河道生态修复技术范文

时间:2023-12-29 17:51:54

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河道生态修复技术

篇1

关键词:河道生态修复; 探索

中图分类号: TV85 文献标识码: A 文章编号:

什么是生态修复?

生态修复主要是依靠大自然的自我修复能力,并辅助于适当的人工措施,加快破坏了的生态系统的恢复功能,它是一个长期而复杂的系统工程。

河道生态系统是流域生态系统的重要组成部分。我们在水、河流的利用研究和开发都已经达到了非常高的水平。但是近几年来,随着水污染情况的加剧,水的生态修复学研究才被提上日程。

河道生态修复的目的是消除河流域生态系统的不良影响,保持河流生态系统可持续发展。西方一些比较发达的国家和日本在河道修复研究起步较早。他们在实践的基础上,总结了河流生态修复的八项措施:

恢复缓冲带;

重建植被;

修复马蹄形湿地;

降低边坡;

重塑弯曲河谷;

修复浅滩和深塘;

修复水边湿地;

修复河塘。

目前,我们国家经过一些地区对河道生态修复研究和探索,概括了两大类河道生态修复的措施:一类是植物保护法,一类是植物保护同工程技术措施相结合。我国的河道生态修复工作仍然是在初始阶段,缺乏多层次的全方位的生态恢复研究,更没有系统的科学的学习的理论作指导。

以江苏省赣榆县为例。江苏省赣榆县大概有15条河流,在这15条河流中沭河、朱吉河、沙汪河、龙王河这四条河流污染严重。龙王河、沙王河水的质量更是没有达到灌溉农田的程度,几乎寸草不生的河道,各种生物几乎灭绝。因此近些年来,江苏省开始全面进行河道疏浚整治工作。利用这样的时机,开展河道生态修复技术的研究,探索在河道整治过程中,采取那些技术措施,才能既保护河堤坡体结构的稳定性设置,又改善水质,同时提高河流的生物种群,也提高河道其自我净化功能。建立一个与周围环境协同发展的关系,保持社会经济良性循环的可持续发展的系统。

本文以青口河为载体,对河道生态修复技术进行思维构思。

工程调查青口河是赣榆县代表河流之一,全长64公里,在赣榆县长47.5公里,通过赣榆县县城,整个流域面积493平方公里,经过丘陵面积267平方公里,最大洪峰流量约2140立方米/秒。这条河流经区域85%的为山区,地面落差为150米以上,上游河道宽度200〜500米,比降1/400〜1/600的比例;下游河道宽60〜80米,比降7/10,000;滩面完整,为50年一遇的防洪标准。市区内均为水泥路;河坡滩面以下为砌筑的用于保护的坡面,缺乏植被生长的土壤养分状况。下游部分是含盐量很高的土壤,土壤含盐量为0.4%〜0.7%,及其不利于生长植物和动物的繁衍。

河流生态恢复的原则

1自然性原则我们不可能把这条河完全恢复到原始状态。但是在河道生态修复时我们尽量模拟自然的状态,创造良好的环境和景观,促进自然生态系统的良性循环。具体措施如:

使用抛石、木桩等护坡固堤;

在河堤上使用乔木、灌木、草相结合的立体防护;

创建合适生物栖息之地;

增设鱼道;

调整河道结构;

浅滩和沙洲的恢复等。

2生态性原则

以生态为原则,不仅可以降低成本,还能实现对污水处理厂难以处理或处理成本较高的污染物有效果的控制,同时要具有景观效果,并且还可以改善当地的气候,加强生物多样性,保护生态平衡。具体措施如下:

因地制宜地发展池塘、人工湿地、生物栅、生物浮岛等处理技术;

注重河岸植被建设;

河流生态走廊建设;

治理与控制河堤的水土流失;

在水域内,种植各种喜水、耐水植物;

发展水生动物,提高水域生物净化功能。

河道生态恢复技术设计构想1基本思路根据青口河,地理位置和特点,对河流生态修复必须从以下几个方面进行修复:

进行河道生态修复后,既不能影响整个河道的行洪能力,还要在不破坏原坡面的情况下进行生态修复;

对河堤及滩面进行修复时,应选择快速覆盖,根系发达、抗冲刷能力强,适应本地区的乔、灌、草种;

岸坡消落带的生态修复应考虑到防水浪冲刷及适合鱼巢的功能,同时对消落带植物的选择要重点考虑;

对河道整体结构的调整要回归自然,宜宽则宽,宜弯则弯,恢复浅滩和深塘,修复河边湿地;

在不同河段内放养水生动物和微生物,种植水生植物,以分解吸收水体中的营养液,达到净化水体的功能;

对沿线的污水口截流分流,使污水雨水分流,杜绝污水入河;

在物种的选择上要注意选择适宜本地区气候环境,同时不造成外来物种入侵,抗逆性好,管理粗放,植物根系发达,固土能力强;环保效果好,能有效地消除油污、烟尘和有毒化学物质的植物种类。

2生态修复技术

总结制定青口河清淤整治工程修复方案后得出:河道生态修复技术应该“尊重自然”、“人水相亲”、“和谐自然”的思路。在保证水利工程正常作用的前提下,修复河道结构、恢复河道生态平衡功能。使退化的河道生态系统得到修复,达到河流域的生态平衡。

上,中游的河流的特点及整改措施:

上、中游段, 按照“谁承包,谁管理、收益”的原则,签定承包合同。

上游和中游的河流情况:

河面较宽,

有不少浅滩,深塘等,

具体措施为:

采取疏通河道中泓;

修复浅滩、深塘水边湿地;

重塑弯曲河谷等工程措施,

调整河道结构。

植被措施布设为,

河堤、滩面以用材林、经济林为主。主要栽植杨树、水杉、板栗、银杏。

堤肩以银杏、水杉间种,间距4 米,滩面及内外堤坡栽植杨树、板栗,

河道水面放养水生动物和微生物,种植水生植物,

在浅水区、湿地区种植湿生植物,草种选择菖蒲、水葱、扁杆草、、毛莨等。

河道生态修复项目不是一个孤立的系统,它是一个完整的生态系统。河道生态修复技术也包括植物修复、动物修复、微生物修复相互作用,相互统一。河道内部生物系统和相邻生物系统之间的所有产生的物质与能量的动态互动。

河道生态恢复的真正意义应是在保证边坡稳定的基础,以生物多样性为目标;保证护堤、疏通河道,使河道平衡和谐发展;使水、土壤、生物,形成良性循环;不仅恢复河道景观效果,而且恢复河道的自我修复功能;还应恢复被污染的河水,提高河流的自净能力;从而使整个河流生态系统健康稳定发展。

此文只是以一条河流为范例进行分析,其他河流的河道生态修复技术也应从植被措施、工程措施、水产养殖、生物多样化这些技术入手。

水污染环境的治理是河流生态修复过程中最棘手,最有难度的一项工程。工业废水,生活废水的大量排泄,远远超过了河流的自净能力,是河道生态修复的重要工作之一,也是目前生态修复技术研究的热点和难点。现在仅仅靠人工干预的措施治理河道水污染,这样对水环境的恢复是难以维持的,因此,河流生态修复后的水生系统的稳定性管理技术也还有待进一步研究。

河道生态修复技术需要探索的路还很长,因此目前情况下,我们一定要爱护环境、保护环境,使人和自然和谐相处,走可持续发展道路。

参考文献。

篇2

【关键词】植生型生态修复技术;农村污染河道;应用;治理

河流是农村地区生产生活的主要命脉之一,伴随着新农村建设的不断发展,农业生产水平的稳步提升,农村地区遭受河流干扰的影响也相应扩大,河流的形态也逐渐向非连续化转变,生态系统的性能及多样性也遭受到不同层次上的抑制及损坏。最近几年,对于农村的河道建设来讲,以合理利用生态生物技术对相关污染情况进行治理的方法已经逐渐被人们所理解及接受,同时,这也为水利相关工作人员提供了一项新的思路。该地区把河道的整治工作同新农村建设相联系,从中找寻出一条以植生型生态修复技术处理河道污染的方法,通过不断的实践及研究,在农村面貌及生态方面都呈现出了明显的优良态势。

实验研究区域其主要地表水源包含长江、京杭运河等,地下水资源相对紧缺,且位于丹徒火成岩缝隙含水带边缘。全区共有河流50多条,总长度达700多千米,其中,农村河流40多条,总长约为600多千米。

一、当前农村河流的污染情况

从当前的形式看来,农村的河流污染情况十分严重。根据相关数据统计,实验地区遭受污染的河流共计40多条,总长410千米,淤积泥土90万方,不但严重降低了河床防洪排涝的功能,同时对周边生活的人们居住环境及安全都产生危害,变成了现今农村建设中的关键问题。

