鸕鶿、蒼鷺、赤麻鴨……看著北京沙河水庫里的水鳥日漸增多，來拍攝鳥類的觀鳥愛好者絡(luò)繹不絕，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心（以下簡稱“生態(tài)中心”）研究員魏源送感到十分欣慰。

作為國家“十一五”時(shí)期確定的十六個(gè)重大科技專項(xiàng)之一，水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)（簡稱“水專項(xiàng)”）旨在為中國水體污染控制與治理提供強(qiáng)有力的科技支撐。

魏源送牽頭負(fù)責(zé)的“北運(yùn)河上游水環(huán)境治理與水生態(tài)修復(fù)綜合示范”項(xiàng)目（以下簡稱“北運(yùn)河項(xiàng)目”），是“水專項(xiàng)”十三五時(shí)期在京津冀區(qū)域開展的綜合調(diào)控重點(diǎn)示范項(xiàng)目，下設(shè)4個(gè)課題，由生態(tài)中心、北京市水科學(xué)技術(shù)研究院、北京首創(chuàng)股份有限公司等16家單位承擔(dān)，組織了300余名科研人員參與項(xiàng)目研究。

其中，生態(tài)中心負(fù)責(zé)沙河水庫課題，北京水科院負(fù)責(zé)生態(tài)清潔小流域和農(nóng)村污水處理2個(gè)課題，北京首創(chuàng)負(fù)責(zé)未來水廠課題。北京沙河水庫水環(huán)境改善，正是該項(xiàng)目取得的重要成果之一。

“通過研究團(tuán)隊(duì)2020年春季初步調(diào)查，在沙河水庫共記錄了26種水鳥，隸屬6目7科，其中列入世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄（IUCN）的易危物種2種，分別是鴻雁和遺鷗?！蔽涸此驼f，隨著項(xiàng)目的執(zhí)行，沙河水庫水生態(tài)環(huán)境得到大幅改善，使得沙河水庫成為適宜于水鳥繁殖的重要棲息地，并成為了北京市重要的觀鳥愛好者聚集地。

沙河水庫經(jīng)過治理，又成了鳥類的天堂。（魏源送供圖）

向水污染宣戰(zhàn)

“有河皆污，有水皆臭”，曾經(jīng)是我國水污染情況的真實(shí)寫照。嚴(yán)峻的水污染形勢，嚴(yán)重影響了人們的生產(chǎn)生活和身心健康。

為適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展需要，推動科技支撐向水污染宣戰(zhàn)，我國提出了“水專項(xiàng)”，是為“十一五”時(shí)期國家確定的十六個(gè)重大科技專項(xiàng)之一。中國科學(xué)院及下屬生態(tài)中心、南湖所等單位，是“水專項(xiàng)”的重要承擔(dān)力量。

作為新中國成立以來投資最大的水污染治理科技項(xiàng)目，“水專項(xiàng)”精心設(shè)計(jì)，循序漸進(jìn)，分三個(gè)階段進(jìn)行組織實(shí)施。第一階段目標(biāo)主要突破水體“控源減排”關(guān)鍵技術(shù)，第二階段目標(biāo)主要突破水體“減負(fù)修復(fù)”關(guān)鍵技術(shù)，第三階段目標(biāo)主要是突破流域水環(huán)境“綜合調(diào)控”成套關(guān)鍵技術(shù)。

根據(jù)《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》要求，按照“自主創(chuàng)新、重點(diǎn)跨越、支撐發(fā)展、引領(lǐng)未來”的環(huán)境科技指導(dǎo)方針，“水專項(xiàng)”從理論創(chuàng)新、體制創(chuàng)新、機(jī)制創(chuàng)新和集成創(chuàng)新出發(fā)，立足中國水污染控制和治理關(guān)鍵科技問題的解決與突破，遵循集中力量解決主要矛盾的原則，選擇典型流域開展水污染控制與水環(huán)境保護(hù)的綜合示范。

北運(yùn)河項(xiàng)目，正是“水專項(xiàng)”第三階段實(shí)施的重要組成部分。

北運(yùn)河發(fā)源于北京市昌平、海淀一帶的軍都山南麓，向南流過通州，經(jīng)河北香河、天津武清后匯入海河，是聯(lián)結(jié)京津冀地區(qū)的天然紐帶。

“北運(yùn)河流域是北京市人口最集中、產(chǎn)業(yè)最聚集、城市化水平最高的流域。”魏源送介紹，上游是其僅有的清潔水源，存在生態(tài)系統(tǒng)退化、威脅水質(zhì)安全的污染源尚未得到有效控制，水資源短缺壓力大、河道環(huán)境問題突出、城鄉(xiāng)污水處理工作發(fā)展極不平衡等問題。

