官廳水庫濕地公園水質保護工程

馮嵩 趙洪喜 袁康寧

（億利生態修復有限公司，北京 100020）

官廳水庫濕地公園水質保護工程

馮嵩 趙洪喜 袁康寧

（億利生態修復有限公司，北京 100020）

官廳水庫對首都供水安全具有重大意義，目前濕地水質呈微污染、富營養化的趨勢。官廳水庫濕地公園建設應以水質保護為核心，兼顧生態環境與科普教育。按照點源、面源和內源污染的控制途徑，提出源頭控制、過程攔截和生態修復的水質保護措施。根據項目特點，因地制宜地提出了庫濱帶修復與重建、水生態群落修復與重建、生態浮島布設及人工濕地優化改造4種典型的生態修復措施。濕地公園整體建設、保育和后期運行管理可顯著改善水質，建議開展水質大數據采集，便于規劃設計階段GIS分析與今后水質發展趨勢研究。

濕地公園；水質保護；污染控制；生態修復

官廳水庫位于北京和張家口的交界，是新中國成立以來修建的第一座大型水庫，也是北京市主要供水水源地之一。20世紀80年代后期庫區受到嚴重污染，被迫退出飲用水體系。由于水庫對首都供水安全具有重大意義，2007年劃為北京飲用水備用水源地。近年來，隨著經濟發展，濕地周邊畜禽養殖、灘涂開墾、旅游等需求旺盛，無序的人類活動造成該濕地流域污染呈上升趨勢，濕地生態系統破壞嚴重。為此，當地政府準備成立濕地公園，劃定保護區，對濕地進行有效的保護和管理。本文從水污染控制與生態修復的角度，探討了官廳水庫的濕地問題和擬采取的保護措施，為我國濕地公園的建設和水源地保護提供借鑒。

1 官廳水庫濕地水質及生態問題

官廳水庫濕地屬內陸灘涂人工水域濕地，總面積約130 km2，河北段上游包括永定河及其支流桑干河、洋河等河流（圖1)。

1.1 水質現狀與污染源分析

1.1.1 濕地水質現狀 據環保部統計數據顯示，2015年官廳水庫主要斷面水質均為地表水IV類，主要污染指標為化學需氧量、氟化物和總磷，2013年富營養化指數（EI）值為52.5。據孫寓嬌等（2015）調查，庫區水質超過地表湖庫V類水標準，夏季和秋季均存在大量的水華。

1.1.2 污染源分析 官廳水庫主要污染源為上游洋河和桑干河（楊喆等,2015），濕地周邊和內部也存在點源、面源和內源污染。點源污染主要為沿河環庫工業企業、城鎮居民、民俗接待等排放的污水。面污染源主要為周邊農田農藥化肥、畜禽糞便、生活及建筑垃圾等廢棄物。內源污染主要為水產養殖、枯枝落葉、秸稈等雜物腐敗及河庫內淤泥、腐殖質等。

圖1 官廳水庫濕地公園范圍Fig. 1 Guanting Reservoir Wetland Park range

1.2 生態環境破壞問題

1.2.1 沿岸植被退化嚴重 由于濕地范圍大，濕地管理機制不健全，居民環保意識淡薄，造成原生植被生態破壞嚴重。如臥牛山區域挖山采土取石導致山體裸露，京西草原跑馬放牧植被退化，永定河河道盜砂，周邊林木亂砍亂伐，游客垃圾隨意丟棄，臨建侵占濕地空間等現象嚴重。

1.2.2 水土流失問題突出 當地自然條件和氣候特點造成官廳水庫流域成為水土流失重點區域（孫艷紅等,2010）。據懷來縣林業局提供數據，目前仍有約500 km2的流失面積亟待治理，年水土流失量約170萬t。水土流失不僅吞食農田、降低肥力、淤積塘壩、引發洪澇和泥石流，而且造成庫底淤積難以控制，水體調節能力下降，對官廳水庫的行洪和供水造成巨大壓力。

