典型入湖河道水生态环境保护修复方案设计.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：张健（1980），男，汉族，上海人，大学本科，工程师，现就职上海市青浦区重固水务管理所，研究方向为水利。-77-典型入湖河道水生态环境保护修复方案设计 张 健1 刘东博2 王晓宇2 1.上海市青浦区重固水务管理所，上海 201706 2.中建八局科技建设有限公司，上海 201706 摘要：摘要：2015 年起，有关领导多次考察云南各大高原湖泊，始终牵挂、关系云南高原湖泊保护治理，多次做出重要指示批示。而目前，云南高原湖泊的保护治理工作仍然任重道远。湖泊水生态环境的修复，对入湖河道水生态环境保护与修复是湖泊水生态环境修复的一个重要手段。因此，本设计以位于云南省大理市洱海流域的莫残溪为例，对莫残溪上、中、下游各处进行水质提升、河道沿岸管理保护、污染面源拦截等方面的保护、修复内容设计。工程实施后带来的环境效益，为流域的清水产流机制修复奠定坚实的基础，并达到工程示范的目的，探究云南高原湖泊典型入湖河道水生态环境保护修复的方法。关键词：关键词：高原湖泊；入湖河道；水环境修复；洱海 中图分类号：中图分类号：X524 本设计遵循流域内系统控源、低污染水净化、产业结构调整与流域环境管理的治理思路，提出清水产流区水源涵养综合整治工程、污染物净化与清水养护区控源治河工程、湖滨缓冲区污染控制与生态修复工程、工程运行管理与环境监测三大工程和一个方案，全面削减大理市洱海莫残溪流域污染物量，提高地表水水质，修复流域清水产流机制，水环境保护修复长度达 3672m。1 区域概况 1.1 自然环境概况（1）地理位置 大理市，位于北纬 25252558，东经995810027之间，地处云贵高原与横断山脉结合部位，地势西北高而东南低。面积 1468km，2020年末，大理市常住人口达 77.11 万人。洱海地处大理市辖区内，而莫残溪作为洱海的入湖河流，是沟通洱海与苍山山系物质和能量流动的重要渠道，莫残溪发源于洱海西岸的苍山，自十九峰间向东奔流而出，流经大理坝子，最终汇入洱海。（2）气候气象 大理市属于南亚热带季风型气候，年平均气温15.1。最热月为 7 月，平均气温 20.1，绝对最高气温 33.4；最冷月为 1 月，平均气温 8.7，绝对最低气温-4.2。年均日照时长 2276.6h，年平均降雨量 1080mL。雨季在 611 月。平均相对湿度为 66%。全年无霜期长，部分地区有少雪。洱海流域属于低纬度高原亚热带季风气候，气候温和，日照充足，无四季之别。全年分干湿两季，每年 11 月至翌年 4、5 月为干季，5 月下旬至 10 月为雨季。洱海流域的降雨集中在雨季，占全年降雨量 85%以上，多年平均降水量1048mm。湖面蒸发量多年平均 1208.6mm，在 1968 年时出现最大值 1520mm，1952 年时出现最小值 932mm。流域内年平均气温 15.1，最高月平均气温 20.1，最低月平均气温 8.8。30 年极端最高气温是 1951 年 6月的 34.0，极端最低气温是 1969 年 1 月的-3。全年日照时长在 22502480h 之间，日照百分率为 52%56%。大理市多风，特别是冬、春二季常有大风。下关年平均风速 4.1m/s，大于 17m/s（相应于 8 级或 8 级以上风力）的大风日数为 78.5164d，瞬间最大风速27.9m/s。主导风向为西南风向。大理古城年平均风速2.3m/s，大于 17m/s 的大风日数为 110d，间最大风速可达 40m/s。主导风向为东南风向。项目区处于大理市主导风向的侧风向。