孫 健

(遼寧天陽工程技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司，遼寧 沈陽 110003)

遼河流經(jīng)遼寧省境內(nèi)福德店-河口干流河道長度為538km，遼河干流河道內(nèi)河灘地面積(不含石佛寺水庫庫區(qū))124萬畝，其中國有耕地19萬畝、村集體耕地88萬畝、林地17萬畝[1]。2011年起，省政府對遼河干流主行洪區(qū)內(nèi)62.34萬畝河灘地退耕(林)還河，進(jìn)行生態(tài)封育恢復(fù)與保護(hù)，其余未封育土地62萬畝，其中鐵嶺市域段現(xiàn)狀以林草地、旱田、魚塘及大棚為主，沈陽、鞍山市域段現(xiàn)狀以林草地、旱田、魚塘、大棚及部分區(qū)段沙化岸灘為主，盤錦市域段現(xiàn)狀以水田、魚塘、大棚及葦田灘區(qū)為主[2]。2020年，遼河干流灘區(qū)啟動(dòng)封育工程，將遼河干流除12萬畝水田、2.5萬畝護(hù)堤林和防風(fēng)固沙林之外的48.19萬畝河灘地退耕(林)還河[3]。兩次封育共計(jì)110.53萬畝土地可自然恢復(fù)形成較穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，同時(shí)能對遼河干流水質(zhì)有較大的改善。其余灘區(qū)現(xiàn)狀為水質(zhì)污染較嚴(yán)重的支流河口區(qū)、土壤沙化灘區(qū)、坑塘區(qū)、人為擾動(dòng)(破壞)難以自然恢復(fù)區(qū)等[4]。為此對于遼河灘區(qū)生態(tài)治理和修復(fù)逐步開展了研究[5-15]，但是遼河灘區(qū)類型較為復(fù)雜，需要針對不同類型灘區(qū)提出相適應(yīng)的生態(tài)治理技術(shù)，本文從遼河灘區(qū)生態(tài)現(xiàn)狀出發(fā)，研究其不同類型灘區(qū)的生態(tài)治理技術(shù)，建立了一套具有針對性和適應(yīng)性的灘區(qū)水生態(tài)治理技術(shù)體系，研究成果能夠?yàn)闉﹨^(qū)居民生態(tài)修復(fù)實(shí)踐工作提供必要的指導(dǎo)和支持，在北方河流的水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工程中具有較廣的應(yīng)用前景。

1 遼河干流灘區(qū)封育情況及分區(qū)特點(diǎn)

截至2020年，經(jīng)兩次封育共計(jì)110.53萬畝土地可自然恢復(fù)形成較穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，同時(shí)能對遼河干流水質(zhì)有較大的改善。其余灘區(qū)現(xiàn)狀為水質(zhì)污染較嚴(yán)重的支流河口區(qū)、土壤沙化灘區(qū)、坑塘區(qū)、人為擾動(dòng)(破壞)難以自然恢復(fù)區(qū)等。

1.1 支流河口區(qū)

遼河干流共有37條流域面積10km2以上的一級(jí)支流，其中鐵嶺市15條，沈陽市13條，盤錦市9條。自遼河保護(hù)區(qū)成立以來，37處支流河口中有19處已建成河口濕地，并已形成良好的河口生態(tài)系統(tǒng)。建成的河口濕地對進(jìn)入遼河的水質(zhì)起到了一定的凈化作用，生物多樣性明顯改善，河口生態(tài)環(huán)境明顯提升。支流河口區(qū)灘地主要分布于沈陽及鞍山市段，其主要特點(diǎn)除存在灘面沙化、植被稀少的問題外，還受到支流來水影響，支流的農(nóng)業(yè)面源污染及污水排放對干流水質(zhì)及灘區(qū)環(huán)境造成了一定影響。

1.2 土壤沙化區(qū)

土壤沙化區(qū)主要分布在中游的沈陽、鞍山市段，其特點(diǎn)為遼河主槽兩側(cè)遍布裸露的白沙洲，灘面沙化嚴(yán)重，植被覆蓋率低。部分土質(zhì)較好的灘區(qū)植被稀少，生物多樣性水平低，缺少完整的灘區(qū)生態(tài)系統(tǒng)。

1.3 坑塘型灘區(qū)

坑塘區(qū)主要分布于遼河主河道兩側(cè)灘地上，該段灘區(qū)的坑塘多因遼河老河道而形成，干流改道后在灘區(qū)邊緣留下坑塘。該類型灘區(qū)土質(zhì)相對較好，植被覆蓋率相對較高，存在一定的灘地生態(tài)治理基礎(chǔ)。

