水生态修复与水生态恢复范文

时间:2024-01-02 17:48:09

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水生态修复与水生态恢复

篇1

一、转变水利发展工作思路

水利是指人类社会为了生存和发展的需要,采取多种措施对自然界的水进行兴水利、除水害的各项事业和活动。随着经济社会的不断发展,水利的内涵也随之不断充实扩大,在人类文明发展到生态文明时代的今天,水利的内涵也应随之扩大到水生态文明建设的范畴。在水利发展的各个方面和水利建设的各个环节,要始终坚持“人与自然和谐相处”和“生态环境保护优先”的方针,加快传统水利向现代水利、可持续发展水利的转变。

(一)在洪旱灾害防治方面。要逐步实现从全面战胜向合理控制的转变,逐步建立起人与水和谐相处的防洪抗旱减灾体系和完善的洪旱灾害风险管理制度。洪涝和干旱灾害主要源于降水的丰枯变化,既是一种自然现象,又对人类生存发展造成很大危害,因此要正确对待洪涝、干旱等自然灾害,处理好人与水的关系。一方面要牢固树立洪涝灾害不可避免、干旱灾害不能根治的观念,不断加强洪旱灾害风险管理;另一方面要合理增强洪旱灾害应对与综合防御能力,努力减轻洪涝损失、缓解干旱问题。在将水多、水少对人类造成危害降低到人类可以承受程度的同时,尽可能降低人类活动对水体循环的影响,实现洪旱灾害可控和水体循环正常。

(二)在水资源开发利用方面。要逐步实现从过度开发向可持续利用的转变,逐步建立起人与自然合理分配的水资源综合利用体系和最严格的水资源管理制度。水既是人类生存和经济社会发展不可或缺的重要基础资源,也是生态系统良性循环的控制性要素,因此要合理开发利用水资源,正确处理人类取用水与自然界用水的关系。一方面要牢固树立水资源可持续利用的观念,不断加强最严格的水资源管理,强化节约用水管理,严格控制人类取用水总量、提高用水效率;另一方面要优化水资源配置,全面增强水资源合理调配与高效利用能力,努力保障人类生存和经济社会发展用水安全。在确保人类饮水安全和满足经济社会发展用水需求的同时,尽可能将人类对水资源的开发利用控制在水体能够保持基本功能、水生态系统可持续发展的状态,实现水资源永续利用和生态环境良性循环。

(三)在水生态环境保护方面。要逐步实现从事后治理向优先保护的转变,逐步建立起人与自然协调发展的水生态环境保护体系和最严格的水生态环境保护制度。兴水利、除水害既是人类生存和经济社会发展的需要,也会对生态环境造成一定的影响;优良的水生态环境既是人类生存发展的需要,也是水生态系统良性循环的内在要求,因此要高度重视水生态环境保护,正确处理治理开发与保护的关系。一方面要牢固树立水生态环境保护优先的观念,不断强化水生态环境保护管理,科学安排兴水利、除水害等人类活动,努力将其对水生态环境的影响控制在水资源承载能力、水环境承载能力和水生态系统承受能力所允许的范围内,在此基础上全面采取各种水生态环境保护舒缓措施,进一步将其影响降低到最小程度;另一方面要加大水生态环境保护力度,实施重大水生态修复工程,强化水污染防治,积极应对全球气候变化,努力改善水生态环境。在为人类生存和社会发展提供良好生产生活环境的同时,努力减轻人类活动对水生态环境的伤害,实现经济社会和水生态环境的协调发展。

(四)在涉水事务管理方面。要逐步实现从分散向统一的转变,逐步建立起人与人和谐共生的涉水事务分级统一管理体系和涉水事务综合管理制度。各种水问题和治水活动都存在内在联系,且带有明显的流域特征,因此要牢固树立统一管理和综合管理理念,正确处理人与人的关系。一方面要稳步推进国家和地方行政体制改革,逐步建立国家、流域、地方三级涉水事务统一管理体制,实现涉水事务分级统一管理;另一方面要加强流域机构的职能,逐步实现流域综合管理。通过民主、科学、协调、权威、高效的涉水事务统一管理和综合管理,实现公共福利最大化。

二、重视水利建设生态环境保护

水利建设包括水害防治、水资源开发利用和水生态环境保护等各种人类活动,在满足人类生存和发展要求的同时,也会对自然生态系统造成一定的影响。在水利建设的各个环节,应遵循“在保护中促进开发、在开发中落实保护”的原则,高度重视生态环境保护,正确处理好治理开发与保护的关系,在努力减轻水利工程对自然生态系统影响的同时,充分发挥其生态环境效益。

(一)科学布局治理开发工程。应正确处理好治理开发与保护的关系,科学规划工程布局。应在系统调查水生态环境状况、全面复核和确定水生态环境优先保护对象与保护区域的基础上,制订治理开发与保护分区和控制性指标,科学规划水害防治和水资源开发利用工程布局,使治理开发等人类活动严格控制在水资源承载能力、水环境承载能力和水生态系统承受能力所允许的范围内,避免对水生态环境系统造成依靠其自组织功能无法恢复的损害。

(二)全面落实水利工程生态环境保护措施。应高度重视水利工程建设对生态环境的影响,在水利工程设计、建设和运行各个环节采取综合措施,努力把对生态环境的影响减小到最小。在工程设计阶段,要吸收生态学的原理,改进水利工程的设计方法;要重视水利工程与水生态环境保护的结合,发挥水利工程的生态环境效益;要考虑水生生物对水体理化条件的要求,合理选择水工结构设计方案;要针对所造成的生态环境影响,全面制定水生态环境保护舒缓措施。在工程建设阶段,要根据环评要求安排专项投资,全面落实各项水生态环境保护措施。在工程运行阶段,要科学调度,维系和改善水体理化条件,满足水生态环境保护的要求,努力将水利工程建设对生态环境的影响降低到最低程度。

(三)充分发挥水利工程生态环境效益。水利工程不仅要满足经济社会发展需要,还应该兼顾生态系统健康和可持续需求,因此水利工程建设应在有效发挥水利工程兴利除害功能的同时,充分发挥水利工程的生态环境效益。例如水土保持工程应考虑发挥对面污染源的防治作用,中小河流治理工程应考虑结合景观营造和水环境改善,河道整治工程应考虑满足水生生物对其生境蜿蜒连续、断面多样的要求,护岸护坡工程应考虑采用生物技术,治涝工程应考虑结合湿地保护需要留足蓄涝水面,水资源配置工程应考虑结合河湖连通改善水环境,各类水工程应考虑满足人类对文化景观和娱乐休闲水环境的需要等等。

三、加强水生态系统保护与修复

水生态系统是由水生生物群落与水环境共同构成的具有特定结构和功能的动态平衡系统,分为淡水生态系统和海洋生态系统。淡水生态系统包括动水的河流、溪流、水渠和静水的湖泊、沼泽、池塘、水库等两种类型,不仅是人类的资源宝库,而且是重要的环境因素,具有调节气候、净化污染及保护生物多样性等功能。随着人口的快速增长和经济社会高速发展,淡水生态系统出现了河道断流、水体污染、生物多样性下降等问题。应坚持“生态环境保护优先”的方针,不断强化水生态系统保护与修复,逐步实现水生态系统良性循环,长期维护水生态系统健康。

淡水生态系统中,主体是淡水,其他各种水生动植物都属客体,只要主体的淡水环境不被破坏,客体一般不会出现太大问题,淡水生态系统也就基本上能够保持平衡。因此水生态系统保护与修复应以水环境保护与修复为核心,针对造成水生态系统退化和破坏的关键水环境因素,采取顺应自然规律的保护和修复措施,修复已破坏的水环境、维护优良的水环境,在此基础上加强物种和生物资源保护,充分发挥水生态系统的自我修复能力,使水生动植物得到有效的保护和恢复

(一)加强水行政管理。加强规划符合性论证及规划同意书签署管理,严格控制不合理的治理开发行为。加强河湖范围内建设项目防洪影响评价及行政审批管理,严禁侵占河湖水面。落实最严格水资源管理制度,加快健全水资源开发利用控制、用水效率控制、水功能区限制纳污“三条红线”指标体系。加强建设项目水资源论证及取水许可审批管理,坚决遏制不合理新增取水,严格用水总量控制;加强用水定额和用水计划管理,坚决杜绝用水浪费,严格用水效率控制;加强水功能区和入河湖排污口监督管理,严格限制入河湖排污总量。加强水土保持方案编制及行政审批管理,有效抑制人为水土流失。

(二)推进节水型社会建设。应按照“全面节约、有效保护”的原则,把节水工作贯穿于经济社会发展各项生产生活活动的全过程。加大节水宣传力度,提高全民节水意识。坚持“以水定产、量水而行、因水制宜”,不断调整经济结构、优化产业布局,形成有利于节水减污的生产方式和消费方式。抓好灌区节水改造,推进规模化高效节水灌溉工程建设,逐步降低农业用水比例。做好钢铁等高耗水行业节水减排改造,提高工业用水的循环利用率,促进节水减污。加快城市供水管网改造,强化生活和服务业用水管理,大力推广节水生活器具,减少城镇用水总量。加强非常规水资源开发利用,积极开展海水淡化和综合利用,推进城市污水处理回用,促进雨洪资源利用,科学开发空中云水资源。

(三)保障生态系统用水。科学确定河流生态系统用水总量和过程,以及湖泊、水库、地下水等生态系统用水总量和水位。通过落实最严格水资源管理制度、推进节水型社会建设和增强水资源调控能力,保障生态系统用水总量需求。通过强化水利水电工程调度管理、河湖取用水管理、地下水开采管理,加强江河湖库水系连通、生态补水,保障河流生态系统用水过程和湖泊、水库及地下水等生态系统水位需求。

(四)强化水环境综合治理。加强工业、城镇生活等点污染源治理,重视农业面污染源、船舶流动污染源和底泥内污染源治理,使污染物排放满足水功能区纳污能力的要求。推进荒漠化、石漠化、水土流失治理,开展生态清洁小流域建设,提高保土保水功能,控制面源污染。强化防洪抗旱减灾体系建设,增强城乡防洪抗旱排涝能力。积极开发水电清洁能源,推进绿色发展、循环发展、低碳发展。加强江河湖库水系连通,促进水体流动和水量交换。开展调水引流、排污口整治、河湖清淤、生态修复等水资源保护工程建设,改善水环境质量。加快城市生态河道建设和农村沟塘综合整治,建设亲水景观,提高城乡生活宜居程度。严格水源地保护,进一步强化水源地应急管理。制订主要江河水量调度方案、应急调度预案和调度计划,全面实施水资源统一调度。深入研究全球气候变化的影响,采取综合措施积极应对。