（3）流域水文 设计工程区位于洱海流域，洱海处于云南省大理白族自治州境内，是云南省第二大高原淡水湖泊。洱海是大理市主要的饮用水源地，同时也是苍山洱海国家级自然保护区和风景名胜区的核心，具有推动文化旅游业发展、调节气候、水生物多样性、提供工农业生产用水等多种重要功能，是整个流域乃至大理州经济社会可持续发展的重要基础。中国科技期刊数据库 工业 A-78-洱海流域面积 2565km，地处 25362558N和 1000510017E 之间，湖面高程 1965.69m（85国家高程），湖面面积249.4km，蓄水量达28.8108m。湖泊南北长度为 42.5km，东西最大宽处约 8.4km，平均宽度为 6.3km；最大水深为 20.9m，平均水深 10.5m；湖岸线长 127.85km，湖泊补给系数为 10.6。洱海流域属澜沧江水系，境内有弥苴河、永安江、罗时江、波罗江、西洱河及苍山十八溪等大小河溪 117条，洱海多年平均入湖水量 8.25 亿 m，流域内有洱海、茈碧湖、海西海、西湖等湖泊、水库。唯一的天然出湖河流为西洱河，该河全长 23km，至漾濞平坡入黑惠江流向澜沧江。1.2 莫残溪自然环境概况（1）地理位置 莫残溪于圣应峰与佛顶峰之间流出，是苍山 18 溪中从北向南之第 16 溪，有“琪花瑤草四时闲，此景仿佛非人间”的美称。莫残溪总长度约 5.16Km，由西向东分别流经感通寺、大理镇第二初级中学、刘官厂村、万庆庄、大湾庄、大庄村于大庄完小以南汇入洱海。流程全长 5.13km，流域面积 18.38km2，年径流量 0.128亿 m3。属于山地型源头河，具有河流短小，河床狭窄，比降大，水流湍急，下切侵蚀力强，洪水、枯水季节流量变化大的特点。（2）土壤与植被 流域内的地带性土壤为红壤，随着海拔的变化，由低到高依次为红壤、黄红壤、黄棕壤、暗棕壤、亚高山草甸土及高山草甸土，另外还镶嵌分布有紫色土、漂灰土、石灰土和沼泽土。垂直分布的大致情况为：海拔 2600m 以下为红壤、紫色土和部分冲积土；26002800m为红棕壤；28003300m为棕壤和暗棕壤；33003900m 为亚高山草甸土；3900m 以上为高山草甸土。由于复杂多样的地形和典型的山地立体气候，流域内植物垂直分布带谱十分明显，形成了区域内丰富多样的生态系统类型，包括森林生态系统、草甸生态系统、湿地生态系统和高原湖泊生态系统。（3）水文 设计工程区位于洱海西侧地带，为澜沧江水系的洱海流域。洱海为云南第二大高原淡水湖泊，也是少有的内陆湖泊，北起洱源县，南至大理下关，洱海形似人耳，南北长，东西窄，南北长约 42.0km，东西宽3.058.8km，正常水位在海拔 1962.841965.89m 之间，平均水深 12m，最大水深 22m，水域面积 250km，蓄水量 28.829.6 亿 m；入湖河溪大小共有 117 条。北面主要有弥苴河、罗时江、永安江，西部汇有苍山十八溪水、南纳波罗江，东有海潮河、凤尾菁、玉龙河等小溪水汇入，出湖河流仅有西洱河，向西汇入漾濞江。设计工程区区北侧为银桥镇，西侧为苍山，东侧为洱海，南侧为下关镇。1.3 莫残溪水环境现状及存在问题（1）环境现状及问题 经调查，莫残溪目前的环境现状及问题如下：1）河道上游取水量大（存在感通山泉、感通索道等单位未经许可取水），减少了河道清水量；2）大凤路至大丽线临河住户较多，污水管道“跑、冒、滴、漏”现象时有发生；3）感通别墅区将莫残溪东西两侧封闭，日常管控不到位；部分干枯河道存在垃圾，底泥累积量大；4）河道下游农田以种植蔬菜为主，大水大肥，农业面源污染严重，农田尾水氮磷超标严重；5）河道下游部分生态库塘、湿地运行状态不佳，处理后的农田尾水污染物含量较高。