第一篇：引滦入津于桥水库水源湿地工程水环境分析与治理思路
引滦入津于桥水库水源湿地工程水环境分析与治理思路
作者：天天论文网 日期：2016-5-25 11:47:50 点击：0
1、引言上世纪八十年，为了解决天津市供水矛盾突出的问题，我国修建了第一个大型跨流域调水工程---引滦入津工程。引滦入津工程将滦河上游来水经潘家口、大黑汀水库从河北省境内的黎河、沙河和天津市内的果河引入于桥水库调需，再沿州河、蓟运河南下进入输水明渠送入天津市内大型水厂经处理后进入千家万户。
多年来由于潘家口、大黑汀水库流域经济发展，滦河来水水质不断受到污染，水中总氮、总磷浓度逐年上升，富营养化状态不断发展，库内的藻类密度持续增加、水草的繁殖量也逐年增大，每到夏季，在水库北岸浅水区和几个入库口的局部区域已发生一定程度的水华，大规模爆发水华的危险性很大，已经严重影响到了引滦工程的正常输水，严重威胁城市供水安全[1]。对此，天津市全面开展引滦全线水源水质保护治理工程，决定修建引滦水源保护工程于桥水库入库河口湿地工程。
2、工程概况引滦水源保护工程于桥水库水源湿地工程布置于果河入库区域，占地面积为22.28km2。具体位于果河北侧五一渠以东和以西的区域、果河南侧以及水库滩地区域。在河口湿地西部区域的水库滩地处建设橡胶坝，对果河进行裁弯取直；河口湿地新建堤防长度约12.48km，复堤堤防长度约10.55km；新建湿地边界围堤11.82km，开挖截渗沟6.3km；新建一级进排水渠总长28.14km，二级分汇水渠总长37.65km；建设其他控制建筑物22 座，根据工程布置及既有鱼池等土地情况，在每个灌水区内设置格田，形成约200×700m 的处理单元，湿地系统内配置菹草、狐尾藻、微齿眼子菜和芦苇等水生植物来沉淀和处理水体污染，保护引滦水源水质。
3、水环境调查湿地区内地下水主要为第四系表层孔隙潜水，赋存于第四系土层中，接受于桥水库水、果河及支渠侧向补给，大气降水的垂直入渗补给以及其他区域性地下水侧向补给；地下水主要以渗流、径流和地表蒸发等形式排泄[2]。从果河大堤等位置测得其地下水位埋藏相对较浅(埋深3.50~5.50m 之间)，地下水位随季节变化上下波动。由于每年秋末春初时于桥水库调水，会造成附近地下水位的明显升高，到调水结束后地下水位会明显下降。为了弄清楚湿地工程周边的地下水和地表水环境，需要进行详细的水环境调查。主要包括水环境水质调查，水化学特征调查及水环境腐蚀性调查等内容。
３.1 水质调查水源湿地工程的主要节点位置包括果河入库河口、五一渠输水渠道、可用鱼塘等部位。为此，在湿地工程的以上几个主要部位以及土壤基质进行了水质调查，调查结果如下：
３.1.1 于桥水库及果河入库河口水质情况根据于桥水库管理处的监测资料，于桥水库常规水质指标基本满足地面水III类标准，但在TN 参评的条件下（Ⅲ、Ⅴ类标准分别为1.0 和2.0mg/l），水库总体水质状况劣于V 类[3]。入库果河的水质相对要差一些，除TN 外，硝酸盐、TP、磷酸盐浓度都较水库要高一些，其中总磷已达Ⅳ类，具体水质见下表。
五一渠水质根据对五一渠水质的监测显示区内主要污染指标为TP、TN，其浓度处于劣Ⅴ类，高锰酸盐指数、氨氮常规指标处于Ⅱ类，铜、锌、铅、镉、砷、汞等重金属处于Ⅰ类，整体上水质劣Ⅴ类，具体水质见下表。3.1.3 养鱼池水质根据监测资料，各鱼池溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮等常规指标处于Ⅱ~Ⅳ类，铜、锌、铅、镉、砷、汞等重金属处于Ⅰ类，总氮、总磷营养盐指标处于劣Ⅴ类，其水体水质基本处于劣Ⅴ类，主要污染指标为TP、TN 因子。具体水质见下表。
