北方典型草型湖泊（白洋淀）生态修复策略

5白洋淀生态系统健康状况预测研究项目（课题）名称：北方典型草型湖泊（白洋淀）生态修复策略目录第一章湖泊概论 错误!未找到引用源。。按照规划，白洋淀水质目标为Ⅲ~Ⅳ类，因此余水的主要控制指标SS值取为70mg/L，符合白洋淀规划目标水质要求。

《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的排放限值序号污染物适用范围一级标准二级标准三级标准1pH一切排污单位6～96～96～92悬浮物(SS)边远地区砂金选矿70800－城镇二级污水处理厂2030－其他排污单位70150400甘蔗制糖、苎麻脱胶、湿法纤维板、染料、洗毛工业20606003五日生化需氧量(BOD5)甘蔗制糖、苎麻脱胶、湿法纤维板工业30100600甜菜制糖、酒精、味精、皮革、化纤浆粕工业30150600城镇二级污水处理厂2030-其他排污单位30603004化学需氧量(COD)甜菜制糖、焦化、合成脂肪酸、湿法纤维板、染料、洗毛、有机磷农药工业1002001000味精、酒精、医药原料药、生物制药、苎麻脱胶、皮革、化纤浆粕工业1003001000石油化工工业（包括石油炼制）100150500城镇二级污水处理厂60120-其他排污单位1001505005氨氮医药原料药、染料、石油化工工业1550-其他排污单位1525-根据生态环境部发布的《湖泊河流环保疏浚工程技术指南》及国内类似清淤工程的实践经验，清淤余水处理主要解决细颗粒逃逸所造成的水体污染。从白洋淀清理出来的底泥中余水以无机颗粒为主，余水处理有细颗粒逃逸的风险。控制清淤余水水质宜结合清淤区原始水质及余水回排受纳水体实际情况、清淤工程量及余水水量综合确定。地表IV类水指标要求COD≤30mg/L，NH3-N≤1.5mg/L，TN≤1.5mg/L，TP≤1.5mg/L，氨氮、总氮指标要求高，余水水质状况碳源不足，可生化性极差，折点加氯法易造成二次污染，膜分离法、高级氧化法、超声法、生物法应用成本过高，因此不宜机械按照地表水水质标准进行控制。同时，综合《湖泊河流环保疏浚工程技术指南》及国内类似清淤工程的实践经验，本次试点以标准较高的SS值≤70mg/L作为主要控制指标，同时检测TN、TP、NH3-N、COD水质指标，作为参考指标分析清淤余水水质。4.生态清淤方案4.1背景2019年1月，经党中央、国务院同意，河北省委、省政府正式印发《白洋淀生态环境治理和保护规划（2018—2035年）》（以下简称“规划”），规划从生态空间建设、生态用水保障、流域综合治理、新区水污染治理、淀区生态修复、生态保护与利用、生态环境管理创新等方面进行了全方位的规划和统筹设计。规划特别提出，对淀区较重污染底泥，先行开展内源治理试点，科学评估清淤对于水环境和水生态的影响。目前，白洋淀底泥中沉积了大量动植物残体等有机质和营养盐，虽然底泥中重金属和持久性有机污染物未发现超标现象，但是氮、磷污染物含量较高，直接影响淀区水环境质量和水生态系统。《白洋淀生态环境治理和保护规划（2018—2035年）》对于这部分污染底泥提出了明确治理要求：一是分类处置鱼塘、荷塘及部分淀泊底泥；二是以减少扰动为原则，对较重污染底泥，先行开展清淤试点，科学评估清淤对水环境和水生态的影响；三是在试点的基础上，对污染底泥分区、分期实施生态清淤。为落实规划对于淀区底泥污染治理试点开展的要求，经开展底泥内源污染探索与治理的可行性研究。项目立足淀区生境破碎现状、污染情况、迫切治理需要、便于试验对比效果、经济规模合理性等几方面进行综合比选，筛选出底泥淤积较厚、水质较差、生态空间类型多样、生态空间破碎、水力连通性差、单元相对独立、征地拆迁量小、施工条件便利的区域开展底泥治理的可行性研究工作，经过多次论证分析，选定试点项目区为南刘庄和采蒲台试点项目区。选择有代表性区域底泥内源污染治理科学试验和开展清淤试点的重要意义在于：一是可以找出消减淤积底泥内源污染，重塑白洋淀底栖生境，修复白洋淀生态系统的科学路径，为再现白洋淀“苇之海、鸟类天堂”胜景奠定坚实基础；二是可以全面检验、科学评估底泥污染治理效果，建立底泥污染治理的技术标准体系；三是可以为降低人为扰动、防范淀底渗漏及保护底栖生物资源积累宝贵经验。（1）自然环境白洋淀位于京津冀腹地，距北京、天津、石家庄均120km，是“京津保金三角”核心区域。白洋淀属于温带半干旱大陆性季风气候区，四季分明，温度适中，春季干旱少雨多风；夏季受海洋气团控制，常为北太平洋副热带高压和印度洋低压影响，炎热多雨；秋季天高气爽；冬季受欧亚北方冷空气影响，常为蒙古冷高压控制，盛行由大陆吹向海洋的冬季风，寒冷少雪。绝对温差变幅较大，多年平均气温淀区多年平均蒸发量1621mm，最大年蒸发量1962mm，最小年蒸发量1412mm。最大蒸发月份为6月份占年蒸发量的16%。白洋淀在7m水位，水面面积为263km2，年蒸发渗漏水量约为1.5～2亿m³。白洋淀淀区水位7.5m时，水域面积321.73km2，蓄水容积5.115亿m3；水位9.0m时，水域面积366.36km2，蓄水量10.375亿m3；水位10.0m时，水域面积374.39km2，蓄水容积14.24亿m3。根据中科院统计监测数据显示，在淀区中心其含量小于地表水环境质量标准Ⅴ类水的标准限值。总磷（TP）的含量在淀区湿地规划范围内西北角的含量小于0.05mg/L，低于地表水环境质量Ⅲ类水标准限值；中心区的含量高于地表水环境质量Ⅴ类水标准限0.2mg/L，其余区域总磷的含量高于地表水环境质量介于Ⅲ~Ⅴ类水标准限值之间。氨氮（NH3-N）的含量低于地表水环境质量Ⅱ类水标准限值0.5mg/L，总体偏低。综合来看，首要污染物为总氮和总磷。白洋淀区域沉积物中总有机碳含量范围为15.993g/kg到68.830g/kg，平均值为17.24g/kg，占到沉积物中总碳含量的54.622-82.193%。白洋淀沉积物中总氮含量范围是0.580-5.55g/kg，白洋淀绝大部分淀区处于中度及以上污染水平，尤其以安新大桥、南刘庄、寨南、枣林庄、圈头、村极为严重，含量都已超过3.0g/kg。白洋淀不同淀区间沉积物磷含量差异较大。总磷含量最高的区域主要为南刘庄、端村、小田庄、关城、安新大桥，均在1000mg/kg以上。陈家淀、寨南村、河南村、漾堤口、马堡的总磷含量均高于500mg/kg。目前白洋淀底泥中各项重金属均未超标，处于正常沉积状态。社会经济条件白洋淀现隶属雄安新区管辖。根据2015年统计数据显示，纯水村40个，人口9.1万，全部位于安新县；半水村52个，人口12.4万。改革开放以来，淀区一直保持快速、健康发展的良好势头。九五期间初步形成水产、轻工、旅游三足鼎立的经济格局。经济发展质量明显得到提高，综合经济实力明显增强。白洋淀区域（安新县）一、二、三次产业结构，呈现24.8:43.7:31.5的健康长型结构。现代服务业形成众多新的发展亮点，增速明显加快，服务业增加值比重达到31.5%。旅游业优势进一步突出，全年接待国内外游客达到130万人。制造业支柱地位继续增强，第二产业增加值比重达到43.7%。农业注入新的活力，新技术新产品不断涌现。高耗能产业比重大幅度降低，战略新兴产业形成一批新的发展空间。淀内村庄产业类型混合多样。纯水村以水产养殖、旅游服务为主，部分混合食品加工等轻工业；西北部半水村以农业、制鞋业为主；南部半水村以农业、纺织品加工为主；东部半水村以塑料包装、玻璃纤维布、水产养殖为主。4.2清淤总方案试点区内源污染治理研究共分为四个阶段：评估与诊断阶段、策略与研究阶段、实施与评价阶段、总结与推广阶段，作总体框架如下图所示。图白洋淀内源污染治理试点项目研究工作总体框架4.3南刘庄生态清淤方案4.3.1清淤地点选择(1)清淤试点具体位置南刘庄全区具有下垫面类型丰富、污染底泥淤积厚、磷酸盐由水体向底泥释放重、水动力阻隔严重等特点，从南刘庄区域整体污染情况来看，西部台田、大杨家淀、小鸭淀、大鸭淀水体总氮、总磷含量高，处于劣Ⅴ类水平。