(五)加强生境保护与修复。通过维持和恢复江湖连通性、保持和改善水体理化条件、保护和重建栖息地等措施,加强生境保护与修复。尽可能保持通江湖泊的良好连通状况,积极推进江河湖库水系联通,通过调度等措施逐步恢复已不通江湖泊的季节性连通;新建拦河水工程应根据需要采取适合的过鱼设施,已建拦河水工程应积极采取恢复及补救措施,以恢复江河连通性。通过采取设置分层取水、优化泄水建筑物运用和生态调度等相关措施,减缓下泄水温较低、气体过饱和及水流减缓导致河流自净能力下降等问题,以保持和改善水体理化条件。通过控制主要水生生物栖息地的治理和开发活动,推进河道再自然化,加强湖库清淤及环湖库湿地植被恢复,重视水工程建设中采取生物措施,以保护和重建栖息地。

(六)重视湿地保护与恢复。加强湿地类自然保护区的建设。加大河流、湖泊、沼泽、海岸、滩涂等自然湿地的保护。加强江河湖库连通工程建设,实施人工补水,维持湿地面积和功能。大力开展河流、水库及湖泊岸边生态修复和湿地重建,尽可能恢复自然湿地生态系统。

(七)加强地下水保护与治理。开展地下水利用与保护区划,划定限采区和禁采区范围,严格控制地下水超采。采取禁采、回灌等措施加强地下水超采区和海水入侵区综合治理。严格禁止向地下水排污,确保地下水水质。建立地下水监测网络,强化地下水开发利用与保护监督管理。

(八)做好物种和生物资源保护。建设濒危物种基因库、细胞库等,保存其种质资源。采取物种保护措施,强化濒危物种的保护和救护。建立禁渔区、禁渔期制度,规范捕捞行为,有效保护渔业资源。开展人工增殖放流,促进水生生物资源的恢复。

四、强化水生态文明建设保障措施

推进水生态文明建设需要健全工作机制、出台经济政策、建立评估制度、促进公众参与和夯实工作基础。

(一)健全工作机制。充分发挥政府在水生态文明建设中的主导作用,建立部门间联动工作机制,形成工作合力。建立多元的投入机制,鼓励和引导社会资金参与水生态文明建设。建立水生态补偿机制,实现水生态共建和利益共享格局。完善水价形成机制,鼓励开展水权和排污权交易,运用经济手段促进水资源节约和保护。

(二)出台经济政策。将水生态环境保护上升到国家战略,融入到水利发展的各个方面和水利建设的各个环节。科学制定水利发展规划,合理布局水害防治和水资源开发行为,不断加强水生态环境保护和修复。抓紧制定和出台有利于水生态环境保护的价格、财政、税收、金融、土地等方面的经济政策,使鼓励水害防治、水资源开发的政策和鼓励水生态环境保护的政策有机融合。

(三)建立评估制度。将水生态文明建设理念贯穿于规划编制、项目论证、工程建设及运行调度等各个环节。建立和完善水生态文明建设工作评估制度,明确评价标准、考核办法和奖惩机制。完善有利于水生态文明建设的法制、体制和机制。积极开展水生态文明建设试点工作,尽快形成符合我国水资源、水生态条件的水生态文明建设模式,以逐步实现水生态文明建设工作的规范化、制度化、法制化。

篇2

关键词:城市湿地;生态修复;湿地生态平衡

1湿地生态修复概述

城市湿地是指城市区域之内的海岸与河口、河岸、浅水湖沼、水源保护区、自然和人工池塘以及污水处理厂等具有水陆过渡性质的生态系统[1],具有湿地的生态功能和典型特征,是城市生态系统的重要组成部分。我国湿地种类众多,数量丰富,长期以来,由于对保护湿地资源的重要性缺乏认识以及不合理利用湿地资源,导致我国湿地面积缩小,生物多样性降低,湿地功能退化。湿地修复是指通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿地进行修复或重建,再现干扰前的结构和功能,以及相关的物理、化学和生物学特征,使其发挥应有的作用[2]。基于不同的湿地,应根据其地理位置、气候特点、湿地类型、功能要求、经济基础等因素,制定相应的湿地生态恢复策略、指标体系和技术途径。湿地的生态修复设计是一种基于自然系统自我有机更新能力的再生设计,在人工引导下利用大自然强大的自我修复能力去修复湿地生态环境。虽然针对不同的退化湿地生态系统,其侧重点和要求也会有所不同,但总体而言,湿地生态修复包括实现湿地基底的稳定性,恢复良好的水文条件,恢复植被和土壤,增加物种组成和生物多样性,实现生物群落的恢复,提高生态系统自我维持能力,恢复湿地景观,增加视觉和美学享受等。

2项目背景

安徽合肥十八联圩湿地位于巢湖北岸,南淝河入巢湖口以东区域,是重要的南淝河入湖口旁侧湿地,水资源与水生物资源丰富。根据2018年7月安徽省林业调查规划院报告,共分为河流湿地、沼泽湿地、人工湿地3个湿地类和永久性河流、草本沼泽、库塘、水产养殖场、输水河和稻田6个湿地型,湿地总面积2048.76公顷。人工湿地广泛分布,占湿地总面积86.56%;沼泽湿地多分布在圩区西部,占湿地总面积的11.64%;河流湿地仅占湿地总面积1.80%。湿地现状。由于长期的农业耕作,以及周边区域的开发建设,对十八联圩的湿地生态系统产生极大的影响,面临着湿地逐年退化,湿地生物不断减少的威胁。(1)湿地水体流动性差,污染和富营养化严重。区域内现状湿地多为以往生产生活遗留的水产养殖场和水塘,水质富营养化严重,湿地生境破碎,水系不流通。(2)动植物资源相对单一,生物多样性低。植物多样性较低,真正的水生植物和沼生植物相对较少,区内经济作物为主大面积种植,使其他植物生存空间被压缩。区域内鱼类群落结构相对简单,鱼类生境呈现片段化。不合理的农业生产经营方式,使多种资源受到破坏,鸟类栖息地减少,食物来源受影响。(3)外来生物入侵造成危害。外来入侵植物繁衍扩散迅速,造成本土生态系统危害,小飞蓬等外来物种主要危害陆地生态系统,而喜旱莲子草等主要危害水生生态系统。

3设计理念与景观分区

3.1设计理念

修复和重建适合湿地生物生存和繁衍的基底条件,包括的湿地地形、土壤条件,良好的水文状况等,营造多样化的生境,引入多样化的生物因子,从而丰富生物多样性,逐渐修复湿地生态系统的结构与功能。

3.2景观分区

根据现状场地湿地功能特点等,分为强化净化湿地区、沼泽湿地重建区、生态塘湿地重建区、自然湿地保育区、生态林带隔离区。(1)强化净化湿地区。位于北侧和东北侧,是场地最高区域。通过北部的河道将南淝河的水引入本区域,增强区域内水动力,同时通过湿地净化,削减入巢湖的污染负荷。整理地形形成底面有坡度的洼地,在基底由土壤和调料(如卵石等)混合组成填料床,在床体表面种植具有水净化能力强、成活率高的水生植物,包括:千屈菜、芦苇、水葱等,水体流过基质和植物根部,达到强化净处理的目的。(2)沼泽湿地重建区。位于强化净化湿地区南部下游,利用原有人工湿地,重塑微地形,形成港汊纵横、水陆交错的多样化湿地生境,包括小岛、河流、深潭等,形成层次丰富的湿地景观风貌。(3)生态塘湿地重建区。位于场地中部,局部打破原有鱼塘的分割,沟通水体,在塘内种植水生植物,去除水中的污染物,并为水生昆虫、鱼类和水陆交错带的动物提供生长和繁育场所。(4)自然湿地保育区。场地西部及西南部现状沼泽湿地生态环境较好,进行保留并严格加以保护,防止外来干扰,仅开展科研及管理维护工作。(5)生态林带隔离区。在场地东侧边界区域,建设生态林带隔离区,营造陆地生物生境,减少周边区域对湿地的影响。选取乡土树种和先锋造林树种,合理增加挂果植物,为植食性城市留鸟提供食物。

4湿地生态修复

规划湿地生态修复包括地形修复、水文修复、湿地生物因子修复。

4.1地形修复

湿地地形主要满足各种类型湿地生境营造、水文、植物种植、湿地生物栖息地等几个方面。设计维持原有地形大高程坡度走向,满足水体自然流动的趋势,并且营造出多样化湿地生境。陆地部分为陆地生物创造适宜的生境。

4.2水文修复

包括湿地水文条件的恢复和湿地水环境质量的改善。从南淝河引水进入湿地,并有组织地流动,增强水动力。很多水生植物及微生物对水中的有机物、化学物质具有吸附和净化作用,通过收割水生植物体就可以达到从污水中去除氮、磷的目的[4]。常用于去除污染物的挺水植物有芦苇、菖蒲美人蕉、慈姑等。沉水植物中应用于氮磷污染水体的主要有菹草、金鱼藻、狐尾藻等[5]。

4.3植物群落修复

因为湿地有着水陆交界的特征,植物群落配置也是沿着“沉水植物浮水植物挺水植物陆生植物”的系列渐变[6]。通过竖向设计和水位控制,为多样化植物创造生长条件。植物选择乡土树种,避免外来物种入侵;水生植物具有良好的去污效果,又能为水鸟提供庇护场所和食物。林地植物选用本地植物及带果实的适合鸟类食用的植物,比如栾树、乌桕等。林下的物种多样性整体呈混交林高于纯林的趋势,有利于群落的稳定存在和发展[7]。合理搭配乔木、灌木、草本植物,增加生境的复杂性和物种多样性。入侵的有害外来物种可能会摧毁当地的生态系统,危害动植物多样性,应选择生态的方法铲除,摈弃化学除剂。

4.4动物因子修复

动物因子主要包括湿地鱼类、底栖动物和鸟类。水生动物的放养将充分考虑水生动物物种的配置结构,科学合理地设计水生动物的放养模式,使生态系统更加的稳定[8]。湿地修复中根据水生动物的觅食、营巢、繁衍、迁徙等活动规律来创造条件,营造适合各种动物生长的多样化生境。湿地鱼类群落恢复以促进清水生态系统形成以及为鸟类提供食物为目的,调整鱼类结构,适当放养小型可供鸟类取食的本地鱼类。通过适度投放巢湖地区土著性螺类、贝类等,增加底栖动物的多样性。鸟类的恢复主要依靠鸟类生境的营造。规划不同水生区域,供不同的涉禽和游禽栖息。在陆地区域内种植树木集中成林,营造林地景观和陆鸟生境。禁止游人进入鸟类栖息地,其他区域也应该控制噪声等干扰,有利于鸟类的栖息。

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1.1点源修复点源修复主要采用清洁生产技术进行节能减排,优先采用资源利用率高,污染物产生量小的生产方法。对于企业增加水资源的利用率,采用中水回用技术,添加或改进污水处理设施,降低污染物排放。农业采用先进生产技术,种植耐旱、抗虫、高产作物,减少对化肥和农药的使用,优先施用农家肥。对畜禽养殖场合理布局,资源优化配置,粪便集中处理,同时做好防水防渗工作,减少污染物对水环境的破坏。