土壤底质状况对湿地区域土壤和养鱼池底泥进行了试验分析，湿地区域土壤主要呈褐黄色，局部为黑灰色；养鱼池底泥一般为黑灰色，而下层原状土为褐黄～黄褐色，水底有厚约10~20cm 的淤泥。通过取样分析，河口湿地土壤和鱼池底泥中的重金属指标，达到土壤二级标准的要求，其底泥可用于农田、菜地、果园、以及林草地，且不会对植物和环境造成危害和污染，但其营养物质含量高于于桥水库基底水平。
结果见下表。3.2 水化学特征及水质腐蚀性调查为了进行湿地工程内水化学特征，采用重点布置、区域覆盖的方法于2013 年11 月～2015 年9 月共采取了24 组地下水和地表水水样进行了水质简分析（水质简分析成果表略）。调查结果如下：
3.2.1 地下水湿地区域内地下水总硬度为9.67～31.96H゜，有八组超过25.2H゜，极硬水，局部为硬水；地下水总矿化度在0.24～0.75g/L 之间，其中三组大于1 g/L，一组大于3g/l，总体为淡水，局部呈微咸水或咸水；PH 值在6.60～7.39 之间，为中性水。水化学类型主要为，重碳酸钙钾钠型水、重碳酸硫酸钙镁型水、重碳酸钙钾钠型水、重碳酸硫酸钙钾钠型水、重碳酸钙型水、重碳酸钙镁型水、重碳酸钾钠型水、重碳酸硫酸钾钠型水、硫酸镁钙钾钠型水、硫酸镁钙型水、硫酸重碳酸镁型水、硫酸钙钾钠型水、硫酸重碳酸钙钾钠型水。
3.2.2 地表水湿地区域内河水总硬度为13.31～22.83H゜，为微硬水～硬水；总矿化度在0.35～0.68g/L 之间，为淡水；PH 值在6.99～9.09 之间，为弱碱性，局部碱性水。
水化学类型主要为，硫酸重碳酸钙型水、重碳酸硫酸钙镁型水、硫酸重碳酸钙钾钠镁型水[4]。3.2.3 水环境腐蚀性为判定环境水的腐蚀特性，共采取19 组水样进行水质简分析，结果见表3.2-1。由水质分析结论可知，区内环境水对钢结构具弱腐蚀性，局部具有中等腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替作用环境下为弱腐蚀性～中等腐蚀性；对混凝土大多数表示无腐蚀性，仅在北库局部有碳酸型弱腐蚀性，在南库有硫酸盐型强腐蚀性[5]。
４调查结论与分析4.1 水质调查分析于桥水库湿地区域内总体水质已达到劣Ⅴ类水质，主要污染物指标为TP、TN因子。其中硝酸盐、磷酸盐在果河入库河口位置都高于水库含量，总磷已达Ⅳ类；五一渠水高锰酸盐指数、氨氮常规指标处于Ⅱ类，铜、锌、铅、镉、砷、汞等重金属处于Ⅰ类；养鱼池内溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮等常规指标处于Ⅱ~Ⅳ类，铜、锌、铅、镉、砷、汞等重金属处于Ⅰ类；湿地土壤和鱼池底泥中的重金属指标，符合土壤二级标准[6]，但其营养物质含量高于水库基底水平。从以上结论来看，于桥水库上游和果河来水的水质已经达到劣Ⅴ类水质，而且其中主要的硝酸盐、硫酸盐、氮、磷、钾以及其他重金属的含量已经达到很高的污染级别，甚至其中的营养物含量已经影响到周边土壤泥质。如果任来水继续进入水库，水库整体的水质会发生严重的变质，同时水库周边以及库底泥质也会慢慢沉淀和富集这些污染源，当这种污染物富集到一定程度时，整个于桥水库巨大的生态系统和水质都将发生重大的改变，而且，治理难度极大。到时，于桥水库将彻底失去引用水源的功能，这将严重威胁天津市的引水安全和天津市民的生命财产。所以必须从现在开始对水库来水进行卓有成效的治理。
4.2 水化学特征和水环境腐蚀性调查分析从以上的调查结果来看湿地周边环境地下水为硬水，局部地域为极硬水，矿化程度总体为淡水，局部呈微咸水或咸水；酸碱度为中性。湿地区域内环境地表水总硬度为微硬水～硬水；总矿化度淡水；酸碱度为弱碱性，局部碱性水。水化学特征复杂多样，特征值明显，地下水几乎涵盖了大多数的水化学类型，地表水主要为硫酸重碳酸钙型水、重碳酸硫酸钙镁型水、硫酸重碳酸钙钾钠镁型水。从腐蚀性角度来看区内环境水对钢结构具弱腐蚀性，局部具有中等腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替作用环境下为弱腐蚀性～中等腐蚀性；对混凝土大多数表示无腐蚀性，仅在北库局部有碳酸型弱腐蚀性，在南库有硫酸盐型强腐蚀性[5]。