(一)淤积情况较为严重

因为该区域中包含的河流相对较多,并且几条主要河流贯穿于农村及城镇。在先前几年时间,河道的清淤工作中,因为人力及财力的局限,仅对主要的河道干线进行了清淤,并没有针对全体河道开展清淤工作,严重的甚至有的河道几十年间都没有进行清理。同时,一些河道尽管每年都进行河道清淤,但在总体力度方面不是很强,疏通效率无法跟进堵塞速率,造成很多河水中水花生生长过多。进而导致河道堵塞、水流不通,尤其是在冬天,水花生植物都枯死后,大量枝杆在河底沉积,产生许多淤积物。一些农村的河道,因为没有专业单位或人员进行管理,生活垃圾、有毒有害废水等未经处理就大量排放到河流中,使河道变成了臭水沟、垃圾场。

(二)村民环保意识浅薄

河道的清淤工作所带来的优点是潜移默化的,并不是立刻就可以发现其作用。一些基层干部及群众因其自身意识不够,对环保观念淡薄,认为河道同社会经济发展之间没有必然联系,因此,造成了他们认为每年都进行清淤工作,每年都产生堵塞情况,清淤与否没有任何意义的错误观念,进而对河道的清淤力度造成了影响。还有一些沿河的住户及企业,应自身缺少保护河流的观念,在寻求经济效益最大化的同时,下意识的忽略了河流的保护工作,未经相关部门批准自行堵塞河道、乱堆乱放生活垃圾,乱排放废弃污水,违章建筑私搭滥建,进而造成了河流清理工作更为困难。再加之农村的公共卫生配套设施不全,从客观上加剧了居民胡乱堆放垃圾的做法。

(三)治理资金短缺

河道的清淤工作进展程度同资金投入是相互关联的,特别是对于水花生及淤泥的清除工作中,就需要大量的资金投入作为保障。自2008年起,我国对于河流清淤工作每年下拨款项高达几百万元,同时,相应市政也为河道的清淤工作提供了一定的资金担保。但是,对于农村的众多河道清淤问题来讲,资金短缺仍是限制其效果的因素之一。另外,对于资金的分配及利用方面,并没有建立良好的运行机制,进而造成了资金的浪费。

二、当前生态修复技术在处理河道污染的情况

运用生态修复技术来对河道进行处理,是现今环境工作人员研究的重要课题之一。其实,在大自然进行发展及演变过程中,自身就具备一定的净化及完善能力,进而保证内部得以稳定、持续运转,特别是水生自然物的净化能力,从远古时期,就形成了水体自净模式。当前,进行水体生物修复技术就是依据自然界的恢复能力及自净能力产生的。

在欧美等发达国家利用生态污水的处理方法已经长达30多年,美国环保监测局在上世纪80年代就提出了人工湿地生态系统处理污水及修复污水的理念,并不断的进行完善及发展。当前,全世界都应用人工湿地及自然湿地对污水进行修复及处理,工程高达上千个。水体生态治理及修复的优点在于:其一,处理性能良好,能够把污染的水体恢复到自然水源的特质;其二,造价较低,这种方法不但建设资金投入相对较少,同时不需要耗能,运转资金较低;其三,不向水中投入任何药剂,也就是说,不会形成二次污染,对环境的绿化及景观的改善等都有益处,为人们创建了一个同自然相融合的环境。因此,这种经济实惠的污水处理技术被我国工作人员大量用于江河、水库的大范围污水处理工作中。

三、植生型生态修复技术在农村污染河道处理中的应用

植生型生态修复技术对污染水体进行处理的原理为:借用生物的行为特点及生理特征,对受污染的水体进行转化、讲解及转移,进而达到治理的效果,使水体得以恢复。从根本上来讲,这种修复技术是将自然界的自净能力及恢复能力进行增强,从而让受到污染的河水进行自行恢复。这项技术适应了当今社会对于生态环境建设的需求,同时在“南水北调”工程中也发挥着重要的作用。

(一)植生型生态修复技术中植物的特点

对于一般的植生型生态修复技术中的植物来讲,其生长特点主要包含下面3种形式:其一,利用浮叶植物系统进行生长,例如睡莲、菱等(详见图1);其二,利用沉水植物系统进行生长。这类植物长时间沉默于水面以下,只有在开花时,花朵才显露在水面上,例如:车伦藻、金鱼藻、眼子菜等(详见图2)。这类植物的表皮组织外不存在角质层或蜡质层,可以将溶于水中的营养物质及氧气进行直接吸取,根部出现退化情况或全部消失,在叶面上有体积很大且排列密集的叶绿体,可以充分吸取穿入水中的光线。在其叶体表面不存在气孔,可以适应水中氧气不足的情况,其拥有无性繁殖的优势,在水面进行传粉过程;其三,利用挺水植物系统进行生长,例如:芦苇、水稻、灯芯草等(详见图3)。

(二)植生型生态修复技术中的作用

四、未来河道修复的趋势

对于当前的农村污染河道修复技术来讲,其应用范围狭小,适应能力较差,资金投入相对较高,且技术操作不灵活,除污效果较差,易反复等缺点都应得到相关人员的关注。从近些年对于农村污染河道的修复工作研究中发现,未来用来对污染河道进行修复的植生型生态修复技术将有一定的发展,但其发展速度会较慢,这是由于我国当前对于河道的污染治理能力相对较差,但在未来,生态修复技术的应用必将成为污水深度处理的主要方法之一。

五、总结

总而言之,植生型生态修复技术进行污水处理时,不但可以良好转变水质环境,同时对水源还起到一定的保护作用,另外,在某种程度来讲可以起到美化的功能。因此,对植生型生态修复技术在处理农村污染河道中的应用进行探究是值得相关工作人员深入思考的事情。

参考文献:

[1]李维斌,陶德晶,张云凤.植生型生态修复技术在处理农村污染河道中的应用[J].湖北农业科学,2010(09).

[2]张蕾,李红霞,马伟芳等.黑麦草对复合污染河道疏浚底泥修复的研究[J].农业环境科学学报,2006(01).

篇3

关键词:城市河道;生态系统;构建;植物配置

中图分类号:Q948

文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2016)23-0017-02

1 引言

所谓生态河道,就是在河道的设计与建设中融入生态保护理念,使整个城市河道系统中的各项生态指标都维持在一定范围内。具体来讲,可以从两个方面定义生态河道:一是环境属性上,指河道的设计与建设符合生态发展的要求,河道系统具有较强的稳定性,不会在外界因素的影响下轻易发生改变,保证河道环境功能的发挥;二是从社会属性上,指河道设计符合城市发展需求,并且具备一定的改造条件,可以和城市共同发展[1]。随着工业化水平的发展,城市河道饱受工业废水、生活污水、城市地表径流水的困扰,其水质也很难达到相关标准,构建城市河道生态系统势在必行。

2 城市生态河道的特点

(1)稳定性强。生态河道具有很强的稳定性,能够抵抗外部环境的变迁,河道系统基本处于稳定状况。即使因外界因素影响过大而发生改变,也具备相当的恢复能力,在一定时间内能恢复到稳定状况。

(2)适应动植物生存。城市生态河道的水质需达到国家相关标准,满足常见水生植物、鱼、虾的生存需求。

(3)适应社会需求。城市生态河道应当与周围环境配合,具备一定的观赏功能、游玩功能,能够满足居民休闲、娱乐需求。

3 城市河道生态系统的构建

河道生态系统包括能量物质(例如有机物、毒素等)、生物栖息环境、水质、水量、河床形态、河床材料、动植物等因素,是城市生态系统的重要组成部分[2]。构建城市河道生态系统,是河道生态整治工作规范化、科学化的需求,是河道整治理论、技术与实践结合的需求,对于提升城市整体环境具有重要作用。在实践工程中,要明确生态系统与河道整体的关系,遵循以人为本、因地制宜的原则,才能将其生态效果达到最大化。生态河道构建体系如图1所示。

