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關鍵詞:城市河道;生態系統;構建;植物配置
中圖分類號:Q948
文獻標識碼:A 文章編號:1674-9944(2016)23-0017-02
1 引言
所謂生態河道,就是在河道的設計與建設中融入生態保護理念,使整個城市河道系統中的各項生態指標都維持在一定范圍內。具體來講,可以從兩個方面定義生態河道:一是環境屬性上,指河道的設計與建設符合生態發展的要求,河道系統具有較強的穩定性,不會在外界因素的影響下輕易發生改變,保證河道環境功能的發揮;二是從社會屬性上,指河道設計符合城市發展需求,并且具備一定的改造條件,可以和城市共同發展[1]。隨著工業化水平的發展,城市河道飽受工業廢水、生活污水、城市地表徑流水的困擾,其水質也很難達到相關標準,構建城市河道生態系統勢在必行。
2 城市生態河道的特點
(1)穩定性強。生態河道具有很強的穩定性,能夠抵抗外部環境的變遷,河道系統基本處于穩定狀況。即使因外界因素影響過大而發生改變,也具備相當的恢復能力,在一定時間內能恢復到穩定狀況。
(2)適應動植物生存。城市生態河道的水質需達到國家相關標準,滿足常見水生植物、魚、蝦的生存需求。
(3)適應社會需求。城市生態河道應當與周圍環境配合,具備一定的觀賞功能、游玩功能,能夠滿足居民休閑、娛樂需求。
3 城市河道生態系統的構建
河道生態系統包括能量物質(例如有機物、毒素等)、生物棲息環境、水質、水量、河床形態、河床材料、動植物等因素,是城市生態系統的重要組成部分[2]。構建城市河道生態系統,是河道生態整治工作規范化、科學化的需求,是河道整治理論、技術與實踐結合的需求,對于提升城市整體環境具有重要作用。在實踐工程中,要明確生態系統與河道整體的關系,遵循以人為本、因地制宜的原則,才能將其生態效果達到最大化。生態河道構建體系如圖1所示。
3.1 分析現狀
對河道的水文狀況、周邊環境、水質污染等問題進行詳細調查,明確河道在城市發展中的作用,確定整治方式,最后選擇需要重點修復的區域。
3.2 修復方案
根據河道的特點,指定科學的修復方案,內容包括水質修復、生態護坡、景觀設計。
(1)水質修復。以水質的污染情況,選擇針對性修復技術,常用的技術包括生物修復技術、人工生物膜技術、曝氣富氧、生態調水等。
(2)生態護坡修復。應用生態護坡理論對原有護坡進行整改,使其滿足河道的功能需求。
(3)生態景觀設計。在生態理念指導下,根據城市文化與河道自身特點,對河岸景觀、綠化景觀、水環境景觀等進行設計。
3.3 污染源控制
(1)控制污染源。分析工業污水、生活廢水、地表徑流水等污染的產生原因與污染程度,與相關部門開展合作,從源頭上杜絕污染。
(2)提升市民環境意識。通過多樣化宣傳工作,促使市民重視河道污染問題,提升市民的環保意識,從而減少污染的發生。
3.4 工程施工
根據工程特點,制定科學的施工方案,交付行業內口碑良好的施工隊伍施工。
3.5 科學評價
施工完成以后,每隔一段時間對其環境效益、社會效益、經濟效益等多個方面進行評價,及時發現問題,加強后期的改造與維護工作,確保城市河道生態功能的發揮。
3.6 后期管理
管理工作是長期進行的。相關部門要指定完善的管理制度,并配置專門的管理人員,對生態河道進行有效管理。
4 城市河道植物優化配置
4.1 河道植物配置的原則
植物具有保持水土、凈化水質、塑造景觀的作用,是城市河道生態中的重要組成部分[3]。所謂植物配置,就是利用科學的方法,對植物的品種、數目進行搭配與組合,不僅使其具備一定的生態功能,還能呈現出豐富多彩的景觀,實現科學與藝術的結合。在植物配置中,還需遵循物種共生相融、喬灌草相結合、常綠樹種與落葉樹種混交、深根植物與淺根植物結合、陽性植物與陰性植物搭配、固土護坡功能優先等原則,兼顧經濟適用型,才能實現河道植物的優化配置。
4.2 科學計算種植密度
河道的種植環境與公園、道路綠化等還有一定差距,在實際種植中,都會增大植物的種植密度,確保植物固土、o坡能力的發揮。一般情況下,喬木的種植行距不能超過4 m,灌木的株行距在2 m之內,若灌木體形較小,種植應在1800株/hm2左右,若河道環境較差,可以增大種植密度。
4.3 河道植物的配置方式
(1)自然式布置方式。城市生態河道的植物配置與一般的河道綠化不同,與城市綠化也不同,應當避免機械化種植,以親近自然的布置方式為主。植物狀態以自然生長為佳,避免人工造型,根據河道的自然條件,配置適合的植物,確保植物群落的健康共生。
(2)規則式布置方式。為到達一定的景觀效果,也便于施工的進行,最常采用的就是此種布置方式。將不同種類的喬木混交布置成特殊圖形,灌木布置在喬木的間距中,草本植物播撒在地面,呈現出整齊有序的景觀效果。
(3)個性化布置方式。在大多數河道植物配置中,都存在雷同率高、藝術性差、缺少個性等問題。這是因為在植物配種中,過多考慮功能發揮,并沒有真正發掘植物本身的個性美,忽略了植物的造型、色彩等元素。例如應用楓樹葉秋天也變紅的特點,為景觀添加更豐富的色彩,體現植物與美學、藝術學的聯系,達到更好的景觀效果。
4.4 城市生態河道植物優化配置策略
(1)植物多樣性為原則。多種多樣的植物群落能夠提升群落的抗性,對保持植物群落穩定性、抵抗外來物種入侵具有重要作用[4]。多樣的植物群落能夠豐富河道空間,不僅能為不同生物提供棲息地,還能豐富觀賞環境,為人們提供更多的游玩樂趣。
(2)生態適應性優先。要根據當地的氣候特征與生態條件選擇合適植物,確保植物能夠良好生長,例如沿海地區土壤中鹽含量很高,就要選擇耐鹽植物,例如檉柳、木麻黃等;河道邊水分含量高,還要選擇耐水濕植物,例如水杉、蒲葦。一般來講,為滿足生態適應性,多會考慮使用鄉土植物,確保當地生態平衡。
(3)生態功能為主。在河道生態建設中,應用植物的最要原因就是因為其具有一定的水土保持、水質凈化、過濾水質、美化環境等功能。因此,要針對不同的環境條件,選擇生態功能突出的植物品種。例如水土流失嚴重地區,可以選擇具有良好水土保持效果的南川柳。
(4)兼顧經濟成本。在選種上,既要選擇來源充足、育苗簡單、繁殖能力強的品種,還要選擇抗病蟲害能力強的品種,降低養護費用,若無特殊需求,盡量選擇當地常見植物。
5 結語
生態河道具有很好的生態效益,具有提升城市環境質量、改善居民生活環境的作用。在實踐中,要根據當地實際情況制定合理的修復方案,優化植物配置,并加強后期管理維護,才能確保生態河道功能的長效發揮,從而促進城市可持續發展。
參考文獻:
[1]張 琳,李飛鵬,張海平.基于數值模擬的城市景觀水體生態設計研究――以廣西蒼海湖為例[J].中國園林,2015(10):76~80.
[2]陳志力.平原河道飲用水源水體植物生態系統凈化關鍵技術研究[J].水能經濟,2016(1):297.
