摘要: 应用“海河流域平原河流生态修复模式”, 研究海河流域平原河流的生态修复。北运河、永定河和卫河是海河流域具有代表意义的生态受损河流。以这3条河流为例, 通过分析它们的水量、水质、生境现状, 结合建立的修复模式体系, 提出相应的生态修复模式。在此基础上, 讨论并提出海河流域其它18条平原河流的的生态修复技术。

关键词: 海河流域; 北运河; 永定河; 卫河; 生态修复模式; 水环境; 生态环境

中图分类号: x171.1　　　　文献标识码: b　　　　文章编号: 1000-0860 (2009) 05-0004-06

study on eco2restora tion modes for r ivers on pla in of ha ihe river ba sin ii: applica tion

wangwen1 , huang sui-liang1 , zhang sheng-hong2 , l in chao2 , l iu de-wen3 , che hong-jun3

(1. college of environmental science and engineering, nankaiuniversity, tianjin　300071, china;

2.water resources protection bureau, haihe riverwater conservation commission, mwr, tianjin　300170, china;

3. institute ofwater resources protection, haihe riverwater conservation commission, mwr, tianjin　300170, china)

abstract: the eco2restoration modes for rivers on the p lain of haihe river basin are app lied to study the eco-restoration of the rivers on the p lain. the typ ical eco-damaged riverswithin the river basin are the north canal, yongdinghe river andweihe river. taking these three rivers as the study cases, the relevant eco2restoration modes are put forward in combination with establishing the restoration mode structures on the basis of the analysis on the water amount, water quality and the current status of the rivers concerned1 d on this, the eco2restoration technologies for the other 18 rivers within the basin are p resented and discussed herein aswell.

key words: haihe river basin; north canal; yongdinghe river; weihe river; eco-restoration mode; water environment; eco-environment

1 　引　言

本文是“海河流域平原河流生态修复模式研究Ⅰ——修复模式”(见《水利水电技术》2009 年第4期)的续篇, 主要是应用前文建立的海河流域平原河流生态修复模式, 研究流域内平原河流的生态修复。在前文中, 总结和筛选现有河流生态修复技术, 认为这些技术可分为水量调整、水质净化和生境恢复3类; 分析海河流域平原河流水量、水质和生境现状,提出“海河流域平原河流生态修复模式”。该模式包括4种修复类型, 即管理保护、直接修复、补水修复和生态系统替代, 并9种修复模式。

由于流量不足、水污染和河流人工化, 海河流域平原河流生态系统发生严重退化, 生物量锐减, 生物多样性降低。永定河下游等一些断流干涸严重的河流(段)的河流生态系统完全退化; 生态基流不足或闸坝水库调节力度大的河流, 如北运河等的河流生态系统逐渐“湖库化”, 河流的连通性很差; 而水量充沛的河流(段)也往往因为水污染严重(如卫河)或天然生境破坏难以维持健康的河流生态系统。

海河流域平原河流中, 北运河是京杭大运河的一部分, 具有较高的历史、文化和经济价值, 但河流天然生境遭到破坏, 水量从上游到下游经历相对丰沛到严重不足的变化; 永定河下游常年断流干涸, 河床沙化严重, 成为周边的风沙源; 卫河水量相对充沛, 但水污染相当严重。因此, 上述3条河流是流域内比较有代表意义的生态受损的平原河流。本文先讨论这3条典型河流的生态修复模式和技术, 然后讨论其它18条平原河流的生态修复模式和技术。

2 北运河生态修复模式研究

北运河自北京通州区北关闸至子北汇合口入海河,河道全长142.7 km, 流域面积6 166 km2 , 如图1所示。北运河作为京杭大运河重要的组成部分, 曾在我国经济社会文化发展中发挥重要作用。近几十年, 由于水资源过度开发, 北运河生态环境不断恶化[1] 。

北运河上游水量比较丰沛, 1999～2005年连续7年干旱, 北运河北京地区的平均出境水量仍有4.87亿m3 ; 下游却由于自然气候条件变化和用(引)水量激增, 水量明显减少, 甚至出现断流河干的情况。2000年以后, 北运河屈家店以下基本全年断流干涸。