3.1 分析现状

对河道的水文状况、周边环境、水质污染等问题进行详细调查,明确河道在城市发展中的作用,确定整治方式,最后选择需要重点修复的区域。

3.2 修复方案

根据河道的特点,指定科学的修复方案,内容包括水质修复、生态护坡、景观设计。

(1)水质修复。以水质的污染情况,选择针对性修复技术,常用的技术包括生物修复技术、人工生物膜技术、曝气富氧、生态调水等。

(2)生态护坡修复。应用生态护坡理论对原有护坡进行整改,使其满足河道的功能需求。

(3)生态景观设计。在生态理念指导下,根据城市文化与河道自身特点,对河岸景观、绿化景观、水环境景观等进行设计。

3.3 污染源控制

(1)控制污染源。分析工业污水、生活废水、地表径流水等污染的产生原因与污染程度,与相关部门开展合作,从源头上杜绝污染。

(2)提升市民环境意识。通过多样化宣传工作,促使市民重视河道污染问题,提升市民的环保意识,从而减少污染的发生。

3.4 工程施工

根据工程特点,制定科学的施工方案,交付行业内口碑良好的施工队伍施工。

3.5 科学评价

施工完成以后,每隔一段时间对其环境效益、社会效益、经济效益等多个方面进行评价,及时发现问题,加强后期的改造与维护工作,确保城市河道生态功能的发挥。

3.6 后期管理

管理工作是长期进行的。相关部门要指定完善的管理制度,并配置专门的管理人员,对生态河道进行有效管理。

4 城市河道植物优化配置

4.1 河道植物配置的原则

植物具有保持水土、净化水质、塑造景观的作用,是城市河道生态中的重要组成部分[3]。所谓植物配置,就是利用科学的方法,对植物的品种、数目进行搭配与组合,不仅使其具备一定的生态功能,还能呈现出丰富多彩的景观,实现科学与艺术的结合。在植物配置中,还需遵循物种共生相融、乔灌草相结合、常绿树种与落叶树种混交、深根植物与浅根植物结合、阳性植物与阴性植物搭配、固土护坡功能优先等原则,兼顾经济适用型,才能实现河道植物的优化配置。

4.2 科学计算种植密度

河道的种植环境与公园、道路绿化等还有一定差距,在实际种植中,都会增大植物的种植密度,确保植物固土、o坡能力的发挥。一般情况下,乔木的种植行距不能超过4 m,灌木的株行距在2 m之内,若灌木体形较小,种植应在1800株/hm2左右,若河道环境较差,可以增大种植密度。

4.3 河道植物的配置方式

(1)自然式布置方式。城市生态河道的植物配置与一般的河道绿化不同,与城市绿化也不同,应当避免机械化种植,以亲近自然的布置方式为主。植物状态以自然生长为佳,避免人工造型,根据河道的自然条件,配置适合的植物,确保植物群落的健康共生。

(2)规则式布置方式。为到达一定的景观效果,也便于施工的进行,最常采用的就是此种布置方式。将不同种类的乔木混交布置成特殊图形,灌木布置在乔木的间距中,草本植物播撒在地面,呈现出整齐有序的景观效果。

(3)个性化布置方式。在大多数河道植物配置中,都存在雷同率高、艺术性差、缺少个性等问题。这是因为在植物配种中,过多考虑功能发挥,并没有真正发掘植物本身的个性美,忽略了植物的造型、色彩等元素。例如应用枫树叶秋天也变红的特点,为景观添加更丰富的色彩,体现植物与美学、艺术学的联系,达到更好的景观效果。

4.4 城市生态河道植物优化配置策略

(1)植物多样性为原则。多种多样的植物群落能够提升群落的抗性,对保持植物群落稳定性、抵抗外来物种入侵具有重要作用[4]。多样的植物群落能够丰富河道空间,不仅能为不同生物提供栖息地,还能丰富观赏环境,为人们提供更多的游玩乐趣。

(2)生态适应性优先。要根据当地的气候特征与生态条件选择合适植物,确保植物能够良好生长,例如沿海地区土壤中盐含量很高,就要选择耐盐植物,例如柽柳、木麻黄等;河道边水分含量高,还要选择耐水湿植物,例如水杉、蒲苇。一般来讲,为满足生态适应性,多会考虑使用乡土植物,确保当地生态平衡。

(3)生态功能为主。在河道生态建设中,应用植物的最要原因就是因为其具有一定的水土保持、水质净化、过滤水质、美化环境等功能。因此,要针对不同的环境条件,选择生态功能突出的植物品种。例如水土流失严重地区,可以选择具有良好水土保持效果的南川柳。

(4)兼顾经济成本。在选种上,既要选择来源充足、育苗简单、繁殖能力强的品种,还要选择抗病虫害能力强的品种,降低养护费用,若无特殊需求,尽量选择当地常见植物。

5 结语

生态河道具有很好的生态效益,具有提升城市环境质量、改善居民生活环境的作用。在实践中,要根据当地实际情况制定合理的修复方案,优化植物配置,并加强后期管理维护,才能确保生态河道功能的长效发挥,从而促进城市可持续发展。

参考文献:

[1]张 琳,李飞鹏,张海平.基于数值模拟的城市景观水体生态设计研究――以广西苍海湖为例[J].中国园林,2015(10):76~80.

[2]陈志力.平原河道饮用水源水体植物生态系统净化关键技术研究[J].水能经济,2016(1):297.

篇4

关键词:水环境;生物;生态;修复技术;工程实践

本文研究了浮游动物+水生植物相结合的技术手段修复城市黑臭河道的情况。在浮游动物方面,主要是进行生物操纵控藻除浊,投加食藻虫(属于滤食性枝角类浮游动物)作为启动因子,引导水体生态修复综合技术,降低藻类密度,提高水体透明度,为水下沉水植被生态修复创造条件。在水生植物方面,采用水生植物塘技术,以沉水植物种植为主,吸收氮、磷营养物质,降级富营养化程度;同时结合水体增氧技术,点缀部分生态岛。最后,逐步引入挺水和浮叶植物、浮游动物、鱼虾螺贝类和有益微生物群,通过优化营养结构,构建功能完善的生态系统,巩固和维持生态修复后续河道自净效果。

杭州后横港河位于杭州市拱墅区,为京杭大运河支流之一,长约1300m,河道宽度10~22m,水深1~1.8m,水域面积约20900m2。河道治理前水体富营养化。根据水质分析数据和工程前期现场调查,治理前水体有机污染较重,透明度仅30~50cm,溶解氧低,氮磷含量较高。河道沿岸主要有三处排污口,时有生活污水、废水排入河道。该河道共分两期实施生态治理,均采用了浮游动物+水生植物修复技术,修复后部分水质指标已经达到国家IV类和II类水质标准,水质改善效果显著。

1修复技术与实施

本文主要研究横港河生态修复二期工程,二期工程全长约730m,水域面积约14500 m2。工程分生态修复与养护两个阶段,其中生态修复施工期2个月,养护期2年。工程实施内容为:

1.1排水及安装复氧曝气管。将水位降到20-30cm,投入食藻虫,消除导致水体富营养化的蓝绿藻,同时活化水体及底泥。然后,整段河道进行曝气管道安装,为初期实施辅复氧曝气作准备。

1.2种植沉水植物并逐步恢复水位。河床种植沉水植物约14000m2,包括金鱼藻、伊乐藻、轮叶黑藻、红线草、小黄草、四季常绿改良苦草,根据加水速度与河水深度选择插秧法、配重抛秧法等。

1.3布置排污口预处理等设施,并种植挺水植物和放养动物。安装排污口预处理设施,种植聚草。制作和安装浮岛,种植挺水植物常绿鸢尾、千屈菜、旱伞草等。

1.4接种食藻虫。沉水植被种植完成后,接种食藻虫,接种量为20g/m2。共投放接种食藻虫4次,消除水体中的蓝绿藻和悬浮物等。

1.5放养水生动物。待生态系统稳定后,逐步在水体中放入螺贝和鱼虾等高等水生动物,食藻虫和水生植被可以被高级水生动物吃掉,通过食物链把水体中的氮、磷营养物质转移出,降低富营养化程度。

1.6在工程养护阶段,及时补种水生动植物,做好水面保洁、水草及时收割、水质跟踪监测以及有关突况应对等,确保水质稳定。

2河道水质监测成果及评价

2.1监测断面

本工程共设立三个水质监测断面。以河道西端土坝为起点,选定的三个监测断面分别为0+100m、0+500m和0+900m处。

2.2水质跟踪监测

本工程施工前,监测河道水质背景值,指标包括:溶解氧(DO)、氨氮(NH3+-N)、高锰酸盐指数(CODMn)、总磷(TP)、透明度(SD)。

2.3水体修复前水质分析

根据河道水体修复前水质监测结果,对照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)分析,后横港河道生态修复河段水体治理前0+100和0+500两个断面水质总体为劣Ⅴ类,水体浑浊,透明度较低,主要水质指标氨氮、总磷严重超标,水质总体呈现为严重富营养化状态。其中0+900断面在已修复的一期工程内,水质指标除氨氮偏高外,其他指标总体较好,基本在国家Ⅲ类水质以上。

