淺析水質凈化功能型河口生態濕地構建技術

李鑫斐 黃羽

(1 中交(天津)生態環保設計研究院有限公司，天津 300461；2 天津市市政工程設計研究院，天津 300392)

隨著人們對“地球之肺”——濕地重要性的認識逐漸加深，我國相繼采取了一系列重大舉措加強濕地資源的保護與恢復，設立河口生態濕地就是實施濕地資源全面保護的一項重要措施。河流，尤其是流經城市、鄉鎮的河流常承受生活污水、工業廢水和農田面源等污染，導致入湖河流成為湖泊污染的主要來源。河口區是河流終點與受水體結合的區域，在此設置基于水質凈化功能的河口濕地不但可保護和恢復濕地生態，還能夠有效減少污染物的入湖總量，保障湖泊的生態環境。如白洋淀府河河口的生態濕地，通過凈化府河等入淀河流水質，保障白洋淀區的水質。本文對水質凈化型河口濕地建設研究現狀進行討論，并從規劃設計、生態管理等方面對生態濕地水質凈化功能進行了論述與分析。

1 河口生態濕地規劃設計研究現狀

我國的濕地建設與規劃研究起步較晚，但在理論和技術實踐方面發展迅速。2005 年，我國批準成立了第一個國家濕地公園—杭州西溪國家濕地公園，濕地方面的研究也在全國各地迅速發展(王榮女,2017)。濕地公園的建設有利于改善城市的生態環境，但目前其設計建造大多還比較盲目，常混同于普通公園或水上公園，存在核心區域劃分不明確、建設體量過大、建設材料選用不當、建筑風格不協調等一系列問題(孫楠, 2008; 王火, 2013)。基于水質凈化的河口區濕地建設也處于起步階段(秦瑜,2011; 孫遜, 2011)，如何強化生態濕地水質凈化功能研究尚少，生態濕地構建技術還不成體系。

2 河口生態濕地規劃設計

2.1 河口區濕地的選址及范圍

河口區濕地的選址及范圍需綜合考慮以下幾個方面：

(1)符合城市規劃的要求。重點落實城市總體規劃、城市控制性詳細規劃、城市濕地資源保護等專項規劃，結合河口區范圍、區域防洪標準等，避免濕地的規劃建設與已有規劃的沖突。

(2)分析濕地原有場址環境。充分了解和掌握河口區原有生態風貌和濕地狀況，對原有濕地環境的土壤、水、動植物等狀況有最大程度的理解，在設計中保證濕地自然系統的完整性(沈潔, 2009)。

(3)評估河口區現有水文情勢。在現狀水系結構的基礎上優化布局，盡可能利用現有溝渠、坑塘等建設生態濕地，杜絕在環境條件不適宜的情況下大面積開挖濕地。利用現有水系結構建設河口濕地，不僅可減少對環境的擾動，還能降低工程量與造價、縮短工期。濕地選址還應考慮汛期洪水影響，減小濕地被淹沒的風險，保證河口濕地的正常運行。

(4)濕地選址應盡可能考慮可操作性。濕地選址應充分考慮土地征用拆遷、既有道路等對工程的約束，確保后續工程的順利進行。

(5)濕地面積須滿足水處理系統所需。依據濕地進出水水質指標及所選工藝計算濕地建設面積，進而指導濕地的選址及范圍。

2.2 工藝流程設計

工藝流程設計是河口生態濕地規劃中最重要的研究內容，既要恢復完整的濕地生態，又要保證河流水質的凈化效果，主要包括進水工程、預處理、濕地建設與排水工程4個內容，工藝流程如圖1所示。

(1)進水工程是將河流徑流導流進入濕地的水利設施，可采取閘壩或設置泵站等方式，做好配水方案設計，有效提升水體流動速率和水體凈化效率。

(2)預處理部分設置生態塘，首先將污染河水進行初步凈化，實現懸浮顆粒物或泥沙的沉降、厭氧分解和植物吸收，減輕后續處理單元的污染負荷，最后再通過布水系統進入濕地，布水應均勻。

(3)濕地建設是河口生態濕地的主要功能區，主要采用人工濕地對水質進行強化處理，分為表面流、水平潛流和垂直潛流濕地(表1)。

生態濕地強調濕地的完整性與穩定性，處理對象為污染河流，水質指標要優于中水或生活污水。綜合考慮濕地的景觀構建及后期運營維護的需求，營建濕地應盡可能選擇表流濕地，可減少對濕地生態系統的擾動并構建良好的景觀效果，還可減少后期運營維護費用，利于濕地的長期運行(李楊克,2017)。只有在進水水質較差的情況下，在遠離濕地核心保育區的區域采用潛流濕地，以提高水處理效果。表流濕地水流通道可設計為九曲連環式，以增加水力停留時間，達到強化處理的效果。應避免產生滯水區或死水區，必要時可設置推流器，加強水循環效果。

圖1 水質凈化功能型河口生態濕地工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram of estuarial wetland used for water purification