1.4 人為擾動(dòng)區(qū)

人為擾動(dòng)區(qū)主要分布于遼河兩側(cè)灘地上，均為水產(chǎn)養(yǎng)殖與采砂留下的坑塘水面，以及人為活動(dòng)而造成不易自然恢復(fù)的灘區(qū)。該類型灘區(qū)土質(zhì)相對較好，植被覆蓋率且較低，存在一定的灘地生態(tài)治理基礎(chǔ)。

遼河灘區(qū)生態(tài)修復(fù)工程針對灘地現(xiàn)狀為水質(zhì)污染較嚴(yán)重的支流河口區(qū)、土壤沙化灘區(qū)、坑塘區(qū)、人為擾動(dòng)(破壞)難以自然恢復(fù)區(qū)及主體工程取土料場生態(tài)恢復(fù)區(qū)，按類型劃分為塘坑型9處，灘地型9處，河口型6處。

2 遼河灘區(qū)的生態(tài)治理技術(shù)體系

2.1 回水型濕地修復(fù)技術(shù)

2.1.1水位控制技術(shù)

擋水建筑物采用橡膠壩作為水位控制實(shí)驗(yàn)，其優(yōu)勢在于枯水期和豐水期與河道天然條件具有相似性的特點(diǎn)，河槽水流流態(tài)不影響，不會(huì)影響河道橫向自然演變。河道汛期防護(hù)受塌壩影響程度較小，河槽受水流沖刷影響淤積量得到顯著減少。此外這種水位控制技術(shù)操作方便、性價(jià)比較高，且運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)勢明顯。

橡膠壩作為擋水建筑物經(jīng)論證比選主要可降低河道天然演變影響，防護(hù)安全得到有效保障，橡膠壩修建在其壩高高于灘地兩側(cè)約0.5m的主河槽內(nèi)，生物堰布設(shè)在高于兩側(cè)灘地約0.8m的區(qū)域，卡口預(yù)設(shè)在生物堰高于灘地的區(qū)域，當(dāng)流經(jīng)卡口的水量較小時(shí)逐步向下游濕地進(jìn)行漫灘，部分水流受大洪水影響從頂部漫過壩頂，使得濕地水流壓力得到有效降低。

為了避免橡膠壩攔沙進(jìn)入河道內(nèi)，降低橡膠壩受河槽擺動(dòng)的安全影響，建議采用格賓或雷諾石籠等生態(tài)措施對橡膠壩上下游河槽兩側(cè)進(jìn)行必要保護(hù)。在發(fā)揮工程效益的同時(shí)保持生態(tài)效應(yīng)。

2.1.2濕地植物布置技術(shù)

橡膠壩工程在具備條件處由內(nèi)向外依次布置植物形成生態(tài)水面，植物布設(shè)從內(nèi)向外分別為：水生、岸坡以及灘地植物帶。蘆葦、香蒲、水蔥等適宜水面栽種植物可對水質(zhì)進(jìn)行凈化，草本植物帶在灘地與自然環(huán)境相銜接進(jìn)行一定范圍的布設(shè)。

在河道行洪不受影響以及河槽變化較小的基礎(chǔ)上，對橡膠壩回水范圍內(nèi)水生生物適宜環(huán)境進(jìn)行綜合分析，確定其生態(tài)適宜水深在0.3～0.55m范圍內(nèi)，植物措施不在主河槽范圍內(nèi)實(shí)施。寬而淺、水生植物叢生的濕地主要布設(shè)在內(nèi)側(cè)水深小于0.5m的岸線區(qū)域。蘆葦、香蒲、水蔥等水鋪設(shè)密度在0.5m×0.5m～0.6m×0.6m之間?；厮?.5m以內(nèi)范圍形成岸坡草本植物帶，可種植多年生挺水草本植物千屈菜，其栽植密度0.4m×0.4m。紫花苜蓿控制寬度5m在千屈菜外側(cè)進(jìn)行播種。灘地現(xiàn)狀寬度大于5m的按照該寬度進(jìn)行設(shè)計(jì)，低于該寬度的按照實(shí)際比例進(jìn)行設(shè)計(jì)灘地草本植物帶。

2.2 灘涂型濕地修復(fù)技術(shù)

2.2.1水位控制技術(shù)