1.2线源修复对河流进行截污导流,防止外境污水流入武城县,保证受污染的河水不进入其他河流,及时调水降低河流污染物浓度。合理种植本乡水生植物,实践证明,水草茂盛的水体,往往水质较好,而且清澈见底。适当放养水生生物,在水质较好的河流养鱼虾。在放养鱼虾时,要注意食草性、食杂性、食肉性之间的搭配。鱼虾在水里自由洄游,在水面泛起阵阵涟漪,使河道、湖泊显得生机蓬勃。同时,模仿原有生态环境,适量放入曝氧细菌。这些细菌可以将水中的有机物质分解成无机物质和水,以达到分解降低水中有机污染物浓度的效果,改善河流的水质。

1.3面源修复针对武城县农村实际,进行合理规划,优化群落结构,进行新农村社区建设,使农村居住更加合理,建设、健全乡镇垃圾中转站。为解决农村生活垃圾问题,2012年县环保局编制了《武城县贫困乡镇、贫困村垃圾处理一体化体系规划方案》,预计申请资金465.42万元,惠及全县3个乡镇,48640人。水生态修复不仅包括生态恢复、生态更新、生态控制,还包括开发、设计、建立和维持新的生态系统等内容,同时使人与环境、生物与环境、社会经济发展与资源环境达到持续的协调统一。

2水生态保护

水生态保护的重点是保障生态系统维持正常水循环所需的水量平衡关系。大气降水量中只有一部分形成水资源量,其余部分为自然生态系统所利用,这部分天然生态系统直接利用的降水对维持区域生态系统稳定十分重要。

2.1保持水量要保护好水生态系统,对水体及涉水部分进行保护,加强水土保持,保持原有水量;疏浚河流,改造塘坝,增大蓄水量,增强河流、塘坝等的水调节能力。

2.2保证水质保证辖区水源的质量,防治水污染,使其质量不再下降,同时提高直排环境污染物的排放标准。督促排污量大的企业改进生产工艺,加大全过程的污染防治力度,突破高污染、高耗水的发展瓶颈。严格项目审批制度,对排污量多、用水量大的建设项目实施限批制度。建立企业污水处理厂,将全县的企业污水纳入污水管网,实现雨污分流。

2.3保全物种保护水系和河流的自然形态,对水中生物进行保护,保持生物多样性和水生物群落结构。适当放养原有水声生物,增加生物数量。保护本地历史物种、特有物种、珍稀濒危物种,保护生物栖息地。

3制度保障

3.1建立健全法律法规体系严格执行《中华人民共和国水污染防治法》《中华人民共和国水资源法》《水行政许可实施办法》。建议县政府出台有关水生态保护的规章制度,各相关执法部门加强对水环境的监管力度,充分利用职权,认真履行职责。

3.2加强各相关部门之间的合作水生态系统保护与修复行动涉及与水生态系统有关的多个部门,如水务局、环境保护局和企业、团体、学校以及社区等,因此需要加强各个部门之间的合作,做到勤沟通、多联系、多协调。建议制定详细的水生态保护和修复规划,注重水利工程与环境的协调。

3.3建立环境资源数据库,实现水环境信息共享建议由县环保局和水务局合作建立全县水环境网上数据库,将全县的水系、水量、污染物浓度和定期监测数据进行公布,实现全县的水环境信息共享,便于各有关部门的查阅和对水环境的监督管理,便于对突发水环境事件作出及时处理,防止水环境变化,维护现有的水生态环境。

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关键词:水生态环境;水资源;水土流失;可持续发展

0引言

水是生命之源,是生态环境中重要的关键性要素。在工业、经济持续高速发展的当下,水生态文明建设作为我国重要的发展战略在十会议上被重点提出,并强调说明这是建设美丽中国、实现中华民族可持续发展的重要举措。为了实现这一重要的战略目标,党科学的分析了当前的情况,并从资源环境保护、节能减排的角度出发对思想方针进行了总结和升华,确定了科学的发展观。山西是我国重要的能源化工基地,水资源比较短缺,在这样的大环境下,地下水被大量开发,出现了超采的情况,导致水生态系统破坏,水生态环境脆弱的现况。在城市发展快速的当前,如何坚持科学发展观、在党的正确指引下实现水生态文明建设的顺利开展,促进经济和社会的可持续发展是目前山西的重要任务。

1城市水生态环境建设的规划理念

要实现水生态环境的治理和建设,自然法则是最根本的原则,而恢复河流系统实现良好治理是根本目的。这就要求城市水生态环境建设中,要遵循以下的原则:第一,要治理城市的湖水河水,要从治理污染开始,要寻根查究污染的源头,才能从根本上抓好治理;第二,采用科学的管理方法,遵循全流域研究、全过程控制、全方位治理、全社会参与的水生态环境治理思路;第三,将自然法则作为景观设计和城市特色发展的最基本原则。如果一味的追求景观效果和防洪,而忽略或破坏了这个原则,那城市的水生态建设就会失去意义。

2山西省水资源和水生态基本情况

山西地处我国的黄河中游,华北西部的黄土高原地带,其中有山地、丘陵、盆地等多种地貌类型,因地处太行山之西,故得名“山西”。黄河水系、海河水系是山西的两大主要水系,黄河是主要的供水水源,包含了汾河、沁河、三川河、涑水河等多条水域支流;海河流域则包含了桑干河、滹沱河、漳河等支流。但黄河内支流多为自产外流型,受季节性影响较大,且源短流急,地高水低,要实现开发及利用具有很高的难度。山西属于中纬度大陆性季风气候,具有降雨年际、年内变化大的特点,一年中多集中在6月份~9月份降雨,雨量大易导致洪灾。但还有些地区干涸程度大,具有连续干旱的特点,与降雨地区形成显著对比。但根据山西第二次水资源评价成果看,山西的人均水资源仅为全国水平的1/6,而在全球变暖的大环境下,山西水资源出现了严重的偏枯问题,造成水生态环境的严重恶化。

3山西水生态系统的目前状态

郭兰英老师演唱的民歌“人说山西好风光”,描述了山西的风土人情、富饶美丽,唱出了汾河两岸三晋大地的壮美景观,20世纪60年代响遍了中国的大江南北。但随着经济的不断发展和山西煤矿资源的大规模开发,很多秀美的景色被破坏,汾河、桑干河也逐渐失去了昔日的清流。当前山西的水生态系统满目疮痍,有效治理、重新建设成为当前工作的重点。从目前来分析,山西的水生态系统存在以下几个问题。

3.1人类活动影响大,生态系统脆弱

据统计,20世纪50年代山西省的森林覆盖率仅为2.4%,尽管在之后国家加大了植树造林力度,植被覆盖率也有显著的提升,但从近年来森林普查的结果看到,山西的森林覆盖率为18.3%,还是处于较低水平。加上多年人类活动影响着气候变化,大量的开采也使植被环境受到严重影响,这些都使生态系统变得非常脆弱。

3.2地表径流衰减,河水干涸降水量的逐渐减少

及地表条件的逐渐变化,使大河呈现出断流、小河呈现出干涸的境况。另外,城镇化进程的加快,用水量逐渐增多,河水被大量消耗,这也是导致河水断流、干涸的重要因素。

3.3煤矿的大量开采对水资源形成严重破坏

山西地下蕴藏大量的煤矿资源,国家和地方给予了高度重视进行开采,并为我国的经济发展做出了巨大的贡献,但在开采中由于缺乏预见性及科学的开采,使得水资源环境遭到严重破坏,环境被污染,整体生态环境呈现退化现象。

3.4水资源供需矛盾日益突出

随着近年来我国工业、农业等多个领域的快速发展,加大了对水资源的需求,但破坏日益严重的水生态环境使这种供需矛盾逐渐突出,省内的各大河流水资源开发量也超出了承载能力,生态用水长期也就失去了保证,导致“缺水—污染—更缺水”的恶性循环局面的形成,自然就使得山西水生态系统进入到了退化的状态中。

3.5水污染问题

长期没有得到改善,河流水无法实现正常功能在水资源大量需求下,地下水成为重要的水资源来源,使得水资源呈现出集中开采的情况,但这种集中性使得区域地下水水位急剧下降,漏斗现象不断增加,长期开采使得很多地下泉水断流,湿地面积严重萎缩。污染一直都是河水治理的中心问题。随着社会生态意识的提高,国家对于环境保护工作也加大了投入和重视,水生态系统保护修复措施作为其中一项重要举措也有计划、有步骤的逐渐开展,并在水质治理方面得到了初步成效,水生态退化趋势得到了适当的缓解和遏制,生态环境初步改善。但总体的河水污染状况还非常严重,治理工作亟待加强。

3.6水土流失情况非常严重,影响水生态系统的发展

山西是我国水土流失的严重省份之一,这给山西的水利工程建设造成极大威胁。尽管近年来山西省出台了相关政策,并开展了治理,但人为水土流失仍呈现出持续加剧状态,这些情况直接导致土地贫瘠、生态恶化,使水利工程无法发挥出正常作用,洪涝灾害严重。

4加快水生态文明建设,促进跨越发展

4.1科学合理制定两大战略目标

从山西的实际情况出发,制定两大战略目标:第一,实现水系生态平衡,促进生态系统和谐健康发展。第二,制定执行严格的水资源管理制度,建设生态社会,保障人与水的和谐发展。

4.2两大战略举措

第一,大力推进山西大水网工程项目,并以此为重要载体强化供水安全及生态供水。山西大水网秉承“两纵十横、六河连通、纵贯南北、横跨东西、多源互补、保障供应、丰枯调剂、结构合理、稳定可靠、配置高效”的建设原则,重视对水生态系统的修复和建设,以构建起现代化的供水网络来覆盖山西的六大盆地,贯通十大供水体系,丰富六大河流,为山西省的水资源需求做好基础保证,全面改善省内河流生态功能,推进水生态系统的建设。第二,全面开启水生态系统保护修复机制,加快山西水生态文明建设的步伐。2011年,《山西省水生态系统保护与修复试点方案》正式批复下发,山西被正式批准为水生态保护和修复试点省份,这样对于山西省的五大河流、六大盆地地下水及多处岩溶水启动保护修复机制,全面实施水生态系统建设工程,以促进山西省的和谐、可持续发展。

4.3建设五大体系

1)全力建设预防控制体系。全省预控体系的建设,要按照合理规划、科学管理、严格落实的原则开展,全面、协调的发展观和生态保护理念要始终贯彻在建设推进的过程中,做到源头防控、过程监控打击,坚决抵制破坏生态环境的项目投入建设和发展。第一,尽快制定符合山西水生态文明建设的规划,并以科学性、合理性为重要原则,以资源节约、水资源保护、生态恢复为主要开展方针,统筹规划推进水生态文明建设的开展,不断强化和完善水生态保护系统。在建设中,要兼顾保护和防治,在建设流程不断完善和规范的基础上,促进水生态修复工作的顺利开展。水是一切工作开展的源头和依据,因此要因水制宜,实现省经济发展与水环境承载力的和谐性,以起到互相促进的协调发展。对于水资源功能的发展,要站在全面性上进行考虑,不断促进水生态环境功能的恢复,通过生活、生产、生态用水的合理安排和规划,来实现水资源利用的高效性。第二,应用全面、科学的管理推进水资源工作的有序开展。防控体系建设要以水资源管理制度作为工作开展的主要依据,并要严格执行制度作为工作核心,将水资源开发及利用列入快速推进的工作内容之中,并注重工作开展的统一性和全面性,将水务工作正式推入到一体化程序中,实现水资源使用相关举措及制度的落实,严格水资源的使用,打击水资源的过度开发,遏制水资源的浪费及污染现象,全面推进水资源的可持续发展来保证和支持山西水生态文明建设的顺利开展。第三,从创新角度实现水生态文明建设体系的发展。严格执行“源头防控、过程管控、结果抵治”的制度,层层布控,严格管理,并建立健全明确的指标及考核奖罚机制,保障管理制度的执行。科学合理的制定水价机制,使水资源有偿使用制度能顺利的在社会上落实和执行。政府要加大重视力度,不仅拓宽资金渠道,还要有效利用政府、市场、社会三者的作用来推动水生态文明的整体建设,以吸引更多的渠道资本投入到治理和维护中。

