汪丽丽 韩建立
北京市北运河管理处 北京市通州区 100000
[摘要]镜河紧邻北京城市副中心行政办公区西南两侧，长3.5㎞，水域面积24万㎡，蓄水量46万m3，南、北两端分别建设泵站与北运河、运潮减河相汇，集景观、排洪、生态效益于一身。本文对镜河生态治理、存在问题及成因进行了系统梳理，对清华大学、北京师范大学、市水科院等科研院所在运行期采取的人工促进生态恢复、生物制剂投放、泵站净化处理等措施进行成效分析，在镜河水生态系统促进、水生态工程完善、管理措施管控等方面提出建议意见，综合提升镜河水生态质量，为后期水生态治理及河道管理部门提供参考依据。
[关键词]镜河;环境;生态;解决措施
一、镜河概况
镜河前身系丰字沟，2016年占地6平方公里的北京城市副中心行政办公区启动建设，将形如“丰”字的补水排涝沟渠--丰字沟进行了填埋垫高2.6米，并在行政办公区西南侧新挖了一条河道，取名镜河，喻意以河为镜之意[1]。
镜河全长3.5㎞，水域面积24万㎡，正常蓄水量46万m3，镜河断面呈盘状，分为浅岸区、渐变区及深水区，水深0.5至2.5米，镜河周边5米水域为2.5万平米的浅岸区，种植芦苇、水葱、香蒲等挺水植物及荷花、睡莲等浮叶植物，浅水区内为2万平米的渐变区，种植有苦草，再向内为11.5万平米的深水区，没有种植任何水生植物。镜河南、北两端分别建设泵站与北运河、运潮减河相汇，集景观、排洪、生态效益于一身。目前已建成南侧及西侧南段的一期工程，全长2.4㎞，水域面积16万㎡，正常蓄水量25万m3，其西侧北段设计方案已完成市政府批复，将于2021年建设完成。镜河呈L状，形似带穗如意，拱卫在北京市委市政府四套班子、全部市委办局、潞县故城遗址公园旁，串联现代都市与2000年前的潞县遗址于一体，体现通州的千年运河，古今同辉的美境。
镜河水生态建设体现节水及海绵城市理念，日常补给水源由通州河东再生水厂每天提供1.5万方高品质再生水，水质达到北京再生水地标B，主要水质指标达到地表Ⅳ类水体标准[2]，同时镜河泵站内设生物净化设施，通过循环曝气、膜过滤、聚铝溶液絮凝等措施对镜河水体及汇集入泵站的雨洪水进行每日4万方的循环净化，回补镜河生态用水。镜河年用水320万方，其中再生水约260万方，雨水净化回用约60万方。
二、镜河水生态治理的效益
（一）典型示范效益
2015年4月，中共中央政治局审议通过《京津冀协同发展规划纲要》，明确了三省市的定位，要求加快规划建设北京副中心行政办公区，2016年6月通州定位城市副中心，并启动办公区建设及公务员的陆续迁移，根据生态文明的时代要求，打造没有城市病的千年之城，用生态的理念对副中心的生态空间进行规划管控，处在北京行政中心办公区周边新挖的镜河处在生态建设及管理典型引领和示范的最前沿，体现节水、生态、绿色、节能、雨水回用、水循环使用等系统建设理念，对副中心其它区域起到理念提升、技术集成、以点带面、连线成片的推广作用，是通州区全国海绵城市试点及北京节水型城市建设的主要展示区。
镜河的水生态建设及管理，不断强化的水域岸域的生态自然平衡，提高自我恢复自我净化的能力至关重要，由于占据重要的区位优势，其生态建设管理的典型引领及规划理念具有很强的示范意义。
如今风景秀丽的镜河东南岸也成为了一年一度120个国家驻华使节和国际组织驻华代表招待会的演出场地，发挥着积极的国际影响力。
（二）生态效益
城市副中心6平方公里的行政办公区座落在原丰字沟之上，丰字沟在60、70年代主要承担周边农村排洪、农田排涝的作用，随着80年代以后的经济快速发展、人口数量增加及经济发展方式的变化，丰字沟主要承担区域雨季排涝及日常排污的功能，是一条典型的臭水沟，水质为劣Ⅴ3类，年均排污量50万方以上[3]，最终汇入运潮减河及北运河，影响沿河居民的身体健康和生活质量的同时，对潮白河、北运河80余公里的沿河两岸水环境及出境四个国家考核断面达标产生很大的影响，办公区及镜河建设促进了农村拆迁及污水改造，河如其名，水面如镜子般清澈，让一条零生态排洪河沟变成了蓝绿交织、水城共融的开放风景河道生态岸线，成为了市民新打卡地，消除了副中心周边水源污染，确保了行政办公区水环境安全，并有效的回补了区域地下水，最终长效改善区域生态环境，2019年北运河在水体质量评价中首次达到健康级别，出境断面已稳定达到环保部及水利部的标准。
三、镜河生态建设及管理现状
