庫濱濕地生態修復研究及其工程應用：以官廳水庫國家濕地公園為例

馮哲 鄭洋

（1 中交水運規劃設計院有限公司，北京 100007；2 億利生態股份有限公司，北京 100020）

濕地生態系統是濕地植物、濕地動物和微生物及其環境組成的統一整體，與海洋和森林并稱為全球三大生態系統，是重要的自然資源和國土資源，被稱為“地球之腎”(王立彬, 2002) 。水庫濕地是重要的生態和旅游資源，是旅游開發的重要載體，但目前庫區濕地生態資源缺乏有效的保護，粗放式開發仍很嚴重，導致庫區濕地資源受損、生態退化。建設濕地公園是濕地保護和合理利用的一種成功模式，是《濕地公約》所提倡的發展方向(高江菡,2014)。目前，濕地公園建設在國內外得到迅速發展，本文以官廳水庫國家濕地公園為例，在充分考慮官廳水庫濕地資源及生態環境承載力的基礎上，通過合理規劃設計和科學開發，有效改善濕地生境，營造健康的濕地生態系統。

1 研究區概況

河北懷來官廳濕地是以官廳湖水域為中心向外延伸的濕地資源，占地36 743 hm2，位于北京市和天津市的西北部、河北省張家口市懷來縣境內，地理坐標北緯 40°13′51″～ 40°26′44″，東經115°17′05″～ 115°50′50″。目前國家濕地公園規劃區主要包括洋河、桑干河、永定河、官廳水庫及其相應的河湖漫灘，規劃總面積達13 533.3 hm2，其中濕地面積13 079.87 hm2(圖1)。水庫濕地及水源涵養林為山地環境，南北為山區，湖區前緣為丘陵、河川區，春季干旱少雨，多大風天氣，夏季溫暖濕潤，秋季天氣晴朗，冬季少雪，濕地公園野生動物約240種，鳥類種類達191種，野生植物資源也極為豐富，約360種(師占海等, 2008)。

2 濕地資源現狀分析

2.1 入庫河流現狀

官廳水庫來水主要為上游的桑干河、洋河交匯后形成的永定河，目前洋河、桑干河區域河流濕地植被退化、水質下降、河床淤泥較多、水系連通性較差。永定河漫灘大部分被開墾為農田，秸稈堆放侵占大面積河道空間，嚴重影響河道的行洪功能(楊喆等, 2015)，導致農業面源污染，濱河帶生物多樣性降低，對該區域生態環境構成威脅。

圖1 官廳水庫濕地位置示意圖Fig.1 The location of Guanting reservoir wetland

圖2 官廳水庫國家濕地公園功能分區Fig.2 Functional zoning of Guanting reservoir national wetland park

2.2 庫區濕地現狀

近年庫區來水水量逐年減少，水系聯通性較差，庫區保護及涵養不足，水庫最高水位482.8 m，正常蓄水位不超479 m，村莊庫濱岸帶建設較差，無生態保護措施與生態隔離帶，盡管入庫河流水質逐年好轉，但距標準水質要求還有差距，2015年官廳水庫各月水質均為IV類，主要污染指標為化學需氧量、氟化物和總磷,富營養化指數（EI）值為52.5，屬于輕度富營養狀態(王洪翠等, 2013)。

3 濕地公園建設原則和功能分區

3.1 建設原則

圖3 庫區濕地工程布置圖Fig.3 The layout map of reservoir wetland project

在充分尊重自然本底情況，正確處理“綠”與“美”、“保護修復”與“合理利用”關系的基礎上，濕地公園建設應遵循以下原則：保護為先，促可持續發展；修復濕地，恢復生態健康；濕地科普，最低影響原則；加強管理，以建設促保護；協調發展，帶動區域經濟。