南部区域靠近府河补水通道，且临近大堤，交通便利，施工可操作性行强，实施后具有明显示范效果。本着对居民生产生活影响较小、同时便于施工过程和效果评估的要求，南刘庄区和采蒲台区两个试点项目区域具体位置如图所示。图南刘庄和采蒲台试点具体落位图（2）南刘庄清淤试点现状南刘庄区域水体为Ⅴ类水，南刘庄试点项目区内范围，约有将近40%区域为林草地，30%为人工养殖鱼塘，剩余30%为原状淀面，水体流动性差，水质富营养化较为严重。底栖动物种类主要以螺类为主，虾类和蚌类较少，尤其是对水质和水体流性要求比较大的蚌类数量非常少；螺类主要分布在现状鱼塘区域。现状淀面区域，尤其是东北角区域的较大面积中存在少量的虾和蚌类，数量极少。底栖动物整体上分布不均，种类较为单一，对环境，水质要求高的种类稀少。南刘庄试点项目区内浮游动物19种，其中枝角类最多，约占总数的50％；浮游动物平均密度4160ind/L；平均生物量1.24mg/L。Margalef多样性指数为1.83～3.51。根据浮游动物相关参数分析，相关数据指示该示范项目区水质处于中度污染水平。南刘庄试点项目区内水生植物现状挺水植物种类以芦苇和少量荷花、窄叶香蒲为主，生态结构和种类及其单一，受水质污染和人为干扰严重。浮水植物主要有菱、荇菜和少量槐叶萍，整体呈现出种类单一，耐污选择趋势明显。现状沉水植物大多分布在东北角现状淀面区域的浅水区范围内，数量单一，种类非常少，主要以眼子菜属的种类为优势种群，局部有少量的金鱼藻和狐尾藻，总体上沉水植物生物量偏低，物种多样性遭到了较为严重的破坏和限制。南刘庄试点项目区浮游植物87种(属)，群落组成以蓝藻、隐藻和绿藻为主。该区域内细菌调查监测结果显示，南部鱼塘区域普遍细菌含量很高，北部淀面区域呈明显下降趋势，整体上菌类和藻类分布呈现出负相关的分布规律。（3）清淤地点底泥污染特征南刘庄底泥pH在7.8~8.2，污染底泥层（A层）、污染过渡层（B层）、正常湖泥层（C层）的pH总体呈轻微升高趋势。有机质含量各层差异较大且呈自上而下降低趋势，污染底泥层（A层）、污染过渡层（B层）、正常湖泥层（C层）等各层有机质含量分别为4.0%、1.6%、1.1%。试点项目区底泥重金属含量均远低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》规定的风险筛选值，说明底泥作为农用地土壤风险低，一般情况下可以忽略不计。南刘庄试点项目区自由淀泊和鱼塘总氮含量均在约0.05m处出现极大值。此外，试点项目区内不同下垫面的总氮含量差异较大。南刘庄试点项目区自由淀泊和鱼塘总磷含量在0.05m处出现极大值。此外，试点项目区内不同下垫面的总磷含量差异较大。根据前期已有分析资料，初步判定底泥中TP和NH3-N作为对水质有影响的主要污染因子。试点项目区的底泥吸附-解吸实验数据显示，TP和和NH3-N的释放浓度总体随深度增大而降低。4.3.2清淤工程分区南刘庄试点区划分为活水循环区、生态清淤区、原位治理区、原状对比区、民用设施保留区等五个分区。图南刘庄试点项目区分区平面示意图活水循环区：区域面积为0.527km2，采用活水循环方式进行内源治理，主要施工内容为拆除阻隔水力连通的围堰，围堰拆除的工程量为10.45万m3。生态清淤区：区域面积为0.42km2，采用生态清淤方式进行内源处理，主要施工内容为环保绞吸船、高浓度泥浆泵和挖掘机具等设备对该水域进行底泥清淤，清淤厚度为0.1~1.068m。采用水陆两栖挖掘机拆除围堰。清淤后进一步开展区域内的生态恢复。污染底泥清淤工程量22.75万m3，拆除围堰工程量12.33万m3。原位治理区：区域面积为0.004km2，采用“微生态构建治理技术”对水体进行处理。原状对比区：区域面积为0.003km2，主要作为对比分析各内源治理方案实施效果的参照区域。民用设施保留区：区域面积为0.026km2，本区域现状为民房及农作物，从土地使用程序上不宜进行处理，因此保留此区域现状。4.3.3清淤深度确定南刘庄自由淀泊水域底泥TP与TN含量在0～0.2m较高，并且随深度递减，至0.3~0.4m左右，TP与TN含量迅速降低，出现明显拐点，随后缓慢降低。由背景值法、拐点法和分层释放速率法分析所得南刘庄自由淀泊建议清淤深度hb为0.53m，hg为0.49和hf为0.48m。这种差异反映了上述三种方法判定依据的不同，即对于污染物含量和释放风险各有侧重。同时，上述三个建议清淤深度均分布于过渡层B，而过渡层B厚度达0.21m，综合考虑三种方法的特点，取平均值优化过渡层的清淤厚度，可更有效保障生态清淤效果。因此，南刘庄自由淀泊的建议清淤深度h确定为0.5m。南刘庄鱼塘水域底泥TP与TN含量在0～0.1m较高，并且随深度递减，至0.1~0.2m左右，TP与TN含量迅速降低，出现明显拐点，随后缓慢匀速降低。由背景值法、拐点法和分层释放速率法分析所得南刘庄鱼塘建议清淤深度hb为0.19m，hg为0.16m和hf为0.15m。综合考虑三种方法的特点，取平均值优化过渡层的清淤厚度，南刘庄鱼塘的建议清淤深度h确定为0.165m。4.3.4疏挖分区结合南刘庄试点的位置、尺度及现状情况，采用绞吸清淤、干挖清淤及高浓度泥浆泵清淤的方式进行污染底泥清淤试验。结合三种清淤工艺的特点，将南刘庄试点区生态清淤区划分为环保绞吸船施工区、高浓度泥浆泵施工区和干挖施工区三个区。(1)环保绞吸船施工区南刘庄试点区生态清淤区北侧为淀面，水域开阔，利于环保绞吸船施工及进出，将该区域划分为环保绞吸船施工区，面积为0.1874km2。区域选择绞吸挖泥船进行污染底泥的清淤，根据不同条件采用分段、分层、分条的方式进行施工。对该施工区进行进一步划分，分区间隔为100m，各分区设计标高为2.90~4.15m，清淤厚度为0.256~1.068m。（2）干挖施工区干挖施工区位于环保绞吸船施工区南侧，现状为连片鱼塘，封闭性相对较好，将水抽干经晾晒后，干挖施工机械进场，将该区域划分为干挖施工区，面积为0.1394km2。各鱼塘的清淤厚度根据各鱼塘的不同污染情况进行确定，鱼塘沟的清淤厚度为0.5m，鱼塘内部区域的清淤厚度为0.1m~0.325m。（3）高浓度泥浆泵施工区高浓度泥浆泵施工区位于干挖施工区南侧，现状为连片鱼塘，封闭性相对较好，便于将鱼塘中水抽干后开展高浓度泥浆泵施工，面积为0.076km2。鱼塘沟的清淤厚度为0.5m，各鱼塘的清淤厚度根据各鱼塘的不同污染情况进行确定，鱼塘内部区域的污染底泥清淤厚度为0.1~0.425m。4.3.5围堰拆除方案南刘庄区围堰及水力连通阻隔需拆除范围为：西侧拆除阻隔水力连通的围埝、部分台田、部分苇田等；东南侧拆除鱼塘现状鱼塘内部子围埝，底泥疏挖结束后，封闭区域注入淀区现状水，待试点区监测评估结束后，拆除全部围堰，其中原位治理区域需要根据水质监测结果评估，确保不会对淀区存在影响后拆除围堰，南刘庄试点项目区围堰拆除的总工程量为22.78万m³。4.3.6底泥输送南刘庄区清淤湿作业采用环保绞吸船+高浓度泥浆泵。环保绞吸船及高浓度泥浆泵通过管道将底泥输送到脱水场。图南刘庄区清淤湿作业输送管线布置图南刘庄区干作业主要涉及部分鱼塘干挖及围堰拆除，采用水陆两栖疏挖设备+一般土方机械施工，清除后由运输车运输到堆存区。图南刘庄区清淤干作业输送管线布置图4.3.7底泥脱水南刘庄试点项目区绞吸清淤底泥采用土工管袋法脱水，高浓度泥浆泵清淤底泥采用板框压滤法脱水，干挖施工区采用自然晾晒法脱水，以对比验证不同工艺的实施效果。南刘庄区脱水场地选择为施工区东南侧淀外农田，选择面积为6万m2，该区域采用土工管袋工艺进行淤泥脱水，充填高度为2.4m（每层1.2m），能够容纳本区域湿作业清淤淤泥。南刘庄区域堆土场选择为东南侧坑塘，选取面积4.7万m2，深度5m，库容量22.5万m³，直接利用干挖土方回填至坑塘内，进行坑塘修复。图脱水场及堆存区位置示意图4.3.8底泥脱水4.3.9底泥资源化拟回填坑塘位于试点区东南侧，运距约5km，容积约22.5万m³。