镜河属新开挖的河道，靠泵站与运潮减河、北运河相联，属封闭水域，镜河周边全系绿地，无任何污水直接汇入，镜河承担着6平方公里办公区的雨水滞蓄、排除及净化功能。在水生态功能设计上具备每天8万方河水循环能力、每天2万方再生水补给能力、每天1万方浅层沙滤水应急保障能力、每天4万方河水生物流化床净化能力，将悬浮物由12毫克升降至6毫克升以下，溶解氧由3毫克升提高至14毫克升左右，总磷降至0.1毫克升以下达到防止水华产生。[2]
从工程运行上看，在接管以后的实际运行中，补水及循环能力均能够达到设计要求，而净化能力由于种种原因达不到设计标准，使得COD、总磷、悬浮物未能达标。一是由于系高品质再生水补给，微生物再次深度净化处理难以发挥能力。二是降磷需每年消耗近500T的聚铝溶液，运输、存储、加药配比也无精准控制的设备，而未能实施。三是滤布滤池无反冲洗设施，夏季藻类增加后，很快淤堵失效。
从管理措施上看，在一年多的运行中，我们采取了四种生态管控措施，达到较好成效，一是在渐变区种植了2万平米的苦草，并强化科学修剪，剪至水面下30厘米，保障水草长势旺盛。二是增殖放流鲢鱼、鳙鱼0.7T，强化藻类滤食及水体的扰动。三是加强水绵、水草及漂浮物的清捞，防止沉底腐烂影响水质。四是每天保证8万方的水循环及1万方的再生水补给穿流。
从镜河水生态效果上看，一是全年水质主要指标基本稳定在Ⅳ类，冬季稳定在Ⅲ类，达到规划Ⅳ类的水质要求。二是上述工程措施及管理措施统筹使用，起到较好效果，尤其是6至9月份综合使用，保障了水质的稳定。三是人工促进水生态系统快速形成，提高了自净能力，实现藻类优势向草类优势的转变。2019年开春系刚运行的三个月，由于还未种植苦草，水生态系统脆弱，水绵自3月份大面积爆发，至6月初消失后水网藻爆发至月底，7月初水华出现，20余天后消失，8月份种植2万平米苦草后再无异常水质情况出现，2020年上半年无异常水质情况出现，证明水生态优势物种已实现转化，河道自净能力明显增强。
四、镜河水生态目前存在的问题
虽然镜河的水质已稳定达标，草型清水生态系统趋向稳定，生态系统构建达到初步成效，但在日常的工程运行及生态管理过程中也发现，仍旧存在着诸多影响水生态的工程及管理问题亟待解决，以促进典型示范、生态效益的更大发挥，减少对水生态系统的损害，从而更快达到系统稳定，通过自然修复能力的发挥减少维护资金投入，实现绿色、节水、节能的建设目标。
（一）工程运行问题
1、镜河泵站净水设施存在设计缺陷及源水水质变化影响，不能充分发挥工程效益。镜河净水设施由曝气机、生物流化床、除磷加药装置组成，系根据国家一级A的再生水标准建设的污水处理装置，相当于Ⅴ类地表水标准，目前源水已提标至北京一级B，相当于Ⅳ类水标准，微生物由于缺少碳源而导致活性不足，去除污染物能力大为降低，滤布滤池渗透膜未配备反冲洗装置，运行期极易堵塞失效，而拆装外运清洗非常繁琐费时，给日常管理带来很大不便，目前基本处于停用状态；除磷加药设备未设置自动加药控制浓度的装置，不好掌握对应药量，加多将导致水体产生微毒素，加少则达不到降磷标准，故目前也处于停用状态。
2、西岸及南岸受风浪侵蚀严重。镜河宽窄不一，最窄处20余米，最宽处近200米，保洁的船只通行及受风浪影响造成西岸及南岸侵蚀严重，在建设时，岸边未考虑任何防浪措施，目前仅一年多的时间，平均已侵蚀30厘米，最大处已超过50厘米，草坪消失600平米，水土流失达300方以上，塌岸造成土壤中的有机物进入水体，破坏水环境的同时影响水质的稳定。
（二）管理手段问题
1、日常的面源污染缺乏管控手段，入河影响水质。6平方公里的行政办公区内包括近一多半的绿地，降雨经雨水箅子通过镜河东、西两道雨水暗涵进入镜河的初雨调节池，再通过循环管道入镜河，污染负荷较大的初期降雨可通过工程排涝泵站全部排入北运河，后期的干净雨水经过滤后入镜河。但平时近4平方公里的绿地内的草坪、乔灌木的施肥、打药、浇灌，饱含农药及化肥的浇灌水入地渗流或直流向雨水箅子，最终进入调节池或镜河，为节约利用水资源，不可能将这些平时的混合水通过水泵排至北运河，导致这些肥水逐步集聚镜河，加重净水负担。2018年汛前，办公区绿化工程尚未完工，镜河也正在施工，在没有降雨的情况下，东西暗涵的肥水就存有0.6万方，经观察，这些农药及化肥主要以尿素、乐果、绿宝为主、高效促进草坪及乔灌植物生根、营养、茁壮、杀虫等，这些肥料中富含N、P、K，对水质影响很大。
