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    北京城市河湖水草科学管控体系构建分析

    时间：2023-06-29 16:35:07来源：百花范文网本文已影响人

    刘 琦，何沛洋，李昭辉，张 瑞

    （北京市城市河湖管理处，北京 100144）

    从20世纪80—90年代开始，水生植物因水体污染而衰退，尤其是完全生长在水中的沉水植物在一些污染严重的水体中一度消失[1]。近几年，北京市持续推进水污染治理工作，截污治污工作效果显著，城市河湖管辖水域的外源污染大幅降低，水体质量明显提升，伴随光照与水温条件的适宜，出现了水草过度繁殖、大面积覆盖于水体表层情况，对首都核心区及中心城区的防洪、供水、水景观及通航带来了影响，并且导致水体下层缺少阳光和氧气，影响鱼类等生物生存。当大量的水草残体沉积河底，会使淤泥层迅速增厚，加速湖泊的老化即沼泽化进程[2]，并且富集了大量营养盐的水草在腐败时会将有机氮、磷重新释放回水体中，造成对水质的二次污染问题[3]，同时水草的疯长也引起了市民的不满。据统计，2019—2021年有数百位市民拨打过北京市12345热线，反映城市河湖水域水草泛滥影响水景观问题。

    2019年在解决水草过度繁殖问题的过程中，由于缺乏管理标准，工人通常利用锯条对水草根部进行切断，这种“一刀切”的水草清除办法虽然可以快速解决水草覆盖于水体表面的问题，但引发了河道水草覆盖度过低和生态系统被破坏、水体自净能力减弱、垃圾清运量暴增、财政资金投入加大等一系列问题。因此，对城市河湖水域水草进行科学化管控具有迫切的实际需求和重要的现实意义。

    2.1 水草科学管控目的

    张军旺等在白洋淀进行的研究表明，当湖泊内水草盖度为50%时，水体中总氮（TN）、总磷（TP）、溶解性固体总量（TDS）和电导率（SPC）值最低；
    蓝藻门比例和优势种较低，水生态系统较稳定且受环境的影响小[4]。城市河湖水草管控体系的构建，目的是维持城市河湖水草覆盖度在50%，充分利用水草对水体的净化作用，同时避免水草疯长引发各类问题出现，维护好城市河湖水域生态平衡，为城市河湖水域水草实施系统性、科学性的管控提供有利保障。

    2.2 城市河湖水草科学管控体系内容

    作者利用2 a的时间对城市河湖水域内的水草种类及生长周期进行了观测，现场调研水草清割工作过程中投入的人员和机械设备，并结合每条河流水深特性，提出了生态优先、因地制宜、一河一策、常态管理的水草治理原则，构建了以机械清割为主要方式的城市河湖水草科学管控体系。

    2.2.1 生态优先

    北京市城市河湖管理处管辖河道包括三家店调节池、永定河引水渠、京密引水渠昆玉段、长河、转河、双紫支渠、南护城河、北护城河、小月河、东西土城沟、通惠河、二道沟等13条河流，河道长度124.31 km，水域面积超过36万m2。在以往的水草治理过程中总是关注水草疯长引发的问题，工人在清割水草时经常过度清割，认为消除水草便能解决相关问题，但此种作业方式严重降低了河道内水草含量，并引发水草清割量上升和后续打捞、上岸、转运等一系列工作都需增加人工及资金投入的问题，同时管理者忽略了水草作为初级生产者在河流生态系统中的功能。在实施水草科学管控的过程中，应首先在思想认识方面进行转变，管理人员应树立生态优先的理念，充分利用水草的生态作用，杜绝以往采取的根部割断的过度治理方式，治理水草要适度适量，保持河道内一定的水草覆盖度，以保证水体的自净能力和河湖水域的生态性。

    2.2.2 因地制宜

    城市河湖每条河流的水草品种不尽相同，生长周期也有所差异，所以要因地制宜，保证水草管控体系的可行性与有效性。2020—2021年，作者分别对各河道水草种类及生长情况进行了持续性观测，并通过取样对比确定优势种群。由此发现，城市河湖水草种类包括菹草、苦草、金鱼藻、黑藻、狐尾藻、篦齿眼子菜、大茨藻等，各种类之间生物量具有差异，优势种群为菹草、狐尾草和金鱼藻。城市河湖各河道水草种类，如图1所示。