可将坑塘等分成2个区块，将围堰拆除的约12.33万m³土方储存于其中一个区块，待周边有路基工程时，可通过处理用于路基填料；将自然晾晒产生的约2.72万m³底泥及土工管袋脱水产生的约8.53万m³底泥回填于另一个区块，土工管袋脱水后其余的7.64万m3用于绿化种植土。可将板框压滤脱水的约1万m³底泥制备蓄水陶土，将其余的约0.12万m³底泥制作轻型建材。4.4采蒲台生态清淤方案4.4.1清淤地点选择(1)清淤试点具体位置采蒲台全区具有氨氮总体从底泥向上覆水释放趋势、释放通量较大，水动力阻隔严重等特点，从污染情况来看，聚龙淀、泛鱼淀、孟家淀水体总氮、总磷含量高，处于劣V类水平。其中，聚龙淀和孟家淀靠近小白河补水通道，污染治理要求迫切，实施后具有明显示范效果。本着对居民生产生活影响较小、同时便于施工过程和效果评估的要求，南刘庄区和采蒲台区两个试点项目区域具体位置如图所示。图南刘庄和采蒲台试点具体落位图（2）采蒲台清淤试点现状采蒲台试点项目区水质为Ⅴ类水。采蒲台试点项目区内范围，现状为圩堤围堰成的鱼塘，水体流动性差，长期的鱼类养殖导致水质富营养化程度高，主要水生物状况受人为影响严重，没有完备、系统的水体生态系统和水生物营养层级。高等水生动物中主要物种鱼类多为人工养殖的鲢鱼、鲫鱼和草鱼等经济种，耐污能力大，种类单一，数量多。底栖动物种类主要以螺类、虾类为主且数量较少，螺类主要有中国圆田螺、绘环棱螺和梨形环棱螺等。采蒲台试点项目区内浮游动物15种，其中枝角类最多，约占总数的38％；浮游动物平均密度4320ind/L；平均生物量1.24mg/L。Margalef多样性指数为1.81～3.42。根据浮游动物相关参数分析，数据指示该区域属于处于中度偏重污染水平。采蒲台试点项目区内水生植物现状挺水植物种类以芦苇主，数量较少，主要存在局部圩堤围堰附近的浅水区。浮水植物主要以菱、荇菜为主，数量少，种类单一，分布不均。沉水植物也存在极少，大多也分布圩堤围堰附近的浅水区域，主要以眼子菜属为主，数量少，种类单一。采蒲台试点项目区浮游植物40种(属)，群落组成蓝藻、绿藻为主，浮游植物种类较少，密度相对小，主要受鱼塘养殖导致的水体富营养化，水质恶化引起。细菌含量较高，也可指示出该区域水质污染较为严重。（3）清淤地点底泥污染特征采蒲台底泥pH在7.8~8.2，污染底泥层（A层）、污染过渡层（B层）、正常湖泥层（C层）的pH总体呈轻微升高趋势。试点项目区底泥重金属含量均远低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》规定的风险筛选值，说明底泥作为农用地土壤风险低，一般情况下可以忽略不计。采蒲台试点项目区总氮含量在约0.05m出现极大值，随后总氮含量呈下降趋势；此外，试点项目区内不同下垫面的总氮含量差异较大。采蒲台试点项目区总磷含量在0.05m出现极大值，随后总磷含量呈下降趋势；此外，试点项目区内不同下垫面的总磷含量差异较大。根据前期已有分析资料，初步判定底泥中TP和NH3-N作为对水质有影响的主要污染因子。试点项目区的底泥吸附-解吸实验数据显示，TP和和NH3-N的释放浓度总体随深度增大而降低。4.4.2清淤工程分区采蒲台试点区划分为增殖放流育苗区、生态清淤区、原位治理区、原状对比区等四个区域。图采蒲台试点项目区分区平面示意图增殖放流育苗区：区域面积为0.67km2，为整个白洋淀区域的增殖放流育苗区，维持现状。生态清淤区：区域面积为0.329km2，采用生态清淤方式进行内源处理，主要施工内容为采用环保绞吸船、高浓度泥浆泵和挖掘机具等设备对该水域进行底泥清淤，清淤厚度为0.1~0.37m。采用水陆两栖挖掘机拆除围堰。清淤后进一步开展区域内的生态恢复。污染底泥清淤工程量11.36万m3，拆除围堰工程量15.22万m3。原位治理区：区域面积为0.028km2，采用“微生态构建治理技术”对水体进行处理。原状对比区：区域面积为0.033km2，主要作为对比分析各内源治理方案实施效果的参照区域。4.4.3清淤深度确定采蒲台鱼塘水域底泥TP与TN含量在0～0.2m较高，并且随深度递减，至0.3~0.35m左右，TP与TN含量迅速降低，出现明显拐点，随后缓慢匀速降低。由背景值法、拐点法和分层释放速率法分析所得采蒲台鱼塘建议清淤深度hb为0.24m，hg为0.2m和hf为0.195m。采蒲台鱼塘的建议清淤深度h确定为0.21m。4.4.4疏挖分区结合采蒲台试点的位置、尺度及现状情况，拟采用绞吸清淤、干挖清淤及高浓度泥浆泵清淤的方式进行污染底泥清淤试验。结合三种清淤工艺的特点，将采蒲台试点区生态清淤区划分为环保绞吸船施工区、高浓度泥浆泵施工区和干挖施工区三个区。（1）环保绞吸船施工区采蒲台试点区中部水域较为开阔，现状为鱼塘，面积为0.262km2。选择绞吸挖泥船进行污染底泥的清淤，根据钻孔资料对该区域进行进一步划分，间隔为100m，鱼塘沟的清淤厚度为0.5m，各鱼塘的清淤厚度根据各鱼塘的不同污染情况进行确定，鱼塘内部区域清淤厚度为0.1~0.37m。（2）高浓度泥浆泵施工区本区域为封闭鱼塘，呈东西向狭长型布置，周边由围堰封闭，考虑高浓度泥浆泵的施工要求，面积为0.036km2。本区选择高浓度泥浆泵等施工工艺完成污染底泥的清淤，选择水陆两栖挖掘机进行围堰拆除。鱼塘沟的清淤厚度为0.5m，各鱼塘的清淤厚度根据各鱼塘的不同污染情况进行确定，鱼塘内部区域的污染底泥清淤厚度为0.29m。（3）干挖施工区采蒲台试点区南侧为鱼塘，密闭性较好，面积为0.031km2。选择水陆两栖挖掘机及其他一般土方机械进行底泥的清淤及围堰的拆除，鱼塘沟的清淤厚度为0.5m，鱼塘内部区域的清淤厚度为0.23m。4.4.5围堰拆除方案采蒲台区围堰需拆除范围为：施工区内部围堰均为鱼塘现状围堰，首先拆除鱼塘内部子围埝，底泥疏挖结束后，待试点区监测评估结束后，拆除外部围堰，其中原位治理区域需要根据水质监测结果评估，确保不会对淀区存在影响后拆除其四周围堰，采蒲台试点项目区围堰拆除的工程量为15.22万m³。4.4.6底泥输送采蒲台区清淤湿作业采用环保绞吸船和高浓度泥浆泵，现状基本为封闭区域。清淤设备通过管道将底泥输送到脱水场。图采蒲台区清淤湿作业输送管线布置图采蒲台区干作业主要涉及部分狭窄水道干挖及围堰拆除，采用水陆两栖疏挖设备施工，清除后由驳船及运输车运输到堆存区。图采蒲台区清淤干作业输送管线布置图4.4.7底泥脱水采蒲台试点项目区绞吸清淤底泥及高浓度泥浆泵清淤底泥采用真空预压法脱水，干挖施工区采用自然晾晒法脱水，以对比验证不同工艺的实施效果。采蒲台区脱水场地选择为施工区南侧淀外的坑塘，该坑塘面积约为5万m2，深度约6m，容积约30万m³，能够容纳本区域湿作业清淤淤泥，将淤泥直接吹填至坑塘内，采用真空预压工艺进行脱水。采蒲台区域堆土场选择为脱水场西侧农田，计划堆存高度为2m，计划选取面积0.85万m2，待底泥脱水后，采用堆土场内土方覆盖坑塘，用于坑塘修复。图脱水场及堆存区位置示意图4.4.8余水处理4.4.9底泥资源化真空预压后底泥方量约8.69万m³，自然晾晒方量为0.76万m³，围堰拆除约15.21万m³，合计约24.66万m³，脱水处理后的底泥5.23万方用于加固场内临时道路，其余拟全部回填坑塘，坑塘即位于底泥脱水区旁侧。第二节水生植物修复技术1.水生植物对近自然湿地水质的净化机制1.1用于水质净化的水生植物近自然湿地中用于水质改善的先锋种及丰富物种多样性的植物类型：挺水植物、漂浮及浮叶植物、沉水植物。挺水植物具有生长速度快、根系发达等特点，常用来作生态护岸，以及抵挡风浪。包括芦苇(Phragmitescommunis)、香蒲(TyphaorientalisPresl)、灯心草(JuncuseffususL.)、水芹(Oenanthejavanica(Bl.)DC.)、慈姑(SagittariatrifoliaL.var.sinensis(Sims.)Makino)、鸢尾(IristectorumMaxim.)、菖蒲(AcoruscalamusL.)、水葱(ScirpusvalidusVahl)。漂浮及浮叶扎根植物由于其蔓延速度快，适应环境能力强，常用来净化高浓度氮磷污水。