許昌市潁汝干渠生態(tài)修復工程設(shè)計

趙殷艾蕾 楊安邦

（中水淮河規(guī)劃設(shè)計研究有限公司 合肥 230601）

許昌市為第一批“全國水生態(tài)文明城市”，但“水問題”仍然是制約許昌市經(jīng)濟社會發(fā)展的關(guān)鍵因素。潁汝干渠為許昌市飲用水水源地一級保護區(qū)，保障水質(zhì)穩(wěn)定達標為首要目標，建立良好渠道生態(tài)系統(tǒng)為水源地水質(zhì)安全提供保證。對潁汝干渠進行生態(tài)修復，并在其他整治工程共同作用下，可以起到改善水質(zhì)、加強水源地保護的積極作用；為改善當?shù)厝司迎h(huán)境，實現(xiàn)人水和諧提供更加有力的支撐。

1 基本情況

1.1 工程概況

許昌市潁汝干渠位于許昌市南部，于1979年建成通水，屬淮河流域沙潁河水系，從武灣渠首閘至石梁河退水閘，全長44.15km，流經(jīng)許昌市襄城縣、建安區(qū)、經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)和魏都區(qū)等縣區(qū)。其核心功能為許昌市飲用水供水水源，同時承擔著潁汝灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水、市區(qū)生態(tài)用水和部分工業(yè)供水等任務(wù)，年均供水量1.2 億m3。設(shè)計渠底寬48～20m，流量56.5～33m3/s，邊坡為1∶3 和1∶2，縱坡1/40000 和縱坡1/30000。

1.2 生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

（1）水環(huán)境：潁汝干渠從武灣渠首閘～魏都區(qū)任莊閘屬于集中式飲用水水源地，魏都區(qū)任莊閘以下水體進入許昌市護城河等作為景觀用水和補充地下水，水質(zhì)保護目標均為Ⅲ類，工程實施前，個別時段存在COD 超標等問題。

（2）渠內(nèi)生態(tài)環(huán)境：工程實施前，潁汝干渠渠內(nèi)沉積物較多，底泥淤積嚴重，其中武灣渠首閘～灣王閘段最大淤積深度0.7m，平均淤積深度0.45m；油房李閘～石梁河退水閘段最大淤積深度1.5m，平均淤積0.8m。渠道淤積主要是內(nèi)源污染，釋放氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，使水生植物過渡滋生，并且物種較為單一，水生態(tài)系統(tǒng)脆弱，在水體流動性較弱時，存在水體富營養(yǎng)化、爆發(fā)藍藻的風險。

（3）面源污染情況：潁汝干渠沿線分布多個村莊，由于渠系周邊保護措施不完善，存在農(nóng)業(yè)面源污染和生活點源污染物的進入，對渠系水環(huán)境有不利影響。潁汝干渠交叉河流較多，平時由水閘攔蓄，汛期第一場洪水開閘進入渠內(nèi)，其水質(zhì)較差，會影響渠道內(nèi)水質(zhì)，對此采取了圍網(wǎng)等防護措施，一定程度上避免面源污染進入渠道。

2 生態(tài)修復設(shè)計方案

2.1 生態(tài)修復范圍

潁汝干渠為引北汝河來水，水源水質(zhì)較好。潁汝干渠為人工渠道，基本無天然匯流面積，除引水外，其他主要來水為平交河道汛期洪水。為保護干渠水質(zhì)，在左岸文化河、運糧河、小泥河、洗眉河及長店溝等支流存在水質(zhì)污染時，通過在與潁汝干渠相交處埋設(shè)的導污涵管，將污水排入各自河道下游。

為提高渠道水質(zhì)保障能力，對柳葉江、文化河、運糧河、小泥河、椹澗溝、洗眉河及長店溝等7 條河道及中水入干渠處（37+350）與干渠平交溝口處上下游各400m 實施生態(tài)修復措施。

在渠道生態(tài)修復橫斷面上設(shè)置生態(tài)保護林帶、隔離防護網(wǎng)、綠化防護帶、下凹式生態(tài)溝、生態(tài)護岸，開展水生態(tài)修復措施。生態(tài)修復范圍為連鎖磚護岸以下段，其他措施結(jié)合主體工程實施。

2.2 生態(tài)修復措施

潁汝干渠生態(tài)修復措施須考慮：渠道內(nèi)大量種植水生植物將影響渠道的過流能力，若不能得到有效收割疏除，將成為渠道內(nèi)新的內(nèi)源污染物；水生植物的日常管理需要耗費人力物力；渠道內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)少，不利于水生生物的成長；渠道一般水深2.5～3m，不適宜沉水植物生長等多種因素。綜合以上因素，為保障水源地水質(zhì)、維持良好水生態(tài)系統(tǒng)，并適當考慮景觀效果，選擇種植易于維護管理、凈化水質(zhì)能力強的本地物種植物。

2.2.1 水上生態(tài)護岸

根據(jù)干渠水文及水量調(diào)度特征，在水面以上生態(tài)磚內(nèi)播撒狗牙根、高羊茅、黑麥草混合草籽，達到渠道岸坡四季常綠的生態(tài)要求，提升干渠景觀效果。