这些结果反映出湿地区域内地下水的硬度和矿化度都略高于地表水，水中矿化度会受到降水和季节蒸发发生较大的变化，但地下水的矿化程度会保持稳定，这种情况反映出区内的矿化物已经在周边土壤基质中富集，这种富集在一种程度上是一种预警，这种无害的矿化富集警示了同类的有害物（有机质、重金属、氮磷等富营养物）也在区内水体和土壤基质中富集。而且，这种水化学性质会对湿地区域内的动物、植物、微生物、人类的各种建筑物产生一定的腐蚀性影响，应该引起足够的重视。
５治理思路根据以上分析结果，基本明确区内水质污染严重，主要为滦河上游经果河进入于桥水库，来水污染程度远大于水库本身蓄水。所以，治理的思路应该为：主要治理上游来水，同时辅助治理水库周边生态环境。
对于治理上游来水应以治理滦河上游的工农业生产和污染企业排放为主，同时实施入库河口湿地工程，对于来水进行沉淀过滤，再靠水生植物和微生物菌群降低富营养化程度和重金属含量，后经过水厂净化处理后使用。
对于水库周边生态环境治理应该把握现有污染要治理，对于基质土壤受到较大污染的应该清淤；同时，杜绝新的污染源产生和排放。
这里重点阐述水源湿地工程的治理思路。由于于桥水库的主要污染负荷通过果河流入库区，而在果河入库区域存在大面积的废弃鱼池或者待拆除的鱼池，河滩地面积也较大，有一定数量、适宜的土地布置湿地。同时，可以利用河道弯曲和宽阔的地段作为沉淀区域，使来水中的悬浮物沉淀下来，并去除一部分磷营养盐；进入湿地处理系统后，先进入地势较高的挺水植物区，进行有机氮消解的氨化反应和后续的硝化反应及植物的吸收。同时颗粒磷进行沉淀分解，溶解性磷被植物或被聚磷菌吸收；根据地势高低，另一部分水进入深1~2m 的浮叶、沉水混合植物区进行沉淀和硝化反硝化反应[1]。两部分出水都进入混合区进行调节，调节后水体进入较深的沉水植物区，继续以植物吸收的方式去除氮、磷营养盐，并在水深大于4m 的缺氧区发生的反硝化作用去除氮营养盐，最终进入于桥水库，达到保护和涵养水源的目的。结语引滦入津水源保护工程目前已经开始全面实施，水源湿地工程是水源保护工程的重要组成部分，同时也是上游来水入库之前的最后一道防线，它的实施和成功与否直接关系到引滦工程能否在未来继续扮演为天津市供水的重要角色，同时也是老一辈引滦人的重要期望和热切的盼望。本文通过对水源湿地工程周边的水环境调查分析，得出水源湿地周边水环境的受到严重污染，同时区域内部分土壤基质也受到一定程度污染的结论[6]。通过分析污染的来源提出了治理污染的思路，重点阐述了水源湿地工程的构建思路，把环境治理和水环境治理以及水质优化提升结合在一起，很大程度上满足了引滦水源保护工程的需要。目前，通过建立湿地系统来净化水质、涵养水源的大面积工程在国内还比较少见，希望本文能为今后同类工程的建设和实施提供可借鉴之处。
参考文献：
[1]廖先容等.《引滦入津于桥水库入库河口湿地工程可行性研究报告》[R]，2013.9.[2]李涛等.《引滦入津于桥水库入库河口湿地工程地质勘查报告》[R]，2013.9.[3]佚名.《天津市于桥水库管理处水质监测资料》［DB］,天津，2013.11.[4]常士骠，张苏民，工程地质手册［M］,北京，2010.7.[5]陈德基等，《水利水电工程地质勘察规范(2008 版)》（GB50487-2008）［M］,北京，2009.8.[6]GB3838-2002，地表水环境质量标准[S].[7]辛志伟，区域水环境综合解析和管理对策:GEF 在天津[M]，北京：中国环境科学出版社，2009:311-316.
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