（2）水质变化趋势 洱海入湖河流水环境问题主要表现为：枯水期河流水体污染严重且水量严重不足，污染物浓度规律符合丰水期低于枯水期，枯水期流量较小而蒸发量大浓度迅速升高，初期雨水带来的冲击性污染负荷以及农田退水的营养盐致使雨季初期浓度较高；入湖河流水质类别的限制性因素为总氮、总磷，沿岸人口密度大，土地利用以菜地、水田为主，农业面源污染突出；河流生态退化，植被覆盖率低，缓冲区宽度窄，两面光硬质堤岸，河滨带功能脆弱。经分析，莫残溪水质由2018 年至今逐年变优，2022 年 1 月至 7 月，水质更是稳定在类指标。由数据知，莫残溪往年雨季常见出现超标现象，主要超标因子为总磷、化学需氧量，初步分析为流域蔬菜种植面积较大、受暴雨冲击导致总磷超标。（3）沿程水质变化 2022 年 9 月，莫残溪从上游至下游共布设采水点6 处，检测水质类别分别为类，类，类，类，类，类。根据检测结果可知，莫残溪上游至下游水质变化比较平稳，且处于较低水平，总体水质为中国科技期刊数据库 工业 A-79-类。根据入湖水量数据可知，莫残溪枯水期水量较之丰水期、平水期水量大幅减少。分析原因，主要由于上游存在取水问题，农田尾水回用系统和初期雨水收集系统有待构建，构建清水通道迫在眉睫。2 总体方案设计 2.1 工程目标 以“全面贯彻科学发展观科学发展观，落实让江河湖泊休养生息”为指导思想，围绕“确保清水入湖”的总体目标，以水质、水量双修复为核心，根据莫残溪周边社会经济发展阶段与自然环境特征，实施清水源头区严格的水资源“三条红线”控制；严格治理沿河两岸“三污”，开展低污染水净化处理；实施河流清水通道建设，开展跌水、生态节点与生态廊道的建设，将莫残溪流域打造为集环境保护、观光休闲、文化展示为一体的清水输送通道与文化生态廊道，推动当地生态环境保护与管理体系的全面建设。工程目标为：（1）结合当地环境、文化构建水文化展示廊道；（2）建成清水通道系统，营造生态廊道，全面提升莫残溪生态环境；（3）莫残溪河道基底修复1.95hm；（4）莫残溪中、下游河道清淤 9822.31m；（5）提高莫残溪水流速度，增强莫残溪截污能力。2.2 设计原则 在坚持可持续发展的整体战略，与保护洱海有关法规、条例和规划相协调的前提下，遵循如下设计原则:（1）坚持从流域出发的原则 应从洱海流域出发，依照源头产流径流形成和汇集径流入湖全程综合考虑，采取流域综合治理与生态保护相结合措施，实现莫残溪入湖河道的清水产生、输送和入湖。（2）坚持可持续发展的原则 应与该地区的社会效益、生态效益与经济效益紧密结合，在水环境改善的同时带动河道周边的产业结构调整、生态景观建设的快速发展，实现环境与经济协调发展。（3）遵循自然与生态性的原则 需适应河道沿线自然环境，以自然修复为主、人工修复为辅；应注重工艺和材料选用的生态性，减少混凝土、浆砌块石等“硬质”材料的使用。（4）坚持水量、水质与水生态“三修复”原则 修复河道水量，减少源头清水的浪费；修复河道水质，控制入河污染物，防止清水受到污染；修复受损的河道水生态环境，恢复河道水生态健康。通过水量、水质与水生态“三修复”，保证尽量多的优质清水入湖，保障洱海水质健康。（5）坚持“一河一策”的原则 根据不同河道、沿河不同区段的主要问题和现状特征，并从沿河的实际情况出发，针对河道各处的水污染负荷和性质，采用与该处相宜的治理工程和生态措施。（6）坚持多样性的原则 此处“多样性”指河道环境的多样性：即在基本满足行洪需求的基础上，宜宽则宽、宜弯则弯、宜深则深、宜浅则浅，形成河道的多形态，水流的多样性；河道生物多样性：即在河道污染治理和生态恢复中，沿河各段的工程设计中应体现生物多样性，采用多层次交错的植物布置，以使生态系统具有多样性的结构。