2)全面建设河流治理的生态综合机制。桑干河、沁河、漳河、滹沱河等是山西的主要河流,要通过全面生态综合治理机制的建设,覆盖性治理河流,改善水环境。第一,从源头上对河流进行减排、污水收集管网与处理等工作;第二,建立城镇污水收集,从根本上提高污水处理的高效性,以有效控制入河污染物的排放,实现水功能区达标;第三,对河道进行清淤除污、岸坡修补加固、湿地修复等工作,以改善河流沿岸的生态环境;第四,对河流上游进行涵养水源、水土保持工作,主要包括防风固沙林、护岸林等林木种植,以改善上游的植被情况,涵养水源,促进上游生态环境的改善。3)开展水土保持工程,有效构建水土保持体系。针对晋西黄土高原地区,要全面推进水土保持工程,积极开展植被建设,以全面提升高原地区的水源涵养功能,彻底改变水土保持能力差的现况,力争到2020年将森林的覆盖率超过26%。将高原地区25°以上的坡耕地退为耕地、林地或草地,进一步深化和改善生态环境。对于采煤区域,一定要作为重点严抓区域来进行水生态环境的治理与修复。要从矿井水的有效利用入手,做好煤矸石的生态治理。针对矿坑水,要做好细致的分析和分类,科学选择处理方式实现水资源的回归和利用。做好矸石山生态治理,大力推动煤矸石综合利用,提高利用率。

4.4建立健全法制体系

针对水资源的管理和水生态文明建设的开展,必须通过建立健全法律法规,将水生态文明建设的相关政策、措施等纳入到法制的轨道上,强化建设开展力度。对省内各级政府及部门承担的责任和义务进行细致划分和明确,以全面提升责任意识,强化法制性。同时,建设水政监察队伍,全面开展监督监察,对违法违纪的阻碍和破坏水生态建设的行为依法惩处。

5结语

城市水生态环境的建设是改善人类居住环境、解决水资源短缺恶化问题及加快可持续发展的一个重要举措,国家、地方政府必须重视这个战略性建设的开展,从本地的实际情况,做好规划,强化相关政策,在现有城市水资源基础上做好节水、防污、保护工作,在构建水文化的指引下,构建起人水和谐发展的生态环境,加快我国可持续发展的实现。

参考文献:

[1]王文珂.水生态文明城市建设实践思考[J].中国水利,2012(23):33-36.

[2]严佩.山西省生态文明建设存在的问题及对策研究[D].太原:山西财经大学,2014.

[3]张诚,曹加杰,王凌河,等.城市水生态系统服务功能与建设的若干思考[J].水利水电技术,2010(7):9-13.

篇5

关键字:城市建设;河道整治;水质;生态水修复

Abstract: in this paper the whole river water quality and water regulation in the urban construction guarantee the important meaning, and from the water quality problems, concrete research the urban ecological water repair engineering design and construction, and finally discusses the improvement for the water quality of the importance of the river regulation

Key words: the city construction; River regulation; Water quality; Ecological water repair

中图分类号:TV85 文献标识码:A 文章编号:

城市建设中河道整体整治与水质保证的意义

随着城市社会化、集中化及现代化的发展,水资源成为城市发展的主要载体,而长期城市化与工业化对城市河道生态水系统造成不良的影响,城市水生态建设引起人们极大的重视,不再局限于传统的水利建设。河道整体整治是城市水生态建设的最为长治有效的方法;也在城市及周边地区经济发展和生态保护中起着不可替代的作用。

城市河道整体整治主要是通过物理和景观治理法解决河道的功能性、水质、观赏性等综合问题;其中生态修复以及景观治理是其重点和主要追求目标。河道整体整治不仅给人带来“安全、舒适、优美”的水环境,还为各类生命提供了生存条件。同时重塑了河道两岸的自然景观,也净化了水体和周遭的环境;水是生命力的最贴切的表现,水景观不仅是自然景观体系中最为灵动的景观形态,更是城市中一道不可多得的亮丽风景线及生命长廊。水生态建设与塑形是人类文明发展的重要标志之一,回归自然是人们生活的最高精神境界;人类的生存与发展离不开水,城市河道成为了城市赖以生存的载体,更是城市生活品质的体现以及生命力的再现。

城市生态水修复工程设计与施工

目前我国城市河道的水体污染主要源于工业污水、生活污水以及生活垃圾污染。由于污染治理不到位,很多地区呈现透明度低、富营养化、水华、腐臭等严重的水质问题,不仅造成河道生态系统的不平衡,更影响人们的生产生活和城市的整体品质,也无法体现水景观价值。水质问题已然成为河道整体政治的核心问题,水资源的合理开发与利用是我们力所能及之事,水体污染的综合防治是当前的重中之重。长期的水质监测和模拟研究是做好城市水质建设工作的基础,坚持预防与治理相结合可以适当延缓水质的恶化趋势,而解决水质问题的根本在于建设完整的城市生态修复工程。

在设计城市生态水修复工程之前,我们需要全面了解相关河道的综合治理情况,主要从三个方面去了解:一是河道的基本情况,在过去未治理的河道主要是一些“直线型,三面光”的单一型河道,这类河道绿化率较低。二是污染分析,污染因素主要有截污不彻底、面源污染、河道淤积;然而水质的恶化既是水污染问题,也是水生态失衡问题;也即水生环境恶化易致使生态链断裂、生态网格结构破碎、生物多样性消失,接着造成河道生态系统能量流动能力降低,而物质循环规模也会降低等,当河道有机污染和化学污染更严重时,河道自净系统破坏导致河道生态系统失衡或崩溃。三是河道的治理现状,我们可以通过多河段水质模拟研究当前河道的综合治理情况。在设计时还要明确治理目标,城市河道要依据诚实的基本发展需要来实现河道治理,大多数河道治理目标无非是水清流畅、景美岸绿、繁荣宜居;同时河道治理必须遵循自然生态规律,所以在设计之时要考虑河道生态系统的稳定性,把握好系统内部能量流动和物质循环规模,并把过量的有机物和营养盐移出系统作为根本着眼点。

河道整治工程的设计重点在于施工组织与治理技术,施工工程的核心是水质治理,精髓在于将生态修复系统与城市人文、景观建设相结合。在施工过程中要严格把握五点内容:工期控制、人员调配、质量监测、施工技术、安全保障。关于施工工期要依据工程具体情况的需要,灵活地进行总进度安排,主要从施工计划编排、技术攻关、材料供应、安全生产、资金落实、后勤生活几个方面来保证整体进度。在此基础上,根据施工进程和节点需要安排施工人员;同时还要建立完整的质量保证体系(如三监制),主要从测量、材料、配料计量、工艺、质量检查、工程操作、沉降缝处理、外观等方面把好质量关。根据工程量的分布情况及现场实际条件,构建合理的施工技术方案;首先要进行施工总平面布置,并建立完整的施工网络,还要安排好施工期渡汛及排水措施,其中主要的施工方法主要有围堰、土方开挖、河道清淤、有纺土工布铺设、塘渣填筑、松木桩插设、干砌护脚平台、C20砼抹面与基础、砼供应与拌制、灌砌石砌筑等,要注意在各施工节点灵活运用各项技术。安保方面要严格遵守国家相关标准文件安全要求,针对本工程特点制定有效的安全措施;还要有定期的安全会议检查安全措施落实情况并倡导安全施工。

生态修复水工程的具体施工过程,涉及到河道内曝气技术、土地处理技术、稳定塘技术、微生物修复技术、植物修复技术及其组合工艺技术的应用,主要有以下几步:

第一步是水污染控制。所谓开源节流,对于城市河道这样一个开放的系统,污染源多种多样,多源于内部污染源,通过截污清淤措施可基本解决,而其他污染如有机污染则需要生物修复技术(如曝气增氧、生物滤床、微生物投放等)处理。第二步是水量和流态调节,主要是通过全面开源补流、稀释净化保证生活娱乐的需水量,综介调水使水体有序流动和适当置换,机械推流促进水体流动,调节水动力以提高河道纳污能力和自净能力,促进水质的活性发展。第三步是加强绿化,构建生态缓冲带;重塑绿色生物长廊不仅可以调节气候、涵养水源,还可以降解环境污染、防止土壤侵蚀,促进生态平衡。第四步是建造河道护岸,进行拆旧补新,改用具有耐久性、渗透性、亲水性、抗侵蚀性、抗冲性材料加固河岸,营造水陆交错的柔美生态岸线。第五步是改造河道形态结构,拓宽河道,修建多孔质岸坡,制造岸线,营造脉冲以保持连通性。第六步是控制水生物群的更替,在本土化原则下适当引进,促进生态系统健康运转。第七步是生态修复与景观、文化建设;一方面要通过恢复河道纵横断面、河床和边坡结构形式、水动力条件以改善水质;另一方面借助于生态恢复技术并加强河道绿化,提高水生态系统恢复与净化的能力。在此基础上整理河岸自然景观、人工景观及历史文化构建美好的护岸景观、生态长廊、开放空间、慢行系统,营造通过水系旅游景观和人文景观。

水质提升对河道整治的重要性

所谓道法自然,人、水与自然应是一个和谐的整体,这也是人类宜居山水之缘,人本身具有水性。尤其在城市河道整体整治过程中,科学合理的水面率为城市河流内水生物的生息、水生态的恢复创造条件;良好的水质即是优秀水文化的一种具体体现,不仅折射出人类生活方式的文明,还可以促进人水关系的协调。

目前我国有近七成的城市面临缺水,而且河道也受到不同程度的污染。由于城市地域较小,却多排污、自产水少,水质影响严重。在城市河道整治中,须采用多种形式通联水系,调活水体。部分城市按照“以动制静、以清释污”的要求建设了引入优质水的工程以改善城市水生态环境。还有一些城市因历史或工程建设原因,在河道整治过程中采用建设泵站和排设管道的办法解决断头浜问题,不仅充分发挥水泵的引清调水作用,还减少了动拆迁过程。当然还有部分城市河道整治中,极其注重生态学的意识与原理的运用,主要采用规划疏拓、调解水质、理顺水系、开挖人工湖泊来满足引清、调蓄、生态、景观的要求;既增加了蓄水量,又营造了一个良好的湿地生态系统。

水是一个城市的灵魂,以上实例说明水质提升在河道整治过程中起到了不可替代的作用。

结语:城市河道整治是一项系统科学化工程,其关键是水质治理,通过绿化建设,可促进河道生物的恢复,实现岸绿水秀以及河道水系生态化和生物多样性。

参考文献:

[1] 张雅卓.城市河道综合整治研究及思考[J].水利发展研究,2009•6.

