巢湖上游水源保护区湿地植被恢复初步研究——以合肥市董铺水库一级水源保护区为例

王 化 可

(安徽省水利水电勘测设计院， 合肥 230088)

巢湖是我国著名“五大”淡水湖之一，是长江下游重要的生态湿地，是抚育江淮儿女的母亲湖[1]。巢湖位于安徽省中部，长江下游左岸，流域面积13 486 km2，水深较浅，是典型的易富营养化湖泊。20世纪80年代以来，伴随着流域经济社会的快速发展，污染排放总量急剧增加，逐步积聚的污染负荷超出了巢湖水体的承载能力，大量营养元素输入水体，使巢湖衍变成了富营养化的蓝藻型湖泊[2]。目前对巢湖的研究大多集中在针对巢湖本身的地质环境、富营养化、环境容量、植物群落、生态调水等[2-5]方面，但从流域的角度对其污染物来源、入湖负荷分析、生态修复等研究较少。因而，本文从巢湖上游水源保护区湿地植被恢复角度对水生生物的污染物消减效果进行分析，为巢湖流域生态环境综合治理及水资源开发利用提供科学依据。

湿地是世界上生产力最高的环境之一，它是生物多样性摇篮，是植物遗传物质的重要储存地，无数的动植物依靠湿地提供的水和初级生产力而生存。湿地在提供水资源、调节气候、涵养水源、降解污染物、保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥了重要作用。国家明确要求要实行湿地面积总量管理，严格湿地用途监管，推进退化湿地修复，增强湿地生态功能，维护湿地生物多样性[6]。

1 研究区概况

1.1 水库概况

董铺水库位于巢湖支流南淝河上游，是合肥市重要饮用水水源地。水库大坝紧邻合肥市西二环路，坝址以上控制流域面积207.5 km2，占南淝河合肥市东门桥以上流域面积606 km2的34.2%。水库于1958年4月建成，是一座以防洪和城市供水为主，兼顾生态补水及养殖功能的年调节的大(2)型水库。设计洪水位31.50 m(吴淞高程，下同)，校核洪水位34.50 m，正常蓄水位28.00 m，死水位18.50 m。总库容2.49 亿m3，其中兴利库容0.75 亿m3。水库枢纽由大坝、泄洪涵洞、溢洪道和连通输水隧洞等组成。董铺水库饮用水源保护区共分为一级保护区、二级保护区和准保护区3个级别。本次研究的范围为水源一级保护区，其范围为30 m以下陆域和水域，面积约21.90 km2。

1.2 环库湿地存在的问题

近年来由于库周居民的垦殖及围库造塘，环库湿地面积萎缩较大。现存的环库湿地主要分布于入库河汊及水环库边26.5～28.5 m范围内，湿地区块分散，面积较小，植被种类较少等问题。为了增加消减入库污染负荷，本文对董铺水库环库湿地植被恢复进行初步研究。

2 湿地植被恢复

2.1 植物的恢复范围

湿地具有至少周期性地以水生植物为植物优势种、底层土主要是湿土、在每年的生长季节，底层有时被水淹没等特征[7]，因此，董铺水库湿地植物的恢复范围要考虑董铺水库的水位变化。根据董铺水库2002-2012年的运行水位分析，董铺水库大多数时间水位在27.0～28.5 m之间，多年平均出现天数202 d，出现频次为55.4%，27.0 m以下水位多年平均出现频次为35.3%，28.5 m以上水位多年平均出现频次仅为9.3%。

董铺水库不同水位区间多年平均水位统计见表1。

表1 董铺水库不同水位区间多年平均水位统计Tab.1 Statistics of water table of Dongpu reservoir in different water level intervals

结合董铺水库调度运用计划及实际调度运行情况，考虑湿地植物既需要一定时间晒滩萌发，也需要一定水深生长，本设计湿地修复与建设的范围为水库周边及入湖河道河口27.0～28.5 m区域，此水位范围同时也能满足湿地植物的两种生长需求。

2.2 植被选择与配置

2.2.1 选择原则

湿地植被选择遵循以下原则：优先选择本地抗逆性强的湿地植物；优先选择具有良好治污净化能力的湿地植物；优先选择根系发达、茎叶茂密、生物量大的湿地植物；优先选择年生长期长的湿地植物；按照植物对水深的要求，注重湿地植物的合理搭配；选择具有一定经济价值及景观效益的多用途性湿地植物。此外，由于项目区域为饮用水水源保护区，为了水源地水质安全，不能选择具有毒性的植物。在靠近城市建成区人口密集的地方可适当考虑景观需求。

