沙河水库经过治理，又成了鸟类的天堂。魏源送供图
　　鸬鹚、苍鹭、赤麻鸭……看到北京沙河水库的水鸟日渐增多，前来拍摄的观鸟爱好者络绎不绝，中国科学院生态环境研究中心（以下简称生态中心）研究员魏源送感到十分欣慰。
　　作为国家“十一五”时期确定的16个重大科技专项之一，水体污染控制与治理科技重大专项（以下简称“水专项”）旨在为中国水体污染控制与治理提供强有力的科技支撑。魏源送牵头负责的“北运河上游水环境治理与水生态修复综合示范”项目（以下简称北运河项目），则是“水专项”“十三五”时期在京津冀区域开展的综合调控重点示范项目，下设4个课题，由16家单位承担，300余名科研人员参与。其中，生态中心负责沙河水库课题。北京沙河水库水环境改善，正是该项目取得的重要成果之一。
　　向水污染宣战
　　“有河皆污，有水皆臭”曾是水污染的真实写照。“水专项”推动科技支撑向水污染宣战，其中第三阶段目标是突破流域水环境“综合调控”成套关键技术。北运河项目正是“水专项”第三阶段实施的重要组成部分。
　　北运河发源于北京市昌平、海淀一带的军都山南麓，向南流经河北香河、天津武清后汇入海河，是联结京津冀地区的天然纽带。
　　“北运河流域是北京市人口最集中、产业最聚集、城市化水平最高的流域。”魏源送介绍，上游是其仅有的清洁水源，存在生态系统退化、威胁水质安全的污染源尚未得到有效控制、水资源短缺压力大、河道环境问题突出、城乡污水处理工作发展极不平衡等问题。
　　为此，北运河项目以其上游为重点示范区，遵循区域综合治理原则，将水环境质量改善、水资源优化配置、水生态功能提升作为目标。
　　“项目主要通过流域产汇流与不同污染源的迁移转化耦合关系研究，对多源污染防控、生态清洁小流域建设、非常规水源补给缓滞水体生态修复、面向未来污水处理技术等集成创新与精细化管理及示范，推进北运河流域水生态环境综合治理全方位系统实施，为显著改善北运河上游区域水生态环境提供科技支撑。”魏源送表示。
　　建设生态清洁小流域
　　北京市海淀区苏家坨镇、温泉镇一带，规划有序、环境优美，已不见早年间沟渠淤塞、植被破坏的景象。这里是北运河项目“海淀区生态清洁小流域示范区”所在地。这一改观很大程度上得益于项目团队实施的生态清洁小流域建设。生态清洁小流域示范由北京市水科学技术研究院牵头负责。
　　魏源送介绍，北运河上游流域的浅山区连同山前平原是北京郊区人口密度最大、活动最集中的地带，具有人口构成复杂、农业农村面源污染严重、生态环境脆弱等特点。“项目团队通过深入分析研究，提出了适宜于浅山区城乡接合部的农业农村面源污染防控技术体系。”他说。
　　例如，针对农业种植与养殖及农村垃圾等主要污染源，项目团队构建了种植面源污染“控—蓄—净”防控技术、畜禽养殖“五化”污染防控技术和农村垃圾资源化利用技术等3项关键技术，达到分类治理、综合防控的目的。
　　针对浅山区果园分布面积大、面源污染高风险问题，项目团队对近水系550亩典型农田果园开展试验与治理示范研究，提出从农业地块到排水沟渠联合应用“控源”肥药源头减量技术、“蓄水蓄肥”农业耕作优化技术、农田排水沟渠净化技术的实施方案。
　　小流域是北运河流域综合管理的基本单元。魏源送介绍，项目团队以小流域为单元，提出“封节保、精细化、近自然、参与式、严监管”的山水林田湖草系统修复技术模式，并将小流域监测评价管控和公众参与贯穿于小流域综合治理各个环节。为将技术落地，在北运河上游开展了总面积219平方公里的生态清洁小流域建设，即海淀区南沙河流域源头和昌平区北沙河流域源头。
　　在海淀区生态清洁小流域示范区，项目团队针对污染源多样、生态退化严重等问题，构筑了“农田绿地生态修复区、人居产业生态治理区、河道沟渠生态保护区”3道防线，通过面源污染防控、雨水径流调控和河沟道生态修复等三大类工程，实现流域系统治理。
　　在昌平区生态清洁小流域示范区，原先水土流失、山地灾害、农业和村镇面源污染和沟渠水环境污染等问题突出。
　　项目团队采用了水土保持、植被恢复、村镇美化、水资源高效利用、水污染防控和沟渠生态修复等六大类措施，实施山水林田湖草一体化治理。
　　魏源送表示，生态清洁小流域建设示范，为北京市小流域治理提供了很好的借鉴。
　　其间，项目团队还制定了一项北京市地方标准，已在全市推广应用。
　　修复河道型水库水生境
　　北京沙河水库是北运河上游的重要节点，也是多源污染的重要聚集处。其综合治理对下游的水质改善和水生态修复至关重要。
　　魏源送表示，合流制管网溢流已成为城市水环境突出的瞬时污染源，对水环境和亲水空间影响较大。为此，针对沙河水库周边合流制管网溢流污染底数不清的现状及其控制需求，项目历时两年，通过现场调研和在线监测，揭示了降雨特征与溢流污染的响应关系，明确了沙河水库周边合流制管网溢流污染时空分布特征，研发了合流制管网溢流污染防控“截冲调蓄净一体化”关键技术和最佳管理实践，并与昌平区水务局合作，将其应用于沙河水库水环境质量改善。该技术获得了北京市水利学会科技奖二等奖。
　　魏源送介绍，2018年5月之前，沙河水库常年保持水位35.6米，库区水深3~10米，南沙河和北沙河河道大水面水位常年维持在2~3米，不利于水鸟栖息。项目团队基于数值模拟结果，得出了水位和水深区间面积关系：水位处于34.1~35.0米区间时，浅水区空间分布均衡，生境空间最具复杂性和多样性。
　　因此，项目团队建议，基于不同季节水鸟栖息地、生境多样性对水深的要求不同，在低水位运行基础上，对水位进行动态调控。例如，春季挺水植物和浮水植物对水分需求较大，适当调高水库水位，满足挺水和沉水植物生长，增加生境多样性和水鸟食物供给；春夏交替之际，逐渐降低水位满足湿生植物、水鸟、鱼类、爬行类和两栖类动物等的生长；汛期（6月至9月）在满足防洪需求的基础上，保持低水位运行。
　　随着沙河水库水环境大幅改善，沙河水库成为适宜于水鸟繁殖的重要栖息地，水鸟多样性日渐增加。“据研究团队2020年春季初步调查，沙河水库记录的水鸟26种，隶属6目7科。其中列入世界自然保护联盟濒危物种红色名录（IUCN）的易危物种两种，分别是鸿雁和遗鸥。”魏源送说。在这里，青山绿水、鸟语花香的画卷正慢慢展开。
　　（原载于《中国科学报》 2021-01-15 第1版 要闻）