城區河段水生態修復與治理模式研究
——以媯水河世園段為例

倪冬生

(北京夏都水利工程有限公司，北京 102100)

在城市形成和發展的過程中，城市河流作為重要的資源和環境載體，關系到城市生存，制約著城市發展，是影響城市風格和美化城市環境的重要因素[1]。城市河道位于城市當中，其水生生態系統極易受到外來干擾，抵抗力弱、穩定性差，生態平衡的維持較困難[2]。通常水生態修復有河道疏浚、截污納管、曝氣推流等物理手段，也有水生植物、水生動物及微生物等生物措施。因此，如何構建城區河道水生態修復體系，探索適宜的修復技術是本文探索的重點。

1 媯水河概況

媯水河屬永定河水系，為官廳水庫上游左岸主要支流，從東向西橫貫延慶川區盆地，總流域面積約1 074 km2。水生態治理規模12 km，維護水面面積400 hm2，改善和提高區域水環境和水景觀，修復媯水河水生態系統，恢復水體自凈能力。

媯水河西湖、東湖水體污染(夏季水質為V類甚至劣V類)，媯水河(新城)、三里河均為劣V類，水體主要污染物包括BOD、COD、氨氮、總磷等。水體流動性差，水中污染物長期積聚，藻類繁殖速度增加，水體富營養化嚴重；世園區周邊水系連通水平低，水域面積狹小，缺乏水生態景觀功能及水生態經濟外延等。

2 水生態修復治理

鑒于媯水河東西湖水域面積和蓄水量大，水體生態系統退化，水質差，單一的技術均不能達到治理任務要求，經綜合比選，推薦媯水河世園段水體水生態治理采用種植水生植物、放養水生動物、水體原位修復、河道清淤等多種技術共用的治理方案。

2.1 水生生態系統構建

2.1.1 水生植物構建

水生大型植物是水生態系統的重要組成部分和主要的初級生產者之一，介于水泥、水氣及水陸界面，對生態系統物質和能量的循環和傳遞起調控作用。

(1)植物群落配置

媯水河以恢復生態為主要目標，種植經濟效益好的物種勢必引入船只采集，擾動底泥，引起不必要的污染，所以優先考慮配置生態型植物群落，避免選擇經濟效益高的物種。在水流緩慢、水質富營養化嚴重的河道濕地，種植蘆葦、水蔥、荷花等挺水植物，建設生態河渠，削減污染物進入河道。因此，根據媯水河水質現狀特征，建議選用表1種植品種進行水體修復。

表1 媯水河水生植物選擇

(2)工程量

根據媯水河的實際情況，結合水質凈化的目標，種植地點主要在東湖淺水灣和西湖湖心島、淺水灣及其范圍外的淺水區域，需要種植水生植物97萬 m2，其中東湖淺水灣和西湖湖心島、淺水灣范圍外的淺水區域面積69.9萬 m2，詳見表2。

表2 水生植物工程量表

2.1.2 水生動物工程

依據媯水河魚類資源現狀，放養的魚類品種主要選擇水質凈化和去藻效果好的鰱魚、鳙魚、細鱗斜頜鲴，以及魴魚等形成濾食性和攝食性魚類完整的食物鏈；底棲動物主要選擇水質凈化效果好的河蚌等。

因此，根據媯水河水體的面積及平均深度，結合水生生物的生長習性放養魚類及底棲動物，共放養魚類7.6萬尾，底棲動物4.67t，詳見表3。

表3 媯水河增殖放流水生動物種類及其數量

2.1.3 懸浮濕地工程

由多個濕地單元組成，每個濕地單元由浮籃、種植籃、種植介質、連接扣以及水生植物五部分組成，利用表面積很大的植物根系在水中形成濃密的網，吸附水體中大量的懸浮物，并逐漸在植物根系表面形成生物膜，膜中微生物吞噬和代謝水中的污染物成為無機物，使其成為植物的營養物質，通過光合作用轉化為植物細胞的成分，促進其生長，最后通過收割浮島植物來減少水中的污染物，有效控制水體“富營養化”，減少藻類的滋生，達到凈化水質的目的。經過計算并綜合考慮懸浮濕地的凈化能力，設計布置懸浮濕地面積共計1 600 m2。