2.4水体修复后水质总体分析

与修复前水质相比,实施生态修复1个月后横港河道水体水质有明显提高,各项水质指标显示:0+100米监测断面为劣Ⅴ类水,0+500米监测断面为Ⅴ类水;修复完成2个月后,0+100和0+500两个断面水体水质主要富营养指标基本达到Ⅲ~Ⅳ类水质标准,透明度达1.5m,水体基本清澈见底,水质净化效果十分显著;而修复4个月后监测数据表明,DO、透明度显著增加,氨氮、总磷及高锰酸钾指数迅速下降,根据《地表水环境质量标准》(GB-3838-2002),此时期水体水质已达到Ⅱ—Ⅲ标准。而断面0+900在一期已修复水体内,水质指标总体保持稳定,基本维持在国家地表水Ⅲ类水标准以上。

3结论与建议

通过对各项主要水质指标的跟踪监测分析表明,后横港河道二期通过浮游动物+水生植物技术进行生态修复,已形成一个稳定的具有较强生态自净能力的水生态系统,氮、磷等富营养化物质大大去除,河道水质得到显著改善,水体清澈见底,修复水体水质基本达到了国家地表水Ⅲ类水标准,达到了预期的修复目标。综合分析本工程的关键点、难点及各种突发状况的处理,提出如下结论与建议:

3.1合理搭配水生动植物及微生物,构建完整的水生态系统

生态系统都有能量流动、物质循环、信息传递及自我调节的功能。城市河道作为城市生态系统的一个子系统,由包括浮游动物在内的水生动物、包括沉水植物和挺水植物等在内的水生植物以及微生物等组成,生物群落与周围环境构成一个整体,要维持良好的生态平衡和自净能力。

3.2确保食藻虫存活并发挥引导作用,保证沉水植被的有效覆盖率

若食藻虫无法在工程修复水域大量存活,未能在短期内快速提高水体透明度,将会严重影响沉水植物所受光照强度。沉水植物未能正常进行光合作用,将不能有效生长改善水体,甚至死亡腐烂而污染水体。

3.3加强水生植物的捕获与管理,防止带来二次污染

水生植物死亡之后,腐烂分解会释放大量的有机物和营养盐,使河水颜色加深,有时还伴随藻类和原生动物的疯长,因缺氧导致鱼虾死亡、水质恶化。因此,必须定期对水面漂浮物和水下水生植物收获利用,减轻二次污染,减少生物质沉积。

3.4加大沿河截污纳管力度,保障河道生态修复成果

要重视河流保护的阶段性,即“先治污,后生态”的理念。西方国家从20世纪60-70年代开始高强度治污,等到污染基本得到控制以后,到80年代开始河流生态修复试点。因此,要加大沿河生活和工业污水截污纳管力度,大大减少排入河道水体的污染物量。否则仅对重污染的水体采用生态修复治理的效果会大打折扣,甚至会劳而无功。

3.5定期开展水质监测和巡查,建立河道生态修复稳定长效管理

河道生态修复是一个动态、长期的修复过程,后期水体的维护和日常管理非常重要。城市河道水质会受到降雨量、废污水排入、突发状况等方面影响,除了日常的水质保洁外,要定期进行水体水质监测工作,以便随时调控水生植物生长,优化水动植物结构和数量,对水体进行增氧,保持水体生态稳定平衡。

参考文献

1.刘延恺.城市水环境与生态建设[M].中国水利水电出版社.2009.9

2.丁爱中、郑蕾、刘钢.河流生态修复理论与方法[M].中国水利水电出版社.2011.4

3.刘小梅.现代城市河道生态修复方法与实践[J].山西水利科技.2010年第4期

篇5

关键词:丰台区;中小河道;综合治理;措施应用

1 北京市丰台区中小河道基本情况

北京市丰台区境内河道分属永定河、凉水河及大清河水系,全区共有河道43条,总长度约203公里。根据北京市的河道治理标准,城六区及重点区域河道的防洪标准要达到20至50年一遇标准。据此标准,截至2012年底,丰台区中小河道只有35公里河道达标,剩余河道均存在行洪标准偏低,行洪排水压力大的问题。另外,根据河道水质的监测数据,丰台区大部分中小河道水质为劣Ⅴ类水,河道水质严重恶化,不能满足功能水体要求。

2 丰台区中小河道的主要治理措施

2.1 丰台区中小河道治理目标

2013年以来,针对中小河道现状,丰台区在市委市政府的政策引导下,在丰台区主要中小河道范围内开展了综合治理工作。在治理过程中,始终坚持生态治河的理念,把河道治理成为“安全的河、有水的河、生态的河”是丰台区中小河道治理的最终目标[1]。“安全”指的是实现河道的行洪排水功能;“有水”是指拥有健康的水质和水量;“生态”则是指河道水生态系统功能得到恢复,达到人水和谐的理想状态。

河道水生态系统功能的恢复涉及河道结构形态,河道水量、水质等多方面因素[2],需要一个长期的变化和自我修复过程。因此,丰台区中小河道治理将防洪和水质改善作为近期目标,生态系统功能恢复作为远期目标,近远期目标相结合,采取了一系列的治理措施。

2.2 丰台区中小河道治理措施应用

2.2.1 河道清淤疏浚。清淤疏浚作为河道治理中常用的工程措施之一,一方面通过河道断面的拓宽和加深,提高了河道的行洪排水标准,实现了水系的连通;另一方面,可以将河底的污染物移出河道,减少河道内源污染,有利于河道水质的改善。

丰台区中小河道治理中,河道清淤疏浚主要应用在两个方面:(1)受河道周边拆迁占地等因素影响暂时无法实现规划标准的河道,采取清淤疏浚措施,尽可能提高河道行洪标准,例如 牛河,由于满足规划标准的治理方案需占用河道两侧大量耕地,实施难度较大,采用了分阶段实施的方案,选择了清淤疏浚方案(近期),满足了近期防洪要求;(2)河道管理部门在汛前集中对淤积河段进行清淤,以确保安全度汛,同时减少内源污染负荷。

2.2.2 河道生态护岸。河岸是河道与陆地之间能量、物质交换的重要缓冲带,也是生物栖息和繁殖的空间,对河道的生态健康具有重要的意义。因此,在丰台区中小河道治理中,河道护岸的断面形式和防护材料的选择和确定,在满足防洪标准的前提下兼顾了生态、景观需求等方面的功能,河道断面形式尽可能的多样化,河道防护材料尽可能生态化,自然化,为后期河道生态系统的恢复和重建创造有利条件。例如位于丽泽商务区内的丰草河,由于其地理位置的重要性,将河道定位为生态、防洪排水、风景并重的河道。河道断面形式多采用了复式断面,设计水位以下为矩形或梯形,采用仿木桩、铅丝石笼、山石等自然生B材料进行河道护岸防护;设计水位以上为梯形,采用乔灌草地被相结合的护坡方式,护坡植物选用乡土植物,模拟自然群落构成进行植物配置,既起到了对河坡的防护,又美化了河道周边环境,体现了生物多样性。

2.2.3 河道截污治污。河道水质的改善可以通过很多途经,但首要的是污染控制,减少入河的污染物数量和浓度。河道的主要污染源是沿河分布的排污口,因其分布的分散性和无规律性,使截污纳管[3]成为中小河道治理中常用的河道截污技术,通过敷设截污管道,将河道排污口的污水直接收集后就近排入市政污水管道或就地建设小型污水设施进行处理。主要方式有:(1)沿河边敷设截污管道,这是最理想的设计方案,沿线建设的污水井可为后期管道的维护提供便利条件;(2)河道内敷设截污管道,这是在河边没有敷设空间的情况下所采取的方式,可以起到截污的效果,但缺点是污水井都暴露在外面,不但影响河道美观,对后期管道的维护也带来不便。(3)增设溢流设施,这种设施主要应用在雨污合流的管道,如果全面截留,则在汛期会增大下游污水处理站的负荷,只有采用部分截留的方式,平时少量污水入污水管道,汛期则通过溢流装置随雨水进入河道。丰台区中小河道通过铺设截污管线50公里,对115个规模以上排污口进行治理,有效降低了河道污染物总量和污染物浓度,为河道水质的改善奠定了坚实的基础。

2.2.4 河道水体生物修复。河道污染源得到基本控制后,为改善河道水质,需要进一步采取工程措施对已经污染的水体进行净化。常用的技术措施分为物理法、化学法和生物法。其中生物修复技术因其环境友好,有利于实现河道水质的长效改善和河道水生态系统的修复得到大量推广和使用。

生物修复技术是指利用特定的生物(包括动物、植物、微生物)吸收、转化、清除和降解河道污染物,使河道水环境能够部分或完全的恢复到健康状态的生物措施。目前应用于中小河道的主要技术有水生态修复技术、生态浮岛技术以及生物膜技术等。因水体污染的原因比较复杂,单一的修复技术往往不能取得理想的治理效果,需要多种措施综合使用,多种生物措施组合或生物措施与非生物措施结合使用。