研究较多的当属浮萍(LemnaminorL.)、水浮莲(Eichhorniacrassipes(Mart.)Solms)、荇菜(Nymphoidespeltatum(Gmel.)O.Kuntze)、水鳖(Hydrocharisdubia(Bl.)Backer)。沉水植物是研究最多的一类水生植物，由于其周身生活在水中，全身皆可吸收水环境、底泥中的污染物。生长旺盛，形成“水下森林”，即可削减风浪，降低水流对水底冲刷强度，又可拦截悬浮颗粒物，阻止其二次悬浮，还可用于渔场养殖业，金鱼藻、穗花狐尾藻等是河虾、螃蟹等水产的上乘饵料。另外，沉水植物还可为底栖水生动物及微生物提供广阔的栖息环境与附着场所。沉水植物作为生产者，是水下生态系统的基础，促进了水下生态系统的恢复与平衡。包括金鱼藻(CeratophyllumdemersumL.)、轮叶黑藻(Hydrillaverticillate)、穗花狐尾藻(MyriophyllumspicatumL.)等。1.2水生植物水质净化机制水生植物本身净化水质的机制主要是依靠植物根系、植物体对环境中营养物质及污染物的吸收，来维持自身生命活动及代谢活动。另外，庞大就复杂的植物根系会附着大量的微生物种群，微生物通过其自身的代谢活动不仅消耗环境中的有机物分子，还会改变周围环境中的离子种类及电负荷ADDINNE.Ref.{F01CE07B-48D6-44EB-84F4-4C9278D1E60D}(Sui,Liuetal,2016)，进而促进植物本身的生长，二者相辅相成ADDINNE.Ref.{60FBA211-3EE2-44B5-9624-5095045571AB}(Vendramelli,Vijayetal,2016)。水生植物处理水质技术属于一种原位处理技术，植物根系直接扎根于底泥中，污染物被直接富集在植株体内；沉水植物、浮叶、漂浮植物及植物体与水环境直接接触，直接吸收、过滤水体中的氮、磷、有机物及泥沙等物质。另外，植物是整个生态系统食物网的初始端，是将环境因子与生物因子联系起来的媒介，是带动整个物质循环、能量流动的发动机，是生态系统功能稳定的承载者，起到多方面的功能作用。依靠光合作用，释放DOADDINNE.Ref.{B0A3C63C-E312-4B53-96CA-422D11141ADA}(Liu,Huetal,2016)，使得动物、微生物才可间接利用太阳能，产生的氧气，支持动物、微生物的生存。水生植物的净化机制可以从以下方面概述。（1）外在的物理作用植物体本身可以使得水体中的暗流风浪强度减小，减少暗流对基底或底泥的冲刷，起到生态固底的作用；另外，沉水植物及扎根浮叶植物水底形成的“水下森林”，构成“森林”的主干，漂浮植物丰富的根系系统构成“森林”的支网，截留到较多的悬浮颗粒，进而形成类似生物膜的滤膜ADDINNE.Ref.{CDE2397E-A506-4866-92C3-FEC04DBC55E3}(Zhang,Liuetal,2014)，形成一道道稠密的滤层，从而吸附过滤更多的颗粒物，这些颗粒物也会微生物带来更多的底物和电子供体，以及塑造天然微生物群落来增强遗传反硝化潜力ADDINNE.Ref.{910F1E4A-7BEE-473C-BC17-D908F0D43AF5}(Baeye,Fettweis,2015)。另外，由于植物根系的固定作用，减少了固体悬浮物的再悬浮，也在一定程度上降低了底泥氮、磷的释放，相当于减少了3-5%的外源磷摄入ADDINNE.Ref.{6A2BD242-7981-419A-A495-7CBA45F8E48B}(Horppila,Nurminen,2010)。（2）内在的消化吸收作用水生植物的生长繁殖依靠水环境及底泥中的碳、氮、磷等有机营养以及无机盐。水生植物生长速度快、生物量大，氮磷等污染物净化率相当可观。有研究设计在动态连续流，持续进、出水，水力停留时间为3d条件下，研究轮叶黑藻、黄菖蒲等植物对生活污水厂尾水净化效果，结果表明其对总氮的去除率可达45.74、43.41%，对氮的富集量达到7.36、4.46gADDINNE.Ref.{921405AD-CF82-4FBA-AE79-59AAA61A84C0}(刘海琴,邱园园等，2018)。另有些学者通过人工浮岛的实验，研究水生植物组合在静水中的净化效果，结果表明，水葱、狐尾藻、鸢尾3种植物组合对总氮的去除率高达94.07%，其株高增加量高达（78.25±11.28）cm，实验进一步表明，组合生长的株高增长量均大于单一种植模式下的增长量ADDINNE.Ref.{47EF27E1-F50B-4C60-AB9D-AB5AC137525A}(张泽西,刘佳凯等，2018)。将氮磷等污染物从湿地中根本去除的途径则需要通过平衡收割。在水生植物生长旺盛时期，平衡收割的频率严重影响水生植物的生物量ADDINNE.Ref.{F74FA6A1-FD09-4FCD-9292-10DE1F5DE049}(Verhofstad,Poelenetal,2017a)。研究表明，平衡收割频率为两月一次时，植物生长的生物量最大，只在结束时收割一次以及在开始、结束时各收割一次的处理组，与两月收割一次的处理组的生物量相比，分别减少32%和27%。（3）重金属净化机制水生植物对重金属的处理机制在于植物体的同化、过滤以及积累与迁移作用，往往离不开微生物的作用。不同生活型的水生植物其净化效率也不一样，其中漂浮植物＞沉水植物＞挺水植物。有学者认为对于大多数重金属种类来说，沉水植物与周围环境没有显著的相关性，其选择性与植物种类有关，大茨藻对As和Cd的净化效果较好，金鱼藻对Co、Cr、Fe等元素吸收较强，苦草则对Pb有较好的处理效率ADDINNE.Ref.{BBBF8176-CE82-4EDF-9CD8-DA6C6C997039}(Xing,Wuetal,2013)。另外，处理效果与生物量密切相关，生长快且产量大的植物，其富集效率也高。研究表明重金属的富集对根系发达、生长速率快的植物的生长无影响，根系少且细，生长速度慢的植物并不适合用于处理含重金属的水体ADDINNE.Ref.{8442B978-0FFF-4DE6-A64B-EC9A3FE5FBCC}(Rezania,Taibetal,2016)。对于一些重金属，植物本身是不需要的，富集到一定程度对植物本身也会有一定的毒害作用，此时，一些特殊植物则会产生相应的机制来克服，这类生理作用通常指螯合、络合、羟化、氧化及区室化作用ADDINNE.Ref.{25C011D3-849F-4DD5-B825-F3EC52F461B1}(张泽西,刘佳凯，2018;Zhang,Taoetal,2018)。（4）藻类的抑制机制水生植物对藻类的抑制机制可分为两种，竞争与偏害作用。竞争作用是指，生活在同一区域，水生植物生物量大，生长时间长，竞争优势大，可以抢占藻类的生存空间，比如阳光、氮磷等营养物质，达到抑制其生长的目的。另一方面，偏害作用指水生植物会释放一种或几种化感物质，类固醇、菇类化合物等ADDINNE.Ref.{03F4F515-DEC4-45D7-9191-D4065500ACF6}(Murphy,Rajabzadehetal,2016)，可对藻类的蔓延起到一定的控制作用。（5）各形态氮的净化机理水生植物对氮的净化作用包括植物体的吸附、吸收利用、微生物的同化作用。不同的实验条件，不同的场地，不同的氮磷配比，不同的植物类型，不同的生长状态，导致不同文献中的水生植物净化系统的去氮贡献率差别，氮去除机理存在争议。有研究表明，植物的同化作用对氮磷去除率的贡献率为1-3%。而有些研究通过人工浮岛的实验发现，植物吸收对氮的贡献率高达23.7%-38.7%ADDINNE.Ref.{349687D9-8FB9-4E67-AF20-965A36750DB6}(蒋春,蒋薇薇等，2014)。有学者利用15N同位素示踪法，通过生态模拟柱的实验，认为微生物进行的反硝化过程是主要的贡献过程，伊乐藻的存在促进了反硝化反应的进行，实验柱氮吸收速率最高为99.35μmol/(m2·h)，植物的氮吸收最高速率为36.55μmol/(m2·h)ADDINNE.Ref.