關鍵詞:洞庭湖;水生態系統;現狀;問題;建議
中圖分類號:X-4 文獻標識碼:A
一、引言
得天獨厚的生態資源是洞庭湖區的核心資源,是洞庭湖區最大的資本、最好的品牌、最強的競爭力、最重要的生命線。
李白稱頌它“水天一色,風月無邊”。《岳陽樓記》強調“巴陵勝狀,在洞庭一湖”。《洞庭湖志?藝文論》曰:“自來地理山川,一切藝文,至洞庭湖可謂極天下之大觀,盡古今人文之能事矣。”
保護好了洞庭湖區的生態,就保住了洞庭湖區的價值、洞庭湖區的地位和特色。因此,在洞庭湖生態經濟區建設中,必須始終把生態優先放在最重要的位置。近日,筆者就湖南省益陽市洞庭湖區水生態系統情況進行調研,經調研發現,近幾年來,盡管益陽市在洞庭湖水生態系統的修復方面做了大量工作,但問題仍然嚴重,必須引起各方高度重視。
二、工作現狀
(1)政策文件陸續出臺。近幾年來,按照中央和湖南省委、省政府的要求,抓住洞庭湖生態經濟區建設的重大機遇,當地適時出臺了一些政策文件,有力地謀劃和推進了洞庭湖水生態修復和保護工作。一是規劃類文件。《益陽市洞庭湖生態經濟區規劃》已經公布。由益陽市水務局組織編制的《益陽市水功能區劃》一書正式出版發行,這標志著益陽市實施最嚴格水資源管理制度有了更加科學、詳細的標準。洞庭湖益陽生態經濟區水利、旅游產業、交通建設、環境保護、國土開發整治、現代農業、工業發展、城鎮發展等規劃也將陸續出臺。二是工作方案。益陽市人民政府印發了《益陽市最嚴格水資源管理制度實施方案》。益陽市水務局、市發展和改革委員會、市經濟和信息化委員會、市財政局、市國土資源局、市環境保護局、市住房和城鄉建設局、市農業委員會、市審計局、市統計局聯合印發了《益陽市實行最嚴格水資源管理制度考核工作實施方案》。此方案的正式出臺,意味著益陽市人民政府對各區縣(市)實行最嚴格水資源管理制度考核工作已走上制度化、規范化軌道。此外,《益陽市生態功能紅線劃定試點工作方案》《益陽市城市規劃區內自然山體水體保護與利用管理辦法》等文件也相繼出臺。三是決策決定類文件。《關于加強資江流域益陽段水資源保護工作的決議》《加強益陽市城市規劃區內自然山體水體保護的決定》相繼。
(2)項目建設亮點紛呈。2014年,大力推動各類水生態修復工程。農村飲水安全工程建設加速推進。投資6.27億元,建設農村飲水安全工程207處,為128萬人解決了農村飲水不安全問題。志溪河、蘭溪河流域綜合治理成效明顯。籌資2300萬元,完成蘭溪河治理龍頭工程――團洲閘建設;爭取國家投資5077萬元,全面啟動蘭溪河河道清淤、固腳護坡與生態修復;投資510萬元,完成了志溪河重要河段整治,兩河水質得到明顯改善。沅江市啟動水生態文明城市建設,“五湖連通”等重點水生態保護項目有力推進。沅江市五湖連通工程從2007年開始設計實施, 總投資約20億元,通過清淤建閘、河道整治,使河水通暢而變得清澈;通過小橋、欄桿的點綴,使河道美觀;通過在沿河兩岸種草植樹,使環湖路形成一條優美的“綠色長廊”。南縣以創建國家級生態縣為目標,打造南茅運河百里生態走廊。該項目于2011年啟動建設, 截至目前,一期工程累計完成投資5.02億元,運河基礎功能得到治理與恢復。
(3)河湖管理力度加大。開展堤防管理年活動,堤防管理方法和模式不斷創新。建成水庫實時監控管理系統,實現了益陽市在冊517座中小型水庫以及資江干流5級梯級電站雨水情信息遙測,實時對水庫水位和降雨量進行自動測報,有效提升了防汛突發事件應急指揮救援能力。啟動了益陽市水資源管理實時監控系統建設,益陽市中小河流水文監測系統建設項目全面開展。一些違法筑壩設網問題得到整治,切實維護水域生態系統平衡和漁業可持續發展。南縣廣泛宣傳發動,并采取多部門聯合執法方式,嚴厲打擊非法炸魚、電魚、毒魚和無證捕撈等行為,堅決取締燈光誘捕網、定置網、迷魂陣和攔河網等漁具,為放流魚苗生長創造良好環境,得到上級部門和社會的一致好評。
三、主要問題
【基金名稱】哈爾濱師范大學大學生實踐創新基金項目
濕地,與海洋、森林并稱為地球上的三大生態系統,是具有獨特生態功能的自然綜合體,也是保障全球生態安全和人類經濟、社會可持續發展的重要資源。近年來,由于人為干擾程度的增強,全球濕地正面臨面積縮減、生態系統退化等諸多問題。大慶作為擁有120萬公頃濕地的城市,多年來油田的開發和建設,以及對濕地的盲目開墾與改造,導致其得天獨厚的濕地資源遭遇同樣的生態威脅,因此,開展受損濕地生態修復工作的必要性顯而易見。而生態修復效益評價,不但是生態修復工作的重要組成,也是進一步調整和優化生態修復方案的現實依據。以下將以位于黑龍江省大慶市城區內的龍鳳濕地自然保護區為研究對象,將濕地生態功能和生態修復理論作為基礎,從生態效益方面,對其生態修復情況進行初步評價。
研究區概況
龍鳳濕地自然保護區簡介
龍鳳濕地自然保護區,位于黑龍江省大慶市龍鳳區東南部,東經125?7′~125?5′,北緯46?8′~46?2′,距離市中心僅5km,總面積5050.39公頃,2003年被批準建立為省級自然保護區,是我國位于城區內部面積最大的天然濕地。保護區地處溫帶大陸性季風氣候區范圍內,四季分明,溫差較大。其內部地勢低洼平坦,泡沼相間,自然坡降不大于千分之一。土壤則由草甸土和沼澤土組成,其中沼澤土是其主要的土壤類型,分布面積約占自然保護區總面積的80%左右。
龍鳳濕地生態修復情況概要
所謂生態修復,是指對生態系統停止人為干擾,利用生態系統的自我調節能力,輔之以人工措施,使受損的生態系統得到恢復,或向良性方向發展。其目標是實現生態系統功能的恢復和合理結構的重建。
龍鳳濕地的生態修復建設,從20世紀90年代以后開始。1998年,龍鳳區政府正式著手龍鳳濕地生態修復工作,在原北二十里泡滯洪區濕地的核心地帶,規劃了龍鳳濕地自然保護區,并成立龍鳳濕地自然保護區管理處,其與大慶市防洪工程管理處等相關部門一道,實施對龍鳳濕地的生態修復工程。
龍鳳濕地生態修復效益評價
水質評價
根據大慶市環境監測中心站2001年7~9月,對龍鳳濕地自然保護區的水質監測數據,對比2010年5~8月,胡遠東等于龍鳳濕地管理中心觀景平臺附近獲得的水體采樣數據,選取PH值、石油類、總磷、汞、CODMn、BOD5六項指標作為水質比較依據,運用《地表水環境質量標準》中Ⅲ類水質(集中式生活飲用水地表水源地二級保護區、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產養殖區等漁業水域及游泳區)為評價標準,采用單因子指數評價方法,從水質變化方面,分析龍鳳濕地生態修復效果。
單因子指數評價方法計算公式
(1)
(1)式中,P為水體的綜合污染指數,Pi為第i項指標的污染指數,n為評價指標數。