為此，北運(yùn)河項(xiàng)目以其上游為重點(diǎn)示范區(qū)，遵循區(qū)域綜合治理的原則，以“水環(huán)境質(zhì)量改善、水資源優(yōu)化配置、水生態(tài)功能提升”為目標(biāo)。

“項(xiàng)目主要通過流域產(chǎn)匯流與不同污染源的遷移轉(zhuǎn)化耦合關(guān)系研究，對多源污染防控、生態(tài)清潔小流域建設(shè)、非常規(guī)水源補(bǔ)給緩滯水體生態(tài)修復(fù)、面向未來污水處理技術(shù)等集成創(chuàng)新與精細(xì)化管理及示范，推進(jìn)北運(yùn)河流域水生態(tài)環(huán)境綜合治理全方位系統(tǒng)實(shí)施，為確保北運(yùn)河上游區(qū)域水生態(tài)環(huán)境得到顯著改善提供科技支撐?！蔽涸此捅硎?。

河溝道生態(tài)修復(fù)后變得水清岸綠。

建設(shè)生態(tài)清潔小流域

北京市海淀區(qū)的蘇家坨鎮(zhèn)、溫泉鎮(zhèn)一帶，規(guī)劃有序，環(huán)境優(yōu)美，已不見早年間溝渠淤塞、植被破壞的景象。

這里，是北運(yùn)河項(xiàng)目“海淀區(qū)生態(tài)清潔小流域示范區(qū)”所在地。蘇家坨鎮(zhèn)、溫泉鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境的改觀，很大程度上得益于項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)實(shí)施的生態(tài)清潔小流域建設(shè)。生態(tài)清潔小流域示范由北京市水科學(xué)技術(shù)研究院牽頭負(fù)責(zé)，分別在海淀區(qū)和昌平區(qū)實(shí)施。

魏源送介紹，在北運(yùn)河上游流域，高程二三百米的淺山區(qū)分布面積較大，占到山區(qū)面積的近30%。淺山區(qū)連同山前平原是北京市郊區(qū)人口密度最大、活動最集中的地帶，也是城鄉(xiāng)結(jié)合部的相對集中區(qū)域，具有人口構(gòu)成復(fù)雜、農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境脆弱等特點(diǎn)。

“項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過深入分析研究，在項(xiàng)目中提出了適宜于淺山區(qū)城鄉(xiāng)結(jié)合部的農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染防控技術(shù)體系?！蔽涸此驼f。

例如，針對農(nóng)業(yè)種植與養(yǎng)殖及農(nóng)村垃圾等主要污染源，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了種植面源污染“控-蓄-凈”防控技術(shù)、畜禽養(yǎng)殖“五化”污染防控技術(shù)和農(nóng)村垃圾資源化利用技術(shù)等3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到分類治理、綜合防控的目的。

針對淺山區(qū)果園分布面積大、面源污染高風(fēng)險(xiǎn)的問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對近水系550畝典型農(nóng)田果園開展試驗(yàn)與治理示范研究，提出從農(nóng)業(yè)地塊到排水溝渠聯(lián)合應(yīng)用“控源”肥藥源頭減量技術(shù)、“蓄水蓄肥”農(nóng)業(yè)耕作優(yōu)化技術(shù)、“凈化”農(nóng)田排水溝渠凈化技術(shù)的實(shí)施方案。

小流域是北運(yùn)河流域綜合管理的基本單元。魏源送介紹，在項(xiàng)目實(shí)施中，以小流域?yàn)閱卧?，提出“封?jié)保、精細(xì)化、近自然、參與式、嚴(yán)監(jiān)管”的山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)模式，并將小流域監(jiān)測評價(jià)管控和公眾參與貫穿于小流域綜合治理各個(gè)環(huán)節(jié)。

為了將小流域山水林田湖草系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)模式和關(guān)鍵技術(shù)成果落地，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還在北運(yùn)河上游開展了總面積219平方公里的生態(tài)清潔小流域建設(shè)，即海淀區(qū)南沙河流域源頭和昌平區(qū)北沙河流域源頭。

在海淀區(qū)生態(tài)清潔小流域示范區(qū)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對污染源多樣、生態(tài)退化嚴(yán)重等問題，構(gòu)筑了“農(nóng)田綠地生態(tài)修復(fù)區(qū)、人居產(chǎn)業(yè)生態(tài)治理區(qū)、河道溝渠生態(tài)保護(hù)區(qū)”三道防線，通過面源污染防控、雨水徑流調(diào)控和河溝道生態(tài)修復(fù)等三大類工程，實(shí)現(xiàn)流域系統(tǒng)治理。

在昌平區(qū)生態(tài)清潔小流域示范區(qū)，原先水土流失、山地災(zāi)害、農(nóng)業(yè)和村鎮(zhèn)面源污染和溝渠水環(huán)境污染等問題突出，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用了水土保持、植被恢復(fù)、村鎮(zhèn)美化、水資源高效利用、水污染防控和溝渠生態(tài)修復(fù)等六大類措施，實(shí)施山水林田湖草一體化治理。

