工作开展期间,增加取样频次进行加密监测,同时在调节池西岸、高水湖养水湖出水口处安装“水质侦察兵”,动态监测调节池水质变化。目前,调节池已建立水质在线监测系统,每日不间断进行水质在线监测,同时设置了警戒线,当水质指标临近警戒线时可及时进行预警。

3.2 运行措施

ⓐ自2019年起,通过高水湖养水湖分水口向海淀区河湖补水,在补水的同时也带动了调节池内部水体流动,改善了水环境状况;ⓑ在田村分水口安装曝气机,加速了局部湖水流动,提高了水中溶解氧含量,从而起到了净化水质的作用;ⓒ按照单位维护细则,每3年对调节池进行吹排空换水,分别在2018年和2021年完成调节池排空换水工作,每次排水约114.8万m3,通过抽排水工作改善了调节池内水质,一定程度上缓解了蓝藻的暴发;ⓓ利用现有人员以及船只,每日开展不少于2次的水面保洁工作,在夏季蓝藻暴发高峰期,由于水面面积较大,以及在水生植物密植区域漂浮着大量蓝藻,加大了打捞难度,因此可在重点时间增加打捞人员,同时改进打捞工具,并在船体安装固定支架以及大型过滤网,增大打捞面积,提升打捞效率。

3.3 工程措施

ⓐ根据环湖岸边地形的变化情况,在团城湖调节池中设置东中西3座导流岛,合理引导调节池内的水流,避免池中出现死水区[5];ⓑ环湖设置鱼鳞坑、铅丝石笼、卵石等,同时沿岸边铺设沙袋、土工布等减少水土流失;ⓒ环调节池设置排水沟、排水管,同时环湖路采用无砂混凝土材料铺设,最大限度地收集雨水资源。

3.4 生态措施

ⓐ沿调节池二级平台(高程48.50m)栽植水生植物约1万m2,主要以芦苇为主,配有少量菖蒲及荷花,在码头等区域还可栽植睡莲、水葱、再力花等水生植物,通过吸收水体内氮磷等有机污染物达到净化水体的作用。由于水生植物常年被草鱼啃食,存活率较低,因此从2019年起逐步沿二级平台外侧增加拦鱼网,并加高至49.10m;ⓑ每年开展增殖放流工作,主要投放花鲢、白鲢、草鱼、青鱼等,少量投放黑鱼、鳜鱼、武昌、鲫鱼等,已累计投放超过50t,不断优化调整调节池内鱼类群落,丰富调节池内鱼类种类,调整鱼类数量配比,减少鱼类分泌物对水体的污染,并通过鲢鱼、鳙鱼摄食蓝藻,起到净化水质的作用;ⓒ通过栽植节水型地被发挥固土保水的作用,同时为实现调节池零面源污染,全园禁止使用农药以及无机化肥。

4 展 望

4.1 增加调节池内水体循环流动

团城湖调节池融冰泵主要用于防止水面冬季结冰,可充分利用融冰泵搅动水体的作用,在重点区域安装融冰泵并定时开启搅动水体,加速局部水体流动,增强水体自净能力。

同时,借鉴北京市城市河湖管理处在筒子河、中海、南海等区域安装推流器改善水质的经验[6],将推流器通过支架与渠道挡墙进行连接固定,推流器中心与水位中点基本持平,每隔20m布置1个推流器,同时在死水区增加推流器,并结合水流流态适当调整推流器朝向。利用推流器可加速水体流动,增加水中溶解氧,提高水中微生物活性及含量,通过分解水中富营养物质,对防治水体富营养化发挥重要作用。

4.2 藻类打捞船

目前,太湖流域使用蓝藻清理长臂船进行藻类打捞(见图1),在藻类治理上取得了很好的效果。针对调节池产生的大量蓝藻,考虑使用藻类清理船进行机械作业,扩大打捞面积,提高蓝藻打捞效率,同时打捞船也可打捞其他水面垃圾。

图1 蓝藻清理长臂船

4.3 水生植物

由于调节池护坡、池底整体进行了防渗处理,仅可在二级平台栽植水生植物,品种单一,可以通过增加人工生态浮岛的措施,丰富浮水、沉水水生植物种类及数量,同时通过植物根系吸收水体中的富营养物质,降低水中化学需氧量,净化水环境,同时还可以达到一定的景观效果[7]。人工生态浮岛见图2。针对二级平台覆土浅的问题,可以通过调节池池底清淤工作,将淤泥覆盖在二级平台上,成为较好的种植土,促进水生植物的生长[8]。

图2 人工生态浮岛

4.4 优化鱼群结构,丰富生物多样性

继续优化调节池内鱼类结构,并对杂食性鱼类进行打捞,减少调节池内杂食性鱼类数量,促进浮游生物生长,同时可以考虑增加螺等底栖生物种类及数量,以加速藻类的分解[9]。

4.5 调研中线来水中蓝藻含量

调研南水北调中线来水中蓝藻的含量,结合调节池蓝藻含量,对比分析来水对调节池中蓝藻生长的影响,同时考虑采取措施减少来水中蓝藻的含量,缓解调节池中蓝藻的暴发。

4.6 藻类的资源化利用

夏季藻类打捞量大面广,简单处理将造成腐烂发臭,污染环境。蓝藻中含有大量的氮磷,探究蓝藻的资源化利用十分必要。可将其制作成肥料,发挥生态环保效益,取之于园用之于园[10]。

5 结 语

水质改善是一项需要长期坚持并不断探索的工作,团城湖调节池作为京西输水的重要枢纽,在调蓄水量平衡等方面发挥着重要作用,因此多措并举保护水环境十分必要,后续应继续从源头、过程、结果等多方面对水质进行保护,增强水体自净能力,使其成为首都水资源保障体系中的重要一环。■