{422FBBC7-0C3E-4FEC-AA2F-6B2DE6BA2E78}(刘丹丹,李正魁等，2014)。研究认为氮的去除主要取决于植物与微生物的相互作用ADDINNE.Ref.{D86391FD-3961-4BF4-B3F3-C0F98AFDA2CA}(Greulich,Bornette,2010)。（6）各形态磷的净化机理水生植物净化磷的途径主要包括化学性沉淀、吸附和吸收ADDINNE.Ref.{9A9EC9E5-FEAC-43EC-99E7-82BE3E571AB3}(Nedjah,Hamdaouietal,2015)。磷作为水生植物生长必须的营养物质，生长繁殖从环境中吸收大量的磷，水生植物只有枯体腐烂时才会释放磷，植物的吸收作用则被认为是固磷能力最强的方式。认为磷的去除主要依据植物的吸收，通过农村河流实验表明漂浮植物凤眼莲和水浮莲磷去除率分别为58、64%。一般认为，总磷无法从水体或底泥中彻底去除，只是改变了磷的存在形式，可溶性磷酸盐与底泥或水体中的盐类结合生成不溶性磷酸盐，经过产酸微生物的作用，使得环境中的pH降低，不溶性磷酸盐又变成磷酸或可溶性磷酸盐。植物的收割和污泥的排放，只是把总磷从一个环境转移到另一个环境。研究认为，微生物的去除贡献率可达50-65%，植物的同化率只有1-3%ADDINNE.Ref.{3F020F85-D028-4B56-8825-40C13269338C}(张芳，2016)。积聚磷酸盐的微生物若不通过排泥或清淤，也无法从环境中彻底清除，有调查表明，近年来，总磷成为水体超标的污染物。1.3微生物与水生植物联合净化近自然湿地水质的净化机制植物与土壤微生物是为湿地系统发挥作用的至关重要的两种生物，更具体的指土壤中与植物相关的微生物群落。植物根系周围的土壤区域受到植物内发生的生理过程的积极影响，称为根际。植物的根也为微生物生物膜的附着提供附着环境，称之为根茎微生物生活区。Lindseyetal.(2019)认为湿地植物根际和根际土壤中微生物群落结构和功能的位点特异性差异是由植物种类决定的。根际和根状茎群落由植物介导的环境条件变化形成，如氧气，pH值，碳氮比和水的可用性梯度。大量人工湿地系统的实验强调了植物在提高湿地效率方面的重要性，尽管研究表明大部分污染物去除归因于湿地基质内发生的微生物活动、物理、化学过程。湿地自身除了提供湿地基质的物理稳定性外，包括冬季霜冻期间的保温和水流速度的降低，通过植物根系为土壤微生物群提供独特的微生境来提高湿地的效率。Vymazaletal.(2007)研究表明与植物根系内发生的生物过程相关的这些微生境提供适合许多不同微生物群的利用环境，促进营养物质的快速循环。微生物与植物之间存在高度相关性与依赖性。植物与微生物共同参与环境中的氮素循环，微生物是含氮化合物去除的主要承担者。复杂的微生物过程可以将氨氮、硝氮转化成N2，将含氮有机物分解为无机物供水生植物吸收。植物一方面通过释放O2改变微生物的群落结构ADDINNE.Ref.{BE128057-B593-425B-BA50-E6EBABDA01D7}(Coban,Kuschketal,2015)，一方面通过分泌某种物质微生物的代谢功能ADDINNE.Ref.{DC3B5678-5120-4B5A-B14A-6F2D6C464212}(Paranychianakis,Tsikniaetal,2016)。研究表明，植物表面存在共生菌，形成共生关系。Festeretal.(2014)认为适合的植物组合及其相关的内生菌可以改善植物生长，增强有机污染物的生物降解，在根际或内生圈中，大大加快了从土壤中去除有机污染物的速度。植物从根际到整个内生圈，存在着丰富的微生物群落。这些微生物与其寄主植物处于密切接触状态，并在植物发育、生长和健康方面发挥重要作用，同时处理环境中的污染物。内生菌与植物间属于共生关系。而内生菌与宿主植物进行这些亲密的相互作用时而不会造成感染或其他负面影响。同时，大量的研究表明共生菌也会促进植物的生长，促进植物的生命活动，进而提高植物自身对污染物的耐受度。共生菌辅助植物在土壤中的修复得到了广泛的应用。水生植物庞大的根基系统为微生物提供合适的栖息环境，根据O2的含量分为好氧区、兼性厌氧区、厌氧区ADDINNE.Ref.{BCBB4E8B-0824-43F1-805D-89AC7B5CCE7B}(Zhou,Wangetal,2017)。促进硝化、反硝化、厌氧氨氧化反应的进行ADDINNE.Ref.{A8F0512A-7DA2-4594-AEFF-76F0D0221D45}(唐静杰，2009)。好氧、缺氧、厌氧的交替，使得植物根系周围形成多种适宜各类微生物种群栖息的微环境ADDINNE.Ref.{2B6B8E6B-51AC-4EF9-9220-DE497752726C}(夏晞娟,竺乃恺等，1995)。生物除磷原理包括两方面：好氧、厌氧积磷菌的超富集作用和植物微生物引起的吸附作用ADDINNE.Ref.{FC54C1BF-3273-4912-9C14-615B8D524267}(Xinxin,Shubiaoetal,2014)。微生物对磷去除率的贡献率在大约19%ADDINNE.Ref.{87B1A8C4-32A5-4917-A21C-643DE74738FB}(Wang,Lietal,2016)。2.水生植物修复技术大多数湖泊中，都有水生植物和藻类分布在浅水域中，这些生物群落对湖泊水体具有非常大的影响,它们能吸收N、P，提高水体的透明度。一般认为，水生植被的覆盖可使湖泊30%的区域保持良好的生态状况。湖泊水生植被的重要环境生态功能已经为人们所认识，保护和恢复水生植被已被作为保护和治理湖泊环境的重要生态措施。因此，大型水生植物的恢复是湖泊环境和湖泊生态恢复的最重要的途径之水生植被恢复是一项系统工程，需要科学的设计，并巧炒地利用各种环境工程技术和生态工程技术。恢复水生植被是一个十分严峻的过程，它包含了目标水生植被的优化设计、适宜环境条件的创建、一系列水生植物的引种栽培与种类演替、植被管理等环节，任何一个环节的硫忽都有可能导致全面的失败，造成巨大的损失（1）挺水植物的恢复恢复挺水植物一般无需任何演替过程，在确定目标植被的空间分布和种类组成之后，可以直接进行种植。（2）浮叶植物的恢复浮叶植物对水质有比较强的适应能力，可以直接进行目标种的种植或栽植。（3）沉水植物的恢复沉水植物与挺水和浮叶植物不同，它生长期的大部分时间都浸没于水下，因而对水深和水下光照条件的要求都较高。沉水植物的恢复是湖泊水生植被恢复的重点和难点。3.浮岛净化技术人工浮岛，就是在漂浮于水面的人工浮体结构上面栽植水生植物。人工浮岛主要目的是创造生物生活空间、净化水质、改善景观等作用。人工浮岛在水环境治理中有多种功能，如净化水质、提供野生生物栖息地、美化湖岸景观。该技术将植物种植于河流、湖沼的浮体上，通过植物根系形成的微生物膜和微生态系统，起到净化水质、去除污染物、提供水体透明度的作用，同时，通过遮蔽光作用，抑制藻类的生长。通常，扎根于土壤中的植物，可在土壤中扩张根系，吸取营养盐与必需的矿物质；若是自然漂浮在水面上的植物，则只能通过根系吸收水中溶解性的营养盐，这时就有可能缺乏生长必要的矿物质与营养元素。但当挺水植物栽种在浮床上时，附着在浮床上的微生物膜、捕食微生物膜的动物、降解有机质的水蚯蚓等通过其代谢活动将含大量营养盐及必要矿物质的污泥积累于浮床基质中，使得挺水植物可从浮床中吸收必要的营养元素维持生长。（1）创造生物栖息地人工浮岛供植物生长，为鸟类昆虫等生物提供栖息地，为鱼类提供卵床，人工浮岛的建立使生物多样性得以恢复和改善。（2）净化水质水生植物在人工浮岛上的大量生长，人工浮岛所生长的微生物，对水质净化有很大帮助，人工浮岛占据水体表面，有遮蔽作用，抑制浮游生物的生长。（3）消浪护岸和改善景观人工浮岛可减少波浪对湖岸的侵蚀和冲刷，起到稳定和保护湖岸的作用，有利于植被生长和恢复。