(2)
(2)式中,Ci為第i項污染物的平均值,Cis為第i項污染物的評價標準值。
其中,對PH指標的計算方法為:
(3)
(3)式中,CPH為實測的PH平均值,CPHs為PH的評價標準值上限。
各項水質指標對比結果(見表1)
表1 大慶龍鳳濕地生態修復水質
單因子指數評價法結果
評價結果顯示,截止至2010年,龍鳳濕地水體污染程度有所減輕,綜合污染指數相較近10年前明顯下降,主要體現在PH、石油類、總磷三項指標上,尤其PH、總磷兩項指標,按照國家《地表水環境質量標準》的規定,處于Ⅲ類水質標準值之內,說明經過生態修復,龍鳳濕地水體在水質方面取得初步改善。
但對比發現,2010年汞、CODMn、BOD5三項污染指數相較2001年成倍增加,且除PH、總磷外,其余指標均未達到《地表水環境質量標準》對于Ⅲ類水質的相應要求,因此,龍鳳濕地有機污染仍然較為嚴重,對于龍鳳濕地水環境的治理工作任重道遠。
生物物種多樣性評價
由于龍鳳濕地位于大慶城區內部,受人為活動干擾較大,濕地范圍內曾遭受不同程度的分割和破壞,在龍鳳濕地自然保護區成立之初,生物的種類和數量相對稀少,其中鳥類的數量僅為5萬只。但經過近年來的生態修復,情況已有明顯好轉。
目前,龍鳳濕地內有64科314種維管束植物、207種野生動物,分別占濕地植物、動物種類數的28.4%和28.6%。濕地動物中包括鳥類76種,其數量已恢復至15萬只。另外,龍鳳濕地國家Ⅰ、Ⅱ級保護動物的成份,在整個物種組成中占有很大比例,且其勢有增無減,越來越多。
植物物種。龍鳳濕地內部地勢平坦,為無林區域,植物資源主要以沼生、濕生植物為主,共計314種,其中還包括多種經濟植物,如問荊、蒲公英、細葉百合等藥用植物50~60種,菱、慈姑、野燕麥等淀粉植物10余種。此外,經過對蘆葦、菹草等植物的移植,龍鳳濕地正逐步形成以沉水植物-漂浮植物-挺水植物為垂直結構的立體植物群落。
動物物種。經過調查確認,經生態修復,龍鳳濕地內現有哺乳動物4目11科13種,占全省獸類總種數的14.77%;魚類有土著種43種,引進種2種,占全省魚類總種數的42.86%。相較魚類、哺乳類動物,龍鳳濕地鳥類的種類則更為豐富,據目前統計共有142種,隸屬16目,33科,其中有丹頂鶴、東方白鸛、大鴇等國家一級保護動物5種,灰鶴、大天鵝、鴛鴦等國家二級保護動物19種,大白鷺、青頭潛鴨等省級重點保護動物19種,因此龍鳳濕地已經成為觀鳥的絕佳去處。由于龍鳳濕地地處溫帶大陸性季風氣候區,氣溫年較差較大,不利于變溫的兩棲、爬行類動物的生存和繁衍,因此限制了龍鳳濕地內此類動物的分布及種類數量,目前僅查清了7種兩棲、爬行類動物。
雖然龍鳳濕地生態修復工作對本區生物物種多樣性的恢復和保護發揮了積極作用,但值得注意的是,由于濕地內部水量不足、人類活動等潛在隱患依然存在,一些珍稀物種,如東方白鸛的數量近年來有所下降,需要保護區管理部門提高警惕。
根據蘇琦等搜集的大慶市區植被覆蓋面積變化數據,計算得出1990年、2001年、2007年大慶市區植被覆蓋面積分別為456787.39公頃、38462.48公頃、204214.86公頃。由此可知,與上世紀90年代初相比,2001年大慶市區植被覆蓋面積急劇縮減,但截止至2007年又出現明顯恢復。
植被覆蓋面積得以恢復的原因,主要源于大慶市斥資開展的一系列生態建設和生態恢復工程。其中,2003年以來,龍鳳濕地省級自然保護區的建立,以及對其展開的生態修復活動,對大慶市區植被面積的增加功不可沒。據統計,在龍鳳濕地核心區內,僅蘆葦年產就達10000噸左右,保護區內植被的恢復,可增強龍鳳濕地水生植物對水體中懸浮物質的捕獲、固定所用,不僅為水生植物的生長提供營養,同時通過沉積作用使保護區內的底質環境得到改善。
調節局地小氣候是濕地的生態功能之一,樊曉丹采用實地觀測的方式,以100米為間距,從龍鳳濕地邊緣向外布設觀測點,得到從龍鳳濕地向城區方向距離地表1.5m處的氣溫與相對濕度數據。經過對5月11日~15日各觀測點5個時段數據的算術平均處理,可得到自龍鳳濕地向的氣溫與相對濕度變化情況(見表2),即距離龍鳳濕地越近,氣溫越低,相對濕度越大。由此可見,龍鳳濕地具備調節氣溫、增加城區空氣濕度的功能。
在對龍鳳濕地自然保護區的水質、生物物種多樣性、植被覆蓋面積及對城區空氣濕度影響的情況進行評價后可得出以下結論:
水質方面,經過生態修復,龍鳳濕地的水質污染程度,較保護區成立前有所減輕,但仍然呈現出有機污染嚴重、水體富營養化程度較高的特點。
生物物種多樣性方面,在維持原有動植物物種的基礎上,人為引進魚種兩種,并因濕地環境的改善使鳥類的種類得到增加,且其數量由過去的5萬只恢復至15萬只,形成以觀鳥為主要特色的濕地生態景觀。但由于濕地水量不足、市區內人為干擾不可避免等潛在威脅的存在,東方白鸛等珍稀物種的種類和數量波動不定。
植物恢復方面,龍鳳濕地生態恢復示范區進行了對蘆葦、菹草等水生植物的移植。縱觀龍鳳濕地核心區,僅蘆葦年產量就可達10000噸左右,通過水生植物的沉積作用有效改善了龍鳳濕地的底質環境,鞏固了生態修復成果。
對小氣候的影響方面,龍鳳濕地具有調節大慶城區溫度與空氣濕度的功能,且在對大慶市2001~2006年平均最高氣溫和蒸發量指標的對比中可得知,該種效應隨對龍鳳濕地生態修復工作的推進而日趨顯著。
總體看來,針對龍鳳濕地進行生態修復后,其生態功能得以初步恢復,生態效益較為可觀。
在控制污染,保證水質方面,加大對龍鳳濕地周邊,直接排污或排放不達標污水企業的處罰力度,加強污水處理場的建設;倡導生態農業,控制龍鳳濕地周圍農村對低效能、高污染農藥及化肥的使用;積極推廣生物修復技術,利用植物或微生物的生命活動,吸收、降解水體污染物;提高水質監測的科技含量,構建龍鳳濕地水質監測信息系統。
【關鍵詞】生態修復技術;現代濱水園林;應用
中圖分類號: TU986 文獻標識碼: A
一前言
國民經濟持續、快速的發展,民眾更加重視生活質量,特別是對戶外空間的需求越來越高。在發展經濟的過程中水體、環境的污染比較大,面對嚴重的社會環境問題,,濱水景觀的建設應強調生態環境建設。增強生態修復技術在濱水景觀建設中的應用,對實現局部生態環境的和諧發展具有重要意義。
二、生態修復技術原理及作用
濱水生態修復是指對湖、江、河、濕地的水質改善、水土保持、動植物棲憩和綠化美化等方面的修復治理,對沿岸的空間、設施、環境等進行規劃設計,以創造優美、生動、特色的濱水生態景觀。同時,在保護生態環境及可持續發展思想下,從生態學的角度提出了植物修復、重構系統食物鏈、重建緩沖帶及濱水綠化、實施生態護岸、增加物種重建群落等一系列恢復濱水生態的方式與途徑。