篇6

关键词:截污控源生态修复治管并重

中图分类号:S891+.5 文献标识码:A 文章编号:

1、引言

城市河道水系不仅仅具有“行洪、排涝、灌溉、航运”等功能,还具有保护生存环境、保护自然等各项生态功能,对城市生态建设有着重要意义。随着人们对环境质量的要求越来越高,生态宜居城市目标的逐步明确,河道水系成为城市生态系统的重要组成部分。城市河道水系的功能已经由传统的防洪、排涝等一般水利建设观念向建设“安全、舒适、优美”的水环境观念转化。在河道综合整治工程中,充分利用和恢复河道自然生态特征已开始逐渐为人们所接受。尊重河流的自然规律,维持河流的地貌和水文特征,保证城市河流水质,协调城市建设与城市河流的关系,是城市生态建设过程中的基本方法和出发点。

2、河道生态整治的主要措施

河道生态整治要以全局的眼光队和网进行整体规划、部署,有针对性的采取治理措施,全方位地进行综合整治,以恢复和提高河道的综合功能。整治措施主要包括截污纳管、雨水过滤、水环境修复等。

1)截污纳管

截污纳管是改善城市水环境质量,实现雨、污彻底分流,提升城市品位的重要手段,是改善和保持城市水环境质量,实施水环境整治“治标又治本”的一项重要举措。

2)雨水过滤

雨水过滤针对大量污染物质通过地表径流流入水体,采用过滤系统去除部分地表径流中的污染物质。其系统主要由滞留区、入渗区和植物措施三部分组成。在滞留区中地表径流经过沉淀,可去除其中部分颗粒污染物及少量溶解性污染物。入渗区主要功能是短暂贮存雨水,雨水在下渗过程中被入渗设施中的砂石等滤材或下层土壤所滤除,同时消减径流尖峰流量,减少水患。植物措施是利用地表植被来过滤并吸收径流污染物,并降低径流流速,防止表土冲蚀,提高雨水入渗、并且从系统中排出。还要通过岸边湿地带,以进一步提高入河水质。主要的植物性控制设施有草带与草沟,滤床滤料一般为砂子与卵石。

3)内源清除——水环境修复

水环境污染是典型的生态问题,因此用生态学方法使其得到最终解决,恢复河道生态景观。

水环境修复技术,包括物理修复、化学修复、生物-生态修复。

⑴物理修复:主要指通过河道疏浚清除河底受污染的底泥,或者通过河道曝氧复氧改善水环境。

■ 河道疏浚

河道疏浚技术成熟、常结合河道整治、航道工程进行,适宜大范围使用,但长期效果不好。

■ 曝氧复氧技术

曝氧复氧技术是增加水体溶解氧、提高水体氧化作用、改善水体质量的有效手段。曝氧,就是通过扰动水体,促进水体溶解空气中的氧气,从而提高水体的溶解氧。常用方法有在水面或者水下配备曝氧充氧机。

图-1曝氧充氧机及工作原理

在遇干旱季节、无法配引水或者突发污染事件时,可结合区内河、湖沿岸景观布置,在河道和湖泊内设置一定量的曝氧充氧机,对水体进行曝氧复氧处理。

⑵化学修复:主要指依靠环保的化学制剂与河底污染物发生降解反应,使污染物浓度降低或者毒性降低。该技术也具有精度要求高,施工难度大,难以大范围推广的劣势。

⑶生物-生态修复:是近年来发展起来的新兴技术,遵循改善自然环境与净化水质相结合的原则,以生态系统理论为指导思想,以模拟自然、接近自然为设计理念,充分考虑动植物的生态环境,以水生植物为先导,按照植物适宜的生长水深,恢复与优化水生与湿生植物,构建由湿生——挺水——浮水——沉水植物组成的全系列生态系统,并结合微生物、底栖生物和鱼类的引入,通过水生植物与动物的联合作用以及生物调节,形成一个可自我维持、达到良性循环、具有生命力的水生系统,改善水体水质和水生态环境。生态修复技术是以较小的工程量最大限度清除水体污染物,保持河流健康、可持续发展。

■ 植物措施

作为生态河岸,植物措施是河岸的重要组成部分。可尽量利用本地植物为主,尽少引种外来植物。水生植物的选种应考虑对提高水质自净能力有益的种类。另一方面,亲水植物应能为多种动物群落创造合适的栖息环境。水生植物的种植范围应有所限定,避免造成对河道的侵害。植物品种的选择应兼顾景观需要,考虑能适应不同季节,以及具有一定的观赏价值。

■ 生态塘处理

生态塘是以太阳能为初始能源,通过在塘中种植水生作物,进行水产和水禽养殖,形成人工生态系统。在太阳能(日光辐射提供能量)的推动下,通过生态塘中多条食物链的迁移、转化和能量的逐级传递、转化,将进入塘中污水中的有机污染物进行降解和转化,最后不仅去除了污染物,而且以水生作物、水产的形式作为资源回收,净化的污水也作为再生资源予以回收再用,使污水处理与利用结合起来,实现了污水处理资源化。

图-2人工生态系统示意图

在城市郊区的农业保留区内,将一些地处低洼处、污染较重的湖、塘等设置为生态塘。受到污染的水进入这种生态塘中,其中的有机物不仅被细菌和真菌降解净化,而其降解的最终产物,一些无机化合物作为碳源、氮源和磷源,以太阳能为初始能源,参与食物网中的新陈代谢过程,并从低营养级到高营养级逐级迁移转化,最后转变成水生作物、鱼、虾、蚌、鹅、鸭等产物,从而获得可观的经济效益。

■ 人工湿地处理

人工湿地系统是在一定长宽比及地面有一定坡度的洼地中,由土壤和填料(如卵石等)混合组成填料床,污染水可以在床体的填料缝隙中曲折地流动,或在床体表面流动。在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高的水生植物(如芦苇等),形成一个独特的动植物生态环境,对污染水进行处理。其显著特点是对有机物有较强的降解能力,废水中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用,可以很快地被截留进而被微生物利用。废水中可溶性有机物则可植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解去除。随着处理过程的不断进行,湿地床中的微生物也繁殖生长,通过对湿地床填料的定期更换及对湿地植物的收割而将新生的有机体从系统中去除。湿地对氮、磷去除是将废水中的无机磷和磷作为植物生长过程中不可缺少的营养元素,可以直接被湿地中的植物吸收,用于植物蛋白等有机体的合成,同样通过对植物的收割而将它们废水和湿地中去除。

这种处理系统的出水质量好,结合景观设计,种植观赏植物改善风景区的水质状况。其造价及运行费远低于常规处理技术。英、美、日、韩等发达国家都已建成一批规模不等的人工湿地。这种方法可处理多种工业废水,包括化工、石油化工、纸浆、纺织印染、重金属冶炼等各种废水,因此,也适合于在工业区内设置。杭州市在应用生态修复工程治理和流水系、平原湿地等方面已经走在全国前列,使用生态修复技术、工程技术、环境技术等综合技术建成的西溪国家湿地公园就是一个完美的例子。

■ 生物浮床

生物浮床技术采用无土栽培技术和生态修复原理,将香根草、菖蒲等植物中置于浮床上,通过植物在生长过程中吸收河道水体中的有害物质,加速有机污染物的分解、从而达到改善水质、提升水环境质量的目的。在较宽的河道沿岸、桥边等易于管理的位置设置生态浮床,改善水质和河道景观。

图-3生物浮床

4)长期监管

整治完成的河道需进行保洁、设施维护、排水口情况调查、水体清洁、绿化养护、生态项目养护、闸站设施及配水等工作。不仅仅要治,更要确立长期监管机制,巡查、养护到位,才能确保河道整治的成果。

3、结束语

随着生活水平和人居环境质量的提高,人们越来越向往“小桥流水”如诗如画的生活、学习环境,向往“碧波荡漾,鱼鸟成群”的自然美景。希望通过对河道的排污整治及生态修复,能从根本上改善河道水质,构建健康、稳定的水生生态系统,提高水体的自净能力,营造更加自然的水生生态景观,使水体与周边优美环境相融合,满足人们的亲水、休闲的需求,进一步体现了人与自然的和谐相处。

参考文献:

[1] 叶碎高,王帅,张锦娟.河道植物措施与生物多样性研究进展与展望[J].水利与建筑工程学报,2008,6(2):41-43.

篇7

摘要:就某化工污染事件,重金属污染底泥控制技术进行了分析,并对技术的可行性及可操作性进行了论述。

关键词:重金属污染;底泥疏浚;原位化学处理;生态修复

一、工程概况

某化工有限公司未经审批,擅自进行技术改造,扩大生产规模,在生产过程中,由于购进的矿石原料砷含量较高,其中硫铁矿中砷含量高达5760mg/kg,导致生产废水总砷含量严重超标,并直接外排入河道,造成河水严重污染。

二、砷污染底泥控制技术

重金属污染底泥控制技术主要包括:底泥疏浚、原位化学处理和原位安全固化、调水冲刷等。

(一)底泥疏浚

底泥疏浚是解决河流内源污染的重要措施,其主要是通过底泥的疏挖去除底泥中所含的污染物,清除污染水体的内源,减少底泥污染物向水体的释放。目前,江河湖库的底泥疏浚主要包括机械疏浚、水力疏浚和爆破等3种形式,共有挖、推、吸、拖、冲和爆等六种施工方式。

(二)原位安全固化

河流底泥中的重金属在一定条件下会以离子态或某种结合态进入水体,如果能将重金属结合在底泥中,抑制重金属的释放,则可降低其对河流生态系统的影响。调高pH值是将重金属结合在底泥中的主要化学方法。在较高的pH环境下,重金属会形成硅酸盐、碳酸盐、氢氧化物等难溶性沉淀物。加入碱性物质将底泥的pH控制在7~8左右,可以抑制重金属以溶解态进入水体。常见的碱性物质有石灰、硅酸钙炉渣、钢渣等,施用量的多少,视底泥中重金属的种类、含量及pH的高低而定,但施用量不应太多,以免对水生生态系统产生不良影响。

(三)调水技术

调水通过水利设施(如闸门、泵站)的调控引入污染河道上游或附近的清洁水源改善下游污染河道水质。调水通过增大污染河道的水量,加速了河水流动,促进污水的稀释,河水在河道中的停留时间缩短,因而不宜在河道中滞留导致黑臭。同时,调水时河道水动力条件的改善使水体复氧量增加,有利于河道自净能力的提高。对于污染河道上游或附近具有充足的清洁水源、水利设施较完善的河网地区,利用调水改善河道水质是一种投资少、成本低、见效快的治理方法。

