王凱軍：大型人工濕地在京津冀河道水質(zhì)提升、景觀改善中的保障作用（上）

水專項(xiàng)在京津冀地區(qū)先后部署了近十個(gè)不同類型的大型濕地建設(shè)。在2020年《中國(guó)給水排水》舉行的第四屆“中國(guó)污水處理廠提標(biāo)改造高級(jí)研討會(huì)”上，王凱軍教授非常系統(tǒng)的，第一次公開(kāi)、綜合展示了京津冀地區(qū)水專項(xiàng)在濕地方面的探討和研究成果。

本文根據(jù)其發(fā)言整理，分為上下兩部分推送。在上篇，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了濕地基本功能的不同應(yīng)用場(chǎng)景和案例。針對(duì)濕地處理污水提升出水水體水質(zhì)這一重要功能之外，發(fā)言還著重強(qiáng)調(diào)了濕地在調(diào)節(jié)地表徑流、保護(hù)生物多樣性、提升景觀效果等方面的高級(jí)功能。這些看似不常用的功能，卻同樣非常重要。

水質(zhì)提升的老技術(shù)、新方法：人工濕地

這些年我們遇到了許多提標(biāo)改造問(wèn)題，對(duì)此技術(shù)界也有很多討論。那么，河道水質(zhì)到底應(yīng)該是什么樣子？

我舉個(gè)例子，在某城市河道處，總有一些市民去冬泳。為此，水務(wù)局相關(guān)部門專門在河邊懸掛了一個(gè)條幅，上面寫(xiě)著“游泳請(qǐng)到正規(guī)場(chǎng)所，野泳危險(xiǎn)，害人害己”。冬泳的老百姓表示不滿，又掛了一個(gè)橫幅，上面寫(xiě)著“習(xí)主席說(shuō)全民健身是建成小康社會(huì)的重要基礎(chǔ)”。上圖左側(cè)圖是國(guó)外的一個(gè)河道，親水是第一要素。美國(guó)對(duì)河道的法律法規(guī)非常繁瑣，但是其核心要求是“可游”、“可漁”。這兩個(gè)要求非常簡(jiǎn)單，前者要求水質(zhì)市民可直接接觸沒(méi)有危害性，后者則要求水質(zhì)不引起生物變異，產(chǎn)生生物鏈效應(yīng)，危害人類。

環(huán)境保護(hù)是環(huán)保法賦予地方政府的義務(wù)。一些特殊地區(qū)主動(dòng)追求與其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)的更高的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這是地方政府環(huán)保責(zé)任的剛性需求，無(wú)可厚非。從全國(guó)范圍來(lái)講，這也是十九大報(bào)告指出社會(huì)主要矛盾的體現(xiàn)，即“社會(huì)主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾。”很多地方相繼提出了更嚴(yán)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。今后會(huì)不會(huì)有更嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)，我想是有可能的。滇池便是其中一個(gè)很好的例子。在長(zhǎng)達(dá)20多年反復(fù)投入和不達(dá)標(biāo)之后，近年滇池提出了全國(guó)最嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)，總磷要求達(dá)到0.05 mg/L，總氮要求小于5 mg/L。

我今天僅從技術(shù)上來(lái)講濕地的作用。最近幾年，山東省環(huán)保廳在南水北調(diào)南四湖開(kāi)展了大量的水污染控制工作，河北環(huán)保廳近期也發(fā)布了大清河流域標(biāo)準(zhǔn)。兩地都把濕地建設(shè)正式引入到了污染控制和標(biāo)準(zhǔn)里。在大清河流域標(biāo)準(zhǔn)中，將濕地作為污水處理廠的延伸環(huán)節(jié)。這給了我們一個(gè)可能的技術(shù)選項(xiàng)，我們改善水環(huán)境的工具箱里也多了一個(gè)工具，其中之一是更多考慮污水處理廠和生態(tài)措施的結(jié)合。