丰台区结合中小河道的实际情况,在马草河和水衙沟进行了示范性的尝试,形成了以水生态修复为主,与底质改良、生态浮岛及曝气复氧相结合的组合工艺[4],取得了很好的治理效果,为后期丰台区中小河道水质改善提供了很好的借鉴经验。

3 丰台区中小河道治理存在问题及下一步工作

目前,丰台区中小河道治理工作主要集中在提高防洪标准和截污治污阶段,虽然取得了一定的治理成效,但对于水质的长效改善及远期河道水生态环境的修复,还存在一些亟待解决的问题,需要在下一步工作中逐步完善。

3.1 截污不彻底

雨污合流口的存在,导致污水无法彻底截除。下一步丰台区将通过逐步完善区域排水管网建设、对雨污合流的管线进行改造等措施彻底消除河道的点源污染。

3.2 加快河道污染水体的治理

截污治污工作基本完成后,下一步丰台区将借鉴在马草河和水衙沟的成功经验,结合每条河道的污染原因等因素因地制宜的制定“一河一策”的治理方案,加快河道污染水体的治理。

3.3 河道清水水源问题

众多研究表明,保证河道的生态需水量(维护河流生态系统所需水量)是河道水质长效改善及水生态修复的关键措施[2]。再生水作为水量稳定,水质可控的补给水源在河道中得到大量应用。丰台区中小河道治理中,河道的生态需水量未进入量化和实质性的实施阶段,而且再生水的水质有待提高。下一步将逐步通过对污水处理厂的升级改造,提高污水处理效率和水平,提高再生水水质;通过完善再生水管网建设,解决河道的清水水源补给问题。

参考文献

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篇6

生态修复去除氨氮的净化机理

自然界氮素包括有机氮化合物、无机氮化合物(氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮)。尽管分子氮和有机氮数量多,但植物不能直接利用,只能利用无机氮。在微生物、植物和动物三者的协同作用下将三种形态的氮相互转化,构成氮循环,其中微生物起主导作。河流中氮的的去除机制包括:植物和其他生物的吸收、氨化作用、硝化作用、反硝化作用、氨的挥发作用、NH4+的阳离子交换作用等。通常条件下,有机氮易被微生物分解、转化,因此人们更关注氨氮的去除。

水生植物根毛的输氧及传递特性,使根系周围连续分布好氧、缺氧和厌氧状态,相当于许多串联或并联的处理单元,使硝化与反硝化作用能够在湿地系统中同时进行:再如在植物一砾石床潜流湿地中,植物的根区效应与砾石的多孔性是影响氨氮去除效果的主要因素。微生物硝化、反硝化作用是人工湿地的主要脱氮方式,此外,同时也能被湿地植物直接摄取,合成蛋白质和有机氮,再通过对植物的收割,达到去除氨氮的目的。影响人工湿地脱氮的主要因素包括:温度、溶解氧、微生物可利用的硝态氮和有机碳、PH值、氧化还原电位、停留时间〕。

目前河道生态修复去除氨氮的技术

1原位生态修复

原位生态修复是直接在河道中对受损河道进行综合整治和修复方法的统称。主要是通过生物修复结合物理修复和化学修复的一个过程。

1.1底泥生态处理技术

河道底泥生态系统是由底泥的化学组分和生物区系共同构成的。底泥具有一定的缓冲能力,其对河道水质稳定性具有重要影响。目前较为常见的河道底泥处理技术就是底泥疏浚。钟继承等发现底泥疏浚能有效的削减沉积物中N、P等营养物,重金属和持久性污染物等污染物的含量,但疏浚过程中会引起污染物大量向水体释放,并对底栖生物和微生物胞外酶活性产生危害。有学者指出城市河道底泥物理疏浚方法效果明显,但工程量大,投入大,而生物一生态修复投入低,处理量大,不易产生二次污染。近几年来底泥生态修复的技术不断发展,出现了包括底泥植物修复、底泥生物氧化、底泥固定化等方法。童昌华等将水生植物修复底泥与物理包被底泥进行了比较,发现经水生植物处理的底泥中氨态氮没有出现明显的释放高峰,且始终保持低水平,其中狐尾草的效果优于凤眼莲。冯奇秀等厂将底泥生物氧化配方和方法应用于黑臭河涌治理,在上游不断流入污水的情况下,N’H4+一N去除率达到30%。

1.2水生植物修复技术

水生植物可通过自身的生长代谢吸收水中的营养物质,有效的控制水中N的含量。春、夏、秋三季主要种植凤眼莲、水浮莲、浮萍等喜温水生植物,冬季种植耐寒性水生植物,如西洋菜、小浮萍、殖草等。受污河道经凤眼莲为主的浮水植物处理,经5个月,NH4十一N、TN分别下降21.8%和49.7%。种植芦苇、菱白、香蒲草,N’H4+一N的去除分别为79.5%、72.7%、59.4%[17。南京莫愁湖种植莲藕,生产莲藕为25x104kg/a,带出N达到60t[18]。4.1.3生态浮床技术.生态浮床技术是根据生态学原理发展起来的集水环境治理和生态修复一体的实用技术。生态浮床又称生态浮岛。自20年前德国BESTMAN公司开发出第一个生态浮床之后,以日本为代表的国家和地区成功地将生态浮床应用于地表水体的污染治理和生态修复。浮床植物选择原则有四点:(I)尽可能选择来源方便且适应能力较好的本地土著种类;(2)生长量大,繁殖能力强;(3)根系发达;(4)具有一定的经济价值或观赏价值。近年来,我国生态浮床技术进入快速发展期,大量学者进行了相关的研究。郑种仁2例等利用水芹处理模拟氨氮类富营养水体,在HRT=6d时,亚硝酸细菌数为27.OX104个/g水、硝酸细菌数为1.SXIO4个/g水、N’H4十一N平均去除率达到35%;而当HRT=2天时,亚硝酸细菌数为1.3X104个/g水、硝酸细菌数为0.2x104个/g水、N’H4十一N平均去除率仅为6%。徐玉荣等建立梯级生态浮床系统对黑臭河道进行净化,N’H4+一N的去除率平均达到71.9%,其中挺水(香菇草)、浮叶(睡莲)和沉水植物(轮叶狐尾藻)各单元对氨氮的去除率分别为36.1%,22.3%,13.5%。

1.4生态护岸技术

生态护岸是为结合护岸工程与环境生态的要求提出的,既能满足河道护岸功能,又有利于河流生态系统的恢复,其建设过程融合了水利工程学、生态学、环境科学、生物科学等多个学科。1965年,EmstBittmann在莱茵河两岸种植柳树和芦苇。陈杨辉〔25等利用三种形式的生态护砌去除N’H4+一N的效果分别达到83.6%、83.4%、88.1%。由此可见,生态护砌对水体中氨氮污染物去除效果的影响显著。

2异位生态修复

对于受污染河流,尤其是水量较大或者污染严重的河流,在河流中设计引流装置,将受污河水引入河道旁的污水处理设施中,对其进行集中处理后,再将其排入原河流中。此方法能够有效去除河道中污染物,并防止污染物向下游扩散。

河道旁建设的通常是污水处理厂。19世纪,英国在泰晤士河两岸建设了一系列污水处理厂。20世纪,联邦德国在莱茵河两岸建造了100多座污水处理厂。然而其高昂的建设、运行费用限制这种方法在我国河道整治中的应用。因此,找到合适的处理方法代替传统方法成为关键。人工湿地、氧化塘等处理技术建设费用低,近年来得到研究人员的关注,并在许多地方得到实际应用。

2.1人工湿地处理技术

人工湿地是人工建造与监督控制的、与沼泽表面类似的处理系统,其设计、建造思想来源于对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用系统研究

。人工湿地是20世纪70年代兴起的一种水体污染生态治理技术,因其建设、运行费用低,能耗少,维护方便,且具有一定的景观作用等优点,该技术越来越受到人们的重视。2006年,吴建强等在江苏省新沂河河漫滩上构建了一个表面流人工湿地系统(SurfaeeFlowConstruetedWetland,SFW),人工湿地的进水N’H4+一N浓度为1.37一20.18mg/L,四种不同种植植物对其去除效率分别为64.27%、70.49%、66.78%、58.52%。

2.2稳定塘处理技术

稳定塘,又称氧化塘或生物塘,是一种利用天然池塘的自然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。通常是改造废弃鱼塘或者将土地进行适当休整,建成池塘,并设置围堤和防渗层,依靠塘内生长的微生物处理污水。稳定塘污水处理系统能有效去除污水中的有机和病原菌、无需污泥处理。城市黑臭河道治理中,对于暂时无法截污的城郊河道,利用废弃池塘改造成氧化塘,对上游污水进行预处理仁。