2.2 河道清淤

2.2.1 河道清淤方式

根據媯水河河道斷面測量資料，媯水河現狀湖底淤泥厚度約0.2～0.8 m，經測定底泥中有機物、氮磷等污染物含量高。由于污染物釋放對水體有較高的污染，需進行清理和利用。目前河道清淤的方式主要有兩種，一種是干法清淤，一種是濕法清淤。

(1)干法清淤

主要是對有水河道設圍堰或建壩攔水截流，然后將施工段河道內水體自流或利用水泵強排至下游河道。河道排干后晾曬后至淤泥含水量在80%～85%左右時，利用機械(如反鏟式挖土機或鏟車)或人工采取現場開挖至設計清淤深度。優點是施工方便，工作效率高，工程投資低，清淤徹底，對周邊環境和水體環境影響較小。

(2)濕法清淤

濕法清淤通常采用絞吸式挖泥船、生態清淤船等，依靠船上的吸水管前段圍繞吸水管裝設旋轉絞刀裝置，將河道底部泥沙或淤泥切割或攪動，再經吸泥管將攪起的泥沙物料，借助強大的泵力，輸送至泥沙物料堆放場。它的挖泥、輸泥、脫水、卸泥等工作過程可一次性完成。優點是帶水作業，清淤速度快，施工方便，不受季節限制。缺點是清淤不徹底，能耗高，淤泥固化劑使用量大，清淤過程中對水質有一定不良影響。

2.2.2 清淤方式確定

經比選，本工程采取干法清淤，即在媯水河農場橡膠壩下游設立圍堰，使用水泵將媯水河東西湖河水全部強制排干后，直接在干場使用機械清除河底的淤泥。

2.2.3 清淤范圍及清淤量

對媯水東西湖局部底泥超過0.3 cm區域，進行生態清淤，清淤工程起點媯水東湖師范路以上600 m，終點為媯水河農場橡膠壩。淤泥清淤面積約300 hm2，淤泥清淤深度為0.2～0.8 m。經計算，清淤量80.7萬 m3。

2.3 淺水灣和湖心島

2.3.1 淺水灣

將清除的淤泥59.9萬 m3(濕方)堆放在媯水河兩岸形成淺水灣，每側淺水灣寬度約18～40 m，淤泥堆放平均厚度1.2 m，待淤泥水分析出后，在淤泥表層覆蓋30 cm種植土種植水生植物吸收消納淤泥中的富營養物質，淺水灣臨水側采用高鍍鋅鉛絲土工石籠進行護砌。詳見圖1和圖2。

圖1 淺水灣平面圖布置 圖2 淺水灣灣剖面示意圖

2.3.2 湖心島

湖心島露出水面1 m，高程478 m，湖心島填方所用土料來自于媯水河西湖堆淺水灣剩余清淤開挖料，開挖料暫定采用10%水泥固化后用于堆島，固化后強度滿足堆島要求。經計算，淤泥固化后方量約14.56萬 m3。擬堆湖心島面積4.4萬 m2，平均堆砌厚度2.8 m，底高程473.6～474.8 m。島表面覆種植土厚度0.5～1.2 m，用于綠化。島正常蓄水位以下部分迎水面采用高鍍鋅鉛絲土工石籠袋(1 000×1 000×1 000)進行護面。

圖3 東湖原位修復工程布置圖

2.4 水體原位修復

媯水東湖水體原位修復水域東西長500 m，南北長約80 m，面積為30 084 m2，在暗管處設置一溢流壩，使水域與道路南側的書畫院水域隔開。每臺生物反應系統輻射面積約為2 000～3 000 m2，此處按3 000 m2配置1臺設備計算，取整為10 臺。在水面安裝6套涌浪機(增氧攪拌)，激活原位微生物2.23 t，消除水體中富營養物質，從而提升水質，并抑制藍藻爆發。為了保證水體修復效果，禁止人工投加養魚飼料和其他藥劑，靠水體生態食物鏈來作為魚類食物來源，對岸邊的垃圾、樹葉等進行及時清理，防止進入水域，根據水生生物的數量適時的捕撈水生動物，實現氮磷等物質的去除。修復工程布置見圖3。

3 結語

通過實施媯水河水生態系統構建、河道清淤、水體原位修復，消除殘留面源污染和污染物因蒸發引起的污染物富集，滿足蓄水安全和景觀要求，建立水體水質改善與維護的工程體系，消除水體水華現象，使媯水河水體水質主要指標穩定保持在地表水III類水質，修復媯水河水生態系統，恢復水體自凈能力，改善和提高了區域水環境和水景觀。