不同植物在人工浮岛上生长形成一道美丽的景观。4.湿地水质净化技术湿地的类型多种多样，通常分为自然和人工两大类。自然湿地包括沼泽地、泥炭地、湖泊、河流、海滩和盐沼等，人工湿地主要有水稻田、水库、池塘等。根据初步比选结果确定工程总体水质净化工艺为近自然湿地，即由人工适当干预的湿地净化系统。人工湿地是20世纪70年代开始发展起来的污水处理工艺，自1974年在西德首次建立人工湿地工程（用以处理城市污水）以来，其在污水处理领域和水资源保护中得到了大量的应用。人工湿地作为独特的土壤—植物—微生物生态系统，通过人为地将污水投配到常处于浸没状态且生长有水生植物（如芦苇、香蒲和茭草等）的土地上，沿一定方向流动的污水在耐水植物、土壤和微生物等的协同作用下得到净化。由于人工湿地对氮和磷及其他污染物去除效果好、投资低、运行费用省、耐冲击负荷能力强、维护管理简便和生态景观性能好等一系列优点，因此在资金不富裕但有富余可用地的村镇以及城市污水二级处理厂的深度处理中具有广阔的应用前景。湿地系统中微生物是降解水体中污染物的主力军。好氧微生物通过呼吸作用，将废水中大部分有机物分解成为二氧化碳和水，厌氧细菌将有机物质分解成二氧化碳和甲烷，硝化细菌将铵盐硝化，反硝化细菌将硝态氮还原成氮气等。通过这一系列的作用，污水中的主要有机污染物都能得到降解同化，成为微生物细胞的一部分，其余的变成对环境无害的无机物质回归到自然界中。除此，湿地生态系统中还存在某些原生动物及后生动物，甚至一些湿地昆虫和鸟类也能参与吞食湿地系统中沉积的有机颗粒进行同化作用，将有机颗粒作为营养物质吸收，从而在某种程度上去除污水中的颗粒物。除此之外，人工湿地系统还具有维持生物多样性、调蓄水量、调节气候、降解有毒物质、保护堤岸、提供丰富动植物产品、旅游及科普宣教等功能。（一）人工湿地分类人工湿地按水流方式的不同可分为表流湿地、水平潜流湿地、垂直潜流湿地三大类。（1）表流湿地表流湿地在内部构造、生态结构和外观上都十分类似于天然湿地，但经过科学的设计、运行管理和维护，去污效果优于天然湿地系统，主要原因是人工湿地强化了微生物的供氧和微生物的载体功能。表流湿地又可分为传统表流湿地和稳定塘两种类型。1）传统表流湿地传统表流湿地的水面位于湿地基质以上，其水深一般为0.3~0.5m。污水从进口以一定深度缓慢流过湿地表面，微生物通常生存在底泥的表面及挺水植物的根、茎表面。由于湿地常年处于水体浸泡当中，因此湿地的供氧主要通过水面复氧及湿地植物通气组织供氧，表流湿地中接近水面部分为好氧区，较深部分及远离植物根区的底部通常为缺氧区。因此，此类湿地中同时存在好氧及缺氧微生物群落，该类型湿地同时具有硝化反硝化的能力，但由于整体微生物数量较少，对各种污染物的去除能力一般，只适用于处理低污染水体，并具有投资少，操作简单，运行费用低等优点。2）稳定塘稳定塘是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。净化过程与自然水体的自净过程相似，主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。稳定塘是传统表流人工湿地的衍生品，该类型湿地在原有表流人工湿地的基础上通过种植挺水植物、沉水植物、投放鱼虾螺贝等完善了湿地系统的生物链，提高了湿地系统的稳定性，同时增加了微生物的生存空间，另外该湿地结构及形态更加融合自然，具有良好的景观可塑性。（2）潜流湿地潜流湿地分为水平潜流湿地与垂直潜流湿地两种。1）水平潜流湿地水平潜流湿地因污水从一端水平流过填料床而得名。它由一个或多个填料床组成，床体填充基质，床底设有防渗层，防止污染地下水。与表流人工湿地相比，水平潜流湿地通过构建滤床为微生物提供巨大的生存空间，更加强化了微生物的净化作用。但是，由于水平潜流湿地的水流方式（水平潜流浸泡状态，且水面处于滤料堆体内部），使得滤床内总体供养不足，整个滤料堆体内的微生物属于缺氧微生物，因此该类型湿地具有很好的脱氮作用。2）垂直潜流湿地垂直潜流湿地通过大阻力间歇进水，让污水从湿地的表面纵向流向填料床的底部，且实现滤床处于不饱和状态，氧可通过大气扩散和植物传输进入湿地系统，整个滤床堆体内呈现纯好氧状态，因此该湿地具有极强的NH3-N去除能力，但基本无脱氮能力。垂直潜流湿地的处理能力高于水平潜流湿地，占地面积较小，适用于中、低、高各种不同水质的应用，进水如采用大阻力配水，可完全不受地形限制。垂直流湿地的设计重点和难点是其进水配水系统，即有限的污水需要均匀的分布在大面积的滤床表面，其设计计算难度较大。（二）人工湿地除污机理目前对人工湿地的处理机理已经取得了基本一致的认识：利用系统中基质—水生植物—微生物的物理、化学、生物的三重协同作用，通过基质过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化，实现废水的资源化与无害化。5.水生植物修复技术方案5.1府河河口湿地水质净化方案府河河口湿地水质净化工程采用“前置沉淀生态塘+潜流湿地+水生植物塘”的近自然工艺，净化府河、漕河、瀑河3条河流水质，为藻苲淀乃至白洋淀生态恢复提供水质保障，结合藻苲淀生态湿地恢复后进一步提升入淀水质，共同保障入淀水质达标。府河河口水质净化工程的潜流湿地前端，前置沉淀生态塘可发挥自然调蓄库功能，作为突发水污染事故污水暂存设施，湿地设计采用并联处理单元，制定突发水污染事故调度机制，有效提高提高水污染事故应急处理能力。采用近自然的强化生态处理工艺，在保障水质达标的基础上，恢复区域的沉水植物、浮叶植物、漂浮植物、挺水植物等湿地植物，构建鸟类、鱼类等动物栖息地和食物链系统，连通河—淀生态廊道，恢复河口区蓝绿生态格局，重建河口区湿地风貌。本湿地处理工艺为“前置沉淀生态塘+潜流湿地+水生植物塘”，前置沉淀生态塘由生态塘和好氧塘组成，潜流湿地为水平潜流湿地结构，水生植物塘由沉水植物塘和挺水植物塘组成。府河河口湿地总水力停留时间为7.2d。（一）前置生态塘前置生态塘主要去除污染物：泥沙、SS、颗粒态磷、有机物，本单元在前置沉淀生态塘前端，起沉淀、水解、配水等作用，有效沉淀河道进水中悬浮物、降低河水中含砂量；减轻后续处理单元污染负荷。河流水体中磷素按照存在形态包括颗粒态磷与溶解性磷。点源输入主要以溶解性磷（正磷酸盐、溶解态速效磷）为主，而面源输入主要以颗粒态为主。因此，足够的水力停留时间有利于河水中颗粒态磷沉降，但水力停留时间过长也会影响水解、酸化的反应进程。在污水处理中，复杂有机物的厌氧消化过程要经历数个阶段，由不同的细菌群接替完成。根据复杂有机物在此过程中的物态及物性变化，依次经历以下三个阶段：水解、酸化、甲烷化。实际工程应用中的水解酸化并非完全的水解和酸化，而是把微生物难降解的大分子物质转变为易降解的小分子物质，进而提高废水的可生化性，以利于后续的生物处理。由于酸化水解在第三阶段会产生异味，因此工程方案通过控制水体在生态塘内水力停留时间将有机物厌氧消化反应控制在前两个阶段（水解酸化阶段），既能达到水解酸化的目的，又能避免异味发生。生态塘承接管道进水，均匀配水至后续各单元好氧塘，为使进水与生态塘内污泥进行充分接触，并保持良好的厌氧环境，因此将进水口设置在厌氧污泥层处，即生态塘进水口设置在高于塘底0.6~1.0m处。生态塘有效水深为2.5m，可有效沉淀河道进水中悬浮物、降低河水中含砂量；2.5m水深使底层水体呈现厌氧状态，可有效减轻后续处理单元CODCr和NH3-N等污染负荷。为方便后期塘内清淤，该功能区块不种植沉水植物，以围网种植漂浮植物、浮动湿地（设置填料）为主。通过浮动湿地及填料可增加塘内生物量，提高有机物的去除能力；通过漂浮植物吸收、吸附等作用，提高处理能力，进而达到强化的目的。通过好氧、兼氧、厌氧区细菌的共同作用净化污水。植物配置：浮动湿地（1%）、漂浮植物（4%）、浮水植物（3%）、挺水植物（6%）（二）好氧塘好氧塘主要去除污染物：NH3-N、溶解性有机污染物，本单元在前置沉淀生态塘后端，为好氧微生物提供好氧环境，进一步去除氨氮和部分有机污染物；塘内设曝气机，增加水动力，改善水流条件，进一步减轻后续处理单元污染负荷。