2、河东再生水厂余氯偏大，对镜河水生态系统有一定的影响。河东再生水厂的镜河出水及行政办公区楼宇冲厕用水系同一根供水管路，为保障冲厕用水卫生，河东再生水厂出水采取了添加次氯酸钠的方式消毒杀灭大肠肝菌，并在供水末端的冲厕用水保持余氯0.2 mg/L，虽然满足“再生水回用于景观水体的水质标准（CJ/T 95-2000）”中回用类型为“人体非直接接触和人体非全身性接触”的余氯标准均为“0.2-1.0 mg/L”的要求，但0.2 mg/L对河道生态系统中的浮游植物、浮游动物、鱼类生长会产生一些不利影响。根据研究推导，浮游动物对余氯较敏感，大部分对受氯浓度低于0.1 mg/L，余氯在0.14-0.2 mg/L时可致一些仔鱼死亡，0.2 mg/L的余氯也对浮游植物产生一定杀伤力，经研究，余氯对淡水生物的余氯浓度和作用时间的安全阈值为0.02 mg/L，即余氯质量浓度低于0.02mg/L时，不论作用时间多长，也不会对水生生物有毒性作用[4]。经水科院不定期检测，镜河补水口余氯浓度不稳定，有时可高达0.4mg/L以上，使镜河水生物生长环境受到破坏。
四、解决措施
针对以上的运行及管理问题，结合镜河工程及管理措施实际，强化功能配套设施建设，尽快恢复设计能力及功能，加强部门协调，多措并举减少对水生态的直接影响，稳定构建健康的水生态系统。
（一）完善净水工程配套功能建设
对生物流化床中的生物降解能力下降问题可忽略，由于源水提标，水质长期稳定在规划设计标准内，不用再外加碳源提升微生物活力；对滤布滤池配套建设反冲洗装置，设置自动冲洗阈值，持续保持悬浮物浓度达标，从而提高水体透明度，促进水下森林的生长，使水体由藻类浑水型向草类清水型转变并保持稳定；增加自动加药装置，根据镜河总磷浓度自动调整加药量及加药时间，保持镜河总磷浓度保持在0.1以下，有效抑制水华等水生态问题的发生。
（二）对岸线工程进行防风浪设施完善
对西、南河岸进行全部整治，防止塌岸，为进一步保持景观需求，可对塌岸轻微的2公里河段采取密植、厚植挺水植物的方法进行，对严重塌岸的0.4公里地段采取仿木桩、插柳、分层垒码鱼巢砖的方式处理。总之处理形式要以自然为原则，实现景观与功能双赢。
（三）设置雨水暗涵截流坎，将日常面源污染收集纳管
由于6公里的面源污染均需通过东、西雨水方涵进入镜河调节池再入镜河，故考虑在方涵内设置截流坎，坎前建设截流槽，平时的富含有机物的水体被截入槽内，经泵自动排至附近的污水管道，基本解决面源污染入河问题，经面源污染物浓度与镜河水质测算对比，每截流走1方的面源污染水，可减少至少5方高品质再生水补充稀释。
(四)稳定余氯浓度，在补水口加装曝气，加快挥发
由于河东再生水厂的出水兼具景观用水及生活杂用功能，为达到节水目标，体现生活杂水使用再生水的理念，应以办公区生活杂用功能为主考虑水厂出水消毒的余氯含量，应以0.2 mg/L达到最低标准为宜，同时要保持再生水厂余氯浓度稳定，不要产生成倍增加而对水体产生较大影响的情况。含氯的再生水排入河道后，余氯的浓度会因河水流动性大而加速扩散，故应在三个补水出口处都设置曝气装置，扩大水体与空气的接触面，加快水体的流动，促进余氯快速衰减后再进入河道，尽量减少对水生态系统的影响。
（五）多措并举快速构建健康的水生态系统
除解决上述影响较为严重的水生态问题外，还应在科研、预案、应急、检测、人工促进系统等诸方面多措并举，共同促进水生态系统的健康稳定。目前国家水专项的镜河高效除磷去氮研究、市科委的境河水质应急预警系统研究、清华大学等科研院校的底泥及水华、水绵研究也在进行中，要将研究成果及时应用，从而优化日常管控手段，提高管理科技含量。对应急预案及时根据水质观测及生态恢复情况进行动态修订，促进更具务实及可操作性；强化检测与分析，查找对应关系，积累生态管理经验，丰富管控手段；补充多种群的水生动植物，人工动态调整循环量，形成更复杂的生境，提高生态系统的自净能力。
参考文献：
［1］城市副中心行政办公区水系景观工程可行性报告
［2］城镇污水处理厂水污染物排放标准
［3］北京市人民政府.通州区水务发展规划（2016—2020年）［A］.2016
［4］毛冠男, 宋宇昊, 王莹莹. 余氯对河流水体微生物灭活效应的评价[J]. 微生物学通报. 2017, 44(10): 2330-2336.