王凯军：大型人工湿地在京津冀河道水质提升、景观改善中的保障作用（下）
编者按：水专项在京津冀地区先后部署了近十个不同类型的大型湿地建设。在2020年《中国给水排水》举行的第四届“中国污水处理厂提标改造高级研讨会”上，王凯军教授非常系统的，第一次系统、全面展示了京津冀地区水专项在湿地方面的探讨和研究成果。
本文根据其发言整理，分为上下两部分推送。在上篇，重点强调了湿地基本功能的不同应用场景和案例（点击查看）。在下篇，主要围绕一些超大型人工湿地对水质提升的应用案例进行分析，包括官厅水库八号桥湿地、永定河宣化段梯级湿地、龙河旁路湿地、白洋淀府河和孝义河大型河口湿地、妫水河三里河湿地等。这些案例全部是针对大型城市污水出水、微污染河道水达到水质功能区要求进行设计和建设的，与污水处理厂一起构成了京津冀地区的污水超净排放系统。这其中，有的是针对劣V类水的达标问题的解决，有的是为解决河道III类水稳定达标问题，有的是通过湿地处理达到III类水。这些实践相信丰富了湿地的应用范围，可以从不同角度给从业者提供很好的参考。
我在上一期（点击查看）里讲，近年专业人士经常讨论提标问题，由于排放标准和水环境质量标准存在着巨大的差距，这个差距如果仅靠采用技术力量或者手段来弥补，往往会存在很多困难。很显然，这里即有技术上的，也有经济上的困难。最近几年，河北白洋淀-大清河流域把湿地引入到标准里，将之作为污水处理厂的一个延伸环节。考虑污水处理厂和生态措施相结合，出水达到更高的水质标准。从这里讲，是不是我们的工具箱里多了一项工具？也就是说给了我们一个可能的选项。在河流、湖泊流域达标上确实有很多有效的手段和工具。现在各级政府利用的相关政策工具还相对比较少，一些城市仅仅利用了提标这一个工具。通过这些案例的分析使我们看到政府的工具箱里还有很多其他工具。综合利用规划、总量控制、生态流量，这些都是我们可以利用的工具。
这里介绍的案例主要是针对城市污水厂的退水大系统，一般3万吨以上，主要是10万吨、20万吨，污染或微污染河道的大型人工湿地，以水质改善达到河湖环境质量标准为目标，通过湿地建设同时起到提升景观效果、为市民通过休闲场所的作用。
在大型河道里，湿地起到的作用和方式不尽相同，以京津冀应用大型湿地案例进行介绍。主要包括以下5种湿地案例：
河道水质提升大型自然景观构建型湿地——官厅八号桥湿地案例；
大型河道型自然湿地改善河道水质——永定河宣化段梯级湿地案例；
大型旁路人工湿地保障城市退水断面达标——龙河湿地案例；
大型近自然人工湿地提升城市退水水质——白洋淀河口水质案例；
垂直复合型潜流湿地III类水质保障——妫水河三里河湿地。
1、官厅水库-改善河道水质，打造自然景观
官厅水库八号桥湿地位于河北省怀来县永定河入库口，项目用地为永定河大秦铁路~八号水文站段3.5km入库滩地，总面积211hm2。工程定位为兼具自然景观特色的水质净化湿地，主要净化永定河上游来水。水库进入北京之前，水质在Ⅳ类到Ⅲ类水之间，这几年水污染问题有所缓解。北京市政府决定在官厅水库入库口建设一个河道型湿地，全部河道水经过它进行处理。净化河水规模为26万m3/d，每年可处理0.95亿m3，表流湿地面积为156hm2（2340亩）。设计目标是净化处理规模下消减污染物30%。处理以后能稳定达到Ⅲ类水的目标。然而在这之前，由于是河道型的湿地，干涸期间老百姓就在河道里种地，会施用大量的化肥、农药，来水以后回到水库，影响了河道的水质。
湿地建设划分为三个区域：
（1）溪流形式湿地( I区），通过梳挖若干溪流，通过勾连、交互形成交错的线条式湿地，形成条带状湿地特征。湿地浅水区种植水生植物，主要为挺水植物，深水区种植水生植物，主要为沉水植物，这部分对氮磷有一定的去除。
（2）岛屿型湿地 (II区)，利用现状田埂及局部地形改造，形成水面、小岛、湿地的分散式湿地景观特征。包括：主湖区、鱼鳞湿地、生物塘和连通溪流，在当地是非常好的景观资源。
（3）单元型湿地（III区），利用现状场地内西侧中部鱼塘，疏挖形成配水生物稳定塘，分成了非常多的格，功能性更强。