橡膠壩由于蓄水后其壩頂高程超過灘地高程平均值約0.5m，主槽的回水逐步向?yàn)┑貎蓚?cè)進(jìn)行漫溢，河灘地具備建設(shè)涂型濕地條件的水深。溢流生物堰從橡膠壩中軸線向?yàn)┑貎蓚?cè)部分進(jìn)行灘涂型人工濕地的渠首布設(shè)，生物堰頂部設(shè)計(jì)高程高于灘地現(xiàn)狀高程0.8m，溢流預(yù)留寬度為1m且保持在中部位置，現(xiàn)狀渠口高程高于0.5m的區(qū)域逐步向下游漫溢，第二座生物堰在渠首灘地400～500m的范圍內(nèi)進(jìn)行修建，按照相同方式從上游至下游進(jìn)行布設(shè)。在封閉區(qū)域及灘地范圍公路段進(jìn)行上、下游生物堰的建設(shè)。生物堰設(shè)計(jì)寬度為高度分別為3m和0.5m，設(shè)計(jì)優(yōu)勢在于即可提高濕地蓄水量也可為后期交通提供便利。結(jié)合水生植物與水面進(jìn)行生態(tài)融合的方式進(jìn)行灘涂型濕地的生態(tài)設(shè)計(jì)。濕地水量將從預(yù)留豁口回流到河道主槽內(nèi)。

結(jié)合灘涂型濕地自然及地形條件，設(shè)置灘涂型濕地交通道路的設(shè)計(jì)原則，在其1050m的清障線內(nèi)設(shè)置人工濕地，小幅調(diào)整其灘地的變化范圍，根據(jù)相對低洼區(qū)域進(jìn)行人工濕地的布設(shè)，合理減少人工濕地土方開挖量，對濕地生態(tài)小島進(jìn)行合理優(yōu)化建設(shè)。

2.2.2濕地植物布置技術(shù)

灘涂型濕地由內(nèi)向外依次為：水生植物帶、岸坡草本植物帶、灘地草本植物帶。人工濕地生態(tài)建設(shè)，在不影響河道行洪的前提下，結(jié)合地形和水生植物生態(tài)習(xí)性，確定濕地設(shè)計(jì)水深0.3～0.5m，形成寬而淺、水生植物叢生的人工濕地。濕地內(nèi)栽植蘆葦、香蒲、水蔥等水生植物，香蒲、水蔥在蘆葦外側(cè)斑塊狀布置。蘆葦、水蔥栽植密度0.5m×0.5m，香蒲栽植密度0.6m×0.6m。人工濕地邊線以內(nèi)1.5m范圍，栽植千屈菜等多年生草本植物，形成岸坡草本植物帶。千屈菜栽植密度0.4m×0.4m。千屈菜外側(cè)(人工濕地邊線以外)種植紫花苜蓿，控制寬度5m，現(xiàn)狀灘地寬度超過5m的，按5m進(jìn)行控制，小于5m寬的，按實(shí)際寬度進(jìn)行控制，形成灘地草本植物帶。

2.3 支流河口型濕地修復(fù)技術(shù)

2.3.1水位控制技術(shù)

在壅水較高的支流布設(shè)擋水建筑物進(jìn)行支流河口濕地水位控制，對兩側(cè)漫灘水流進(jìn)行常規(guī)導(dǎo)流控制形成人工濕地。按照人工濕地面積、河流地形條件、水生態(tài)環(huán)境對擋水建筑物的阻水設(shè)施進(jìn)行安全巡護(hù)管理。

各種建筑物各有優(yōu)勢和適用性，翻板閘方案能適用于較高的壅高水位，當(dāng)上游來水增加后，其擋水建筑物擋水量可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)節(jié)，降低擋水建筑物調(diào)控措施下的影響，尤其是洪水量較大情況下，可有效攔截洪水量級(jí)，提高洪水資源利用率。在不影響河流過水能力的基礎(chǔ)上，保障河流輸水能力，提高水環(huán)境保護(hù)的力度，降低河道泥沙淤積量,適用于抬高水位較大的河口濕地建設(shè)。

插板閘方案構(gòu)造簡單，造價(jià)低，對河勢影響較小，不影響行洪，汛期需人工管理，適用于抬高水位較小的河口濕地建設(shè)。

格賓潛壩能增加水流寬度，減緩流速，增加水深，中大洪水漫壩。由于潛壩抬高河底，對防洪功能影響較大，本階段不推薦采用潛壩方案。

根據(jù)各支流河口地形地貌，濕地建設(shè)面積，景觀效果等因素初選濕地建設(shè)的擋水建筑物。主要采用翻板閘和插板閘方案。具體情況應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件、運(yùn)用管理、工程投資等進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，選擇擋水建筑物。