(4)排水入湖。通過建設水工構筑物閘壩等將濕地出水排出。該部分工程不僅是濕地出水口，也是濕地內水位調控的關鍵，可利用橡膠壩、鋼板閘或調水泵進行調控。

2.3 功能區劃分及布局

依據基址屬性、濕地特征和管理需要進行科學合理的濕地規劃設計。河口生態濕地強化了生態功能，弱化了科普、游憩功能，在保證濕地系統良好運行的情況下可適當兼顧觀賞服務。在水質凈化功能型河口生態濕地水系上游，應設置保育區，減少人為活動的干擾，強化濕地保護或恢復，可適當構建植物籬或建設雕塑隔離游人(林博, 2018)，避免人與水的頻繁交互，以保證濕地生態系統的完整與穩定。在下游水質得到改善后，可構建親水空間，開展限制性生態旅游、科學觀察與探索等活動。也可利用土方在核心區構建湖心島，為鳥類構建遠離人群侵擾的棲息地。

2.4 水生植物選擇

植物配置設計是濕地營建的重要環節(杜波,2009)。河口生態濕地植物選擇主要遵循以下原則：

(1)盡可能選擇當地植物，避免外來植物過度繁殖，保證植物的適應性和存活生長，維持植物群落結構的穩定。

(2)根據河流水質情況選擇耐污力強、根系發達、凈化能力強、抗病蟲害能力強、具備美觀作用和經濟價值的挺水植物與沉水植物。挺水植物因植株高大，生物量大，去污能力也較強，是目前濕地應用最多的種類。沉水植物一般用于初級處理和二級處理的深度處理。浮水植物主要用于氮、磷的去除和提高生態塘效率(朱華兵, 2011)。

表1 濕地類型及特點Table 1 Types and characteristics of wetlands

(3)蘆葦、菖蒲組合可較好去除總氮，鳶尾、蘆葦組合可較好去除氨氮和總磷，蘆葦、菖蒲可較好去除硝態氮(杜紅霞, 2017)。多種類植物搭配可塑造不同季節的觀賞景觀，對水體污染物的凈化也能夠相互補充，有利于實現生態系統的自我循環。

(4)注重植被的自然演替，植物群落的物種及其組成與濕地生境的自然演替相符合，可有效促進和加速濕地生境的恢復。必要時可采取分階段的綠化模式，先建先鋒植物群落，待生境改善后再構建目標植物群落（楊學軍, 2001）。

(5)充分保護并利用現有植物，如杭州西溪濕地建設時保留了濕地內柿子樹，構建了獨特的風景線，并設立了火柿節，帶動了濕地的生態經濟。

2.5 濕地的生態管理

2.5.1 植物的生態收割 水生植物可以實現水質凈化，但同時也應防止富集在植物體內的污染物腐爛后殘留在濕地內，造成污染加劇。我國南方地區氣候溫潤，水生植物能夠全年生長。北方冬季低溫地區應種植耐寒性強、生物量多、根區豐富、繁殖性能及氧氣傳輸能力好的植物（熊昌龍, 2014）。研究資料顯示，蘆葦、茭白、水燭、香蒲等植物比較適合冬季北方潛流濕地。蘆葦雖具有較強的氮磷吸收能力，但在冬季枯萎腐爛后釋放的氮、磷會重新進入水體，造成水體氮、磷濃度過高，且干枯的蘆葦存在火災隱患，因此宜在秋冬季進行收割處理。

2.5.2 濕地的冬季管理 如果濕地床體無法給植物和微生物提供一個良好的生長環境，就會導致濕地對污水中污染物的去除達不到理想的效果，其中溫度的影響至關重要（紀淼, 2017）。低溫對植物、微生物、填料基質均有影響，低溫結冰還會造成排水不暢，因此需采取以下保障措施：

(1)控制進水流量。在冬季水溫較低的情況下，應控制濕地進水量，減輕濕地污染負荷，保證濕地出水達標。

(2)采取保溫措施。采用植物體覆蓋、地膜覆蓋等保溫措施，保障濕地冬季運行效果。沈陽渾南人工濕地工程中將炭化后的蘆葦屑作為覆蓋物進行保溫處理，濕地出水口的溫度可始終保持在9℃之上，保溫效果良好(李亞峰, 2006)。沈陽滿堂河人工濕地工程將枯萎的濕地植物作為保溫覆蓋物，也取得了很好的保溫效果，有機物的去除率較無覆蓋物有所提高(王湛, 2009)。

(3)微生物強化技術。濕地系統中微生物對有機物和氮的去除作用最大，可通過生物技術強化微生物掛膜，提高濕地系統內部的微生物數量和種類，保證濕地的凈化處理效果。

3 結論與展望

濕地系統對調節區域氣候、涵養水源和維護生物多樣性方面具有重要意義。基于水質凈化功能的入湖河口濕地建設，可以為市民提供游憩的場所，同時可改善和保障湖泊水質，具有良好的生態效益、社會效益和經濟效益。在創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念和《全國濕地保護“十三五”實施規劃》的指導下，水質凈化功能型生態濕地的建設大有可為。