研究表明,在污水进水量为432Ot/d以内(污水停留时间1.4d以上,容积负荷为CODer:0.1一kg/(d•m3)以下),氧气为15.6kg/h的增氧曝气条件下,NLH4+一N去除率在40%以上。由此可见,利用稳定塘处理系统对上游污水进行预处理,对于NH4+一N的去除起到了重要作用。

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关键词:河道生态;环境污染;防治策略

中图分类号:TB 文献标识码:A 文章编号:16723198(2012)14017701

作为生态系统的“血脉”,河道在自然界中分布广泛,所产生的生态效应也不可小视。而城市中的河道更是具有着灵动的生命力,其蜿蜒曲折的流线形态、奔流不息的清澈水体,无不为充满工业化单一色彩的现代城市带来其感性的魅力,同时也打破了现代城市沉闷而冷漠的布局。城市河道的生态环境保护和治理对于整个城市生态系统的平衡具有重要的意义,同时也促进了城市景观的改善和优化,为建设宜居型的现代化城市做出不小的贡献。

1 城市河道生态环境污染的现状

近年来,为了满足人们的生活需求和生产活动需求,城市中的河道系统重建工程频频实施。但是由于技术和理论的发展限制,河道的建设引起了水环境系统的消极变化。河道生态环境污染的加重也使得河道的生态治理和修复问题备受关注。从目前的普遍情况来看,我国城市的河道生态环境主要存在以下的污染和破坏问题:

1.1 河道生态系统的破坏

天然的河道本是自然界的天然产物,在现代的城市建设中却往往考虑经济利益的需要而对河道进行裁弯取直等等,这一类强行改变河道天然形态的建设方式,这在很大程度上促使了河道天然水系结构的改变及其生态功能的弱化。这一现象的产生主要是由于对河道功能现代化的强调,对河道的整改只考虑行洪排涝的功能,片面注重河道的行洪速度。在河道的建设工程中往往采用硬质的护坡材料,例如现浇混凝土和预制混凝土块体,亦或是使用浆砌石结构对河道进行护坡的处理。然而这种硬质而又封闭的护坡结构却阻碍了地下水与河岸土壤的直接接触,使河道水体中的各种生物、植物等生命体失去自然状态的生存环境,同时也破坏了河道生态系统的水体自净能力。

1.2 河道水质的严重污染

目前,城市中大部分的河道严格上来讲既不属于天然河流也不算是彻底的人工渠。城市河道的水力特质具有其独特的一面:进深浅、河道直、流量小、流速慢。这一水力特质已经埋下了城市河道生态环境系统脆弱的伏笔。城市化导致了人口的密集居住,经济的飞速发展也产生了众多大大小小的企业和工厂,这两者所共同产生的生活污水和工业废水也与日俱增。再加上目前河道污水处理的能力滞后,几乎每时每刻都有大量的废水和污水是直接排入城市河道网中的。据统计,2001年全国废水排放总量已经达到428.4亿吨,其中,生活污水的排放量就达到了227.7亿吨,而城市生活污水的处理率仅是18.5%,这意味着至少有80%的生活废水无法处理,加上工业生产所排放的废水、污水,早已超过了河道的自净承载力。有资料统计,80%的中国河流受到污染,水质都低于Ⅲ类,河道水质污染严重。

2 河道生态环境的防护及治理

河道生态环境是一个复杂的生态系统,因此,河道生态环境的防护和治理也是一个全面的系统工程,其防治举措也应该是整体的、全方位的、多角度的。其总体的防治目标应该是:通过人工的生态化防治措施,使建设中的或是治理后的河道能够具有原生态的自然环境体系,形成具有生物多样性、自然生态野趣的、具备自我修复能力的城市河道体系。

2.1 河道防治的生态性策略

对河道进行治理的生态性策略主要可以通过对河道形态的修复来恢复河道的生态系统,就是要求要保留河道弯曲的自然形态,或者将已经顺直的河道进行自然体态的弯曲修复。

2.2 河道防治的工程性策略

河道的防治工程应依据河道的天然地势,尽量避免截弯取直的做法,以保持河道天然的生态环境。防治工程应充分考虑短期与长期、整体与部分等因素来合理布置堤线,采取工程改造措施和生态修复措施相结合的方法,对混凝土材质的硬质河床进行拆除,保留河岸侵蚀、淤积、冲刷等自然现象,使用自然力,促使浅滩等河道边缘环境的产生和自然分布。同时对河床的改造主要可以采用自然界的生态材料,例如黏土以及原河底的底泥,还可以使用透水性能较强的卵石和砂土对河底进行保护性修复,构成如同天然形态般的生态河床。而台地上的坡面可以采用框格型的混凝土植入草皮护坡,这样既保证了工程的安全性,同时还大大降低了工程的开销。

2.3 河道防治的政府管理策略

河道的有效防治措施离不开政府的正确引导,以及环境监管部门的有效监督。因此,进行科学有效的政府管理,加强环保监管,提高全民环保意识,同时,加强相关的环保部门、环保技术机构的建设等,促进河道防治工作实施和监管的管理体系。加快健全河道工程监管网络,加强各部门科学有效的合作,使河道的防治工作做到规范化、体制化、日常化,建立起长期有效的河道生态环境系统监管机制。

3 结语

从生态美学的角度来看,水体环境能够带给人类最亲切的自然美感体验。同时,水环境的保护和完善也是建设宜居型城市必不可少的重要内容。总之,城市河道生态环境的改善和美化离不开正确的防护和治理理念,只有科学的整体规划和系统性的防护才是河道生态建设的最佳途径。不久的将来,我们将期待河道的生态美成为城市中一道亮丽的风景线。

参考文献

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关键词:河流污染;生态修复;城市

中图分类号:X703

文献标识码:A文章编号:16749944(2016)12010502

1引言

水是人类赖以生存和发展的重要资源,在国民经济建设中发挥着重要作用。随着城市化、工业化进程的加快,以及城市居民数量的不断增长,城市河流堵塞问题日益严重,河流污染不断加剧。城市河流面临的根本问题就是生态环境问题。加强城市河道维护和管理,在城市河道修复中积极倡导生态环保理念,选择生态修复技术来优化河道,对于解决城市发展过程中面临的生态环保问题具有积极的现实意义。

2城市河流污染现状及成因分析

2.1城市河流污染现状

长期以来,人们往往重视城市经济的快速发展,忽视了对水资源的保护和水资源的再生利用,大量水资源被浪费和污染。数据表明:有超过25 %的河流和河段因为受到污染而不能满足最基本的灌溉用水需求,流经城市的河段中78%不适合作为饮用水源。大量工业污染、居民生活污水以及农业污水等充斥于河流,加剧了河流的污染程度。

(1)城市河流生态系统破坏加重。随着城市规模的扩大,城市用水量激增,大量河流生态环境用水被占用,加快了生态环境质量的退化速度。诸如城市河道被分流、被改道等人为改变河流现状比比皆是。

(2)城市河流自净能力减弱。随着城市规模的不断扩大,城市绿地面积减少以及城市不透水面积的增加都极大地降低了城市地下水补给能力,加上城市湖泊湿地的不断减少,降低了洪水调蓄能力等等,这些因素的存在都导致了城市河流自净能力降低。

(3)城市河流的污染加剧。随着城市工业化进程加快,人口猛增,大量污水被排入到河流中,超过了城市河流的净化能力和承载力,加剧了城市水环境的污染。

(4)生态环境退化。随着城市河流水质的日益恶化,以及底泥中大量污染物沉淀未能及时有效清除,降低了水体中的溶解氧含量,加快了水生物种的减少速度,河道过度的人工渠化造成了湿地面积减小,间隔了土壤和水体的联系与物质的交换,最后造成河道与滨河地带生态环境不断退化,生态服务功能丧失[1]。

2.2城市河流污染成因分析

据国家统计局公布的2015年国民经济运行情况数据显示,2015年我国的城市化率为56.1 %,与世界平均水平基本持平。随着我国城市化进程的日益加快,城市对水资源的需求也在不断增加,加剧了城市河流污染。就城市河流污染的成因来看,主要有以下几点。

(1)城市人口的急剧增加,加剧了生活污水的排放量。城市生活源污水排放是近年我国废水排放量增加的主要原因,据国家环保部统计,2003~2013年,我国废水排放总量保持较快增长趋势,符合增长率达到4.22 %,生活污水的排放量占废水排放总量的比重也在不断提高,2013年全国城市污水排放量达到485.1亿t,较2012年度增加了22.4亿t,占废水排放总量的比例达到了69.76 %,较2012年底提高了1.76 %。随着城市人口的急剧增加,城市生活污水的排放量也不断提升,加剧了城市河流的污染。

(2)工业污水及第三产业污水未能有效处理。我国许多中小型城市虽然建设有污水处理设施,但限于污水处理成本以及财政状况,大部分污水设施的运行并不稳定,许多城市中的建材、化工、皮革等污染型行业密集分布于城市河道下游,随着企业生产规模的不断扩张,加剧了河流污染状况。