1.2.3 濱水帶侵占現象明顯 由于建國初期鼓勵農民開荒種地，目前河灘、庫濱帶開墾情況非常普遍，導致玉米地等農作物侵占大量河道、濕地空間，同時河流和水庫岸線還存在生活垃圾和建筑垃圾堆積現象。

1.2.4 部分河段水生態失衡 濕地內永定河部分水域，由于水體污染、當地居民電魚、拉網捕撈，魚蝦基本絕跡，水體內無高級水生植物，動物缺少隱蔽棲息地，藻類泛濫。

2 官廳水庫濕地水質保護原則

官廳水庫濕地公園作為首都備用水源，應以水質保護為核心，兼顧生態環境和科普教育。保護治理應優先進行源頭控制和過程攔截，保護措施應簡單有效且易于維護，避免使用化學藥劑、機械設備等易產生二次污染和噪聲的手段，生物引進以本土植物為主，適當兼顧景觀，防止生物入侵及不可預測風險發生。

3 水污染控制思路和措施

3.1 明確濕地管理機構并劃定保護區

成立“濕地公園管理委員會”作為濕地公園具體的管理機構。由當地政府主要領導負責，協調林業、國土、水利、旅游、環保、農業、交通等相關部門開展濕地公園建設、保護和管理工作。為防止濕地進一步破壞行為，對官廳水庫濕地公園邊界進行范圍劃定，以水庫淹沒線為邊界，設置界樁、界碑，警示牌、宣傳欄以便于管理游人活動。

3.2 點源污染控制措施

嚴禁污、廢水直排入庫，對現有污水廠進行擴容和提標改造，管理部門應監督現有環保處理設施運行達標排放情況。對沒有環保設施，廢水又無法納網的工業企業限期整改，對不達標排放又長期得不到解決的企業，實行掛牌督辦，堅決淘汰落后產能。

流域內城鄉生活污水，應遵循“雨污分流”建立完善的污水收集管網，通過建設集中式污水處理廠集中處理。在集中式污水處理設施服務范圍以外的區域，建設分散式污水處理設施處理污水。農村地區充分利用天然洼塘和自然地形條件建設生物凈化塘，處理出水水質達到相應標準后，用于周邊林地澆灌或農灌。濕地保護區域內新建的管理設施及科普設施，必須全部采取污水收集處理措施，達標后就地消納或回用，不新增污水排放口。

3.3 面源污染控制措施

流域內畜禽養殖場應具備綜合利用和無害化設施，對飲用水源保護區內養殖場進行引導轉型、清退和必要補償。農村地區面源污染嚴重，應推廣測土配方施肥和高效低毒易降解農藥，控制化肥和農藥的過量使用。

濕地保護區內開展清退工程。清除濕地范圍內的垃圾、殘留農作物秸稈，退耕還濕、清退果樹經營，停止使用化肥、噴灑農藥帶來的人為面源污染。對面源污染嚴重及水土流失區域，設置多級庫濱帯防治。

圖2 典型庫濱帶構成Fig. 2 Typical riparian zone band structure

3.4 內源污染控制措施

上游洋河、桑干河等開展河流綜合治理，減少河流攜帶有機污染物、氮磷營養鹽、重金屬等進入水庫。濕地保護區內河道進行生態清淤，在水流緩慢富營養化區域設置生態浮島，對水生態破壞嚴重區域構建植物群落，對污染嚴重的河口設置人工濕地，改造魚塘為塘壩系統。

4 生態修復措施

4.1 庫濱帶的修復和重建

庫濱帶是陸地生態系統與水域生態系統之間重要的生態交錯帶，是污染物進入水體的最后一道屏障（唐浩等,2012)。庫濱帶可通過攔截、過濾、沉積、吸附、植物同化、微生物分解作用，削減地表徑流進入水體的泥沙、懸浮物、氮磷營養鹽和有機污染物等。庫濱帶是控制水土流失、消減面源污染、改善水環境的關鍵措施（孫金偉等,2017)。