好氧塘完全依靠光合作用供氧，池体较浅，深度一般在0.3~0.5m，阳光透射强；塘内溶解氧高于1mg/L，菌藻共生，发生好氧反应。好氧塘可以应用于脱氮、溶解性有机物的转化与去除，负荷低的塘深最高可达1.0m。塘内存在藻、菌及原生动物的共生系统，在阳光照射时，藻类的光合作用释放出氧，水中生存的好氧异养型微生物通过其代谢活动对有机物进行氧化分解，而它的代谢产物CO2又作为藻类光合作用的碳源。藻类摄取CO2及N、P等无机盐类，利用太阳光能合成细胞质，同时释放出氧。好氧塘内的生物相，在种类与种属方面比价丰富，植物性微生物有菌类和藻类，动物性微生物有原生动物、后生动物等微型动物。好氧塘内布置浮动湿地、围网种植漂浮植物、浮水植物等，可以增加植物的光合作用，提供微生物附着载体；在塘内设置曝气设备，利用间歇曝气设备增氧及改善水动力条件，促进上下层水体的混合，使水体保持好氧状态，增强水体中微生物的活力，通过微生物的好氧反应，实现NH3-N、溶解性有机污染物的去除。植物配置：浮动湿地（1%）、漂浮植物（4%）、浮水植物（3%）、挺水植物（10%）。（三）潜流湿地主要去除污染物：NH3-N、TN、TP、有机物等，潜流湿地为湿地水质净化的核心区，大部分主要污染物在该单元去除。潜流湿地污染负荷较高，处理效果较好，其主要利用基质填料吸附、附着在填料上的微生物转化以及植物吸收等过程，通过系统内物理的、化学的和生物的协同作用对污染物进行过滤、吸附、降解等。有机质通过生物降解、矿化与植物吸收而得以去除。作为湿地除磷脱氮的重要处理功能单元，湿地中挺水植物发达的根系结构具有较强的输氧能力，可使根系周围的形成微好氧环境，并依次形成好氧、缺氧及厌氧区域，保证了水中氮、磷不仅能被植物及微生物作用营养成分吸收，还可以通过硝化、反硝化以及磷的过量积累作用去除。潜流湿地承接好氧塘出水，来水溶解氧稍高，在潜流湿地前端主要发生氧化、硝化作用去除有机物和NH3-N、TP等污染物质，中后段随着溶解氧含量的降低，以兼性菌、厌氧菌为主，主要发生反硝化作用，脱出TN，湿地末端以强化除磷为主，进一步去除TP。来水TN相对较高，C/N比较低，不利于反硝化反应，但总氮主要由有机氮、氨氮、硝态氮组成，本单元有机氮可以在氨化细菌作用下分解成有机物和氨氮，有机物在好氧环境下进一步转化成CO2和水，氨氮在好氧环境下氧化成硝态氮，同时好氧塘氨化分解的有机物还可以作为潜流湿地反硝化作用的有机碳源。植物配置：挺水植物。（四）水生植物塘主要去除污染物：NH3-N、TP、有机物，水生植物塘作为本工程最后的处理单元，作为污染物去除的保障措施。利用塘内沉水植物、挺水植物和塘内微生物共同用，进一步去除污染物。水生植物塘包含两部分，前端主要以沉水植物为主，沉水植物通过光合作用释放大量氧气，为异养细菌降解有机物、自养细菌氧化NH3-N提供所需的电子供体，可高效降解各类污染物质；通过设置拦挡，使前端沉水植物塘中河水进入后端挺水植物塘，该区域主要以挺水植物种植为主，同时设置强化除磷土壤层可进一步强化除磷。潜流湿地通过调节堰门出水自流进入水生植物塘前端的沉水植物塘，本工艺单元主要起到水质提升及集水的作用，塘内以沉水植物为主，并搭配挺水植物、浮水植物多种类型，既可以提高生物多样性还可有效除污。同时，塘内设置一定数量的生态岛（约占10%），为鸟类及水生动物提供栖息地，提高湿地动植物多样性。水生植物塘前端为沉水植物塘，后端为挺水植物塘，该塘充分利用场地现状条件建设，并设置一定数量的强化除磷土壤层。5.2孝义河河口湿地水质净化方案孝义河承接了流域内沿途定州、安国、博野、蠡县和高阳各市县城镇污水处理厂尾水、工业废水、未纳入管网的城镇生活污水、农村生活污水、农业面源、养殖面源等污水，入淀水质长期处于劣V类，是白洋淀尤其是南部区域污染的主要来源之一，水质状况直接关系白洋淀水质安全。根据省委、省政府印发的《白洋淀生态环境治理和保护规划（2018-2035年）》，“建设河口湿地。在重点排水口下游、河流入淀口等区域，因地制宜建设人工湿地，形成白洋淀生态缓冲区域，提高流域水生态环境承载力”，工程作为河流入淀的最后一道屏障，对于白洋淀水体水质达标、生态系统恢复、构建绿色生态空间、重现白洋淀“苇海荷塘”的壮阔胜景、保障雄安新区的生态文明建设有着重要的现实意义和长远意义；同时，通过工程建设，为规划的同口特色小镇（生态小镇）建设提供良好的环境基础，实现环境整治促进区域经济发展，落实规划纲要提出的构建蓝绿交织、清新明亮、水城共融、多组团集约紧凑发展的生态城市布局，创造优良人居环境，实现人与自然和谐共生的要求。根据湿地设计进出水水质及现状场地条件，湿地工艺为“前置沉淀生态塘+潜流湿地+多级表流湿地+沉水植物塘”。通过取水泵进行多点进水，每台水泵分别控制一个配水分区，每个配水分区包含若干湿地处理单元，每个处理单元包含前置沉淀生态塘、潜流湿地、多级表流湿地、沉水植物塘工艺组合。前置沉淀生态塘由生态塘和氧化塘组成，表流湿地为四级系统，总停留时间4.7d。各工艺单元设计如下：（1）拦污栅为拦截水流携带的水草、漂木等漂浮物，保证水泵运行安全，设置拦污栅。拦污栅的栅面尺寸，取决于过栅流量和允许过栅流速。为减少水头损失和便于清污，过栅流速不大于1.0m/s，污物清理可用清污机清理。（2）取水泵房湿地设计进水水量20万m3/d，孝义河河底高程约4m，河堤高程为8.3m，孝义河河水通过水泵提升至生态塘，生态塘水深4m，各区河底标高和设计水位标高详见竖向设计，配水管长约200m，根据水力计算，水泵扬程约为5.0m。水泵为轴流泵，采用井筒式安装，安装在吸水井中。（3）生态塘在污水处理中，复杂有机物的厌氧消化过程要经历数个阶段，由不同的细菌群接替完成。根据复杂有机物在此过程中的物态及物性变化，依次经历以下三个阶段：水解、酸化、甲烷化。本工程方案水解酸化塘通过控制水力停留时间的方式来将有机物厌氧消化反应控制在前两个阶段（水解酸化阶段），且进水为微污染河水，综上通过设计优化可将负面影响尽可能降低。本单元生态塘起沉淀、水解、配水三个作用。生态塘承接管道进水，均匀配水至每个小单元的氧化塘，为使进水及生态塘内污泥进行充分接触并保持良好的厌氧环境，同时使进水口进入厌氧污泥层中，生态塘的进水口设置在高于塘底0.6-1.0m出。生态塘水深为4.0m，可有效沉淀河道进水中的悬浮物及降低河水中的含砂量；4m水深使底层水体呈现的厌氧状态，可减轻后续处理单元COD和氨氮等污染负荷。为方便后期塘内清淤，该功能区块不种植沉水植物，以围网种植漂浮植物植物及浮动湿地及填料为主。通过浮动湿地及填料可增加塘内生物量，提高去除水中有机物的能力；通过漂浮植物吸收、吸附等作用，提高处理能力，达到强化的目的。（4）氧化塘氧化塘内布置浮动湿地、围网种植漂浮植物，共占20%，沉水植物种植面积占20%。塘内设置曝气设备，利用曝气设备增氧及改善水动力条件，通过改善水动力，促进上下层水体的混合，使水体保持好氧状态，以提高水中的溶解氧含量，加速水体复氧过程，增强水体中好氧微生物的活力，为好氧微生物提供生存空间，通过微生物的好氧反应，实现河水中氨氮、BOD等有机物的去除。（5）潜流湿地潜流湿地为湿地水质净化的核心区，污染负荷较高，处理效果较好，其主要利用附着在填料上的生物膜，通过系统内物理的、化学的和生物的协同作用对污染物进行过滤、吸附、降解等。有机质通过生物降解、矿化与植物吸收而得以去除。此外潜流湿地中，植物根系具有较强的输氧作用，可使根系周围的微环境中保持较高的溶解氧，并依次形成好氧、缺氧及厌氧环境，保证了水中氮、磷不仅能被植物及微生物作用营养成分吸收，还可以通过硝化及反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用从水中去除，其也是湿地除磷脱氮的重要处理功能单元。（6）多级表流湿地表流湿地为湿地水质深度净化区。河水缓慢流经湿地表面，湿地表层水面及水生植物根部为好氧区，其余区域通常为厌氧区，通过硝化及反硝化作用以去除污水中的氨氮和总氮。