(3)城市河流污水治理规划和利用认知不足。在经济发展的大背景下,人们往往追求经济利益和城市发展,城市河流让位于城市建设现象十分普遍,河道排水被改造为管道排水、填河围地等加剧了河流面积的急剧减少,导致了河流天然调蓄功能萎缩,破坏了自然河流原有的生态链,降低了河流自身净化功能的发挥。

(4)相关职能机构缺少有效衔接配合。城市河流治理涉及到多个部门管理,造成多部门的职能重叠交叉,反而降低了河流污水的治理效果。例如,从我国河流水资源管理机构来看,一是作为国家环保部排出机构的环保督查中心,二是作为河流管理机构的各流域水利委员会,三是流域水资源保护局[2]。

3城市河流生态修复目标

城市河流生态修复应以生态系统服务为导向,兼顾供给、调蓄功能、恢复河流水系的生态功能以及恢复其重要的承载功能为目标。就修复目标来看主要包括3个层次:①系统目标:即恢复城市河流健康的生态系统,既包括水下系统,也包括河流沿岸带;②物质循环:即打通氮磷等物质的循环;③能量循环:构建完整的生态链。在我国值得提倡的经济可行的城市河流修复技术路线是充分利用生态系统自我设计、自我组织的功能,最大限度地实现生态系统的自我修复功能为目标[3]。

4城市河流污染生态修复对策

4.1生态修复原则

鉴于城市河流污染现状特点,在开展城市河流污染生态修复时应坚持以下几个方面。

(1)系统性和整体性原则。要把城市河流的生态修复与城市整个生态系统建设结合起来,注重流域内水网和管网的治理修复工作。

(2)自组织和自修复原则。城市河流生态系统是一个开放的复杂系统,系统内各个要素之间具有非线性的相互作用,通过循环耦合,生态系统得以维持自组织并发展演化成多样性,这就要秉持生态系统的自修复和自组织原则,使河流生态系统达到稳定发展。

(3)多样性原则。河流修复应坚持保留河流形态多样性与生物群落多样性原则,如河道蜿蜒、湿地、浅滩等等,要结合水流流速及地形地貌特征,保留河流形态的多样性,这也是生物群落多样性的基础,河流生物种类多样、生物种群丰富增强了河流生态系统的稳定。

4.2城市河流污染生态修复措施

4.2.1生态空间设计

河流水面设计要与河流后期种植的植物习性结合起来,根据水深、流速等,依次布置沉水植物、浮水植物和挺水植物等,河流的水面植物的布置要与充分考虑河流的防洪功能、航运要求,尽量将水面植物布设在河流边坡脚区域。例如可以种植一些茭白荀、香蒲或芦苇等等,从而起到保土固堤的效果,在常规水位多种植一些常绿草皮,可以利用其发达的根系,实现护岸保土的效果。在河坡平台的布设方面,选择自然式、混合式以及园林式生物群落,可结合当地的灌木、景观树木,形成对人类或动物具有高度的亲近性陆地生态。

4.2.2生态物种选择

生态河流污染治理时常常需要选择布设各种水生、湿地物种,用以修复受污染的河流。在生态物种的选择时要注意选择根据河流受污染水体特征,选择具有较强净化能力的水生植物,并对河流受污染的水体中的污染物具有较强的承受能力,并选择一些易栽培和繁殖能力较强的植物物种以及具有较强观赏价值的物种,此外,还要结合城市区域季节气候变化特征,尽量选择多年生品种,做到不同物种之间的相互交错、层次分明,既满足季节性变化,又能收到很好的生态效益。

4.2.3生态环境修复技术

河流水体环境修复简单地说就是通过人们利用物理、化学和生物的方法,使水体恢复到原有生态功能的过程[4]。随着城市发展的现实需要,河流污染生态修复成为当前水体环境修复研究的热点和重点,也是城市河流环境修复的主要手段。目前,河流生态修复手段主要有以下几种。

(1)人工湿地。充分利用砾石、砂石以及生物与微生物的吸附、吸收和生物代谢降解污染物等,实现对水体的净化,在河流污染生态修复过程中选择人工湿地技术要在减少河流的调蓄防洪等功能影响的前提下利用河流的自然湿地或人工推土、挖填修建人工湿地,增加水陆过渡带,以尽量模仿自然模式为湿地生态系统创造基础条件。

(2)生态浮岛。该技术是对河流水环境质量进行修复的一种较为经济和有效的生态手段,受到空间及水位变化的限制,生态浮岛已经逐步成为城市河流水体净化以及生态修复的主要水上生态循环系统,能够为河流中的生物创造良好的生息空间,实现景观改善的综合效果。

(3)人工增氧。导致河流水体恶化的根本原因是水中的溶解氧含量降低,当河流污染污染物耗氧量过大时,单纯依靠大气复氧难以有效去除水体中的污染物,通过人工增氧来提高水体的环境修复能力。人工增氧可以通过在河道两岸提水修建水车、跌水、小瀑布等,既可以实现增氧效果,又能增加河流水体的流动性,提高了水中的溶解氧含量。

5结语

随着经济社会的快速发展,河流污染生态修复既要满足去污效果,也要满足城市整体发展规划的现实需要,提升河流生态服务功能和景观需要,基于生态环保理念的城市河流污染整治和生态修复,对于改善水体环境、恢复河流生态系统,创造和谐自然景观,利用生物来提高水环境的自我修复,充分发挥河流水体、土壤、生物系统之间的相互影响,实现河流生态系统的重塑和自我修复,使河流在城市化发展中发挥出积极作用。

参考文献:

[1]

张先起,李亚敏,李恩宽.等.基于生态的城市河道整治与环境修复方案研究[J].人民黄河,2013,35(2):36~38.

[2]黄海岛,李庆梅.城市水污染的现状及治理建议分析[J].城市建设理论研究,2015(4):15.

篇9

关键词:驳坎;截污;沿河绿化;水质处理

Abstract: this article with the city inland as the research object, in view of the city some key problems of the inland waterway regulation, from the Angle of the design of specific project at the river, cut pollution, the green, water treatment, etc main content corresponding main design and engineering measures.

Keywords: was candy; Cut unclean; Greening along the river; Water treatment

中图分类号:U617文献标识码: A 文章编号:

城市内河整治是城市建设中的一项关乎居民基本生活的民生工程,在确保日常用水基本安全、免受人畜疾病传播、提高生存环境质量等方面具有最为直接的根本性意义。

宁波市的城市内河整治工程,以“人水和谐”为宗旨,以营造“河畅、水清、岸绿、景美”的水乡风貌为总体目标,采取截污、疏浚、护岸、绿化、水质处理等方式,逐步改善内河形态,着重建设生态河道,全面完善河道功能,努力创建生态城市和最佳人居环境。内河整治建设是城市建设的重要组成部分,对于促进生态经济、创建优美的生态环境、宜人的生态人居、繁荣的生态文化、人与自然和谐相处的可持续发展有着不可或缺的作用。

就城市内河整治设计而言,着重把握河道驳坎、河道截污、沿河绿化以及河道水质处理等方面工程内容。

1 河道驳坎设计

随着对环境质量要求的逐步提高,河道驳坎从最初的硬性石驳坎向柔性和生态性驳坎发展并多样化。

柔性驳坎

柔性驳坎相对于硬性驳坎而言,在形态上,具有较大的非直线系数,平面布局自由,竖向标高设置上不拘泥于单一的确定数值,形成错落有致、丰富多样的河坎挡墙。就材料的选择,柔性驳坎可选用石材,或用大块黄石或者大块的条石、块石,工艺上用堆砌或者干砌;选用木桩,在河道边界将经防腐处理的木桩密排打入土中,形成挡土结构;配合沿河草坪、灌木等沿河绿化,组成一富有空间灵动的沿河复合构筑物。

生态型驳坎

生态驳岸是在柔性驳坎基础上,着重强调沿河支挡结构的生态功能,通过生物共栖、生物交换在水体与土体间形成生物群落,从而使河道水体具有自我的生态平衡与修复机能,是科学治水、生态治水、构建和谐水环境的重要方式。生态型驳坎由水生植物、水生生物、生态挡墙和湿生植物等共同组成。

图1 生态河坎挡墙类型一 图2 生态河坎挡墙类型二

2 河道截污

河道截污是就沿河排入河道的合流管道在不改造原有合流管道的前提下将污水纳入城市污水管网;或就地处理,达到一定水质后再排入河道。在截污设计中,首先确定截污规模,明确截污规模以便确定截污管道、截污井、提升井以及泵等配套设施的规格;其次,对于截污工程,工程措施是其中的关键所在,管道埋设、井的设置等均需根据河道状况有所针对的加以改造。