1.原理
在利用表面積很大的植物根系在水中形成濃密的網,吸附水體中大量的懸浮物,并逐漸在植物根系表面形成生物膜,膜中微生物吞噬和代謝水中的污染物成為無機物,使其成為植物的營養物質,通過光合作用轉化為植物細胞的成分,促進其生長,最后通過收割浮島植物和捕獲魚蝦減少水中營養鹽;通過遮擋陽光抑制藻類的光合作用,減少浮游植物生長量,通過接觸沉淀作用促使浮游植物沉降,有效防止“水華”發生,提高水體的透明度,其作用相對于前者更為明顯;工浮島本身具有適當的遮蔽、渦流、飼料等效果,構成了魚類和水生昆蟲生息的良好條件;同時浮島上的植物可供鳥類棲息;為了吸引某種鳥在島上搭窩,根據該鳥的筑巢習慣在人工浮島上進行特殊布置,為該鳥創造筑巢的條件;此種設計有利于恢復物種多樣性和保護當地特有物種。
2.作用
生態修復技術在水質凈化、創造生物(鳥類、魚類)的生息空間、改善景觀、消波效果對岸邊構成保護作用。具體來說主要體現在:
(一)提高水質
良好的濱水堤岸帶能捕獲流失的土壤和營養物質,減少岸坡上的營養物質流入河流,使水質得到提高。
(二)穩定生態系統
良好的濱水堤岸帶是岸上和水體之間的廊道,能夠擔當起兩者生物間季節性遷移的任務,可減少甚至避免河流生態系統的破壞。
(三)吸收營養物質
濱水堤岸的植被能夠吸收利用人為排放和地下水中的很多營養物質,降低因水體富營養化而導致浮游植物和藻類大量繁殖的風險。
(四)改善小氣候
濱水堤岸植被改善了小氣候,能夠降低新生體的死亡率,并通過對溫度的調節來促進動植物的生長。
(五)降低水面
深根系的濱水堤岸植被在一些情況下能降低河流沿程的水面,減少地下水中鹽類和營養物質進入河流。
(六)控制藻類生長
濱水堤岸帶植被能夠減少進入河流生態系統中的光照并降低水溫,控制浮游植物和藻類的生長。
(七)增加水生動物
健康的濱水堤岸帶植被能維護水生動物(包括昆蟲和以他們為食的魚類)的棲息地,并為水生動物提供重要的食物,包括掉落于水里的樹葉、果實等。
(八)增強景觀的宜人性
草木叢生的城市濱水堤岸在沿水帶構建出的綠色風景,與周圍的景色相結合,呈現出一種舞臺層次感,為城市居民提供了休息、娛樂等活動場所。
三、生態恢復關鍵技術研究
受水陸生態系統共同影響,濱水帶形成獨特的生境類型。發育良好的濱水帶具有一定的結構,而退化濱水空間帶來的卻是生境破碎化,不僅使濱水生境面積減少,同時使各小生境間產生一定空間距離隔離。濱水帶生境的消失和破碎是人類發展對生物多樣性最嚴重、最直接的威脅。因此,濱水帶生境恢復技術,為濱水帶生態修復創造良好的生境條件,是退化濱水景觀帶植物群落生態恢復的前提。
1.基底改良技術研究
為防洪防汛與經濟開發,我國許多濱水帶已被建立成近直立人工護岸、魚塘灘地及農田,這對濱水帶的基底結構造成嚴重破壞,且致風浪經護岸巖壁反射形成駐波,浪高增至兩倍,更不利水生植物生長,導致植物對基底作用減弱,破壞程度進一步惡化。基底是水生植物扎根的基礎,淤泥底質特征、有機質和營養鹽限制等因素都會影響植物生長和群落結構。水岸帶基底的突出特點是水分多,土壤肥力較高,空氣濕度也較高
2.駁岸改造技術
駁岸設計形式對濱水帶生態景觀影響較大。現今由于缺乏合理的生態規劃意識,多數城鄉的濱水帶以混凝土近直立式人工駁岸為主,隔斷了水陸生態交錯帶,且其地面污染物經雨水沖刷后直接進入水體,加重水質污染。因此,駁岸改造也是退化水岸生態修復的重要手段之一。
生態型護岸是指恢復后的自然河岸或具有自然河岸“可滲透性”的人工護岸。它具有增強岸坡的穩定性、防止水土流失、成本小、工程量小、環境景觀協調性好、適應性好等優點。
3.水文恢復技術
水文情勢(HydrologicalRegime)是水生生物群落重要的生境條件之一,水生態系統的生物過程對于水文過程的變化呈現明顯動態響應。反之,生物過程對水文過程也產生重要反作用。Poff等早在1997(就提出自然水流范式(NatureFlowParadigm,NFP),認為未擾狀況下的自然水流對于水生態系統整體性和支持土著物種多樣性具有關鍵意義。
四、生態修復技術在濱水園林建設中的應用
1.濱水生態環境的保護
濱水景觀設計建設的重要內容之一是濱水生態系統建設,涉及水體、水陸交錯地帶與近水陸地。濱水生態系統修復應考慮多空間尺度:從水體及流域的整體觀出發,重視來自上下游、左右岸和水域、流域的影響;而在實際中,濱水環境整治常常由于用地權屬而限于河流或湖泊的某一區段,生態環境整治往往從局部入手。生態修復的前提是控制和治理從水體周邊至流域范圍內的污染,包括工業污染、生活污水和農藥化肥等各種點源和面源污染。
2.濱水景觀設計建設的生態修復思路
濱水景觀環境治理通常指特定的水體和濱水地帶的環境修復和重塑,應積極堅持和采取生態化的方向和途徑。當前景觀生態學理念正逐漸影響著各種行業發展的主流,生態城市、生態工程和生態景觀的理論和技術不斷出現。景觀生態學最重要的應用領域之一就是景觀與城市規劃,而濱水景觀規劃是現代景觀規劃的重要對象和范疇之一。濱水地帶承載著豐富的生命信息,是生物多樣性種群依存的生境,生態良好的水體及濱水環境是流域和地區景觀安全格局的有力支持和保證。景觀規劃設計的宗旨是調整土地開發、工程建設與自然環境之間的保護利用關系;運用景觀生態學原理對資源環境問題進行科學分析,尋求通過土地及空間的規劃解決問題的途徑和方案。在濱水景觀設計建設中,應強調和遵循生態保護和修復的思路:(一)根據濱水空間的規模尺度和環境容量,合理確定水體周邊土地利用的目的、性質、規模和方式,避免決策不當造成利用強度過大而影響和破壞生物生境的多樣性。(二)按照景觀生態修復的機理和生物生態技術,進行水體環境的自然或半自然景觀形態重塑,控制外部污染,實施水生態治理,恢復水體水岸的多種生物生境。(三)推行生態化景觀建設技術,林草植被從選種到分布,水利工程從護岸到堤防等設計改造采用生態技術,營造一個生機勃勃的有利于多樣化動植物生存的濱水生態環境。
3.城市濱水區生態恢復研究展望
目前,城市濱水區保護和開發利用已引起世界各國的普遍重視。如何對退化的濱水生態系統進行恢復,使城市濱水資源能在有效保護的前提下帶動城市的可持續發展,已成為擺在我們面前的一項艱巨課題。根據對國內外城市的相關研究情況的綜述和分析,可從以下幾個方面加強研究:(一)濱水區生態恢復的基礎理論研究。如不同干擾條件下濱水生態系統的受損過程及其響應機制;濱水生態系統退化的景觀診斷、動態監測、模擬、預報及其評價指標體系等。(二)退化濱水生態系統恢復關鍵技術,物種與生物多樣性的恢復與維持技術研究等。(三)景觀生態學理論的結構、功能、背景、碎裂化以及動態變化因素在城市河流的生態恢復中的應用研究。(四)借鑒國外成功經驗,建立一套適合我國國情的城市濱水區生態恢復的研究方法和技術。