2.2.2 植物选择与配置

植物选择，以水库周边现状植物样方调查为基础，在确保董铺水库水源地水质安全和生物安全的基础上，适当增加水生植物种类，提高区域生物多样性。根据调查结果，可供选取的挺水植物主要有荷花、芦苇、茭白、慈姑、香蒲、荸荠、灯心草、水生美人蕉、再力花、千屈菜，浮水植物主要有睡莲、芡实、菱、荇菜等。各植物的种植高程、规格、密度见表2。

表2 董铺水库湿地恢复植被配置特性Tab.2 Characteristics of aegetation restoration in Dongpu reservoir wetland

2.3 植被恢复设计

2.3.1 库周水系沟通

(1)水系沟通。为充分利用现有资源条件，增强湿地的净化和吸收效果，本设计将现有鱼塘和沟道进行沟通，并将鱼塘间的部分塘埂铲除，扩大水域面积，此举既增加水体的交换空间，又能增强湿地净化的效果，最大限度降低面源污染的入库量。经统计，董铺水库董铺水库周边鱼塘堤埂铲除及水系沟通总土方量6.5 万m3，分块统计结果从略。

(2)鱼塘清淤。现有鱼塘由于经营时间较长，塘底淤泥较多，营养物质丰富，根据测量情况，淤泥厚度在0.4～0.8 m。为了减少鱼塘污染物向水库转移，同时又利于水生植物生产，本设计对清退出的鱼塘进行清淤，清淤平均厚度0.3 m。经统计，董铺水库库周鱼塘清淤总量16.8 万m3，分块统计结果从略。

2.3.2 植被恢复设计

根据董铺水库周边湿地地块调查分析，本次需要植被恢复的区域共计26块，恢复总面积166.61 hm2。目前国内外对湿地植物种植面积与水面面积比例问题研究较少，在园林水景设计中水面配置水生植物时要与水面大小的比例协调，栽植不宜过密或拥挤，应留出1/2～1/3水面。由于本工程以消解入库污染物为主要目的，因此，本研究参考合肥市环巢湖治理中的其他工程的设计情况并结合董铺水库实际，水生植物种植区域面积按总面积的1/2设计。经计算，水生植物种植总面积83.31 hm2。由于受篇幅限制，以下以董铺水库北岸夏大郢植被恢复为例介绍植被恢复设计。

(1)现状植被情况。夏大郢湿地位于三国城附近，目前以荒地状态为主，部分区域种植有农作物。夏大郢湿地地块内，现状植物主要以假稻、稗为主，另外有香蒲、芦苇、莲、喜旱莲子草等少量分布。

(2)植物配置设计。夏大郢湿地地块内的植物配置不仅考虑植物的去污、净化水质的能力，同时兼顾植物配置的景观效果。所以在植物配置上，前景选择了植株高大美观、叶片似芭蕉的再力花，叶片翠绿、花朵艳丽的水生美人蕉，叶片如盘、绿荷消夏的荷花，姿态娟秀整齐、花色鲜丽醒目的千屈菜；同时这几种植物的根系发达，对微生物的生长具有促进作用，提高湿地的净化能力；作为前景植物，植株高低各不相同，又有层次的变化，形成良好的配置效果。背景植物选择了乡土植物芦苇，对当地的环境具有良好的适应能力，具有生态安全性，成活率高，为后期的养护提供了便利，同时芦苇植株笔直高大、净化水质，而且还有造纸的功能，可带来一定的经济效益。根据水位的高低不同，选择低杆挺水植物荸荠，植株呈线条状，营造了垂直的景观效果，也带来了经济效益。浮水植物以荇菜为主，外围以挺水植物作为屏障，荇菜置于栽植区域内部，增加景观性的同时，也考虑了尽量减少对董铺水库造成影响，降低养护难度。

根据夏大郢湿地的垂直分布特点可分为27.5～28 m、28～28.5 m两个水位区域。根据湿地不同立地条件，分别选择适应不同水深及水位变化的湿地植物，采取相应的规格措施详见表3。