采用水利工程措施降低擋水建筑物對河道行洪能力和防護(hù)安全的綜合影響，在主槽范圍內(nèi)高于灘地0.5m的區(qū)域布設(shè)生態(tài)堰，其頂部高程高于兩側(cè)灘地約為0.6m，在其卡口處預(yù)留生態(tài)堰灘地。當(dāng)上游來水流經(jīng)過卡口水量較少時(shí)逐步向下游進(jìn)行漫灘，大部分漫灘水量通過閘板下進(jìn)行行洪，降低濕地的行洪壓力。

為降低河道內(nèi)的泥沙淤積量以及河道演變對其水工建筑物安全的影響，采用雷諾或格賓石籠對各建筑物的兩側(cè)河道進(jìn)行安全防護(hù)，在發(fā)揮工程防洪效益同時(shí)提高水生植物的生態(tài)效益，提高區(qū)域濕地的水生態(tài)保護(hù)能力。

2.3.2濕地植物布置技術(shù)

在已具備的地形、地貌、土壤等條件區(qū)域，同時(shí)考慮行洪、浸沒安全及凈化水質(zhì)功能等，在河道采取建設(shè)擋水建筑物、土埂及降低灘地等工程措施形成人工濕地。根據(jù)水生植物生長習(xí)性，濕地布設(shè)水深適宜控制在0.5m以下。在濕地內(nèi)依次布設(shè)和種植蒲草、蘆葦和水蔥。

3 工程實(shí)踐

本文以支流河口型濕地修復(fù)技術(shù)作為具體實(shí)例分析其灘區(qū)生態(tài)治理技術(shù)。河口型灘區(qū)主要指遼河一級(jí)支流的匯合口灘地，此類灘區(qū)除存在沙化及生物多樣性的特點(diǎn)外，還受到支流水污染的影響。針對河口型灘區(qū)的特點(diǎn)，本次灘區(qū)治理采用河口水生植物栽植及固灘植物栽植的措施，降低支流水污染對遼河水質(zhì)的影響，改善河口生態(tài)環(huán)境。

3.1 平面設(shè)計(jì)

灘區(qū)治理總面積為32.4hm2，其中設(shè)計(jì)水面面積26.55hm2，栽植陸生植物1.5hm2，栽植水生植物4.35hm2，為方便灘區(qū)生態(tài)環(huán)境養(yǎng)護(hù)管理，鋪設(shè)砂石路1.16km。此外，為提高工程后期的安全性，在灘區(qū)南北兩側(cè)各設(shè)置1處安全警示牌。

3.2 豎向設(shè)計(jì)

坑塘整形以灘區(qū)非汛期的多年平均水位為準(zhǔn)，即常水位80.4m，整形處理地面高程為79.9m，控制常水位水深為0.5m，原有坑塘水深為0.7～2.0m。整形處理邊坡坡度為1∶5。

3.3 植物配置設(shè)計(jì)

根據(jù)原地形地貌及設(shè)計(jì)地形，為起到凈化作用改善水質(zhì)，在適宜水深處栽植荷花和菖蒲為主，水岸邊坡栽植千屈菜，增強(qiáng)護(hù)岸固坡作用，其余灘面以不擾動(dòng)原地貌植被為主。灘區(qū)治理后，形成具有一定生態(tài)效果的植物群落，為野生動(dòng)植物及魚類、鳥類提供一個(gè)的良好棲息地。

4 結(jié)論

(1)灘區(qū)生態(tài)治理工程設(shè)計(jì)要考慮地區(qū)土壤、氣候、水質(zhì)等因素，結(jié)合生態(tài)保護(hù)和改善水質(zhì)等要求，優(yōu)化治理方案，建議充分利用當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹種，且要選擇吸附水中富營養(yǎng)物質(zhì)能力較強(qiáng)的水生植物和能夠起到固灘沙化改善土壤結(jié)構(gòu)的低矮灌木和草種，并做到與周邊生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)友好發(fā)展。

(2)灘涂型濕地地勢較主河槽高、全部降灘工程量大，需要研究必要的表層擋水措施?？犹列蜐竦刈匀桓叱梯^低，較易形成濕地水面，且易造成河道演變，建議工程實(shí)踐時(shí)對坑塘型濕地進(jìn)行擋水建筑物蓄滿和河道演變的分析。

(3)充分考慮灘區(qū)整體系統(tǒng)的承載能力，在滿足行洪條件的要求下進(jìn)行合理布局，且對灘區(qū)生態(tài)影響最小的治理綜合技術(shù)還有待研究。