北京城市河湖水草科學管控體系構建分析

劉 琦，何沛洋，李昭輝，張 瑞

（北京市城市河湖管理處，北京 100144）

1 引言

從20世紀80—90年代開始，水生植物因水體污染而衰退，尤其是完全生長在水中的沉水植物在一些污染嚴重的水體中一度消失[1]。近幾年，北京市持續推進水污染治理工作，截污治污工作效果顯著，城市河湖管轄水域的外源污染大幅降低，水體質量明顯提升，伴隨光照與水溫條件的適宜，出現了水草過度繁殖、大面積覆蓋于水體表層情況，對首都核心區及中心城區的防洪、供水、水景觀及通航帶來了影響，并且導致水體下層缺少陽光和氧氣，影響魚類等生物生存。當大量的水草殘體沉積河底，會使淤泥層迅速增厚，加速湖泊的老化即沼澤化進程[2]，并且富集了大量營養鹽的水草在腐敗時會將有機氮、磷重新釋放回水體中，造成對水質的二次污染問題[3]，同時水草的瘋長也引起了市民的不滿。據統計，2019—2021年有數百位市民撥打過北京市12345熱線，反映城市河湖水域水草泛濫影響水景觀問題。

2019年在解決水草過度繁殖問題的過程中，由于缺乏管理標準，工人通常利用鋸條對水草根部進行切斷，這種“一刀切”的水草清除辦法雖然可以快速解決水草覆蓋于水體表面的問題，但引發了河道水草覆蓋度過低和生態系統被破壞、水體自凈能力減弱、垃圾清運量暴增、財政資金投入加大等一系列問題。因此，對城市河湖水域水草進行科學化管控具有迫切的實際需求和重要的現實意義。

2 城市河湖水域水草科學管控體系

2.1 水草科學管控目的

張軍旺等在白洋淀進行的研究表明，當湖泊內水草蓋度為50%時，水體中總氮（TN）、總磷（TP）、溶解性固體總量（TDS）和電導率（SPC）值最低；藍藻門比例和優勢種較低，水生態系統較穩定且受環境的影響小[4]。城市河湖水草管控體系的構建，目的是維持城市河湖水草覆蓋度在50%，充分利用水草對水體的凈化作用，同時避免水草瘋長引發各類問題出現，維護好城市河湖水域生態平衡，為城市河湖水域水草實施系統性、科學性的管控提供有利保障。

2.2 城市河湖水草科學管控體系內容

作者利用2 a的時間對城市河湖水域內的水草種類及生長周期進行了觀測，現場調研水草清割工作過程中投入的人員和機械設備，并結合每條河流水深特性，提出了生態優先、因地制宜、一河一策、常態管理的水草治理原則，構建了以機械清割為主要方式的城市河湖水草科學管控體系。

2.2.1 生態優先

北京市城市河湖管理處管轄河道包括三家店調節池、永定河引水渠、京密引水渠昆玉段、長河、轉河、雙紫支渠、南護城河、北護城河、小月河、東西土城溝、通惠河、二道溝等13條河流，河道長度124.31 km，水域面積超過36萬m2。在以往的水草治理過程中總是關注水草瘋長引發的問題，工人在清割水草時經常過度清割，認為消除水草便能解決相關問題，但此種作業方式嚴重降低了河道內水草含量，并引發水草清割量上升和后續打撈、上岸、轉運等一系列工作都需增加人工及資金投入的問題，同時管理者忽略了水草作為初級生產者在河流生態系統中的功能。在實施水草科學管控的過程中，應首先在思想認識方面進行轉變，管理人員應樹立生態優先的理念，充分利用水草的生態作用，杜絕以往采取的根部割斷的過度治理方式，治理水草要適度適量，保持河道內一定的水草覆蓋度，以保證水體的自凈能力和河湖水域的生態性。

2.2.2 因地制宜

城市河湖每條河流的水草品種不盡相同，生長周期也有所差異，所以要因地制宜，保證水草管控體系的可行性與有效性。2020—2021年，作者分別對各河道水草種類及生長情況進行了持續性觀測，并通過取樣對比確定優勢種群。由此發現，城市河湖水草種類包括菹草、苦草、金魚藻、黑藻、狐尾藻、篦齒眼子菜、大茨藻等，各種類之間生物量具有差異，優勢種群為菹草、狐尾草和金魚藻。城市河湖各河道水草種類，如圖1所示。