表3 夏大郢湿地植物选择及配置Tab.3 Selection and arrangement of plants in Xia Daying wetland

水深在1.0～1.5 m深度范围，选择高杆挺水植物芦苇、香蒲等；水深在1 m内选择荷花、水生美人蕉、再力花、千屈菜、荸荠等低杆挺水植物及荇菜等浮水植物。所选植物种类以乡土水生植物为准则，由于该区域紧邻三国新城遗址公园，需满足一定的景观要求，因此配置一些景观价值高且具有一定去污能力的湿地植物，如：千屈菜、再力花、水生美人蕉、荷花等。夏大郢湿地恢复植物配置方案平面布置见图1，剖面布置见图2。其他区域设计思路和方法相同。

3 湿地植物污染物消减量分析

图1 夏大郢湿地植物配置方案平面布置Fig.1 Xia daying wetland restoration plant layout plan

图2 夏大郢湿地恢复植物配置方案剖面Fig.2 Xia daying wetland restoration plant Sectional view

(1)湿地植物在水质改善中的应用分析。董铺水库湿地内大量选用的挺水植物芦苇和香蒲，是长势良好的本地物种，同时大量研究均表明其生长速度很快，能吸收大量的氮、磷、钾等营养元素，如香蒲对氮、磷、钾的吸收能力分别为氮2 630 kg/(hm2·a)，磷403 kg/(hm2·a)，钾4 570 kg/(hm2·a)[8]。其他挺水植物选择如灯心草、荷花、慈姑、荸荠、水生美人蕉、再力花、千屈菜等，也均有一定去除营养物，改善水质的作用。浮水植物的应用丰富了湿地系统的植物多样性，通过挺水植物和浮水植物的共同作用，其改善水质的能力将会得到进一步加强。

(2)湿地植物对N、P去除的净化效果分析。不同植物的去污效果不同，同种植物在不同季节的去污效果亦不同，不同植物的组合也会影响到植物的去污效果。目前对于植物群落效应在湿地处理系统中的作用和贡献了解仍 不够深入，对植物与基质、微生物、动物的协同作用缺乏系统的定量研究方法和成果。本项目对董铺水库湿地植物污染物去除效果的分析，根据其他相关研究的经验值进行估算。较为精准的水库污染物去除效率和进、出水水质分析尚需要进一步的测试和实验分析研究获得。

根据合肥市环巢湖治理中的相关分析成果，挺水植物的对N的吸收能力为1 000～2 500 kg/(hm2·a)，对P的吸收能力为50～200 kg/(hm2·a)；浮水植物对N的吸收能力为100～350 kg/(hm2·a)，对P的吸收能力为100～350 kg/(hm2·a)。据此计算出董铺水库湿地去除N、P总量分别为：去除N量为81.93～204.83 t/a，去除P量为4.49～17.65 t/a。

4 结 语

水库一级水源保护区为生态敏感区，植被的选择应在保障水源地水质安全的前提下，根据水库的水位变化，选择适宜不同水深的乡土水生植物。同时应加强湿地植被种植后的管理，定期维护与植物收割，以期发挥植被对污染物吸收和降解能力、持续改善水库水质效果。

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致谢：湿地植被选择得到了安徽大学李玉成教授、安徽农业大学刘地博士等的指导，在此表示感谢。

[1] 朱 青,唐红兵.巢湖生态调水方案[M].合肥：安徽科学技术出版社,2016.

[2] 李如忠,洪天求.盲数理论在湖泊水环境容量计算中的应用[J].水利学报,2005,36(7):765-771.

[3] 路 娜,尹洪斌,邓建才，等.巢湖流域春季浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系 [J].湖泊科学,2010,22(6):950-956.

[4] 金菊良,吴开亚,郦建强.巢湖水质安全评价的对应分析和投影寻踪嫡祸合方法[J].四川大学学报(工程科学版),2007,39(6):7-13.

[5] 王化可,唐红兵.巢湖生态引水对改善江湖交换关系的作用研究[J].中国水利,2010,(23):27-29.

[6] 杨 劼. 探索湿地保护新理念，共谋长江流域大保护[N]. 中国绿色时报，2016-11-04(1).

[7] 陆健健.湿地生态学[M]. 北京：高等教育出版社.2006.

[8] Brix Ⅱ.Functions of macrophytes in constructed wetland[J].Water Science and Technology.1994,29(4):71-78.