除此之外，植物的吸收与微生物同化作用可去除水中的氮磷及有机物。表流湿地末端设置调节堰门，可方便调节湿地内部水位，可满足不同季节水生植物水深需求。通过湿地调节首端及末端闸门，可来提升各单元湿地内水体流速，改善湿地内部水动力条件，构建不利于藻类生长的水环境，从而可抑制夏季高温条件下藻类的爆发。当前湿地各处理单元表流湿地面积较大，可能出现短路的现象，为避免短路和滞留等现象的发生，方案设计将表流湿地分为四级表流湿地，每级表流湿地宽约为60m，同时采用多级交互式配水方式，保证配水流畅均匀，以充分发挥表流湿地对污染物的去除效果。表流湿地基质为原状表层土，水生植物以芦苇为主，多种挺水植物搭配，水生植物种植面积比例为60%。（7）沉水植物塘多级表流湿地通过调节堰门及管道出水自流进入沉水植物塘，本工艺单元主要起到水质提升及清水展示的作用，塘内以沉水植物为主，挺水植物、浮水植物多种搭配，既可以提高生物多样性还可起到抑制藻类爆发的作用。同时，塘内设置一定数量的生态生态岛（约占10%），为鸟类及水生动物提供栖息地，提高湿地动植物多样性。（8）生态渗滤堰生态渗滤堰设置在沉水植物塘末端，总底宽约20m，顶宽7.2m，高度1.8m，其是由不同砾石颗粒级配组成，顺着水流方向粒径逐渐变大（φ16~300mm），可有效过滤藻类。第三节底栖生态修复1.基于底栖生态系统完整性的白洋淀底栖生态健康评价ADDINCNKISM.UserStyle评价结果与分析生态系统完整性即生态系统结构和功能的完整性，是生态系统维持各生态因子相互关系并达到最佳状态的自然特性，也可以理解为生态系统的健康程度。通过构建基于化学（水质）和生物（底栖生物类群）两个方面的湖泊底栖生态系统完整性评价体系，采用层次分析法确定生态系统完整性评价指标体系权重，利用生态系统健康综合指数评价人类活动干扰下的白洋淀底栖生态系统健康状况。评价流程如下：评价结果与分析确定赋分标准计算指标权重构建评价指标体系采集样本确定赋分标准计算指标权重构建评价指标体系采集样本1.1采样2018年7月在白洋淀全淀区9处采集样本，选取光淀张庄、烧车淀和后塘作为参照点，其余采样点为受损点。1.2构建评价指标体系本研究构建了包括化学（水质）和生物（生物类群）两个方面共计8项分项指标的白洋淀底栖生态系统完整性评价体系。化学完整性用DO、COD、TN、TP和NH3表4-1白洋淀底栖生态系统健康评价体系目标层准则层指标层白洋淀底栖生态系统完整性（A1）生物（B1）底栖动物完整性指数B-IBI（B11）沉水植物完整性指数SAV-IBI（B12）微生物完整性指数M-IBI（B13）化学（B2）溶解氧DO（B21）化学需氧量COD（B22）总氮TN（B23）总磷TP（B24）氨氮NH3参考美国环保局溪流快速生物评价协议的指标体系，本次评价选择5类23个指标作为构建B-IBI的候选指标，3类14个指标作为构建SAV-IBI的候选指标，2类12个指标作为构建M-IBI的候选指标。1.3底栖生物完整性指标A.底栖动物完整性指数计算结果表4-22018年7月底栖动物完整性指数（B-IBI）值及健康等级采样点类型采样点B-IBI值健康等级参照点光淀张庄4.22亚健康烧车淀4.62健康后塘4.64健康受损点府河入淀口1.98微病态南刘庄3.31一般白沟引河入淀口4.04亚健康枣林庄4.75健康端村2.47一般采蒲台2.78一般B.沉水植物完整性指数计算结果表4-32018年7月沉水植物完整性指数（SAV-IBI）值及健康等级采样点类型采样点SAV-IBI值健康等级参照点光淀张庄2.00健康烧车淀2.00健康后塘2.00健康受损点府河入淀口2.00健康南刘庄2.00健康白沟引河入淀口2.00健康枣林庄1.33一般端村2.00健康采蒲台1.00一般C.微生物完整性指标计算结果表4-42018年7月微生物完整性指数（M-IBI）值及健康等级采样点类型采样点M-IBI值健康等级参照点光淀张庄1.83健康烧车淀1.64亚健康后塘2.33健康受损点府河入淀口1.00一般南刘庄1.59亚健康白沟引河入淀口1.49亚健康枣林庄2.15健康端村1.74健康采蒲台1.65亚健康1.4化学完整性指标根据化学指标污染等级划分与赋分标准，可得白洋淀化学指标得分及评价结果。2018年7月溶解氧指标在后塘和端村两个采样点评价为健康状态，采蒲台为亚健康，其余采样点均不健康；化学需氧量、总氮、总磷和氨氮指标在所有采样点均处于不健康状态。再由各采样点的各指标权重，计算得到各采样点的化学完整性得分，化学指标得分及评价结果统计如下表：表4-52018年7月白洋淀化学指标得分及评价结果府河入淀口南刘庄白沟引河入淀口枣林庄DO（B21）得分15.254.733210.65健康等级微病态病态一般微病态COD（B22）得分030.9200健康等级病态一般病态病态TN（B23）得分0000健康等级病态病态病态病态TP（B24）得分0000健康等级病态病态病态病态NH3-N（B25）得分04.6400健康等级病态一般病态病态化学完整性（B2）得分0.280.370.170.692接上表：端村采蒲台光淀张庄烧车淀后塘DO（B21）得分94.6269.61514.8583.87健康等级健康亚健康微病态微病态健康COD（B22）得分004.5311.2211.22健康等级病态病态病态微病态微病态TN（B23）得分00000健康等级病态病态病态病态病态TP（B24）得分00000健康等级病态病态病态病态病态NH3-N（B25）得分0031.7600健康等级病态病态一般病态病态化学完整性（B2）得分2.882.582.870.134.881.5计算权重化学（水质）指标和生物（底栖生物类群）指标对湖泊健康同等重要，准则层B1和B2权重均取二分之一；三类生物（底栖动物、沉水植物、微生物）对湖泊重要性都相同，B11、B12、B13权重均取三分之一；化学（水质）指标采用单项污染指数法计算各指标层权重。1.6底栖生态系统完整性综合评价化学完整性和生物完整性指标权重均为1/2，计算得到白洋淀底栖生态系统完整性得分介于27.07与46.29之间。具体各完整性得分如下表：表1-72018年7月各采样点底栖生态系统完整性得分序号采样点化学完整性得分生物完整性得分底栖生态系统完整性得分1府河入淀口0.2853.8627.072南刘庄0.3768.5734.473白沟引河入淀口0.1773.8036.994枣林庄0.6977.7239.215端村2.8868.1735.536采蒲台2.5855.3028.947光淀张庄2.8776.4639.678烧车淀0.1379.6739.909后塘4.8887.7046.291.7综合评价将指标层的权重与隶属度做模糊运算，分别得到各采样点的生物完整性准则层的隶属度，依据最大隶属度原则，得到9个采样点的底栖生态系统完整性评价等级。结果所有采样点均处于病态。综合各采样点的底栖生态系统完整性得分和健康评价等级如下表：2018年7月各采样点底栖生态系统完整性得分和健康评价等级序号采样点底栖生态系统完整性得分等级1府河入淀口27.07病态2南刘庄34.47病态3白沟引河入淀口36.99病态4枣林庄39.21病态5端村35.53病态6采蒲台28.94病态7光淀张庄39.67病态8烧车淀39.90病态9后塘46.29病态1.8小结（1）2018年7月在白洋淀区内采集了9个采样点，将人为干扰相对较小的点设为参照点，其余为受损点。其中动植物以光淀张庄、烧车淀和后塘作为参照点，微生物以与其相邻的王家寨和圈头替代光淀张庄和后塘为参照点，其余为受损点，以此进行健康评价。（2）构建了包括化学（水质）和生物（生物类群）两个方面共计8项指标的白洋淀底栖生态系统完整性评价体系。化学完整性用DO、COD、TN、TP和NH3-N五项指标的浓度来表征；生物完整性分别用底栖动物、沉水植物和微生物三类生物的完整性来表征。其中底栖动物完整性指数候选指标有5类23个，沉水植物完整性指数候选指标有3类14个，微生物完整性指数候选指标有2类12个。（3）通过建