庫濱帶修復主要是植被恢復，典型應用地點在植被退化、水土流失、面源污染嚴重的臥牛山區域和京西草原區域。完整的庫濱帶應包括陸向緩沖帶、水位變幅帶、水向輻射帶3個部分（圖2）。

陸向緩沖帶由綠籬隔離帶、自然喬草帶、生態透水帶、灌草復合帶組成。其中綠籬隔離帶用于隔絕人為干擾、阻止人畜進入。自然喬草帶用于增強固土、保水能力，減少水土流失，調節氣候，為禽類等提供棲息地。生態透水植被帶為強化緩沖帶對地表徑流、面源污染等截留和過濾功能而設置，采用下凹式綠地、生態碎石床、生態攔截帶等多種生態透水凈化技術，對低污染水進行凈化過濾。灌草復合帶以灌木為主，草本植物為輔，對地表徑流起到較好的凈化作用。

根據水深和水生植物生存條件的變化情況設置水位變幅帶和水向輻射帶，通常按水深由淺入深分為濕生植物帶、挺水植物帶、浮葉植物帶和沉水植物帶多個功能帶來進行復育。

4.2 水生態群落修復與重建

水生態群落修復與重建是通過人工引入或定向培養有益微生物、藻類、浮游動物、棲底動物、魚類等，重建退化水生態系統結構中缺失的生物種群及結構，修復和強化生態系統的主要功能，從而使水下生態系統中生產者、消費者、分解者三者有機統一，促進整個生態系統自我維持、自我演替的良性循環。

水生態群落修復應當遵循從低等向高等的進化縮影修復原則，針對永定河水生態系統退化段，具體操作步驟為：①激活土著微生物→②種植高等水生植物→③投加棲底動物→④投加魚類→⑤水生生物多樣性培養和操縱→⑥藻型水體向草型水體演替→⑦水域自凈。為防止生物入侵，應避免向水體投加外源微生物、酶制劑，不引進水葫蘆等易于泛濫的植物，棲底動物和魚類應選擇本土種類。

4.3 生態浮島布設

生物浮島為一種綜合現代農藝和生態工程的水面無土種植技術，主要是通過水生植物吸收及根系微生物分解作用，削減水體中的氮、磷等營養元素，降解有機污染，達到水質凈化的目的（何勇鳳等,2016)（圖 3)。

生態浮島具有造價低、無二次污染、無需占地并能美化環境等優點。針對洋河末端水流緩慢，水質差的問題，在河道兩側布置生態浮島，有效改善區域生態環境，為魚類、鳥類、昆蟲提供修養生息的場所，增加生物多樣性。浮島下設置有人工仿生水草，增加微生物附著面積，提高水質凈化效果。

4.4 人工濕地優化改造

圖3 生態浮島示意圖Fig. 3 Sketch map of ecological f l oating island

在洋河與桑干河匯入永定河后，河道兩側地勢較為平緩，水面、灘涂、農田廣為分布，為了凈化上游河道來水、河道范圍內污水廠排水及河道兩側徑流匯水，選擇在永定河源頭河道及周邊區域建設人工濕地。

優化改造人工濕地應充分利用現有地形，形成預處理區、表流濕地區、潛流濕地區、河流岸線濕地區、景觀塘、后處理區和附屬設施建設區7個區域。

（1）預處理區。深挖現場水塘，沉淀泥沙，當來水有機負荷高（CODcr≥200 mg/L）且可生化性較差（BOD5/CODcr≤0.3）時，可延長停留時間，達到調節水質和水解酸化功能。

（2）表流濕地。考慮地貌因素，建設淺灘濕地、島嶼濕地、稻田濕地、森林濕地等表流濕地形態，集凈化功能、觀賞功能、宣教功能于一體。

（3）潛流濕地區。以凈化水體為主要功能，內部填充基質、工程化運行。該濕地類型依靠礫石基質的吸附過濾，植物的吸收、固定、轉化、代謝以及微生物的分解、利用，形成對污染物的高效去除，凈化效率高于其他類型濕地（圖4）。