三、污染河道生态修复技术

污染河道水质改善技术主要包括:物理生物消浪改善生境技术、浮游动物改善透明度技术、水位调控生态重建技术、湖滨带水生植被恢复技术、仿生与水生植物镶嵌技术、入湖河口底泥疏浚技术、人工介质岸边生态净化技术等。

篇8

由于湖滨带建设中对基地的处理存在较大的随意性,导致工程量及投资大而生态恢复效果不佳。笔者在湖滨湿地自然生态特征的基础上,注重基底的多样性和人工的适当干预,从吹填造滩技术、生态护岸技术以及生态清淤技术3个方面开展适宜的基底修复相关技术研究,旨在为湖滨带基底修复工程提供技术依据。

1吹填造滩技术

目前应用于湖滨带湿地基底改造技术主要有吹填造滩技术、将鱼塘等改造为生物塘技术以及简单的人工作业处理陡坎地形技术,该文主要探讨吹填造滩技术。由于我国许多湖泊的湖滨带存在很多不合理的水利设施建设,使得湖滨带形成水桶式的跌坎地形,湖泊沿岸原有的天然滩地大量消失,水深增大及消浪作用下降,湖滨带生境条件急剧恶化。采取底泥吹填技术进行人工造滩,使在湖滨带湿地基底修复区形成缓坡浅滩,改善湖泊沿岸的自然条件,为湖滨带生态修复创造良好条件。该研究采取的吹填造滩技术工艺步骤主要包括基底修复工程区的确定、底泥源的确定、底泥疏浚工程量和疏挖范围的确定、档泥围埝建设、底泥疏浚及吹填等过程[6-7],见图1。

1.1工程区及其疏挖工程量

1.1.1工程区的确定。基底修复工程区主要是指示范区基底修复设计中确定需要进行湖泊生态修复的湖滨沿岸的水域。

1.1.2疏挖工程量的确定。根据生态恢复的要求,对吹填工程区基底高程进行设计。疏挖工程量可按照疏浚工程技术规范中吹填工程施工土方量计算公式进行计算后确定。

1.2泥源及疏挖设备的选取

1.2.1泥源选取。由于基底修复后底泥性状直接影响水生植物的定植,因而选取用于基底修复的泥源应综合考虑5个方面:①位于湖区内且距离基底恢复区较近;②营养盐含量低;③无有毒有害物质;④富含水生植物种子及营养繁殖体;⑤底泥吹填后能快速沉降并形成一定的致密度且为利于植物扎根生长的黏土质底泥。实际工程应根据用于基底修复的泥源的选取要求,结合工程修复区周围湖区的实际情况进行用于基底修复工程区的泥源选择。

1.2.2设备选取。利用底泥吹填技术进行人工造滩以恢复湖滨带湿地基底时,其选取的设备应满足费用低、施工简便、对泥源区和吹填区水环境的污染小。目前国内外广泛应用的疏挖设备为环保绞吸式挖泥船,该设备具有制作工艺简单,对土质的适应性较好,在生产率及排距的选择上较为灵活,工作效率较高,能耗和成本较低,污染程度较低等优点。1.3挡泥围埝建设挡泥围埝的作用是使吹填的泥浆在围埝与岸堤之间空间沉降,减少吹填泥浆的流失,促进泥浆的沉降和基底的稳定。考虑到经济性和生态环保要求,挡泥围埝应以木桩或竹桩为骨架,以竹排为墙体置于骨架内侧,竹排上铺设固定土工织物;在围埝迎风侧设立加固铁锚,加强挡泥围埝的稳定性。由于高风浪湖区风浪对泥面淘蚀与泥浆的流失,设计挡泥围埝顶高程一般高于吹填滩面设计标高0.4~0.7m,在完成生态修复工程后应将围埝顶削除[6,8]。

1.4基底设计及吹填方式

一般在风浪较大的低透明度湖区,1m左右的水深比较适合水生植物恢复。因此,工程实施后,基底的高程应满足平均水深为1m左右。考虑到吹填后新形成基底的脱水压实作用和风浪侵蚀的影响,设计吹填后验收的泥面高程应使平均水深在0.6~0.8m[7]。由于吹填后新形成的基底松软,易形成平坦的泥面,很难控制吹填后的地形。为了创造多生境条件,采用输泥管沿湖岸铺设,管口布设与围埝垂直,边吹填、边延伸移动管口的方式进行基底修复区分片吹填作业。根据底泥沉降情况随时调整吹填口确保滩面吹填均匀,经余水外排湖泥自然沉降固液分离过程后,形成近岸侧稍高、远岸侧稍低、沿湖岸交错起伏的湖滨自然浅滩。

2生态护岸技术

传统的湖滨带堤岸护坡工程隔绝了土壤与水体之间的物质交换,使整个湖滨水带生态系统的食物链断开,原先在湖滨水带生长的湿生植物及水生植物难以在硬化的堤岸上继续生存;湖滨带的一体化使水生动物丧失栖息场所;城市生活污水(通过下水道进入废水处理系统的除外)没有经过任何消减作用沿堤岸坡面直接进入湖泊,造成水质污染、富营养化[9]。生态护岸是指湖滨带基底改造形成边坡以后,通过种植植物,利用植物与土壤的相互作用(根系锚固作用)对边坡表层进行防护、加固,使之既能满足对边坡表层稳定的要求,又能恢复被破坏的自然生态环境的护坡方式,是一种有效的护坡、固坡手段[10]。通过生态护岸技术可以防止湖滨带边坡的水土流失,而选择合适的护岸材料是生态护岸技术的关键。目前应用于生态护岸材料主要有生态混凝土材料及绿色植物,可根据护岸区的实际情况进行选择。

2.1生态混凝土材料[11]

该类生态材料为一种多孔型无砂混凝土砖,由粗砂砾料或碎石、水泥加混合剂压制而成,具有透水、透气的特点。生态混凝土材料主要包括透水砖、鱼巢砖、生态墙砖、植物砖。

2.2绿色植物

绿色植物的护坡功能是通过它的水文效应与根系力学来实现的。植物的根系对边坡基质起加筋、固锚及支撑作用,同时提高基质的抗拉及抗剪能力,增强边坡的稳定性。选取的绿色植物主要包括野牛草、结缕草、早熟禾、黑麦草、扁穗冰草、近岸挺水植物(如芦苇、菖蒲等)以及耐湿陆生植物(如杨柳等)[11]。该类生态护岸材料主要特点为植物适应性广、对土壤要求不严、根系发达。

3生态清淤技术

生态清淤技术主要是利用环保清淤设备在除去湖泊中富含污染物的底泥和浮淤的同时尽可能保护水生生态系统恢复生境条件。生态清淤技术的关键是清淤设备的选取及施工设备定位、生态疏挖、管道输送及淤泥固化。

3.1设备的选取

生态清淤设备应具备:①疏浚精度高,挖深精度要控制在10以内;②对底泥扰动要小,吸入浓度高;③疏浚底泥输送过程中不泄漏[12-13]。目前,国内外采用的环保清淤设备广泛应用的是环保绞吸式挖泥船。

3.2施工设备定位

将施工图电子文档输入环保清淤监测软件,根据GPS卫星信号的指示,将环保绞吸式挖泥船在疏挖施工区内定位。

3.3生态疏挖

施工设备定位完成后,开始进行挖掘淤泥工作,根据施工实际调节环保绞刀头的挡泥导板及水平调节器,使密封罩处于挖掘作业区的合理位置,同时控制挖掘施工时,绞刀对周围水体的扰动范围最小。开挖采用扇形横挖法作业,即底挖泥船将定位桩打设在湖泥层中,实现对船体中心定位,并通过定位桩台车的液压轴臂的伸缩,实现定位桩台车在船尾滑道内相对船体的位移,使船体在反作用力下短线推进,每次推进距离1.0~1.5m,最大推进距离3.5m,并依靠挖泥船前端左右绞车收放锚缆,使船身以船尾定位桩为中心,船长为半径,绞刀头呈左右扇形移动,实现挖泥船扇形横挖法作业[14]。

3.4管道输送

挖掘的淤泥通过挖泥船上离心泵的作用,抽吸并提升、加压,泥浆通过排泥管线(浮管、潜管、岸管)全封闭输送,吹填入堆泥场。如排距超过单船核定排距,需加设接力泵船。

3.5淤泥固化

淤泥固化技术是将环保清淤后含水量较高的湖底淤泥通过一系列处理加工,使之成为固化处理土的技术。目前处理淤泥的方法主要有物理脱水固化、加热烧结和化学固化3种。实际工程中应根据工程情况选择合适的处理方法。

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关键词:水体富营养化;植物净化;治理工程

中图分类号:X703

文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2016)24-0036-03

1 引言

近年恚我国经济发展迅猛,人民生活水平得到逐步改善,人们对环境问题也愈来愈重视。当前水体污染、水体富营养化问题也逐渐暴露在人们的视野,不达标工业废水,农业施肥及生活污水向水体中大量排放氮、磷,引起水体富营养化。大量的氮、磷等营养物质的积累,使生物在水体大量的繁殖,从而造成对水生生态系统的破坏。中国湖泊很多,有2300多个大于1 km2的湖泊,湖泊总面积约70988 km2,相当于0.8%陆地的总面积,其中统计湖泊中有56% 的湖泊处于富营养化状态[1]。针对我国愈来愈严峻的水质环境,环境保护部了“十三五”期间,全国需完善的水体质量的国控单元信息343个,涉及29个省(自治区、直辖市),197个地级及以上城市,956个县(区,市)。由此可见,我国对水环境的质量越来越重视。

2 水生植物及其作用机理

2.1 水生植物

当下水生植物的定义仍有很大的差异。笔者认为,水生植物是生长在水中,并能够在营养物和水环境的支持下,其所有部分可以繁殖;或在正常条件下,当其中的营养成分逐渐降低时,还可以诱导发生有性繁殖的植物。

2.2 作用机理

富营养化水体利用植物净化的机理不同于其他净化污染水体的方法。该技术主要是用水生植物和根区微生物一起产生作用,从而达到净化污水的目的。植物也会对水体中的氮、磷和悬浮颗粒进行吸收、微生物转化、物理吸附和沉淀作用,同时对有机物进行吸收,对重金属进行富集。植物利用污水中的氮、磷,来维持自身生长,且能吸收某些重金属,在脱毒后于植物体内被降解。

2.2.1 物理作用机理

水生植物的物理效应:其根、茎、叶等吸附有机质、氮、磷和多种微生物。例如,水生植物根系与水体有较多接触。这相当于产生一个致密的过滤网,使污水中的污染物质被吸附或滞留在根部,细菌同样会被根系吸附。污染物和细菌沉积物中磷含量增加,会使释放的磷在上层水含量降低,而达到湖水净化的效果。同时,大型水生植物可通过生长茂盛的水生植物的茎、叶以覆盖阳光并减少水中藻类的光合作用来抑制水体中藻类的生长。