五、結束語:
現代濱水園林的開發建設是建立在水資源合理利用基礎上,既要確保工程項目安全,也要關注生態效益,濱水生態修復的具體技術就有著極強的實用價值。在這一方面不同學科的協作十分必要。從保護資源環境以及可持續發展角度講,濱水園林等景觀建設需要從組織機構與運行、使用機制上實施保障。濱水園林環境生態修復是長期、復雜的任務,相關的方法技術應該反復試驗,積極的進行創新。
參考文獻:
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選用固定尺寸的鋼釬作為測試材料,進行矩陣式的排列。以行數和列數為統計。統計出鋼釬之間的距離。通常以2到3米為適宜。也可以根據實際地址情況來具體決定間隔長度。將這些鋼釬釘入監測的坡面內,留出一定的長度,便于統計與編號。在施工或者汛期結束后,測量預留長度的剩余,計算對水土的侵蝕與具體影響為多少。這種方法是利用現代設備,以一定時間段為單位定期的進行監測。實地調研,掌握一手數據。可以使用測量儀器如(gps能夠實時的測量出土地的立體信息同時進行制圖工作、測高儀、標尺等等)。
2水利工程水土流失檢測各個時期的工作
首先做好準備工作。準備監測工具確定監測組成員。對地理位置進行采樣。從地理信息、天氣信息、土壤特性等等各個方面進行統計。以便幫助中期和后期進行更好的工作。進入到監測實施期,就要確定樣方,設定采集和監測具體點。定期進行觀察。觀察水利工程的進展情況。在水利工程進展中是否有對水土進行大量破壞,造成大量水土流失的情況發生。設置水土保持預案。在水利工程進展后期以及水利工程結束后,要合理進行水土恢復工作。計算水土流失量,設置水土恢復方案。比如土回填、植被恢復造林、防止水土繼續流失等等。
3水土保持措施(以河道水土保持為例)
一是坡面滲蓄、工程攔蓄天上水,使地表淡水向土體深層轉化,并保持在地下。因高差形成的勢能,在無雨時節,上游的地下水轉換為下游的地表水,維持河流用水量,保持河道常年不斷流,以補給地下水,增加水資源的可利用量,發揮以淡壓咸的作用。二是減少水庫、江河淤積,使水利工程延長壽命,增加效益,減輕防洪負擔。三是避免點源和非點源污染通過徑流匯入受納水體,減輕水體富營養化及其它形式的污染。這一切都有利于水資源的開發利用和水環境的保護,都建設景觀水利、營造親水空間的基礎。同樣,搞好水資源管理可以進一步增強水土保持措施的滲蓄、攔沙效益。缺少水資源管理,就會使陸地淡水在時間和空間分布上失衡,在生產、生活和生態用水分配上失調;就會使水土保持和生態環境用水的數量和質量難以得到保障,生態修復和濕地恢復難以實施;就會損害地表植被,使生態系統功能逐步退化,水土流失逐年加劇。沒有水土保持,水資源管理就會失去支撐,失去生機和活力。唯有建立在水土保持基礎之上的水資源管理才是健康的、穩固的、可持續的。
4結束語
關鍵詞:河道; 生態修復; 探索
中圖分類號: TV85 文獻標識碼: A 文章編號:
什么是生態修復?
生態修復主要是依靠大自然的自我修復能力,并輔助于適當的人工措施,加快破壞了的生態系統的恢復功能,它是一個長期而復雜的系統工程。
河道生態系統是流域生態系統的重要組成部分。我們在水、河流的利用研究和開發都已經達到了非常高的水平。但是近幾年來,隨著水污染情況的加劇,水的生態修復學研究才被提上日程。
河道生態修復的目的是消除河流域生態系統的不良影響,保持河流生態系統可持續發展。西方一些比較發達的國家和日本在河道修復研究起步較早。他們在實踐的基礎上,總結了河流生態修復的八項措施:
恢復緩沖帶;
重建植被;
修復馬蹄形濕地;
降低邊坡;
重塑彎曲河谷;
修復淺灘和深塘;
修復水邊濕地;
修復河塘。
目前,我們國家經過一些地區對河道生態修復研究和探索,概括了兩大類河道生態修復的措施:一類是植物保護法,一類是植物保護同工程技術措施相結合。我國的河道生態修復工作仍然是在初始階段,缺乏多層次的全方位的生態恢復研究,更沒有系統的科學的學習的理論作指導。
以江蘇省贛榆縣為例。江蘇省贛榆縣大概有15條河流,在這15條河流中沭河、朱吉河、沙汪河、龍王河這四條河流污染嚴重。龍王河、沙王河水的質量更是沒有達到灌溉農田的程度,幾乎寸草不生的河道,各種生物幾乎滅絕。因此近些年來,江蘇省開始全面進行河道疏浚整治工作。利用這樣的時機,開展河道生態修復技術的研究,探索在河道整治過程中,采取那些技術措施,才能既保護河堤坡體結構的穩定性設置,又改善水質,同時提高河流的生物種群,也提高河道其自我凈化功能。建立一個與周圍環境協同發展的關系,保持社會經濟良性循環的可持續發展的系統。
本文以青口河為載體,對河道生態修復技術進行思維構思。
工程調查青口河是贛榆縣代表河流之一,全長64公里,在贛榆縣長47.5公里,通過贛榆縣縣城,整個流域面積493平方公里,經過丘陵面積267平方公里,最大洪峰流量約2140立方米/秒。這條河流經區域85%的為山區,地面落差為150米以上,上游河道寬度200〜500米,比降1/400〜1/600的比例;下游河道寬60〜80米,比降7/10,000;灘面完整,為50年一遇的防洪標準。市區內均為水泥路;河坡灘面以下為砌筑的用于保護的坡面,缺乏植被生長的土壤養分狀況。下游部分是含鹽量很高的土壤,土壤含鹽量為0.4%〜0.7%,及其不利于生長植物和動物的繁衍。
河流生態恢復的原則
1自然性原則我們不可能把這條河完全恢復到原始狀態。但是在河道生態修復時我們盡量模擬自然的狀態,創造良好的環境和景觀,促進自然生態系統的良性循環。具體措施如:
使用拋石、木樁等護坡固堤;
在河堤上使用喬木、灌木、草相結合的立體防護;
創建合適生物棲息之地;
增設魚道;
調整河道結構;
淺灘和沙洲的恢復等。
2生態性原則
以生態為原則,不僅可以降低成本,還能實現對污水處理廠難以處理或處理成本較高的污染物有效果的控制,同時要具有景觀效果,并且還可以改善當地的氣候,加強生物多樣性,保護生態平衡。具體措施如下:
因地制宜地發展池塘、人工濕地、生物柵、生物浮島等處理技術;
注重河岸植被建設;
河流生態走廊建設;
治理與控制河堤的水土流失;
在水域內,種植各種喜水、耐水植物;
發展水生動物,提高水域生物凈化功能。
河道生態恢復技術設計構想1基本思路根據青口河,地理位置和特點,對河流生態修復必須從以下幾個方面進行修復:
進行河道生態修復后,既不能影響整個河道的行洪能力,還要在不破壞原坡面的情況下進行生態修復;
對河堤及灘面進行修復時,應選擇快速覆蓋,根系發達、抗沖刷能力強,適應本地區的喬、灌、草種;