2.1 截污规模的确定

根据河道两岸的纳污范围,确定该范围内常住居民数量,按人口用水量指标的80%作为污水产生量,并考虑初雨5分钟的雨水径流量排入合流管道,从而确定污水总量。由污水量确定排水管道管径和提升井的尺寸及提升泵的参数等设计要素。

考虑到沿河居民数量的不确定性以及分布问题,用人口规模来估算污水用量对于截污管的设置及截污井规格的确定实际设计中存在较大的偏差。因此,设计前对所有排入河道的合流管道进行流量测算,并在此基础上,考虑5分钟的雨水流量,从而确定总的污水量,为设计提供确切数据。

2.2 截污工程措施

截污工程措施包括截污井类型选定、截污管道类型及管位设计、提升井的设置等。

就不同区位的河道,根据截污要求,设计中截污井采用固定溢流口型和可调溢流口型。河道处于市郊,截污要求较低河段,采用固定溢流口截污井;下雨期间当雨水量达到一定程度,截污井内的污水标高超过溢流口标高,污水自然通过溢流口流入河道,在晴天污水则完全纳入污水管道。部分城中村河道则采用了可调溢流口型截污井;根据雨量的大小,按设计要求自动调整溢流口标高,使截污更完全彻底。

对于截污管道类型与管位设计,设计中大量采用刚度大、韧性强、密封性好的无二次污染的HDPE管。若沿河有现状道路、且道路开挖对主体建筑影响不大者,在现状道路上埋设截污管道;若沿河无现状道路,则将管道敷设于河坎挡墙前趾处,并用钢筋砼作包管加固,检查井与河坎紧贴。此敷设方式,对河道过水断面有所减小,但避免了沿河开挖对居民造成影响,因此在工程中具有较大的可实施性。

图3 沿河设置的截污管道

提升井的设置主要根据场地条件,在确定井位的基础上,按照污水流量选择污水提升泵的参数与型号,以及压力管、标尺等配套设备。

3 沿河绿化

河道的沿河绿化设计主要是结合河道线型与周边用地条件,为居民提供丰富的活动空间,包括绿地、铺地广场、亭子、步行道等,并设有公厕等服务设施,它不仅为人们创造了舒适宜人的环境,同时它也是一道亮丽的景观,对周围的环境起到衬托的作用。

具体设计中园路和铺地广场多采用现代主义风格,具有较强的层次感,在提供一个公共休憩空间的同时,解决部分人行与非机动车的交通问题。

生态绿地的设计是为了创造一处具有野趣的空间。河岸内侧采用自然的绿地,再种植一些自然的水草,在高水位处再设计木栈道,当河水将绿地的岸边淹没时,人们仍旧可以在木栈道上行走,水草将河岸有层次的分隔开,从而形成了一处极有趣味的空间。

4 河道水质处理

河道水质处理是在清淤和截污基础上,进一步改善河道功能的重要工程措施。目前对于河道水质修复处理主要有人工浮岛法、动植物修复法、机械推流曝气法和生化修复法。每一种方法各有自己的适用性,应结合河道现状条件,有针对性的选择水质处理方法。

设计采用了生化修复法,该河道水质修复系统具有以下特点:

1、河道水质修复改良系统采用生化法为主,物化法为辅的处理方法,工艺简单、运行稳定、处理效果良好;

2、工艺中所用机电设备由液位控制启停,并设有故障保护设备,从而保证了河道水质修复系统运行稳定、操作简便、处理效率高;

3、河道水质修复系统采用无毒的生化处理药剂,不会对的环境产生二次污染。

使用该处理方法,运营半年后,河道水质提升效果明显,系统运行稳定、基本取得了预期的工程效果。

图4 河道水质处理立面示意图

5 结语

城市河道整治是提高河沿居民人居环境的重要举措,通过清淤、驳坎、截污、绿化、河道水质处理等一系列工程措施,对城区河道进行综合整治,对于切实改善居民生活环境质量、人与环境协调可持续性发展具有重大意义。

【参考文献】:

1. 黄民生,陈振楼. 城市内河污染治理与生态修复——理论、方法与实践. 科学出版社:2010.

篇10

关键词:河道;水;环境污染;修复系统

1背景技术

南京市江宁区秣陵街道水资源丰富,秦淮河、秦淮新河、牛首河、阳山河、等百河交汇;百家湖、?九龙湖、梅龙湖等城市湖库是指位于城市内的各种水湖、水库、水域。随着城市市民对亲水性生活环境需求加大,城市除天然湖库外,人工湖、景观湖泊等城市湖库的数量也在不断增加,但由于城市现代化进程的加快,透水性地面逐渐减少,污染也逐渐加剧。城市湖泊常常缺乏足够的自然补水,水质恶化问题也引起广泛关注。

2技术方案

为解决上述技术问题,包括以下步骤:(1)河道截污、排污;(2)河道清淤;(3)测量放线;(4)坡面修整;(5)铺设植物垫;(6)灌水;(7)人工管养河道一年。本系统包括漂浮在河道水面上的生态浮床,固定在生态浮床上的若干种植床,固定在生态浮床的底部的吸附网和反应床,以及设置在河道的水底的水藻格栅和曝气管;曝气管通过通气管与一气泵的第一输出端连接;曝气管上设有若干曝气孔;水藻格栅上固定有至少一个充气囊,充气囊通过充气管连接至送气管,送气管的输入端连接至气泵的第二输出端。进一步如下:一、种植床包括种植床体,以及设置在种植床体上的种植槽;种植槽内设有若干均匀分布的种植孔;二、种植槽的两侧分别设有一个扶墙体;三、反应床包括一垂直向下固定在生态浮床的底部的支撑件,以及设置在支撑件上的纤维束,纤维束上附着有益生微生物菌群和辅酶;四、两个相邻水藻格栅之间通过缆绳连接。

3有益效果

河道水环境污染修复系统可以对湖库里的水体进行全方位、多层次地进行修复,其修复效率高,且便于维护。附图说明(如图1、2、3)。图中:1、生态浮床;2、种植床;21、种植床体;22、种植槽;23、种植孔;24、扶墙体;3、吸附网;4、反应床;41、支撑件;42、纤维束;5、水藻格栅;51、缆绳;52、充气囊;6、气泵;8、曝气管;81、曝气孔;9、送气管;91、充气管4具体实施方式(1)如图1所示的河道水环境污染修复系统,包括漂浮在河道水面上的生态浮床1,固定在生态浮床1上的若干种植床2,固定在生态浮床1的底部的吸附网3和反应床4,以及设置在河道的水底的水藻格栅5和曝气管8。其中,上述曝气管8通过通气管7与一气泵6的第一输出端连接,曝气管8上设有若干曝气孔81,可恢复缺氧水体的溶氧量,增加水体流动性,以解决富营养水体最根本溶氧问题。图2为本系统的种植床的结构示意图(2)如图2所示,种植床2包括种植床体21,以及设置在种植床体21上的种植槽22,种植槽22内设有若干均匀分布的种植孔23。种植孔23内中只有挺水植物,挺水植物不仅可解决水面景观问题,为本系统的反应床的结构示意图而且挺水植物的叶面通过光合作用,将产生的氧气通过根系输送到水体中,进一步提高水体的溶氧量,浸没于水体中的挺水植物根系也可吸收部分水体富营养源。此外,种植槽22的两侧分别设有一个扶墙体24,扶墙体24一方面可用于对挺水植物进行造型,另一方面还可以防止挺水植物疯狂蔓延,不便于清理。(3)上述,反应床

4包括一垂直向下固定在生态浮床

1的底部的支撑件41,以及设置在支撑件41上的纤维束42,纤维束42上附着有益生微生物菌群和辅酶。益生微生物菌群可促进挺水植物根系吸收水体富营养源,同时,经过益生微生物菌群硝化分解水体污染源从而构成纵深式生态净化城市内河水体。并且,本申请中的吸附网3采用的是吸附氮磷膜,可用于吸附水中氮、磷元素,提供给挺水植物根系。(4)上述水藻格栅5内设有中只有水藻,水藻具有料号的除磷、脱碳和取臭的作用,可改善河道水体的清澈度。并且,两个相邻水藻格栅5之间通过水藻格缆绳51连接,以便于定时对水藻格栅5内的水藻进行清理。此外,上述水藻格栅上固定有至少一个充气囊52,充气囊52通过充气管91连接至送气管9,送气管9的输入端连接至气泵的第二输出端。当需要清理水藻格栅5中的水藻时,可通过气泵6的第二输出端为充气囊52充气,使水藻格栅5自动漂浮到水面上;当需要将水藻格栅5放入水中时,只需排出充气囊52中的气体即可,十分方便实用。

5结论