基于生态水工学的水系修复实践研究——以营口市老边河为例

王盛宝

（辽宁省水利水电科学研究院有限责任公司沈阳分公司，辽宁沈阳 110003）

1 引言

生态水利工程学（Eco-Hydraulic Engineering）简称生态水工学，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理及技术方法的工程学。生态水利工程学的概念由董哲仁教授在相关著作中提出[1]，经过水利工作者多年探索与研究，生态水工学逐步成为一门较完整的学科。其内涵包括生态水工学的基本原理和生态水工技术两部分。生态水工技术的任务是水利工程在满足人对水的多种需求的同时，为保持和提高生物多样性提供必要的生境条件。

在小型河道治理过程中，从规划、设计、施工到运行管理阶段普遍缺乏对河道生态治理的全面认识，注重工程学的“平整美”，忽略“自然美”，这种观念直接影响工程布置和措施方案。随着生态治河理念的普及，依据生态水工学基本原理，采用生态水工技术科学治河是对河道治理的必然要求[2]。

2 生态水工技术特点与目标-措施体系

2.1 生态水工技术特点

（1）生态水工技术服务对象更广。传统水工学是以人为本，从服务于人类安全、需水角度考虑如何治水与用水，传统水利工程侧重保证结构物的安全，强度、稳定和耐久性达标[3]。生态水工学是以自然为本，从服务于整个生物群落的生存、繁衍角度考虑如何治水与用水[4]。生态水利工程在保证工程功能的前提下还要保证生态环境良好，为生物多样性创造良好条件。

（2）生态水工技术对治理要求更高。传统水工技术考虑挡住水、泄出水。挡水要求建筑物越来越高，泄水要求建筑物越来越光。而生态水工学要求治理的技术能够贴近自然，考虑动植物和微生物的生存、繁衍环境，要求河道地貌高低宽窄不平、水流缓急不一。要兼顾两种几乎相矛盾的治理思路，对水利治理工作是一种考验。

2.2 生态水利工程技术的措施体系

从水工生态学基本原理的水文情势时空变异性、河湖地貌形态空间异质性、河湖三流四维连通性、水体物理化学适宜性、食物网和生物多样性五大特性出发[5-6]，结合北方水生态治理中的措施及经验，本文提出生态水利工程技术的目标-措施体系，具体见表1。在小型河道生态治理过程中，对比河道现状与目标差异选取适宜措施。

表1 生态水工技术的目标-措施体系

3 生态水工技术应用实例

根据上文提出的生态水利工程技术相关内容，对目标-措施体系中内容进行逐项对标、评价、拟定措施并考虑相应措施的合理性和可行性。在措施选取时要考虑河道的特点、生态恢复的长久性、生境与生物群落恢复的顺序性，结合流域阶段规划、资金计划等确定合理的工程措施。

本文以营口市老边河生态治理为例，阐述治理的工程措施和实施效果。

3.1 工程概况

老边河属于平原区河流，老边区境内河道总长14.5km，约占流域全长的85%，老边区境内老边河流域总面积约31.2km2。主要支流为郑前河、王家河、边石河、四支干。老边河由东向西沿营大公路北侧流经老边区，最终汇入大辽河。

截至2019年，根据老边河高速桥和老边河立交桥两个水质监测断面的监测数据，两个监测断面各项污染物均超过地表水V类水质指标，并且上游断面监控数据明显大于下游监控断面，反应大石桥有色园排水水质严重超标。其中COD浓度已达到2 000mg/L，超过标准值50倍；氨氮浓度均值为24.6mg/L，超标12.3倍；总氮浓度均值为33.3mg/L，超标16.6倍；总磷浓度均值为0.8mg/L，超标2倍。

根据《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准》（GB36600-2018），监测河道底泥污染情况：铅超标河段长度1 000m，检测结果为1 330mg/kg，超过筛选值中铅的对应值800mg/kg；萘超标长度500m，检测值为144mg/kg，超过筛选值中萘的对应值70mg/kg。