岸坡消落帶的生態修復應考慮到防水浪沖刷及適合魚巢的功能,同時對消落帶植物的選擇要重點考慮;
對河道整體結構的調整要回歸自然,宜寬則寬,宜彎則彎,恢復淺灘和深塘,修復河邊濕地;
在不同河段內放養水生動物和微生物,種植水生植物,以分解吸收水體中的營養液,達到凈化水體的功能;
對沿線的污水口截流分流,使污水雨水分流,杜絕污水入河;
在物種的選擇上要注意選擇適宜本地區氣候環境,同時不造成外來物種入侵,抗逆性好,管理粗放,植物根系發達,固土能力強;環保效果好,能有效地消除油污、煙塵和有毒化學物質的植物種類。
2生態修復技術
總結制定青口河清淤整治工程修復方案后得出:河道生態修復技術應該“尊重自然”、“人水相親”、“和諧自然”的思路。在保證水利工程正常作用的前提下,修復河道結構、恢復河道生態平衡功能。使退化的河道生態系統得到修復,達到河流域的生態平衡。
上,中游的河流的特點及整改措施:
上、中游段, 按照“誰承包,誰管理、收益”的原則,簽定承包合同。
上游和中游的河流情況:
河面較寬,
有不少淺灘,深塘等,
具體措施為:
采取疏通河道中泓;
修復淺灘、深塘水邊濕地;
重塑彎曲河谷等工程措施,
調整河道結構。
植被措施布設為,
河堤、灘面以用材林、經濟林為主。主要栽植楊樹、水杉、板栗、銀杏。
堤肩以銀杏、水杉間種,間距4 米,灘面及內外堤坡栽植楊樹、板栗,
河道水面放養水生動物和微生物,種植水生植物,
在淺水區、濕地區種植濕生植物,草種選擇菖蒲、水蔥、扁桿草、、毛莨等。
河道生態修復項目不是一個孤立的系統,它是一個完整的生態系統。河道生態修復技術也包括植物修復、動物修復、微生物修復相互作用,相互統一。河道內部生物系統和相鄰生物系統之間的所有產生的物質與能量的動態互動。
河道生態恢復的真正意義應是在保證邊坡穩定的基礎,以生物多樣性為目標;保證護堤、疏通河道,使河道平衡和諧發展;使水、土壤、生物,形成良性循環;不僅恢復河道景觀效果,而且恢復河道的自我修復功能;還應恢復被污染的河水,提高河流的自凈能力;從而使整個河流生態系統健康穩定發展。
此文只是以一條河流為范例進行分析,其他河流的河道生態修復技術也應從植被措施、工程措施、水產養殖、生物多樣化這些技術入手。
水污染環境的治理是河流生態修復過程中最棘手,最有難度的一項工程。工業廢水,生活廢水的大量排泄,遠遠超過了河流的自凈能力,是河道生態修復的重要工作之一,也是目前生態修復技術研究的熱點和難點。現在僅僅靠人工干預的措施治理河道水污染,這樣對水環境的恢復是難以維持的,因此,河流生態修復后的水生系統的穩定性管理技術也還有待進一步研究。
河道生態修復技術需要探索的路還很長,因此目前情況下,我們一定要愛護環境、保護環境,使人和自然和諧相處,走可持續發展道路。
參考文獻。
關鍵詞:斷頭河浜;工程示范;人工浮島;曝氣魚塘
中圖分類號:X703 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2013)11-2669-03
蘇南水網地區河流眾多,人們習慣將與農業生產和百姓日常生活相關的小河流或人工小水渠稱為河浜[1]。近年來,隨著國家“村村通”的實施和新農村建設規模的不斷擴大,鄉村交通得到了長足發展,村內起交通運輸作用的河浜逐漸失去其原有的航運功能,與之相應而產生的“填浜筑路”的舉措使得多數河浜被填埋或攔腰截斷,成為斷頭河浜[2]。
蘇南太湖流域周邊村落多數依河浜兩岸分散而建,兩岸村民多將河浜作為生活用水的水塘[3]。村落污水收集管網和污水處理站的建設因當地經濟、地域、產業格局的影響而受到限制[4],污水無法集中收集處理,使得河浜成為納污載體,直接消納來自兩岸居民就近排入的生活污水以及河浜內魚塘養殖廢水,致使河浜污染和淤積嚴重,污水最終匯入太湖,加劇了太湖水體的富營養化程度[5]。因此合理解決農村地區生活污水污染問題,以及恢復河浜原有生態功能,對于太湖流域水環境污染防治與水質提高意義重大[6]。
采用地埋式微動力A/O法+曝氣魚塘組合工藝對江蘇省常州市談家頭村生活污水進行治理,通過對村邊斷頭河浜內原有的魚塘進行底質改性和底棲動物控養,在魚塘底部增設曝氣裝置,對水體進行曝氣增氧,并以斷頭河浜為依托構建人工浮島,從而在恢復斷頭河浜生態環境的同時,進一步消納、凈化經生化處理的周邊零星農戶所排放的生活污水,解決農村生活污水難以集中處理及河浜生態環境惡化的雙重問題,消減了匯入太湖的水污染負荷,具有處理效果好、運行穩定、能耗低、維修簡單等特點,幾乎不占用土地面積,生態環境效益顯著。
1 示范工程概況
工程位于江蘇省常州市談家頭村,村內生活污水經污水管渠收集后就近排入村邊水體——談家頭浜,經武南河進入武進港(當地一條連通太湖的運河叫武進港,并非港口),最后匯入太湖,污水未經任何處理,污染嚴重。河浜內魚塘依河而建,過量的飼料投放以及魚自身排泄物使河浜有機污染嚴重;河浜底部形成了一層由水生生物的尸體、糞便、殘餌沉積而成的黑色淤泥,淤泥內的有機質在厭氧、缺氧條件下形成大量的有害物質如甲烷、硫化氫、氨等[7],臭氣難聞,影響周邊居民的日常生活,不利于河浜內水生生物的生長;河浜底泥中的氮、磷存在著季節性釋放的問題,河水富營養化程度高,水體中藻類、浮萍瘋長[8]。工程治理流域涉及談家頭村民150戶,總人口500人,談家頭浜治理段長約60 m,平均寬約8 m,面積約480 m2,呈南北走向,流向為由北往南流。
1.1 水量設計
人均用水量標準按100 L/d計算,總用水量為500×100 L/d。生活污水量按用水量的80%計,則污水量為500×100 L/d×80%=40 m3/d,無其他污水。由于農村污水量及水質的不均勻性較大,擬建污水站在充分考慮這一因素后,核定設計污水量為40×1.2=48 m3/d,既可以24 h連續運行,又可間歇運行。
1.2 進、出水水質設計
根據沿湖地區生活污水相關資料,主要污染物排放參照GB 18918-2002一級B標準,設計進、出水水質如表1。
1.3 工藝流程與原理
根據水質分析結果、相關廢水處理技術總結和項目排放標準要求,結合實際,該工程采用地埋式微動力A/O法+曝氣魚塘的組合工藝方案。該方案污水處理工藝流程見圖1。
如圖1所示,談家頭村生活污水經污水管網及管渠收集進入暗井,經由暗井內置格柵對污水的雜質包括懸浮物、漂浮物及粒徑較大的顆粒物進行攔截,以保證后續工藝設備不受影響;出水自動流入調節池,在調節池內對污水的水質與水量進行調節和均和,削減高峰時期的水力負荷,同時調節污水的pH,粒徑較小的顆粒物此時期可發生沉降分離,從而達到污水初步處理的效果,確保進行生化處理前水質與水量的穩定。