2.2.2 生物作用机理

通过生物作用来改善水质是水生植物改善受损水环境的主要途径。①水生植物根茎上的生物膜能起到有效净化水体的作用。②水生植物中根际微生物的氧化分解是生物修复的主要过程。根际微生物的生长情况和活性会直接影响生态恢复的效果。③大型水生植物的同化也可以达到净化水体的作用,不同植物种类对根际微生物丰度,种群和活性的影响也不同。一般认为,在生态恢复过程中,水生植物的同化量占总污染物总量的20%。他们大多数只能去除5%~13%,不同的水生植物净化污水的能力也不尽相同。

此外,在光合作用下,金属元素在植物自身离子交换过程螯合。这改变了植物根际附近的酸碱度,会影响到金属元素的活性。所以若植物能大量吸附矿物元素,则会增强植物净化水体的能力,这对水体净化具有重要作用。

2.2.3 协同作用机理

协同效应是微生物和大型水生植物对污水中污染物降解的过程。有机营养物的降解是微生物在净化过程中的重要组成部分。水生植物根系会产生一些促进微生物繁殖生长的有机物。从而增加根际微生物数量,最终达到净化效果。 同时,微生物可在根系生长繁殖。微生物活动也增加了水生植物的根长、根部面积等,彼此互补和相互促进。

3 水生植物在受损水环境中的应用

3.1 城市污水

许多研究发现,城市污水中的氮、磷和有机物可被植物吸附、吸收和同化而去除。杨丹青等[2]研究发现,水翁对总氮的吸附速率为:74.54 mg(N)/(kg・d),总磷:13.39 mg(P)/(kg・d)。同时,水生植物对城市污水中的金属污染物也有一定的去除作用。与城市污水处理厂相比,植物改善城市污水能节约成本、减小能耗、美化环境等。

3.2 富营养化水体

富营养化将导致水质恶化,水中生物生长不规律,造成生态失衡。影响人们的生活,影响经济发展等。由此可见,水体富营养化问题有必要深入研究,继续探索。童昌华等[3]通过实验研究表明污水中的氮能有效地被水生植物去除,使污水总氮含量显著降低。去磷的效果较明显,一个月后总磷含量也都减少到较低水平。狐尾藻和微齿眼子菜去除硝态氮的效果最明显,去除率达95.85%和90.65%。再例如,张翔凌等[4]对人工湿地用于滨湖型校园湖泊水体修复的研究。选取复合垂直流人工湿地工艺技术治理三角湖水体富营养化问题。该技术对受污地表水中的COD、BOD5、TSS的去除率分别为53.6%、78.7%和80.2%;对总氮的去除率高达一半;春、夏季对TP的去除率可达到60%以上,冬季亦可达到40%。由此可见,水生植物对富营养化水体的具有重要作用。

4 水生植物对受损水环境的修复效果

蒋艾青[5]研究发现,水生植物对氨态氮的去除率达到70%,硝态氮:88.1%。COD:56%,总氮:73.1%,且对净化后的鱼塘多产鱼179 kg。 邵广林[6]发现应用水提取营养池净化,水浮莲净化富营养化水体效果好,具有除去水体中氮磷含量的功能,且利用完后的水浮莲可以进行综合利用。 袁向东[7]试验发现,三种植物体系对改善水体富营养化都有一定的效果,且其对总氮的平均去除率都比较高。非浮游植物体系的去除率仅为55.8%。吴振斌等[8]研究了复合垂直构造湿地系统对废水的净化效果。结果表明,三种体系的去除率分别为61%,65%和59%。没有种植植物的对照组去除率仅为28%。这些研究都表明,水生植物对富营养化水中的氮和磷具有重要去除能力。

5 水生植物改善水体富营养化的实例工程

目前,有大量学者和工程建造者设计研究关于水生植物对于污染水体治理的方法与方案。有大量的水生植物有净化水的能力,如水葫芦、水浮莲、芦苇、蒲草、菖蒲等。这些水生植物具有很强的抵抗污染,净化水体的能力[9]。 但是,怎么将它们应用到实践中也很重要,下面是一些应用实例。

5.1 人工浮岛

人工浮岛,又称生态浮床,是指将有净化能力的水生植物放置在载体上生长,根系会与污水相接触。在植物生长的过程中,可以吸收氮、磷达到净化水体的目的。 其主要优点有:改善水体富营养化;给水中生物提供栖息空间;美化环境。 生态浮床上种植的水生植物最好选择吸附氮磷效果好的,让其根系与污水完全接触,既为水生动物提供生长环境,又加强了植物对水中氮磷等污染物的吸收。

5.2 人工湿地

人工湿地是将植物种植在在特殊的填充物上。建立起人工湿地生态系统,水生植物会吸收分解污水中的污染物和营养物使污水得到净化[10]。人工湿地中存在有氧、缺氧和厌氧三种不同的环境条件。废水中的氮和磷可以直接被植物吸收,并可以通过硝化和反硝化去除[ 11 ]。

人工湿地系统建造中,应尽可能种植不同植物,保持物种多样性。同时,植物应具有以下特点:耐污能力强;抗寒能力强;根系发达;生长茂盛;生命力顽强;具有再次利用价值。

5.3 生态沟渠

生态沟渠不仅能给农作物灌溉和排水,而且还有农业非点源污染治理的作用。作为水生生态系统,生态沟渠在给生物提供水份和正常分配中发挥了重要的作用。为生物提供生长环境,拦截沟渠的污染物,使净化水体能力得到提高。生态沟渠的水体净化能力主要由其中种植的植物提供。生长的生物,腐殖细菌和微生物形成的生态系统进一步加强了其净化水体的能力。沟渠里的生物的数量决定了净化功能的大小。沟渠中生物数量越大,可以被沟渠吸收的污染物越多,对富营养水体净化作用更显著。同时,由于沟渠中的水生植物对水流有一定的阻力,减缓了水的流速,使植物能充分吸收污水中的有害物质达到净化效果。在生产实践中,特别是在农业发达地区,应在农田系统中建立一定的生态沟渠,配制竹筏植物载体,种植各种良好的水生植物达到净化效果。沟渠对水中氮,磷等营养物质截取,吸附,从而净化水质,减少非点源污染进入河流。如实例工程,成都市活水公园[12]。

6 植物改善水体富营养化的效益分析

植物净化污水相比于目前我国大部分城市污水处理厂来说,具有投资低、耗能小、运行管理单等优点。对于我国经济不发达、能源短缺的许多地方来说,大力开发具有高效、简易、低能耗的污染处理技术具有极大的意义。在应用实例中,植物改善水污染,不包含二级沉淀池,而是用植物输氧代替曝气机,能耗低,投资少。单位污水的处理费用还不到污水处理厂的十分之一[13],且植物美化环境、易于维护。

7 植物改善水体富营养化研究展望

由于自然植物在地点、污水负荷量等方面常常与实际需要不相符,且自然植物除污能力没有人工选取的湿地植物强。近几年来,许多国家和地区都纷纷利用植物来处理大范围的水体富营养化问题。与传统的污水处理厂相比,它能去除废水处理中难去除的营养元素,且净化效果更好。植物净化对于畜牧业、农业、淀粉工业、制糖工业、食品加工等产生的废水及富营养化水体都有较好的效果。且有利于生物活动,保持高度的生物多样性,并形成较高的生产力,因此,研究富营养化水体的净化具有重要的意义。但是植物净化富营养化水体技术中的某些问题也存在争议,还有待继续研究。

参考文献:

[1]霍红梅. 水生植物对富营养化水体的净化机理及应用[J].中国科技信息,2011(23):4.

[2]杨丹菁,靖元孝,陈兆平,等. 水翁对营养化水体氮、磷去除效果及规律研究[J].环境科学学报,2001,21(5):637~639.

[3]童昌华,杨肖娥,濮培民. 富营养化水体的水生植物净化试验研究[J].应用生态学报,2004.15(8):1447~1450.

[4]张翔凌,张 晟,付贵萍,等.复合垂直流人工湿地用于滨湖型校园湖泊水体修复[J].中国给水排水,2008,24(4):62~64.

[5]蒋艾青. 凤眼莲对城郊污水鱼塘的净化试验[J].淡水渔业,2003,33(5):43~44.

[6]邵林广.水浮莲净化富营养化湖泊试验研究[J].环境与开发,2001,16(2):28~29.

[7]袁向东,任全进,高士祥,等. 几种湿地植物净化生活污水COD、总氮效果比较[J].应用生态学报,2004,15(12):2337~2341.

[8]吴振斌,陈辉蓉,贺 峰,等.人工湿地系统对污水磷的净化效果[J].水生生物学报.2001,25(1):28~35.

[9]赵 湘,惠 峰,芦建国. 水生植物在富营养化水体治理工程中的应用[J].现代农业科技,2013(4):237~244.

[10]吴新忠,纪向东,张翠英,等. 我国农村污水处理技术应用现状[J]. 绿色科技,2015(11):178~180.

[11] 孙震宇,李清飞,何新生. 人工湿地处理农村生活污水研究[J]. 科技创新导报,2011(19):140

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一、河道生态建设思路

河道是水生态环境的重要载体,要考虑生物的多样性,为水生、两栖动物创造栖息繁衍环境,这样既有利于保护河道水生态环境,又有利于提高河流自净能力。除满足宣泄洪水的要求外,还应尽量保持河道的自然特征及水流的多样化,只有水流的多样性才有水生物的多样化。例如宽窄交替,深潭与浅滩交错,急流与缓流并存,偶有弯道与回流,岸边水草、礁石大量存在的多自然型河流,为各类水生物提供栖息繁衍的空间。为此,河道整治要从生态、经济、人文、社会效应和全面建设小康社会等多方面来考虑,既要恢复自然河道的功能,又要满足人类依赖生存的要求,以“回归自然”与“以人为本”相结合为河道治理思路。“回归自然”是恢复河道原有的自然功能,满足行洪、蓄水、航运、水生态等要求,具有水资源可持续发展的特性;“以人为本”是满足人类活动的需求,处理好人水和谐相处的环境,具有亲水、安全的特性。

二、治理措施

1.山溪性河道治理

(1)滩地的保留和利用

滩地是山溪性河道的特有产物。一般河道滩地较开阔,洪水期水流漫滩,利于行洪滞洪,应保留其功能,并充分开发利用。流经城区的河道,在维持滩地行洪功能的同时,利用滩地设置绿化地、公园、交通辅道和运动场所,开发其休闲、亲水功能,成为市民娱乐、健身、游玩的好地方。整治中,顺应河势,因河制宜,保留河滩和弯道,恢复河道的天然形态,减少河床的坡降,降低洪水位,减少洪峰压力,同时可降低防洪堤的高度。另外,弯曲的水流更有利于生物多样性,为各种牛物创造了适宜的生存环境。

(2)复式断面的设计

山溪性河道一般河滩开阔,河道断面设计可采用复式断面形式。枯水期流量小,水流归槽主河道;洪水期流量大,允许洪水漫滩,过水断面大,洪水位低,一般不需修建高大的防洪堤。枯水期根据河滩的宽度和地形、地势,结合当地实际充分开发河滩的功能:如滩地较宽阔,一般可开发高尔夫球场、足球场等大型或综合运动场;河滩相对较窄的可修建小型野外活动场所、河滨公园或辅助道路等。河滩的合理开发利用,既能充分发挥河滩的功能,又不因围滩而抬高洪水位,加重两岸的防洪压力。