（4）河流岸線濕地區。包括永定河河道及河灘沿線區域，種植挺水、浮葉、沉水植物，形成河流生態岸線濕地區，為鳥類提供棲息場所。

圖4 潛流人工濕地示意圖Fig. 4 Sketch map of subsurface f l ow constructed wetland

（5）景觀塘。圍繞濕地景觀打造適合于休閑、娛樂的場所，內部設有木棧道，便于親近自然和科普宣教。

（6）后處理區。主要是為了滿足地表III類水的出水標準，在人工濕地后增加的處理工藝，如石英砂過濾、活性炭過濾或膜過濾等深度處理手段，用于科普宣教展示。

（7）附屬設施建設區。包括管理用房、公廁、鳥類觀測設施、取樣、植物收割道路或棧道及道路綠地等。

5 結論及展望

（1）官廳水庫濕地水質保護是一項系統工程，涉及防洪排澇、水資源、水生態、水環境、水景觀和水文化等諸多因素，在現有工程手段中生態修復是最簡單、有效、可行的方法之一，應優先采用。

（2）本文對污染源提出點源、面源、內源的分類方式，強調源頭控制、過程攔截，并通過改善生境、營造生物多樣性等措施提高水體自凈能力。

（3）除工程措施外，濕地公園整體建設、保育和后期運行管理可顯著改善水質。

（4）目前國內對于水污染控制研究和實踐應用已有成熟的經驗，但水生態研究尤其是生態修復措施對污染物削減量分析尚缺乏成熟的模型及數據支撐。建議盡快開展庫區水質大數據采集，為規劃設計階段GIS技術分析和今后研究水質發展趨勢提供理論基礎。

何勇鳳, 王亞龍, 王旭歌, 等．2016．生物浮島對長湖水質和浮游植物的影響[J]．環境工程, 34(12):58-63

孫金偉, 許文盛．2017．河岸植被緩沖帶生態功能及其過濾機理的研究進展[J]．長江科學院院報,34(3):40-44

孫艷紅, 石健, 田玉柱．2010．官廳水庫庫濱帶建設初探[J]．中國水土保持(1):19-20

孫寓嬌, 陳程, 丁愛中, 等．2015．官廳水庫水質特征及水體微生物多樣性的響應[J]．中國環境科學, 35(5):1547-1553

唐浩, 熊麗君, 鄢忠純, 等．2012．緩沖帶截除農業面源強污染的效果[J]．農業工程學報, 28(2):186-190

楊喆, 程燦, 譚雪, 等．2015．官廳水庫及其上游流域水環境容量研究[J]．干旱區資源與環境, 29(1):164-167

Guanting Reservoir Wetland Park Water Quality Project

FENG Song ZHAO Hong-Xi YUAN Kang-Ning
（Elion Ecological Restoration Co.Ltd., Beijing 100020）

The Guanting reservoir is of great signif i cance to the water supply security of the capital．At present,the water quality of the wetland shows the trend of micro-pollution and eutrophication. The construction of Guanting reservoir wetland park should be centered on the protection of water quality, taking into account both the ecological environment and the public science education．Water quality control measures should be targeted on point sources,area source and internal sources of pollution, in order to establish a holistic approach to controlling origin of pollution, process interception and ecological restoration．According to the characteristics of the project and local conditions, four typical measures of ecological restoration，riparian restoration and rehabilitation, the aquatic community restoration and rehabilitation, the deployment of ecological f l oating islands and artif i cial wetland optimization and improvement．The overall construction, maintenance and post operation management of the wetland park can signif i cantly improve water quality．It is recommended to carry out big data collection of water quality in order to use GIS analysis for the design stage and studies of future trend of water quality.

Wetland Park; Water quality control; Pollution control; Ecological restoration

10.3969/j.issn.1673-3290.2017.04.01

2017-07-07

馮嵩（1986—），男，北京市順義人，工程師，從事水處理、生態修復技術研發及工程調試工作。

E-mail：283734901@qq.com