A/O集成式磚砌污水處理設施包括缺氧池、接觸好氧池、沉淀池、污泥消化池、風機房及清水池。調節池底部設置的水泵將污水提升至A/O集成式磚砌污水處理設施,歷經缺氧、好氧、沉淀、消化的過程,降低了污水中的氮磷含量,使污水中大部分的有機污染物得到降解,在凈化水質的同時達到污泥減量和穩定的效果。
凈化后的尾水自清水池匯集后流入斷頭河浜(即曝氣魚塘),利用浜內構建的人工浮島對出水水質進行深度處理,在水體流經浜內曝氣魚塘的同時進一步降解水中的有機污染物;對魚塘進行底質改性和底棲動物控養,使得河浜底泥中的有機污染物在微生物和底棲動物的作用下得到持續降解并無機化,富含氮磷元素的無機營養鹽以及底泥中所蘊含的有害氣體因此得到釋放,并借助由曝氣所產生的水流紊動而上浮,營養鹽經由河浜周邊及浮島內植物吸收,以此促進植物生長,有害氣體自水面溢出,保證了魚塘放養環境,增加的底棲動物擴展了河浜生態食物鏈,從而減少魚飼料的投放量,間接提高水體自凈的能力,最終達到村內污水水質凈化、河浜污染修復治理,以及提高生魚產量、降低生產成本的目的。
2 主要構筑物設計
2.1 暗井
暗井設計長寬分別為2、1 m,高度為1.5 m,磚砌結構,內置格柵1臺,柵隙30 mm,池壁內鋪設SBS防水層。考慮到村內管網布置方式為雨污合流制,于距離井底1 m的井壁處設置泄洪管,泄洪管材質為PVC波紋管,內徑400 mm,以保證下雨時過量的雨水自泄洪管泄流。
2.2 調節池
調節池設計有效容積為16.2 m3,考慮到下雨時來自暗井溢流的污水,結合設定污水量,設置停留時間約5 h,設計長寬分別為3、2 m,有效水深2.7 m,磚砌結構,池壁鋪設SBS防水層。池體底部安置兩臺污水提升泵(1用1備),流量4.0 m3/h,揚程10 m,功率0.5 kW,用以提升污水至后續處理設備,水泵周邊安置鐵絲網,確保水泵正常運轉。
2.3 A/O集成式磚砌污水處理設施
污水處理設施為地下式,設計總長為7.8 m、寬為2.1 m,埋深3 m,共包含6個池體,分別為缺氧池、接觸氧化池、沉淀池、污泥池、清水池、風機房,各池體均為磚砌結構,池壁鋪設SBS防水層。
缺氧池設計長2 m、寬1.5 m,有效水深2.7 m,有效容積為8.1 m3,停留時間約3 h。通過厭氧硝化及反硝化作用去除水中難降解的有機物。
接觸好氧池設計長4 m、寬2 m,有效水深2.7 m,有效容積為21.6 m3,停留時間約8 h。池內設置半軟性填料,池底曝氣對污水進行充氧,并使池體內污水處于流動狀態,以保證污水與污水中的填料充分接觸,避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。池內可以保持很高的微生物濃度,將從缺氧池中流出的有機污染物進一步通過生物氧化作用分解。
沉淀池設計長2 m、寬1 m,有效水深2.7 m,有效容積為5.4 m3,停留時間約2 h。上清液回流至調節池,由于污泥量較少,下層污泥定期提升至污泥池。
污泥池設計長1 m、寬0.8 m,有效水深2.7 m,有效容積為2.16 m3。系統產生的剩余污泥量較少,為了保證剩余污泥量的穩定,防止磷的釋放,污泥池內進行微氧充氣攪拌。好氧消化后由當地環衛部門定期清理外運或者用于當地農田堆肥。
清水池設計長0.76 m、寬0.8 m,有效水深2.7 m,有效容積為1.64 m3。經生化處理的尾水在清水池進行收集,后外排至曝氣魚塘。
風機房設計長1.4 m、寬1.3 m,埋深3 m。內置兩臺HC-30IS低噪音回轉式鼓風機,風量0.4 m3/min,功率0.5 kW,一用一備,每2 h自動切換一次,交替運行。
2.4 曝氣魚塘
工程主要包括人工浮島構建、魚塘底質改性和底棲動物控養。設計浮島總面積為127.75 m2,單個浮島呈半橢圓形,設計長半軸為3.5 m、短半軸為2.5 m。人工浮島分為景觀浮島和浮島濕地兩部分,景觀浮島植物選用圓幣草,以錨裝置固定;浮島濕地布置于景觀浮島外側,與浮島形成層次落差,達到立體效果,植物選用再力花、花葉蘆竹、菖蒲、千屈菜等,濕地浮體填料選用陶粒或高爐渣,同時代替植物種植土。魚塘底質改性按0.6 kg/m2的平均密度投放底質改良劑288 kg,投放形式為粉式、均勻撒播,主要成分為改性黏土絮凝劑及微生物制劑;底棲動物控養按0.2 kg/m2的密度放養,投放泥鰍、螺、蚌、河蜆、水蛭等底棲動物96 kg,同時于曝氣魚塘內放養鰱、鳙等少量食藻魚類;魚塘底部增設充氧機一臺,視天氣和水壓情況間歇運行。
3 運行效果與技術經濟分析
3.1 運行效果
工程于2011年3月建成運行,表2為主管部門委托當地環境監測站抽檢的結果。由表2可以看出,出水水質指標COD、TP、TN、NH3-N均低于GB 18918-2002一級B排放要求。
3.2 技術經濟分析
工程建設投資包括生活污水處理設施、河塘清淤、河浜砌石護岸、村內道路硬化等工程,費用共計55.63萬元,工程各項運行費用如下。
1)電費(E1)。污水站用電負荷1.0 kW(近期每天實際運行時間按8 h計),電價按0.6元/kWh計,每天處理廢水電費E1=1.0×0.6×8÷48=0.10(元/m3)。
2)人工費(E2)。污水處理站共設1人(兼職),人均月工資按150元計,廢水每天處理人工費E2=150×1÷(48×30)=0.104(元/m3)。
3)浮島植物養護及日常維護管理費(E3)。主要用于植物的更換、修剪、收割,以每年0.5萬元計,則E3=5 000÷(48×365)=0.285(元/m3)。
每天處理廢水總成本ET=E1+E2+E3=0.489(元/m3)。
4 小結
采用地埋式微動力A/O法+曝氣魚塘組合工藝模式,利用現場地形條件對河浜內魚塘進行改建,同時依托河浜構建人工浮島,進而在恢復河浜生態環境的同時,亦作為經生化處理的農村生活污水的后續深度處理,從源頭消減了匯入太湖的污染負荷,保證了浜內魚塘放養環境,促進了當地漁業養殖的發展,實現該村生活污水治理、生態環境修復、水產養殖增收三位于一體。
該工程建設投資為55.63萬元,運行費用為每天0.489元/m3,出水水質COD、NH3-N、TN、TP等污染物指標均低于GB 18918-2002一級B的排放要求。工程各項處理設施均為地埋式,不占用沿河周邊的土地面積,滿足周邊地形地貌以及房屋布置格局的限制要求。該治理模式對于整個太湖流域周邊農村地區生活污水治理起到了推動和示范作用。
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[關鍵詞]生態水利工程 設計 生態環境 水質污染
[中圖分類號]S891 [文獻標識碼]A [文章編號]1003―1650(2016)03―0295―01