魏源送表示，生態(tài)清潔小流域建設(shè)示范，為北京市小流域治理提供了很好的借鑒。研究過程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還制定了北京市地方標(biāo)準(zhǔn)一項(xiàng)《生態(tài)清潔小流域初步設(shè)計(jì)編制規(guī)范（DB11/T-1595-2018》，目前該標(biāo)準(zhǔn)已在北京全市推廣應(yīng)用。

修復(fù)河道型水庫水生境

北京沙河水庫是北運(yùn)河上游的重要節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也是多源污染的重要聚集處。隨著社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，以往的沙河水庫呈現(xiàn)水生態(tài)退化、水污染形勢嚴(yán)峻，水生境受到嚴(yán)重影響，水鳥稀少。沙河水庫的綜合治理對下游的水質(zhì)改善和水生態(tài)修復(fù)至關(guān)重要。

魏源送表示，合流制管網(wǎng)溢流已成為是城市水環(huán)境突出的瞬時(shí)污染源，對水環(huán)境和親水空間的影響較大。為此，針對沙河水庫周邊合流制管網(wǎng)溢流污染底數(shù)不清的現(xiàn)狀及其控制需求，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)歷時(shí)兩年，通過現(xiàn)場調(diào)研和在線監(jiān)測，揭示了降雨特征與溢流污染的響應(yīng)關(guān)系，明確了沙河水庫周邊合流制管網(wǎng)溢流污染時(shí)空分布特征，研發(fā)了合流制管網(wǎng)溢流污染防控“截沖調(diào)蓄凈一體化”關(guān)鍵技術(shù)和最佳管理實(shí)踐，并與昌平區(qū)水務(wù)局合作，將其應(yīng)用于沙河水庫水環(huán)境質(zhì)量改善。該技術(shù)獲得了北京市水利學(xué)會科技獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

隨著北運(yùn)河項(xiàng)目的執(zhí)行，沙河水庫水環(huán)境得到大幅改善，使得沙河水庫成為適宜于水鳥繁殖的重要棲息地。

魏源送介紹， 2018年5月之前，沙河水庫常年保持水位35.6米，庫區(qū)水深3～10米，南沙河和北沙河河道大水面水位常年維持在2～3米，不利于水鳥的棲息，適宜于水鳥棲息的面積也較小。

2018年5月8日，陳吉寧市長調(diào)研北運(yùn)河水系治理工作，提出降低河流水位，促進(jìn)水生植物生長，自然凈化河流水質(zhì)。

魏源送介紹，相對而言，0.5 米以內(nèi)水深濱岸空間最適合各類濕地生物生長，也能吸引水禽來覓食，具有多樣的生境空間；0.5-1.5米水深適合沉水植物生長，有利于魚類棲息繁衍。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)基于數(shù)值模擬結(jié)果，得出了水位和水深區(qū)間面積關(guān)系。當(dāng)水庫水位達(dá)到35.6米時(shí)，雖然0.5-1.5米水深區(qū)域面積達(dá)到最大，但0-0.5米水深區(qū)域面積偏小，難以為岸濱生物提供充足空間。綜合而言，水位處于34.1-35.0米區(qū)間時(shí)，淺水區(qū)空間分布均衡，生境空間最具復(fù)雜性和多樣性。

因此，魏源送和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出建議，基于不同季節(jié)水鳥棲息地、生境多樣性對水深的要求不同，在低水位運(yùn)行的基礎(chǔ)上，對沙河水庫的水位進(jìn)行動態(tài)調(diào)控。例如，春季挺水植物和浮水植物對水分需求較大，建議適當(dāng)調(diào)高水庫水位，滿足挺水和沉水植物的生長，增加生境多樣性和水鳥食物的供給；春夏交替之際，逐漸降低水位滿足濕生植物、水鳥、魚類、爬行類和兩棲類動物等的生長；在汛期（6-9月），在滿足防洪需求的基礎(chǔ)上，保持低水位運(yùn)行。

隨著沙河水庫水環(huán)境的大幅改善，水庫水鳥多樣性也日漸增加。近年來，隨著北京3個(gè)“污水治理和再生水利用三年行動方案”的實(shí)施，在北運(yùn)河項(xiàng)目成果的技術(shù)支撐下，昌平區(qū)水務(wù)局加大了污染源治理，生活污水處理率大幅提升，合流制管網(wǎng)溢流污染得到有效控制，農(nóng)業(yè)面源治理得到有效推廣，清潔小流域建設(shè)面積大幅提高，沙河水庫的水生態(tài)環(huán)境改善明顯，為今后水鳥棲息地的營造打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。



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