3.2 功能分區

根據《河北懷來官廳水庫國家濕地公園總體規劃》的建設目標，將官廳濕地公園分為3個主要功能區(圖2)。

（1）生態保育區。生態保育區是濕地公園中野生動物較多、生態較敏感的區域，主要開展濕地保育工作，包括水資源、動植物資源及棲息地的保護，分為生態保育中心區（高程476 m以下水域）、外圍緩沖控制區（高程476 m以上區域）。

（2）修復重建區。恢復重建區主要是河流、水庫的消落帶部分，包括洋河與桑干河河道區域、永定河濱河及漫灘區域、永定河入庫三角洲區域以及京西草原庫濱帶。

（3）綜合利用區。綜合利用區是濕地公園附屬設施建設區域，包括科普宣教區、管理服務區、濕地生態展示區、濕地生態監測及物種保護設施區等。

4 濕地保護及修復工程

濕地保護及修復工程包括污染源治理工程、濕地生態保育工程、濕地修復及重建工程(圖3)。

4.1 污染源控制與治理工程

4.1.1 外部水污染負荷削減防控針對區域內生活污水，通過分散式生活污水治理工程得以凈化回用；對河庫周邊的農村、農田及雨水徑流等面源污染開展河(庫)濱緩沖帶建設，通過構建生態下墊面或植物的滯留、過濾作用得以有效控制。對官廳水庫上游河道底泥進行清淤，解決河水內源污染，結合復合型河流水質保障工程措施，如：人工濕地、植物-動物-微生物群落構建、生態浮島等，減輕上游河道對水庫的污染；通過水系調控，促進匯水單元水生態的改善。

4.1.2 內部污染防控系統通過構建生態導水渠代替排水管道，并輔以可滲透地面材料、卵石消能帶、經過景觀處理的雨水蓄積池和生態植草溝的組合，實現濕地內部污染防控及雨水的截留和自然循環。

4.2 濕地生態保育工程

按照庫區濕地的區域性分布特征，將其劃分為庫濱帶、緩沖帶和動物棲息帶3部分，分別進行濕地生態保育。

4.2.1 庫濱帶環境復育工程庫濱帶為479 m等高線以下的庫濱范圍，涉及灘地型和陡岸型兩種類型，通過構建挺水植物帶、浮葉植物帶和沉水植物帶3個功能帶，由沿岸向湖心方向構建多物種植被帶，以恢復庫濱帶的完整性和生態攔截凈化功能。

圖 4 灘地型庫濱剖面結構Fig.4 Profile structure of the beach-type reservoir bank

圖5 兩種陡岸型庫濱剖面Fig.5 Profile structure of the two steep-bank reservoir bank

(1)灘地型庫濱帶。對于地勢平緩，寬度較寬的灘地型庫濱帶，由沿岸向湖心構建由喬木-灌草-挺水植物-浮葉植物-沉水植物組成的全系列生物帶 (圖4)。

(2)陡岸型庫濱帶。陡岸型庫濱帶地勢陡峭，寬度窄小，水深變化大，根據地形地勢，分為兩種類型，采用挺水植物帶-浮葉植物帶或者完全由沉水植物構成(圖5)。

其中，挺水植物帶布設于水深0～1.5 m的淺水區，可選擇蘆葦、達香蒲、水芹、慈姑、水蔥等；浮葉植物可適應的水深在2 m左右；沉水植物可選擇耐污能力和凈化能力強的黑藻、硅藻、苦草、金魚藻、菹草等(張晶晶, 2015)。

4.2.2 緩沖帶環境修復工程緩沖帶位于庫區陸向輻射帶，主要在476～479 m水位線間，劃分為村落型、游覽型緩沖帶和陡崖緩沖帶兩種類型，通過構建綠籬隔離帶、多自然喬草帶、灌木復合帶3個區域，并在緩沖帶外圍增設生態透水植被帶攔截污染物；最外側增設綠籬帶，以隔離人為干擾，灌草復合帶常設置于近水區域(王影，2016)。