(3)防冲不防淹的矮胖型堤坝设计

山溪性河流具有河床坡降陡、洪水暴涨暴落的特点,高水位历时短,流量集中,流速大,对沿河堤坝、农田冲刷严重:通过规划,采用防冲不防淹的矮胖堤型设计,保护区下游堤段开口.还河流以空间,给洪水以出路,允许低频率洪水漫坝过水,确保堤坝冲而不垮,农田冲而不毁。以防洪为主要功能的农村河道,堤防基础冲刷严重,可采用松木桩基础,投资省、整体性好、抗冲能力强,以提高堤防的整体性和稳定性。

(4)采用生物固堤,减少堤防硬化

对于乡村田间河道,除个别冲刷严重河岸需筑堤护坡外,应尽量维持原有的自然面貌,保持天然状态下的岸滩、江心洲、岸线等自然形态,维持河道两岸的行洪滩地,保留原有的湿地生态环境,减少由于工程对自然面貌和生态环境的破坏。在堤防建设中,可采用大块鹅卵石堆砌、干砌块石等护岸方式,使河岸趋于自然形态。个别受冲河岸堤防内侧可采用种植水杉等根系为直根的树种或草坪护坡等植物护堤措施。

2.平原河网治理

(1)生态护堤

采取自然土质岸坡、自然缓坡、植树、植草、干砌、块石堆砌等各种方式护堤,为水生植物的生长、水生动物的繁育、两栖动物的栖息繁衍活动创造条件。对于河岸边坡较陡的地方,采用木桩、木框加毛块石等工程措施,这种护岸工程既能稳定河床,又能改善生态和美化环境,避免了混凝土工程带来的负面作用。在应用草皮、木桩护坡时也可以运用土工编织物,袋内灌泥土、粗沙及草籽的混合物,既抗冲刷,又能长出绿草。平原河网水位一般变幅不大,对于没有通航要求的河道,土堤可采用植树、种草等生态工程措施,防止水土流失。有通航要求的河道,在河道断面设计时,正常水位以下可采用干砌石挡土墙,正常水位以上采用缓于1:4的毛石堆砌斜坡,以增加水生动物生存空间,削减船行波对河道冲刷的影响,有利于堤防保护和生态环境的改善。

(2)提倡缓坡、减少直立式护坡

梯形断面一般适用于城镇乡村等人居密集地周边的河道,结构简单实用,是农村中小河道常用的断面形式,一般以土坡为主。为便于河道管理,防止河岸边坡耕作,河道两岸保护范围内用地采用征用或借田租用等方式,设置保护带,发展果树、花木等经济林带或绿化植树,防止周边农户耕作,确保堤防安全。平原河道堤防高度一般不高,设计中可根据不同的地形、地势,考虑挡土墙与河岸景观相结合,采用不同形式和造型的挡土墙,突出水景设计,掩盖堤防特征,使人走在堤边而又无堤之感觉。要从当地的风土民情、地域特色的水文化出发,降低河道的护岸高度,建设亲水平台,塑造以石、水、绿、物、路等要素结合的园林式滨水景观。

(3)保护湿地,保留水面,避免围河湖造地

湿地是指天然、人工或暂时的沼泽地、泥炭地和水域地带,包括河流、湖泊、滩涂、水库、稻田以及低潮时水深浅于6m的海域地带。要保留独具特色又珍贵、被视为荒滩荒地的植物和生物的栖息地,这些地方往往具有非常重要的生态和休闲价值,对维护生态系统具有重要意义。水生动植物是水体的净化器,湿地是城市环境的肾.湿地对城市及居民具有多种生态服务功能和社会经济价值,在抵御洪水、控制污染、调节气候、美化环境等方面发挥很重要的作用,又有众多野生动物、植物资源,并为动植物提供丰富多样的栖息地。在具有

生物多样性的河网湿地,要采取适当的保护措施,保留水域面积,避免围河湖造地,防止湿地面积减少,为鸟类的迁移、湿地动植物生长繁衍创造良好的生态环境条件,也为人类生存改善环境。(4)修筑人工鱼巢,营造水生动植物生存繁衍环境

在满足行洪、排涝、通航等要求的前提下,有条件的地方应考虑修建人工异型块鱼巢,尽量采用毛石护坡,正常水位以下的护岸衬砌采用空心异型块、预制鱼巢等结构形式,提供鱼类等水生动物安身栖息的地方。在河道中用堰坝拦蓄河水时,应留有一定宽度的辅陡坡输水道,以便水生动物上下游交流,有利于鱼类生长。局部河段设置两栖动物上下岸的通道,为两栖动物的栖息繁衍创造条件,从而保护河道的生态环境,维护河流生物多样性的自然环境条件。

3.城镇村集居地河道治理

(1)建立“水景观体系”概念

水景观体系是集水资源综合调度、景观和观景、休闲等功能于一体的景观水系。城区河道两岸以及旅游景点的河流,是人们休闲娱乐的理想场所,需充分考虑城市对河道景观和环境和谐的要求,构造具有亲水理念的景观河道,营造人与自然和谐的氛围。城镇建设与规划要突出亲水文化,郊区突出自然和生态,使河道防洪工程与河道两岸景观融为一体,与城市文化、风格、历史、人文相协调。

(2)在达到防洪要求的基础上,突出休闲、亲水、生态功能

水是江南独特魅力所在,在江南水乡城镇建筑布局规划和整治方案中必须坚持“回归自然”和“以人为本”,突出亲水和生态。对于绿化工程的平面布置应结合城市景观设计,结合城镇绿化和园林建设,因地制宜,采取植物种植、植被保护等生态工程措施,防止水土流失。对于穿越城市繁华地段而且水质较好的河道,可以采取双层断面的箱涵结构,下层暗河主要是泄洪、排涝的功能,上层明河具有安全、休闲、亲水等功能,一般控制0.2m左右的水深,河中放养各种鱼类,河道周边建造戏水池、喷水池、凉亭等休闲配套设施。城镇区域内建双层河道,具有较好的安全性和亲水性,可提高河道两岸环境和街道的品位,是“人与自然和谐相处”治水理念的体现。

(3)要具有人类活动安全保障

矩形断面由于离水面较高,需设置扩栏等保护措施,同时沿直立护墙设置两岸交错上下台阶,满足上岸和下水的要求。梯形断面的河道边坡要考虑游人行走安全要求,留足马道宽度,并采用草坪缓坡或错落有序的毛石堆砌等方式以达到亲水要求。亲水平台或亲水台阶的护岸,需根据水位变幅,在亲水平台中设置水下平台,水下平台应有足够宽度,以保护游人在亲水、戏水过程中的安全。设计时允许小洪水淹没某些岸边设施,使河道的常水位尽量贴近人们,让人能走到水边则更好,长时间保持一定水深,洪水来时让其上滩。

(4)沿岸古迹开发与保护

河道治理中,文物保护始终是一个重要的课题。浙扛省有悠久的历史文化,有些河道沿岸文物古迹众多,整治中,应通过开发、保护,挖掘这些古迹的内涵韵味,恢复古迹,并将其融合到工程之中,设计成风格各异,却又与周边环境融为一体,形成一处一景。如绍兴市正在进行的对具有1700多年历史的古运河的整治,从整条古运河文化特色考虑,运河之间布置了纤道石塘、缘木古渡、贺循塑像、浪桨风帆等内容。通过对古纤道等景观遗迹的保护开发与运河环境的综合治理,在提高河道防洪能力的同时,再现了绍兴古运河悠久历史文化,把古运河建成碧水长河、生态绿园、文化走廊,充分显示江南水乡、历史名城的无限风光。

4.污染源的控制处理与水体改善

(1)截污治污,加强管理

河道整治是个系统工程,需要水利、环保、城建、规划、土地管理、航运、园林等多个部门的协作。在河网水质严重污染的地区,必须控制点源污染、减少面源污染、治理内源污染,针对实际情况,采取截污和改善河网水质的综合措施。对于城镇村集居地要加快生活污水收集管网建设,将沿河两岸的企业单位及居民区的排放污水纳入污水管线内,同时提高居民的素质,规范生活垃圾收集处理,改变人们将垃圾往河道倾倒的陋习。

(2)水体置换,吐旧纳新

通过河道清淤、水面保洁、控制排污等工程措施,削减进入河道的污染物总量,防止河网水体的恶化,但要从根本上提高水资源的承载能力,逐步改善水体质量,还需采取水体置换、引水配水工程,使水体流动起来,变“死水”为活水,并充分利用现有河道的滩地、水面(湿地),保护河道水生态环境,提高河流水体自净能力,达到吐旧纳新、流水不腐的效果。杭州市为了彻底改善西湖水质,实施控制上游环境和引水工程等措施,开展了西湖西进工程。由于湖西人口密集,水体保护受到威胁,采取疏散人口和建筑密度,完善基础设施,治理污染源,阻止污水进入溪流再流往西湖,新开挖水域千亩,将原先分散的水面互相贯通,并完善西湖引水设施等措施,使现在一年换2次水,达到每年换12次,基本解决丁西湖的水质污染问题。

(3)用生态方法解决生态问题

通过采取疏浚、截污和引水等工程措施后,湖泊中的富营养化、湖水浑浊、透明度难以提高这些问题就摆在我们面前,西湖就是一个典型例子。50年前,西湖湖底水草丛生,水质清澈见底,之后西湖进行了大规模疏浚,水生维管束植物大面积灭绝,水生生态系统遭到破坏,湖泊从草型转变为藻型,浮游植物控制整个水生生态系统。因此,对湖泊的富营养化问题还应采用生态方法解决。湖泊的水生生态修复是利用生态学方法进行湖泊污染治理,利用各营养生物种群间的生态关系,控制(增加、减少或引入)某些种群,改善水生生态系统的结构和功能,调节水生生态系统的平衡。通过种植一定面积的高等水生植物,如美人蕉、旱伞草、万寿菊等,在水陆交错带,配备其他的水生植物群落,包括湿生植物、挺水植物(如芦苇)、浮水植物等,可以去除水体中的营养物,使水质得到改善,水体透明度提高,水生动植物多样性得到自然恢复,使富营养湖泊的水体变清。

三、探讨性技术措施

1.超级堤坝

堤宽约在堤高的30倍以上,堤顶可建设交通道路及住宅、商业街等。由于堤身较宽,即使发生洪水漫溢也不致危及堤身安全。目前日本已在城市河段、沿海城市的诲塘推广超级堤坝建设。

2.利用河道滩地净化水质

对于一些小型城镇和村落,难以对生活污水全部通过污水处理厂进行处理,排入河道后将使水质恶化。在河道两岸滩区埋没大型污水处理槽,内填卵石,利用附着在卵石表面的细菌对污水中的有机物进行分解,污水经过生物处理后再排人河内,可明显地改善水质。