2.3 设计原则（1）总体思路 考虑到莫残溪旱季缺水，本设计充分结合缓冲带现状基础，以“水质、水量”双提升及河道生态功能恢复为核心，按照“清水入湖、河岸自然、防洪安全”生态目标，坚持山水林田湖草系统共治。进而维持健康的湖泊生态环境，为洱海的保护作出贡献。（2）技术路线 在现场调查研究和收集资料的基础上，开展莫残溪水质负荷、径流水量的分析，针对性构建沟-渠-塘低污染水净化系统，恢复河流的生态河底以及两侧生态缓冲带，并结合当地地理、文化等元素构建生态文化廊道，以“水安全、水环境、水资源、水生态、水文化”五大核心开展设计。2.4 工程布局（1）工程内容和规模 莫残溪项目范围为苍山大道往下至洱海入湖口，总长 3.76km。主要开展清水产流区水生态修复、面源拦截工程、河道清水保质工程、河滨带生态修复工程、湖滨库塘水环境修复与保护工程。1）清水产流区水生态修复 莫残溪自苍山大道至西澜线（K0+000.00 至K0+400.00），构建自然水动力提升堆石，共计 400m，中国科技期刊数据库 工业 A-80-截留雨水的同时提升岸堤景观。2）面源拦截工程 莫残溪两岸流域内农田，自西澜线往下，约0.82km（1230 亩）农田的面源拦截工程，主要包括农田间低污染水处理系统工程、生态拦截沟渠工程。低污染水处理系统：对两岸农田中的灌溉调蓄塘新建宾格石笼加固护岸，布置生态浮床净化灌溉用水，低污染水处理系统共计 4 座，9456.66m。生态拦截沟渠：新建生态排水沟 1260m；修复农灌尾水截留调蓄带33129m（此工程量计入湖滨库塘水环境修复与保护工程）。3）河道清水保质工程 河道内杂草清除、淤泥清除 2.76km（K1+000.00至 K3+764.26）。自 G214 国道往下至神能庄道路口（K0+500.00 至 K2+500），共计 2km，采用鹅卵石修复河底。西澜线以下至大庄村（K0+400.00 至 K3+300），共计 3km，修建下凹式绿地，补种植物，提升截污效力，营造生态廊道；岸堤修建生态框护坡。3 结语 环境效益是本设计工程实施后最主要的效益，工程的实施将使莫残溪流域及其周边的生态环境得到极大改善，入湖污染负荷明显减少，村落的环境卫生条件得到提高，污染源得到有效控制。本设计保护莫残溪上游的生态，促进源头自然生态系统的恢复，维持生物多样性，保护水源地健康发展，通过对农村生活污水和垃圾的治理、低污染水收集与净化工程和农田废弃物资源化等工程实施，使莫残溪流域的村落污水得到有效收集和处理，农田面源也会有较大程度的削减，放还莫残溪水量；再结合生态堤岸建设，必然会使入河的污染物得到有效控制，改善入湖水质；河道内的溪流经过河道水质原位净化得到充分净化，水质进一步提高，为洱海提供了优质水源。参考文献 1许凯.地理国情数据增量提取方法研究以云南省为例D.昆明:云南师范大学,2019.2佚名.到2035年云南重要和典型生态系统得到全面保护EB/OL.https:/ 3张思思.基于灰色理论的洱海流域水污染控制研究D.武汉武汉:华中师范大学,2010.4黄明雨,窦家顺,杨四坤,等.洱海总有机碳的时空分布特征及其影响因素J.环境科学导刊,2021(1):20-27.5冯朝红,唐志坚.环洱海流域湖滨缓冲带生态湿地建设工程水土保持防治措施J.水利水电工程设计,2021(3):2.6沈兵.大理苍洱自然保护区生物多样性保护及其开发利用J.生物多样性,1998(2):72-77.7吴晓亮.洱海区域古代城市体系研究M.昆明:云南大学出版社,2004.8张贤都.西南山地典型古城人居环境研究D.重庆:重庆大学,2010.9黄明雨.环洱海主要入湖河流水质特征及入湖污染负荷估算J.人民长江,2022(1):67-72.10马军庄,张兵.苍山地质公园岩溶景观特征及保护对策J.中国水运(下半月),2019(1):203-204.