(1)村落型、游覽型緩沖帶。該類緩沖帶地勢平緩，人類活動頻繁，污染物進入庫區率較高，采用全系列緩沖模式，綠籬隔離帶—生態透水植被帶—多自然喬草帶—灌草復合帶—挺水植物帶-浮葉植物帶-沉水植物帶（圖6），或者將多自然喬草帶布置在生態透水植被帶向路側。

(2) 陡岸型緩沖帶。通常人為干擾較少，植被數量少，種類單一。主要以較陡邊坡護岸為主，緩沖帶寬度較窄，地形陡峭。根據地形地勢采用多自然喬木帶、灌草復合帶或只取其一(圖7)。在植被選擇上，選擇狗芽根、鹽地堿蓬、地膚、狗尾草等草本植被；濕生草本植物群落，以多年生禾草蘆葦為建群種，伴有香蒲、蔗草等輕鹽漬化植物；紫穗槐、紫藤等耐濕灌木，輔以一定比例的濕生喬木，如沙柳、櫻花、欒樹、木芙蓉、金枝國槐、白樺等。

圖6 村落型、游覽型緩沖帶剖面Fig.6 Profile structure of the village-type, tourist-type reservoir buあer zone

圖7 陡岸型緩沖帶剖面Fig.7 Profile structure of the steep bank buあer zone

(3)水鳥棲息地。在宋家營村南永定河河灘地、月亮島南區域、臥牛山緩沖帶、京西草原緩沖帶中地勢平緩、大面積的灘涂區域，根據遷鳥、候鳥生存環境及特征重點打造成水鳥棲息地復育區，采用綠籬隔離帶—多自然喬草帶—灌草復合帶—挺水植物帶-浮葉植物帶-沉水植物帶等植被組合；并根據不同綱目類的遷鳥、候鳥生活習慣，加寬或者縮窄植被帶，種植水鳥喜愛的陸生、耐水生喬灌木和水生植物，為水鳥提供覓食、棲息及繁育環境。

圖8 人工濕地建設工藝流程Fig.8 Construction process of the artificial wetland

4.3 濕地生態修復與重建工程

按照自然屬性劃分為洋河與桑干河河流生態濕地、永定河源頭人工濕地及入庫三角洲和京西草原庫濱帶生態修復工程。

4.3.1 洋河與桑干河河流生態濕地恢復重建工程生態濕地恢復重建工程涉及清淤工程、植物-動物-微生物群落構建和生態浮島、碳纖維生態草布設工程，其中清淤工程不在此贅述。(1)植物-動物-微生物群落構建工程。在截污治污的基礎上，通過微生物制劑的施用，抑制藻類的產生，提高水體的透明度，進而恢復沉水植被，對河岸進行生態化改造，增加河岸植被覆蓋率，逐步向水體中引入螺、貝、魚、蝦類等高級水生動物，清除水草表面的懸浮物，促進水草的光合作用，達到凈化水體的作用。(2)生態浮島、碳纖維生態草布設工程。生態浮島一般由福田板、神奇杯和固定垂體三部分組成，福田板提供植物漂浮的浮力，固定垂體用來固定浮島，福田板上小孔用來放置裝填種植土的神奇杯，利用浮島上植被吸收氮磷營養元素，起到凈化水體、防治水華的雙重功效，同時為水鳥提供棲息地。碳纖維生態草是水草的仿生產品，具極高的吸附性和生物親和性，太陽光照射后，可吸引微生物菌群在表面粘著形成活性生物膜，降解水體中的有機污染物，同時為魚類等水生動物提供很好的棲息地，工程實踐中常懸掛于生態浮床下，構建水下森林，實現河流治理和食物鏈修復功能。

4.3.2 永定河源頭人工濕地建設工程為凈化上游河道來水、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12.5 km河道及周邊區域建設人工濕地，包括3個分區(圖8)，內含預處理區、漫流式表流濕地區、人工復合濕地區、河流自然濕地區、景觀塘、后處理區和附屬設施建設區7個單元。