2.2.2 挺水植物

黃花鳶尾葉片翠綠，花色艷麗，是觀賞價值很高的水生植物。喜濕潤且排水良好，有一定的耐鹽堿能力。喜光、也較耐陰，在半陰環(huán)境下也可正常生長，耐寒性強。

再力花屬于外來物種，是非常良好的生態(tài)植物，兼具去污與景觀功能，但外來物種入侵風險高。香蒲為多年生挺水植物，株型挺拔，葉片修長，可在冬天裸露過冬，景觀效果極佳，易于管理。

依據(jù)以上分析，挺水植物選取黃花鳶尾和香蒲兩個物種，沿水下岸坡布置，寬度2m，占總生態(tài)種植面積的25%。

2.2.3 浮葉植物

工程所在地冬季氣候較為寒冷，浮葉植物選取耐寒睡蓮，與挺水植物分段間隔種植，占總生態(tài)種植面積的25%。

2.2.4 沉水植物

根據(jù)潁汝干渠上游、中游和下游目標水質(zhì)特征，選擇苦草、黑藻、狐尾草、馬來眼子菜和金魚藻按不同的生態(tài)群落進行種植，占總生態(tài)種植面積的50%，緊靠挺水植物和浮葉植物，向渠道內(nèi)側(cè)布置，寬度2m。

水源地水質(zhì)良好，污染物較少，植物種植過多，既容易造成渠道的二次污染，又影響河道的輸水能力；且渠道大部分水深2.9m，此深度植物不能較好地進行光合作用，不利于渠底水生植物生長，綜合上述情況，渠底不宜大規(guī)模種植沉水植物。

河道內(nèi)生態(tài)修復植物種植平面圖見圖1。柳葉江生態(tài)修復措施剖面圖（樁號4+012）見圖2。

圖1 生態(tài)修復措施平面圖

圖2 柳葉江生態(tài)修復措施剖面圖（樁號4+012）

在水生植物得到恢復的基礎(chǔ)上，考慮在水體中投放少量的魚類、底棲動物等水生動物，逐漸形成自然清水穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)。主要放養(yǎng)鰱魚、鳙魚等濾食性魚類和水蚯蚓、羽苔草、田螺、圓蚌、湖蚌等底棲動物，依靠這些動物的過濾作用，減輕懸浮物的污染，增加水體的透明度。

禁止網(wǎng)鋪養(yǎng)殖、投餌養(yǎng)殖等污染水體的行為。當發(fā)現(xiàn)魚類密度過高，影響水質(zhì)時，應(yīng)加強管理，進行適當捕撈，避免破壞渠道內(nèi)水質(zhì)。

3 種植方案

植物生長需要良好的營養(yǎng)，將河道內(nèi)所有需要種植植物的土壤置換成種植土。

3.1 挺水植物和浮葉植物

挺水植物在有水的條件下種植在鵝卵石上或覆土種植均可成活，覆土種植的挺水植物耐水流沖擊性更好。因為河道內(nèi)水的流速很慢，所以采取直接分株種植在土坡上的方法。

挺水植物黃花鳶尾、香蒲在通水前選擇分株種植，種植時間為4月上旬至9月下旬；黃花鳶尾的種植密度為24 芽/m2；香蒲種植密度為30 株/m2。

種植方式，在河道內(nèi)種植挺水植物時種植在岸坡上的連鎖磚內(nèi)，須在洞內(nèi)挖大于10cm 的深坑種植，并用紗網(wǎng)在植物根部包土球，土球大小根據(jù)植物根系大小確定，種植坑上覆一層土，可保證換水期植物堅持5～7 天不死亡，并需根據(jù)植物生長情況澆水養(yǎng)護。

浮葉植物耐寒睡蓮與挺水植物種植方式一致，種植密度為4 株/m2。

3.2 沉水植物

先種植網(wǎng)群落，通水后，將沉水植物嵌入種植網(wǎng)中間，植物生長時芽趨光生長會從防塵網(wǎng)孔中鉆出，根會逐漸鉆入邊坡土中生長；苦草、黑藻、馬來眼子菜、金魚藻和狐尾藻密度分別為60 株/m2、80 株/m2、40 株/m2、20 株/m2、20 株/m2。

種植網(wǎng)種植，用尼龍繩縫合。為確保植物未扎根前不會被水流沖走，植物網(wǎng)與邊坡泥土緊密接觸，便于植物扎根，縫合方式見圖3 和圖4，將植物種植網(wǎng)上端固定在土坡上，每隔1m 打入一根長度為40cm 的鋼釬，若長度為5m 則種植網(wǎng)上端打6 根鋼釬（兩端各一個），用鐵絲將種植網(wǎng)和鋼釬連接牢固，種植網(wǎng)下端靠鋼管的重力使種植網(wǎng)與主河槽邊坡緊密貼合。

圖3 植物種植網(wǎng)剖面示意圖

圖4 植物種植網(wǎng)平面示意圖

該工程各類植物工程量清單見表1。

表1 各類植物工程量清單表

4 結(jié)語

通過以上研究與分析，該工程對不同部位分別采用挺水植物、浮葉植物和沉水植物等修復措施及后期的養(yǎng)護管理，在與其他綜合整治工程措施的共同作用下，解決了水體富營養(yǎng)化等問題，技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟上是合理的