人工濕地是一種老的技術(shù)，但是我們現(xiàn)在將其作為一個(gè)新方法來(lái)看。

大型人工濕地功能分析

濕地的定義非常廣泛。按照《國(guó)際濕地公約》的定義，濕地系指不論其為天然或人工、常久或暫時(shí)之沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶，帶有靜止或流動(dòng)、或?yàn)榈?、半咸水或咸水水體者，包括低潮時(shí)水深不超過(guò)6米的水域。而人工濕地的定義非常局限，僅指一個(gè)土地處理系統(tǒng)。美國(guó)魚(yú)類和野生生物保護(hù)機(jī)構(gòu)于1979年在“美國(guó)的濕地深水棲息地的分類”給出了一個(gè)容忍度非常高的定義：“陸地和水域的交匯處，水位接近或處于地表面，或有淺層積水，至少有一至幾個(gè)以下特征：

（1）至少周期性地以水生植物為植物優(yōu)勢(shì)種；

（2）底層土主要是濕土；

（3）在每年的生長(zhǎng)季節(jié)，底層有時(shí)被水淹沒(méi)。

重新定義濕地：這里介紹的主要是針對(duì)城市污水廠退水的大系統(tǒng)，對(duì)象一般是3萬(wàn)噸以上，主要是10萬(wàn)噸、20萬(wàn)噸，污染或微污染河道的大型人工濕地，以水質(zhì)改善達(dá)到河湖環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)，通過(guò)濕地建設(shè)同時(shí)起到提升景觀效果、為市民通過(guò)休閑場(chǎng)所的作用。

總結(jié)上述濕地的定義和功能，可以看出大型濕地主要有如下幾個(gè)我們關(guān)心的功能：

處理污水，改善水質(zhì)；

營(yíng)造濕地，調(diào)節(jié)地表徑流；

保護(hù)生物多樣性，調(diào)節(jié)小氣候；（大型的濕地才有這個(gè)效果）

提升景觀效果，提供旅游資源；

下面逐一解釋和介紹這些功能：

1、處理污水，改善水質(zhì)

這里給出水專項(xiàng)的一個(gè)典型案例：天津?yàn)I海工業(yè)帶尾水人工濕地（臨港濕地二期），其北與臨港濕地一期接壤，總占地面積約為183公頃。為有效修復(fù)濕地生態(tài)功能，保護(hù)鳥(niǎo)類棲息地，維護(hù)生態(tài)多樣性，二期工程按照國(guó)家濕地公園要求進(jìn)行建設(shè)。公園以水處理為主題，兼具景觀效果，分為科普宣教區(qū)、人工濕地區(qū)和原生濕地鳥(niǎo)類保護(hù)區(qū)，曾獲天津科技一等獎(jiǎng)，是國(guó)內(nèi)唯一一座大型工業(yè)園區(qū)內(nèi)生態(tài)濕地公園。此外，與一期相比，二期能進(jìn)一步處理工業(yè)區(qū)溢流的雨水，避免工業(yè)園區(qū)內(nèi)因空氣中有害物質(zhì)運(yùn)輸造成的雨水污染對(duì)周邊環(huán)境的影響。據(jù)報(bào)道，目前二期已經(jīng)投入運(yùn)行。

該濕地直接處理工業(yè)尾水，尾水首先經(jīng)臨港一期濕地，接著出水與園區(qū)初期雨水進(jìn)入臨港二期濕地處理，并最終排入渤海。人工濕地區(qū)主要通過(guò)潛流濕地、表流濕地中基質(zhì)、植物和微生物的共同作用，有效去除氮、磷污染物，改善水質(zhì)、凈化水體。集配水渠均用碎石作為填料，濕地植被種植土層約為20 cm，以挺水植物蘆葦為主。

2、營(yíng)造區(qū)域濕地，調(diào)節(jié)地表徑流

現(xiàn)代社會(huì)由于城市路面硬化，高樓林立，無(wú)法滯留雨水。如果說(shuō)城市干涸了可以理解，農(nóng)村為什么也干涸了呢？

以北京市為例。2014年2月，習(xí)總書(shū)記在北京考察，來(lái)到他小時(shí)候居住過(guò)的玉泉山地區(qū)，指出了北京河水?dāng)嗔?、地下水超采等生態(tài)系統(tǒng)退化問(wèn)題，提出要保護(hù)水文化，看得見(jiàn)山、看得見(jiàn)水、記得住鄉(xiāng)愁。