这样的三个湿地串联运行来，保证了运行效果。从处理效果上来看，也是非常明显的。氮磷的处理率超过了30%，高的时候总氮去除率可以达到将近50%。水质改善、生态改善和景观改善非常明显。在植物搭配、营造大面积的大地景观上也做了相关设计，效果非常好。
保证官厅入库河水水质是水专项和我国水环境保护的一个非常重要的标志性成就。为什么这么说？我们知道由于上世纪七十年代官厅水库的污染，我国建立的第一个环境保护机构就是官厅环保办公室，这也是国务院成立的第一个环保机构。后来官厅水库由于污染问题退出了城市水源地。经过多年的治理，现在官厅水库被重新定位为城市备用水源地。通过湿地和其他措施结合治理的方式，官厅水库水质如果能够恢复到III类水的话，这是一个可以跟泰晤士河由死河、污染河变到鱼类回游相媲美的结果。因此，北京市政府把官厅水库治理列入国家一号工程。
龙河-改善城市退水，保障断面达标
2017年廊坊面临限批，两个主要的开发区水质不达标，都是劣Ⅴ类水。我们到现场看了以后，发现不光河道水质不达标，城市内的黑臭河道也比较多。所以，结合水专项要求，在河道边上建了一个旁路湿地，处理龙河城市污水处理厂3万吨退水。同时，在湿地前面建设了一个预处理的泵站，从河道上经过湿地。
当时的设计要求已经达到了比较高的水平，起码是达到了Ⅴ类水以上的要求。从2018年10月建成到2020年，稳定运行两年后可以看湿地大概3公里河道的效果，水质主要指标也达到了Ⅳ类水的水质要求，现在这三年，龙河不光摘掉了劣Ⅴ类水的帽子，建成了一个湿地公园，从而协助廊坊解除了限批的要求。现在，这里的生态环境也非常好，解决了河道不达标的问题，各级政府和相关新闻都对此进行过报道。
白洋淀-北方最大人工湿地，改善城市退水
由于白洋淀区域范围大，雄安新区定位规格高，白洋淀的水质改善问题比较突出。通过分析白洋淀现在的污染情况，主要是两个城市的退水对白洋淀水质造成了一些污染，当然沿途也有一些污染。一是保定大概30万吨的水，另一个是高阳大概20万吨的水，其他的河道（共56条河道）基本支流都没有水。
从这两条入流河道就开始考虑一些净化措施。但是最主要的负荷是承接保定的退水，涉及一个6300亩的湿地。孝义河河口湿地水质净化工程占地3165余亩。两个湿地的规模是北方最大的人工湿地，完全是近自然的恢复湿地。采用“前置沉淀生态塘+水平潜流湿地+多级表流湿地+沉水植物塘”工艺，前面是前置的预处理（包括储存，相当于前置库等等的处理）；中间是水平浅流湿地，是主要功能型湿地，水生植物系统对氮磷的去除要做详细计算，现在也在投入运行。
大家可以看，府河河口和孝义河河口湿地水质净化工程的实施对现在的白洋淀水质有重大影响。这里就有一个问题，有人说白洋淀全是水面，不建湿地行不行？利用水面自净行不行？从整体的模拟结果来看，功能型的湿地对特定污染物去除的设计是必要的。如果不经过特定的设计，水体自身想达到自净效果，也可能会有一些效果，但是定量控制污染是不可能的。
这两个湿地建成以后，对今后恢复白洋淀整个淀区更大的水面是相得益彰，保证了白洋淀的水质。白洋淀现在几个考核断面的水质大大改观，从Ⅲ类到Ⅳ类水之间。所以，这两个大型湿地建成了以后，效果是非常理想的。
妫水河-复合型湿地，III类水质保障
最后给大家介绍一下妫水河世园会。这是官厅水库永定河的支流，直接入官厅水库。北京全实行Ⅰ级B，但是延庆执行Ⅰ级A，因为当地对功能区的要求是Ⅲ类水。大家可以看到，目标非常明确，打造湿地型河流，形成延庆北部休闲观景区，同时兼顾防洪要求。采用的方法是河道本身形成了城区的内循环，即循环湿地，然后对河道进行改造。最后入湿地之前加了一个旁路的辅流湿地来保证达到要求。图中就是三里河复合湿地刚进行完以后还没运行的情况。沿着整个河道在城区建了20几片不同类型的净化设施。我们可以看到，在11公里河道里，水生植物总面积有十几块。根据这一系列设施，保证了处理要求。
本文为《大型人工湿地在京津冀河道水质提升、景观改善中的保障作用》下篇。
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