圖1 城市河湖各河道水草種類統計

通過觀測，在了解各河道水草品種的同時掌握了不同水草的生長周期。其中，菹草較為特殊，1—2月為休眠期，3月進入萌芽期開始生長，4—6月生長迅速，隨后進入消亡期，9月中旬起再次進入萌芽期，至12月底緩慢生長；金魚藻、黑藻、狐尾草、苦草、篦齒眼子菜和大茨藻生長情況較為相似，均為3月中下旬起進入萌芽期開始生長，5月上旬金魚藻、狐尾草、篦齒眼子菜及大茨藻進入快速生長周期，9月中下旬生長速度減緩，開始進入休眠期，苦草、黑藻進入6月開始快速生長，9月下旬起生長速度減緩，開始進入休眠期。各品種水草生長周期，詳見表1。

表1 各品種水草生長周期

2.2.3 一河一策

城市河湖管轄各河道水草品種與生長周期不盡相同，所以水草管控的起始時間點并不能統一規定，同時河道水深對于清割深度與清割頻次有所影響。如三家店調節池水深6 m，京密引水渠昆玉段水深2.6 m，南護城河水深1.77 m，南長河水深2.0 m，轉河水深2.2 m，通惠河水深2.1 m，從而對于城市河湖整體的水草管控不能一概而論。通過現場調研水草清割過程發現，目前投入的機械設備主要分為大型全自動保潔船、小型泡沫平板割草船以及普通船只懸掛割草機3種類型，共計62條、工人124名，適用于不同的清割深度，并且根據各河流的水深特性制定了每條河流水草管控實施細則，確保水草管控達到預期效果。城市河湖部分河道水草管控實施細則，詳見表2。

表2 城市河湖部分河道水草管控實施細則

2.2.4 常態管理

水草科學管控體系實施過程中應持續保持常態化監管措施。一方面要根據不同品種、不同季節水草繁殖速度的差異，跟蹤水草長勢情況，尤其是出現持續高溫等異常天氣時，要加強關注水草的生長、衰亡情況，掌握水草量的變化，在清割深度可調整范圍內進行指導作業；另一方面要每日關注清割工作進度是否正常開展、清割深度是否符合要求，并且能否在規定時間范圍內完成任務，避免因管控失效出現水草覆蓋度過高或在河道內死亡情況，對水體造成二次污染。

3 水草科學管控體系成果

3.1 城市河湖水生態環境更具活力

2022年北京市城市河湖管理處對水草進行科學管控后，杜絕了以往根部切斷的清割行為，采取常態化剪頭式管控方式，始終保持河道內水草覆蓋度達到50%以上，既充分利用了水草的凈化、固化作用，吸收水體中無機氮和無機磷轉化成有機物，又抑制了浮游植物的生長、防止藻類水華現象的出現，為魚群、水鳥等親水動物提供了食物來源和棲息場所。同時，水草與非生物物質在生態鏈中的相互作用，可以促進水體成為具有生命活力的生態環境[5]。

3.2 城市河湖水景觀效果有所提升

采取常態化適度收割水草的措施，既能轉移出植物中營養物質，又能利于水草的恢復與生長，緩解水草泛濫程度，降低水草在水面附近形成致密冠層量，并且水草可以通過促進沉降、抑制再懸浮的方式固定懸浮物，增加水體透明度[6]，有效提升了城市河湖水景觀整體效果。通過2022年每月面向市民開展的水環境滿意度調查統計數據顯示，市民對城市河湖水景觀評分由2021年平均88.9分上升至92.3分。

3.3 水草清運消納費用投入降低

水草科學管控過程中有效控制了水草的清割總量，減少了垃圾消納量，降低了運維成本。根據2020—2021年水草清運量平均值計算，預計2022年2—11月垃圾清運消納13484 t，截至2022年8月根據實際情況統計共清運消納水草8001 t，比預計同期水草清運量減少1100 t，依據本年度合同中關于清運單價款項的相關規定，可節約財政資金70余萬元。

4 結語

控制適宜的水草生物量是一個極為復雜的問題，現階段作者對于城市河湖水草管控僅限于利用機械清割的單一辦法進行治理，目前國內外學者研究發現在水生態系統中，水流是決定水生植物生長和分布的重要環境因子，適度的水流運動可以通過補充水分和減少植物表面的邊界層的厚度，增加邊界層化學物質無機碳、營養物質和氧氣的供應和交換，因此有利于代謝過程；相反，急流可能通過從沉積物中破壞和分離植物，對植物產生物理損傷以及影響莖葉的運動，導致植物通過應激反應提高呼吸成本[7]。在之后的水草管控過程中會進一步研究城市河湖水流速度與水草生長關系，融入物理方法進行管控，達到既要維護河湖水生態環境也要保證好城市水景觀質量，切實實現首都水務“安全、潔凈、生態、優美、為民”的發展目標，不斷滿足市民對優美環境的需求，提升首都市民獲得感、幸福感。