北运河自20 世纪80 年代末期以来受到严重污染, 近年来虽然得到逐步改善, 但全河段仍为劣Ⅴ类水, 只在每年6～9月汛期, 污染物得到稀释后水质稍有好转[2] 。根据2007年7月北运河水质监测数据(见表1) , 北运河水质为劣Ⅴ类, 主要表现为营养物质超标, 主要的污染物为氨氮。一般说来, 上游污染更严重。

北运河建有大量水利工程, 上游建有十三陵、桃峪口、响潭、德胜口、王家园等5座中小型水库; 河上建有北关闸、榆林庄闸、杨洼闸、木厂闸等4座拦河闸以及土门楼泄洪闸和筐儿港枢纽工程; 中游香河县境内蜿蜒河道渠化; 两岸河滩多被农田挤占; 致使河岸带功能退化、动植物栖息地萎缩, 河流天然生境遭到严重破坏。由于北运河从上游到下游不同河段在水量、水质和生境三方面表现出不同的特点, 因此将其分为北关闸至牛牧屯、牛牧屯至土门楼以及土门楼以下3段分别研究其生态修复模式, 见图1。

2.1　北关闸至牛牧屯河段生态修复模式

北关闸向下至牛牧屯, 河道全长40.1 km, 其上游为温榆河, 沿途有坝河、通惠河、凉水河汇入, 水量比较丰沛, 尤其是在汛期, 北运河作为重要的排水河道, 承担着北京城区90%的排洪任务。根据2005年监测资料, 北运河通州站径流量为3.3亿m3 , 榆林庄站径流量为2.1亿m3 [3] , 能够满足其生态环境需水量。

本河段的主要问题是水污染严重, 水质达不到该段Ⅴ和Ⅳ水功能区的要求。根据监测资料, 该河段水质为劣Ⅴ类, 氮、磷等营养元素污染严重, 氨氮超标将近10倍。这主要因为本河段水源为北京城区涝水和北京城市河湖退水及部分废污水。由于城镇污水处理厂出水排入Ⅳ类、Ⅴ类功能水域, 执行污水排放二级标准, 即氨氮浓度小于25 mg/l, 总磷浓度小于3 mg/l; 而地表水Ⅴ类氨氮和总磷的标准是2.0 mg/l和0.4 mg/l。因此, 在现状条件下, 北运河水质不能达标, 给北运河生态环境造成巨大压力, 必须采取有效措施改善水质。

根据调查, 北运河上游通州城区河段已建成城市景观河段, 采用阶梯式生态护岸, 沿河栽种荷花、香蒲等耐污植物, 增加河滩、岸的植被覆盖率, 具有较好的去污和景观效果, 应予以保留。通州以下乡村河段两岸除护堤林外, 多为农田, 生物多样性有所不足, 河流自净能力有限, 生境相对比较单一, 有必要采取生境恢复技术加以改善。

基于以上分析, 北运河北关闸—牛牧屯河段生态修复应采用直接修复类型中的强化净化模式。根据该河段的具体情况, 因地制宜选择修复技术, 如图1所示。

从北运河水污染成因看, 采用污染源控制手段最有效。由于污染物主要是营养物质, 可以选择人工湿地、氧化塘、植物修复和生物膜等修复技术。在河岸较为开阔的地带或地势较低的洼地构筑人工湿地, 将污染的河水引入, 利用湿地的物理、化学和生物作用去除污染物质, 净化水质, 或将河水引入氧化塘, 通过沉淀与生物降解等作用净化水质。对于污染特别严重的区域, 如排污口附近或污染物积累的水域可以采用生物滤池、生物膜技术等进行处理; 对水质要求高的区域, 可以采用膜技术进行深度处理。另外, 还可以通过设置曝气机、移动式曝气船等形式, 增加河流溶解氧, 加快氮、磷降解; 或者沿河道栽种芦苇、蒲草等耐污的水生植物, 在河水流动的同时对其进行净化。

该河段生境恢复可主要采用生态护岸技术, 以抛石或石笼护岸、鱼巢护岸等形式加固河岸,