而北京過(guò)去是什么樣呢？一直到解放前，北京市整個(gè)水系統(tǒng)是由元朝郭守敬設(shè)計(jì)，把昌平白浮泉的水及沿途共攔截11處泉水，匯聚為積水潭，成為大運(yùn)河的端頭，再往東流向通州匯入北運(yùn)河。白浮泉是通惠河的源頭，到建國(guó)初期仍可澆灌300余畝水稻田。1959年8月，水利部門勘測(cè)出白浮泉水的日流量為20多噸。這么小的水量，加上北京的地表徑流，就保持了在解放初期的“水鄉(xiāng)北京”，并為約660萬(wàn)的常駐人口供水。所以，有限的水資源維持一個(gè)地方的水系和濕地結(jié)構(gòu)是完全可能的。

基于以上分析，若污水廠數(shù)萬(wàn)噸的流量，通過(guò)水質(zhì)提升，可否像白浮泉一樣支撐一個(gè)區(qū)域的水生態(tài)系統(tǒng)的重構(gòu)？我們現(xiàn)在來(lái)進(jìn)一步計(jì)算，如果徑流管理合適，在農(nóng)村一個(gè)500噸的污水處理廠可以保持20-30公頃的濕地。而在城市，一個(gè)5萬(wàn)噸的污水處理廠，可以維持近3000公頃的濕地群。當(dāng)然，我們也給出了一些具體的假設(shè)條件，如滲透系數(shù)、蒸發(fā)量等等，這里不再贅述。

也就是說(shuō)，目前盡快排掉污水的徑流、雨水徑流的管理方式，使得整個(gè)城市、農(nóng)村都是干涸的。小時(shí)候下完雨后，一些施工的大坑里便馬上積了水，半個(gè)月、三個(gè)月以后，就有了魚(yú)蟲(chóng)，小孩子可以到里面游泳。這種現(xiàn)象說(shuō)明即使在北方，維持適當(dāng)?shù)乃嬉彩峭耆赡艿摹?

3、生物多樣性保持的作用

人工濕地對(duì)生物多樣性的保持是非常有效的。以天津臨港濕地二期為例，該濕地除作為科普宣教區(qū)和人工濕地區(qū)，還包含原生濕地鳥(niǎo)類保護(hù)區(qū)的功能。原生濕地鳥(niǎo)類保護(hù)區(qū)在濕地的南部，主要以現(xiàn)狀水鳥(niǎo)棲息地為核心區(qū)。針對(duì)不同種類水鳥(niǎo)棲息時(shí)對(duì)水深的要求，進(jìn)行地形塑造，打造人工島嶼，建設(shè)富有梯度的、適合各類型水鳥(niǎo)棲息的保護(hù)區(qū)。所以，濕地雖然不大，運(yùn)行狀況非常好。

4、提升旅游資源，提升景觀效果

濕地群的建設(shè)不僅能夠保障水質(zhì)安全，同時(shí)也能拓展綠色生態(tài)空間，打造沿河景觀。濕地群的建設(shè)需要結(jié)合區(qū)域內(nèi)自然環(huán)境及成型空間，修復(fù)或延續(xù)生態(tài)功能，創(chuàng)造出適合動(dòng)植物生存及充滿旺盛生命力的綠色生態(tài)廊道。

目前，圍繞京津冀水專項(xiàng)最重要的一條河道——永定河5個(gè)生態(tài)節(jié)點(diǎn)建設(shè)了濕地群。其中，八號(hào)橋濕地和媯水河濕地有效改善了官?gòu)d水庫(kù)的入庫(kù)水質(zhì)。北京的新首鋼五湖一線建成，極大改善了永定河的生態(tài)環(huán)境，形成水面180hm2，綠化300hm2。

現(xiàn)在，在世博會(huì)官?gòu)d水庫(kù)，百里畫(huà)廊、新首鋼的五湖一線分別形成了一個(gè)景觀群，今后在北京南機(jī)場(chǎng)也會(huì)形成大的濕地景觀。宛平湖、曉月湖、園博湖、蓮石湖、門城湖，就是所謂的“五湖一線”，已經(jīng)成為夏季北京市民重要的休閑地。這些濕地不僅僅處理污水，同時(shí)也對(duì)景觀提升和旅游資源提升起到了非常好的作用。

（本文為《大型人工濕地在京津冀河道水質(zhì)提升、景觀改善中的保障作用》上篇，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注下篇）

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