根据营口市十三五规划，老边河已被纳入重点河道生态建设项目。营口市老边区水利局发布的《营口市老边区老边河水质达标分析方案》中确定了近期化学需氧量、氨氮、总磷的阶段性水质目标。在营口市老边区行政审批局批复的《营口市老边区老边河综合整治工程可行性研究报告》中，明确了近期以河道水质改善、远期以生态系统良好为目标，生态系统恢复目标的确定，设计中参照系统选取熊岳河盖州河段。

3.2 问题分析、对标评价及工程措施确定

老边河的生态环境恶化比较严重，从生境来说，河道水质和底泥污染物均有超标，从生物种群多样性来说，当地的鱼类等水中小型动物都已消失。老边河生态恢复将是一个漫长的过程，首先应进行生境修复，着重处理外部污染源和内部污染源，逐渐改善水体化学物理适宜性，逐步实现水文情势时空变异性、河湖地貌形态空间异质性、河湖三流四维连通性，为后续进行生物种群多样性恢复奠定基础。

本次工程拟从解决生境问题出发，消除污染源、改善河道地貌、进行河水连通，最后从底层生物群落微生物出发，进行微生物种群恢复。

对标目标-措施体系，评价老边河河流空间形态、水系连通性、河道水体环境、生物水生态环境、人文景观5项内容。因规划的阶段目标及资金计划暂不考虑人文景观目标，本次对老边河河流空间形态、水系连通性、河道水体环境、生物水生态环境4项目标进行分析并确定工程措施。结合河道特点，采取截污、内源控制、水系连通、微生物修复4项工程措施进行河道生态修复。其中，内源控制工程中清除污泥措施实现对河流空间形态和河道水体环境的改善，截污工程措施斩断河道水体环境污染的外因根源，水系连通工程中引花英台、郑前河水措施提升了水系连通性，微生物修复工程喷洒微生物药剂措施人工加快了生态恢复进程并一定程度改善河道水体环境。

3.3 工程措施

工程内容包括截污工程、内源控制工程、水系连通工程、微生物修复工程4项工程措施。

（1）截污工程

四栋房排污口位于老边河左岸，主要为生活污水，排污管道为水泥管，排放流量为700m3/d，污水直接排入老边河。

措施：在现有四栋房排污口重建泵站，采用PE管沿老边河道河底铺设至龙山大街，然后与龙山泵站集水井衔接。

（2）内源控制工程

老边河河段淤泥阻塞河道，壅水严重，对老边河全河段清淤。以污泥全部清除为目标，采取不同深度、不同宽度在保证行洪安全的情况下进行清淤，维持了河道空间形态的异质性见表2。

表2 河道清淤宽度

局部河段淤泥进行固化、稳定化处理，处理后妥善堆放在河道两岸堆放场，堆放固化淤泥后，回覆清基素土，并撒当地野生草籽。

（3）水系连通工程

布置两处水利连通工程。

水系连通一：在四分干渠跨老边河倒虹吸进口布置闸涵，河水由花英台总干、四分干、闸涵进入老边河。

水系连通二：在郑前河新建泵站，铺设压力管道，线路经排水沟引至老边河。

（4）微生物修复工程

全河段采用微生物药剂对全河段水体进行治理和微生物群落恢复。

3.4 治理效果

工程于2021年部分投入运行后，水质逐步得到改善、生物生境得到一定程度恢复，为后续生态、生物多样性恢复工程的实施奠定基础。

4 结论

随着生态治河理念的深入，管理者和规划设计人员普遍渴望依据某一规范快速高质量的完成生态治河的工程布置，本文制定了生态治河的目标—措施治理体系，并应用于营口市老边河生态治理实践，通过一系列生态措施处理，使得老边河水质得到较好改善，为今后河道人文景观提升奠定了良好基础。□