王凯军：大型人工湿地在京津冀河道水质提升、景观改善中的保障作用（上）

王开军:大规模人工湿地对改善京津冀地区河流水质和景观的保障作用(上)

水工程在京津冀地区部署了近10个不同类型的大型湿地。在2020年由中国给水排水主办的第四届“中国污水处理厂升级高级研讨会”上，王开军教授首次系统展示了京津冀地区湿地水工程的讨论和研究成果。

根据他的演讲，本文分为两部分。在前一部分中，强调了湿地基本功能的不同应用情景和案例。除了湿地在处理污水和改善出水水质方面的重要作用外，演讲还强调了湿地在调节地表径流、保护生物多样性和提高景观效果方面的先进作用。这些看似不常见的特性同样重要。

改善水质的老技术新方法:人工湿地

多年来，我们在升级过程中遇到了很多问题，在技术社区中也有很多讨论。那么，河流的水质应该是什么样的呢?

我来举个例子。在某个城市的河道里，总有一些市民在冬天去游泳。为此，水务局有关部门特地在江中悬挂了一条横幅，上面写着:“游泳请到正规场所，野生游泳危险，伤害伤害自己。”冬泳社区不满的居民们挂起了另一面横幅，上面写着“习近平主席说全民健身是建设小康社会的重要基础。”左边的图片是一个外来的河道，亲水性是第一个因素。美国关于水道的法律法规非常复杂，但其核心要求是“可游泳”和“可钓鱼”。这两个要求非常简单，前者要求水质公民可以直接接触到没有危害，后者要求水质不引起生物变异，产生生物链效应，危害人类。

环境保护是环境保护法赋予地方政府的义务。一些特殊地区主动寻求与经济和社会发展相适应的更高的环境质量标准。这是地方政府履行环境责任的刚性要求，是可以理解的。从国家层面看，这也反映了十九大报告提出的社会主要矛盾:“社会主要矛盾是人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。”许多地方提出了更严格的环境质量标准。未来是否会有更严格的标准，我认为是有可能的。滇池就是一个很好的例子。经过20多年的反复投资，仍达不到标准，滇池提出了近年来中国最严格的标准，要求总磷达到0.05 mg/L，总氮小于5 mg/L。

今天我只会从技术上讲湿地。近年来，山东省环境保护厅在南水北调南四湖工程中开展了大量的水污染治理工作，河北省环境保护厅最近也发布了大庆市流域标准。两者都将湿地建设纳入污染控制和标准。在大庆市流域标准中，湿地被视为污水处理厂的延伸。这为我们改善水环境提供了一种可能的技术选择和工具，其中之一就是更多地考虑污水处理厂和生态措施的结合。

人工湿地是一项老技术，但我们现在把它看作一种新方法。

大型人工湿地的功能分析

湿地的定义很宽泛。根据《国际湿地公约》的定义，湿地是指天然或人工、永久或临时的沼泽、湿平原、泥炭地或水域，包括静止或移动、淡水、半咸水或半咸水水体，包括低潮时不超过6米的水域。人工湿地的定义非常有限，仅指一种土地处理系统。美国鱼类和野生动物服务给一个非常宽容的定义在1979年其在美国“湿地分类深水栖息地”:“土地和水的融合,或地表附近的地面,或与浅水,有至少一个以下的几个特点:

(1)水生植物至少周期性地为优势种;

(2)下层土以湿土为主;

(3)在每年的生长季节，底层有时会被淹。

重新定义湿地:这里主要是针对城市污水处理厂的地下水系统，对象一般在3万吨以上，主要是10万吨、20万吨，轻度污染的河流或大型人工湿地，通过改善水质达到湖泊环境质量标准为目标，湿地的建设在提高景观效果的同时，通过对居民休闲场所的作用。

通过以上对湿地的定义和功能的总结，可以看出，大型湿地主要具有以下我们所关注的功能:

处理污水，改善水质;

建立湿地以调节地表径流;

保护生物多样性和调节小气候;(大型湿地也有这种效果。)

提高景观效果，提供旅游资源;

下面对这些特性逐一进行说明和介绍:

1、污水处理，改善水质

这里有一个典型的污水专项项目:天津滨海工业尾水人工湿地(临港湿地二期)，北临临港湿地一期，总占地面积约183公顷。为有效恢复湿地生态功能，保护鸟类栖息地，维护生态多样性，项目二期工程将按照国家湿地公园的要求建设。公园以水处理为主题，具有景观效果。分为科普教育区、人工湿地区和原生湿地鸟类保护区。曾获天津市科技一等奖，是国内唯一的大型工业园区内的生态湿地公园。此外，与一期相比，二期可以进一步处理工业园区溢出的雨水，避免了工业园区内空气中有害物质的输送造成的雨水污染对周边环境的影响。据报道，第二阶段已投入运行。

湿地直接处理工业尾水。尾水先经过临港一期湿地，然后排出的污水和园区初始雨水进入临港二期湿地进行处理，最后排入渤海。人工湿地通过底物、植物和微生物在潜流湿地和表流湿地中的共同作用，可以有效去除氮磷污染物，改善水质，净化水质。集料和分配渠道由砾石填充。湿地植被的土壤层约为20 cm，芦苇是主要的挺生植物。

2. 创建区域湿地，以调节地表径流

在现代社会，城市的道路硬化了，高层建筑如此拥挤，雨水无法被截留。如果城市干涸是可以理解的，那么为什么农村也干涸了呢?

以北京为例。2014年2月,总书记习近平访问Yuquanshan区域,小时候他住的地方,并指出北京的退化的生态系统,如河流流失败和过度开采地下水。他提出要保护水文化，看山看水，记乡愁。

北京怎么样?直到解放前，北京的整个水系都是由元朝的郭守敬设计的。昌平百福泉的水和沿途的11个泉汇集成池，成为大运河的终点，然后向东流向通州，汇入北运河。白府泉是通惠河的源头，建国初期仍可灌溉300多亩稻田。1959年8月，水利部门查明白福泉日流量达20多吨。这少量的水，加上北京的地表径流，仍然是解放初的“北京水乡”，为大约660万居民供水。因此，利用有限的水资源维持当地的水系和湿地结构是可能的。

综上所述，通过水质改善数万吨污水厂的排放，能否支撑像百福泉这样的区域性水生态系统的重建?我们现在进一步计算，如果径流管理得当，在农村地区一个500吨的污水处理厂可以保留20-30公顷的湿地。在这个城市，一个5万吨的污水处理厂可以承受近3000公顷的湿地。当然，我们也给出了一些具体的假设，比如渗透系数，蒸发等等，这里就不做描述了。

也就是说，目前的污水径流和雨水径流的尽快管理，使得整个城市和农村都干涸了。因为小孩子下雨后，有的施工坑里会立即积水，半个月后，三个月后，就有鱼和虫了，小孩子可以去里面游泳。这一现象表明，即使在北方，也有可能保持适当的水面。

3.生物多样性保护的作用

人工湿地在维持生物多样性方面非常有效。以天津临港湿地二期工程为例，该湿地不仅是科普教育区和人工湿地区，同时也是天然湿地鸟类保护区。原生湿地鸟类保护区位于湿地南部，主要以现有的水鸟栖息地为核心区。根据不同类型水鸟对水深的要求，对地形进行造型，形成人工岛，建立适合不同类型水鸟栖息的保护区梯度。所以，湿地虽然小，但状况很好。

4. 提高旅游资源和景观效果

通过湿地群的建设，既能保证水质安全，又能拓展绿色生态空间，营造沿江景观。湿地群的建设需要结合区域内的自然环境和形成空间，恢复或延续生态功能，营造适合动植物生存、充满活力的绿色生态廊道。

目前，已围绕京津冀水利枢纽最重要航道永定河的五个生态节点建设湿地群。其中，八桥湿地和桂水河湿地可有效改善官厅水库水质。北京首钢新五湖的建设，极大地改善了永定河的生态环境，形成了180hm2的水面和300hm2的绿地。

目前，世博官方水库、百里画廊、新首钢五湖已形成景观群。未来，北京南机场也将形成大型湿地景观。被称为“五湖线”的宛平湖、小月湖、元波湖、莲石湖和蒙城湖，已成为北京居民夏季重要的休闲场所。这些湿地在处理污水的同时，也起到了很好的景观提升和旅游资源提升的作用。

本文是大规模人工湿地在改善京津冀地区河流水质和景观方面的保障作用的第一部分。请继续关注第二部分。)

王开军:大规模人工湿地对京津冀河流水质和景观改善的保障作用

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