一、基本原理及工艺流程

城市调蓄型水库作为城市供水水源中的重要组成部分对水利调蓄、调度、水源保障、配给具有重要作用。但是由于用水途径和水量的不确定性，调蓄性水库具有水位变化快，水量不稳定，水质难以保障等问题。因此，控制调蓄型水库的面源污染、强化水体的自净能力、构建生态屏障成为解决这一问题的有效途径和必然选择。

本项成套技术基于“源头减量、过程控制、末端净化”的面源污染全过程控制思路，一是通过雨污截流、分散收集、快速净化等技术，实现雨污的源头减量。二是通过渗滤式堤岸、功能性边坡等技术实现过程控制。三是通过抗旱耐涝水/陆生植物培育、功能性生态屏障、水陆多元生态构建等建设过渡带和生态屏障，实现污染物的末端净化和植被生长保持。

图 1 技术路线图

二、技术创新

（一）创新内容1

形成了针对城市调蓄性水库面源污染控制和水质改善的成套技术体系。提出了“源头减量、过程控制、末端净化”的面源污染全过程控制思路。设计三个方面共计3项核心技术。对指导从污染源控制到水体修复及水质保障的环境综合保障治理整体解决方案的制订和实施具有重要意义。

（二）创新内容2

针对雨水收集、氮磷快速去除的难题，开发了初期雨水快速收集过滤、高效除氨氮的人工合成沸石和除磷复合材料的综合工艺，解决了初期雨水量大势急、污染负荷高、悬浮物多等难题。该项工艺适用范围广、占地面积小、成本低。

（三）创新成果3

针对雨水径流，分散式污染等，开发渗滤式堤岸、功能性边坡等污染控制技术，包括功能性滤料开发、砾石过滤渠设计渗滤式堤岸设计、中空生态砖护岸和防冲刷技术，实现初期雨水冲刷带来的垃圾进入，阻隔了污染物的进入，提高了堤岸的稳定性。

（四）创新成果4

通过引种驯化筛选出一批防涝抗旱水陆两生植株，结合自然生物群落发展演替规律，在消落带上建设湿地生态系统，逐渐形成集污染阻隔、削减流量、兼顾景观的功能性生态屏障，再结合增殖放流等方式，形成适合城市调蓄型水体的水陆多元生态系统。该项成果提升景观、改善水质、提高生物多样性、实现水质长效保持。

三、防治效果

该项成套技术研发了“高效除氨氮的人工合成沸石和除磷复合材料快速收集过滤初期雨水”、“开发渗滤式堤岸以及功能性边坡”、“引种驯化培育防涝抗旱水陆两生植株”等三项核心技术，整体上将城市水体污染控制、面源复合削减、水资源保障相结合，完善的解决了面源污染控制、雨水径流削减、生态系统恢复等问题，对城市水环境改善提供了有利支撑。

该项成果在大宁调蓄水库应用，水质长期保持稳定状态，并通过修复库尾的生态环境，阻隔长期进入的雨水污染问题，改善生态环境。

（一）面源污染控制及生态屏障技术实施后，大宁水库水质长期保持在Ⅱ类至Ⅲ类水平，pH、总氮、总磷、高锰酸盐指数、总有机碳以及悬浮物含量均稳定，生物多样性呈现向好趋势，根据多样性指数测算，Shannon-wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数显示，大宁调蓄水库相比应用该项技术前物种呈现多样性发展。

（二）在雨水削减方面，该技术效果较为显著，雨水流经生态屏障区后，通过生物和非生物共同作用，以及土壤和植物根系的吸附、过滤和截留，使得悬浮物大幅度降低，氮、磷、氨氮指标的削减量较大，该项技术对雨污有较好的截流净化效果，以7月汛期降水为例，对雨水及入库水进行取样检测，检测指标为总氮、总磷、氨氮、悬浮物，检测情况如下：

降雨期间，雨水混合地表冲刷物流经生态屏障区，由于截留作用，缓缓进入库区，检测结果表明，雨水的污染物含量较高，但流经生态屏障区进入库区后，入库水的污染物含量较低，对库体水质进行检测，发现其未对库区水质产生扰动，表明该技术对于雨水径流，拥有较好的截留净化作用。

（三）大型城市调蓄型水库面源污染控制及生态屏障构建技术在库岸带构建出层落有致的绿色景观，连接着植被带和水体两部分，丰富的空间格局和物种造就了优美的库岸景观，呈现绿色的过渡带，搭配波光粼粼的水库，带来良好的视觉效果。同时为动植物提供丰富多样的生境和栖息地，为周边的鸟类、爬行类动物以及水体中的鱼类、螺类、河蚌等提供生存环境，物种呈现多样性，食物链及营养级的扩大使得生态系统更加复杂，同时更加稳固。

随着水库运行，构建的消落带生态系统逐渐稳固，后期对于栽种的植株进行收割，植株吸收水体中的氮、磷等营养物质转化成自身的组织，通过收割的形式间接去除水体中的氮、磷、有机碎屑等污染物质，同时，收割也有助于植株的生长以及景观的维护。

四、技术应用推广情况

2019年4月至12月在大宁调蓄水库进行边坡生态构建技术，取得了较好的成效。

大宁水库是南水北调进京后的第一座调蓄水库，南水北调来水经惠南庄泵站进入北京地区，随后经50多公里暗函输送到大宁水库，首次形成开放水面。南水北调来水的水化学、水生生物等特征不同于北京本地水体，再经过上千公里的输水过程，亦发生显著地变化，到达北京之后，水库周围的局地气候、库底地质、岸坡构造等条件也会影响到大宁水库的水环境状况，大宁水库作为调蓄型水库，水位高低变化较为频繁，对库区边带铺设堤岸，种植驯化后的植株，形成生态屏障区。

第一阶段：2019年4月至5月，对库尾区域进行坡面平整和植物种植，通过种植水陆两栖乡土植物逐步增加水库库尾的植被覆盖度，逐步改善大宁水库库边生态环境。

第二阶段：对边坡生态带进行养护，使植株尽快适应环境并快速生长，对未成活的植株进行拔除，补种，完成生态系统的搭建。

第三阶段：同步监测库区以及边坡生态带的水质以及浮游生物情况，同时，对生态带的植株进行后期的收割、修剪。

第四阶段：对监测数据进行分析，摸清边坡生态带截留污染物净化水质效果。