人工濕地一區來水處理后，水體直接進入二區進行凈化、循環，未達污染指標的水體在三區進一步深度處理，增加了人工復合濕地精處理區和后處理區。

4.3.3 永定河入庫三角洲生態修復重建工程永定河入庫三角洲區域緊鄰永定河源頭人工濕地建設區，其功能分區見圖9。

(1) 河道濱岸生態功能帶。河道濱岸生態功能帶實施河道生態建設工程和河濱帶建設工程，大秦鐵路段到官廳段永定河河床由5 m增加到10 m，河道內恢復植物、構建動物系統和微生物系統以及布設生態浮島和碳纖維生態草工程。同時，全河段實施退耕還濕，構建河岸緩沖帶，恢復自然植被，保護整個水系。該區域河流濱岸帶兩側構建植被防護帶，以涵養水源。

(2) 田園濕地生態功能區。位于濕地公園永定河河灘兩側477 m等高線以上區域，占地面積779 hm2。種植垂柳、旱柳、水杉等耐水喬木；香蒲、水蔥、千屈菜、菖蒲等挺水植物；新疆楊、高粱、玉米等農田作物。喬木、農作物、挺水植物沿垂直于等高線方向由高到低逐級種植，形成層次分明的景觀風貌(林建海等, 2008)。

(3)月亮島生態科普宣教區。包括月亮島及島嶼東側的水灣區域，占地面積418 hm2。月亮島科普宣教區將分為林業科普、濕地科普和室內科普三部分。

圖9 永定河入庫三角洲區域功能分區圖Fig.9 Regional functional zoning map of the Yongding river reservoir delta

(4)庫濱淺灘生態功能區。主要位于高程477m以下的庫濱區域，占地面積1 652.5 hm2。通過水庫灘地生態修復形成大面積水生植物分布區，采用人工混種，喬木、灌木、草本、挺水植物有機配置的多樣生態景觀帶，北部區域形成階梯形式的植被系統。森林覆蓋率為70%，輔以灌草植被和水生植物。(5)庫濱水灣生態功能區。主要位于月亮島東北側高程479 m以上的陸地區域和水灣區域，占地面積199 hm2。該區域毗鄰庫區、坡降大，形成濕地體驗觀賞區域，同時可有效保持水土，減少水庫入庫泥沙。(6)北部綜合生態功能區。位于濕地公園與外部銜接帶上，海拔高程在478 m以上。該區域將生態保護、農業景觀和休閑產業有機結合，種植具有生態景觀和經濟產出的喬木樹種，如欒樹、山楂等樹木，同時配植低矮的灌木類和農田作物，使濕地生態和農業生態共榮共生。

4.3.4 京西草原庫濱帶生態修復重建工程京西草原庫濱帶生態修復重建工程位于京西草原及周邊區域476～479 m水位線之間，總面積910.5 hm2，以植被修復手段為主，森林覆蓋率為70%，輔以灌草植被，其中包括420 hm2京西草原濕地風貌展示區。

5 結語

庫濱濕地生態系統作為一種環境敏感性的濕地類型，既受上游入庫河流的影響，又具獨特的庫區環境特征，濕地生態脆弱，易受外界污染。官廳水庫國家濕地公園的構建，基于系統性全域生態修復的基本理念和合理功能分區，結合地形水文特征，對庫濱濕地實施了污染源控制工程、濕地保育工程及河道、庫濱帶、緩沖帶的修復和治理工程，使得濕地水質得以提升，庫濱環境得以優化。通過強化本地水生植物和鄉土植物的種植，營造多樣性豐富的植物群落，有效保護濕地生態系統及動植物棲息環境，改善周邊自然環境，使水岸及景觀保持近自然狀態，形成融自然山水為一體的獨特的濕地景觀，同時將其環境效益與社會效益最大化，示范作用明顯，對庫塘濕地的保護恢復具有重要的參考和借鑒價值。