    图1 城市河湖各河道水草种类统计

    通过观测，在了解各河道水草品种的同时掌握了不同水草的生长周期。其中，菹草较为特殊，1—2月为休眠期，3月进入萌芽期开始生长，4—6月生长迅速，随后进入消亡期，9月中旬起再次进入萌芽期，至12月底缓慢生长；
    金鱼藻、黑藻、狐尾草、苦草、篦齿眼子菜和大茨藻生长情况较为相似，均为3月中下旬起进入萌芽期开始生长，5月上旬金鱼藻、狐尾草、篦齿眼子菜及大茨藻进入快速生长周期，9月中下旬生长速度减缓，开始进入休眠期，苦草、黑藻进入6月开始快速生长，9月下旬起生长速度减缓，开始进入休眠期。各品种水草生长周期，详见表1。

    表1 各品种水草生长周期

    2.2.3 一河一策

    城市河湖管辖各河道水草品种与生长周期不尽相同，所以水草管控的起始时间点并不能统一规定，同时河道水深对于清割深度与清割频次有所影响。如三家店调节池水深6 m，京密引水渠昆玉段水深2.6 m，南护城河水深1.77 m，南长河水深2.0 m，转河水深2.2 m，通惠河水深2.1 m，从而对于城市河湖整体的水草管控不能一概而论。通过现场调研水草清割过程发现，目前投入的机械设备主要分为大型全自动保洁船、小型泡沫平板割草船以及普通船只悬挂割草机3种类型，共计62条、工人124名，适用于不同的清割深度，并且根据各河流的水深特性制定了每条河流水草管控实施细则，确保水草管控达到预期效果。城市河湖部分河道水草管控实施细则，详见表2。

    表2 城市河湖部分河道水草管控实施细则

    2.2.4 常态管理

    水草科学管控体系实施过程中应持续保持常态化监管措施。一方面要根据不同品种、不同季节水草繁殖速度的差异，跟踪水草长势情况，尤其是出现持续高温等异常天气时，要加强关注水草的生长、衰亡情况，掌握水草量的变化，在清割深度可调整范围内进行指导作业；
    另一方面要每日关注清割工作进度是否正常开展、清割深度是否符合要求，并且能否在规定时间范围内完成任务，避免因管控失效出现水草覆盖度过高或在河道内死亡情况，对水体造成二次污染。

    3.1 城市河湖水生态环境更具活力

    2022年北京市城市河湖管理处对水草进行科学管控后，杜绝了以往根部切断的清割行为，采取常态化剪头式管控方式，始终保持河道内水草覆盖度达到50%以上，既充分利用了水草的净化、固化作用，吸收水体中无机氮和无机磷转化成有机物，又抑制了浮游植物的生长、防止藻类水华现象的出现，为鱼群、水鸟等亲水动物提供了食物来源和栖息场所。同时，水草与非生物物质在生态链中的相互作用，可以促进水体成为具有生命活力的生态环境[5]。

    3.2 城市河湖水景观效果有所提升

    采取常态化适度收割水草的措施，既能转移出植物中营养物质，又能利于水草的恢复与生长，缓解水草泛滥程度，降低水草在水面附近形成致密冠层量，并且水草可以通过促进沉降、抑制再悬浮的方式固定悬浮物，增加水体透明度[6]，有效提升了城市河湖水景观整体效果。通过2022年每月面向市民开展的水环境满意度调查统计数据显示，市民对城市河湖水景观评分由2021年平均88.9分上升至92.3分。

    3.3 水草清运消纳费用投入降低

    水草科学管控过程中有效控制了水草的清割总量，减少了垃圾消纳量，降低了运维成本。根据2020—2021年水草清运量平均值计算，预计2022年2—11月垃圾清运消纳13484 t，截至2022年8月根据实际情况统计共清运消纳水草8001 t，比预计同期水草清运量减少1100 t，依据本年度合同中关于清运单价款项的相关规定，可节约财政资金70余万元。

    控制适宜的水草生物量是一个极为复杂的问题，现阶段作者对于城市河湖水草管控仅限于利用机械清割的单一办法进行治理，目前国内外学者研究发现在水生态系统中，水流是决定水生植物生长和分布的重要环境因子，适度的水流运动可以通过补充水分和减少植物表面的边界层的厚度，增加边界层化学物质无机碳、营养物质和氧气的供应和交换，因此有利于代谢过程；
    相反，急流可能通过从沉积物中破坏和分离植物，对植物产生物理损伤以及影响茎叶的运动，导致植物通过应激反应提高呼吸成本[7]。在之后的水草管控过程中会进一步研究城市河湖水流速度与水草生长关系，融入物理方法进行管控，达到既要维护河湖水生态环境也要保证好城市水景观质量，切实实现首都水务“安全、洁净、生态、优美、为民”的发展目标，不断满足市民对优美环境的需求，提升首都市民获得感、幸福感。

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