在社會進步的同時,由于人類活動的影響,造成生態環境受到了嚴重的破壞,尤其是水資源循環中存在明顯的缺陷。在人類社會活動的影響下,生態環境在不同程度上發生改變,其中當屬水利工程建設突出。水利工程建設很可能造成水資源分配不合理,甚至出現一系列生態環境問題,諸如河流出現斷流、水生生物減少等問題,造成水體原本凈化能力下降,同時污染地下水資源,難以有效維護水域食物鏈條的穩定。種種問題伴隨著水利工程建設組建出現,在不同程度上危及著社會經濟持續發展,迫切的需要進行完善和創新,推行更為環保的生態水利工程。
1水利工程建設中存在的問題
隨著國民經濟的健康持續發展,相應的帶動了我國科技水平的發展,但是這種快速的經濟發展成效是以犧牲環境獲得的,經過大量的實踐證明這種現象變得愈加突出,受到了社會各界的廣泛關注。我國水利工程建設不僅需要滿足人們用水需求,還需要滿足水利供電和運輸需求。但是水利工程建設中對周圍生態環境造成了嚴重的破壞,面臨著嚴峻的問題,有待改善。
1.1生態水利工程建設標準不明確
我國是一個國土面積較大的國家,所以地域性問題尤為突出,在生態水利工程建設方面,需要充分考量地域差異問題進行完善和調整,為后續生態水利工程建設打下堅實的基礎。生態水利工程建設需要結合生態學和工程學規律開展活動,不僅需要滿足水利工程建設初衷,還需要能夠承受嚴峻的自然環境的侵蝕,諸如風暴、干旱以及洪水等因素,結合河流地貌,確保生態水利工程具有實踐性。
1.2生態水利工程缺少生態環境保護認知
由于生態水利工程建設起步較晚,生態工作人員以及水利工程建設人員之間的溝通合作機會較少,在不同程度上影響到生態系統的運作。當前我國多數水利工程設計方案主要是考慮到工程的安全性和經濟性,很少會將生態環境因素納入其中,重視程度普遍偏低。生態水利工程建設方面,由于起步較晚,所以相應的環境評價管理體系不健全,存在嚴重的缺陷,實踐經驗基礎較為薄弱,以至于生態水利工程設計工作滯后。
1.3生態水利工程同水利工程整合不充分
當前我國生態水利工程同水利工程整合力度不足,促使兩者的整合應在傳統水利工程基礎上開展工作。所以,在當前水利工程建設的主要工作內容就是同生態水利工程進行整合,綜合考量客觀影響因素,做好生態水利工程設計規劃。在原有水利工程建設基礎上進行有2機整合,不僅需要起到發電、防洪以及排水等功能,還需要保護生態環境不會受到影響和破壞。
2生態水利工程設計原則
2.1現代生態水利工程建設經濟性和安全性原則
生態水利工程在設計方面,需要遵循相應經濟性和安全性原則,其原有工程自身特性導致生態水利工程建設難度較大,在原有水利工程建設基礎上實現生態水利工程設計,謀求長遠發展,創在更大經濟效益。生態水利工程建設需要統一規劃和設計,滿足生態水利工程的安全性和經濟性原則,謀求生態環境同人類社會和諧發展目。
2.2生態水利工程設計滿足水體生態系統凈化原則
生態水利工程建設需要因地制宜,結合實際水文條件,綜合各方面影響因素科學合理的設計工程,如果對環境的了解程度偏低,那么很可能出現河槽斷面。所以為了保證生態水利工程設計合理,需要對實際地勢情況以及水文條件進行調查和分析,靈活部署施工活動。與此同時,生態水利工程建設需要結合生態系統特點,有目的開展調查活動。傳統水利工程設計過于側重在河流控制方面,以至于存在較大局限性,所以在生態水利工程設計方面需要樹立正確的科學觀念,結合生態環境發展規律,有意識的進行規劃和設計。與此同時,在生態水利工程建設方面,需要深入分析河流屬性,對河流水量以及周圍水文特征進行綜合考量,保證生態水利工程建設的自然特點。
2.3生態水利工程設計整體性原則
在水利工程涉及方面,需要從整體角度出發,基于生態系統結構,結合其發展規律客觀分析其中存在的生態因素,進一步提出科學合理的生態系統修復方法,并非是簡單的水文系統修復。生態系統本身可能會伴隨著其他水文環境的變換而變換,所以應從整體角度進行考慮,從生態系統有機環境角度著手,對于其中存在的問題有針對性的進行解決。只有這樣,生態水利工程設計才能更為科學合理,充分發揮其原有作用。
總的說來,生態水利工程建設更符合可持續發展戰略,對于人類社會可持續發展有著較為深遠的影響,整合傳統水利工程和生態水利工程,在滿足水力發電、抗洪以及泄流等功能的同時,降低對生態環境的破壞,改善生態環境,創造更大的環保效益。
關鍵詞 重金屬;河道整治;修復;東大溝上游河道;甘肅白銀
中圖分類號 X522 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2013)16-0224-01
白銀市地處黃河中上游,東大溝地區作為白銀市的主要工業區之一,流域內分布著以資源開發、加工為主的有色金屬、化工行業企業,流域周邊企業排放廢水和廢渣中含有大量重金屬,重金屬具有高度遷移性,長期堆置不僅造成大量有價金屬流失,而且對土壤、地下水等周邊生態環境構成潛在污染威脅[1]。
1 東大溝污染現狀
1.1 水環境質量現狀
東大溝流域多個斷面水質監測數據均不能滿足《污水綜合排放標準(GB 8978-1996)》中一級標準的要求。水質偏酸,氟化物含量超標,上游Zn、Cd的污染較為突出,下游COD、Cu、As污染顯著。
1.2 土壤質量現狀
東大溝上游有色金屬加工企業重金屬粉塵、尾水、廢渣排放,導致河岸兩側土壤中重金屬嚴重超標,土壤中重金屬主要富集在地表以下0~20 cm,部分區域污染深度達到50 cm,土壤污染現狀呈現以Zn為主的多種重金屬復合污染現象。
1.3 底泥質量現狀
底泥的污染來源于有色金屬加工企業冶煉廢渣堆放以及含重金屬廢水排放,通過對底泥樣品的采樣調查,底泥中重金屬As、Pb、Cu、Zn的含量最高值均高于加拿大制訂的NOAA標準,Pb、Zn 2種重金屬的最大峰值分別出現于20、80 cm,而Cu的最大峰值則出現于40、80 cm,As的最大峰值出現于80 cm。
2 治理工藝及技術可行性
重金屬污染河道治理工程主體工藝包括廢渣及表層污染底泥異位貯存,表層污染底泥重金屬固化/穩定化修復工程以及重金屬污染植物修復[2-3]。
2.1 廢渣及表層污染底泥異位貯存
2.1.1 治理工藝。由于河道自身情況較為復雜,底泥的深度也難以在抽樣調查中完全體現,根據已有的調查數據,研究區域河道底泥挖掘深度擬定為50~120 cm,具體的挖掘情況應根據現場挖據底泥的顏色等進行定性判斷,并且在挖掘過程中對50 cm深度的底泥進行再次取樣分析,如果效果仍不能達標,需要繼續向下挖掘,具體深度視分析結果而定。
河道疏浚的目的是對污染底泥沉積層采用工程措施,最大限度地將儲積在該層中的污染物質移出,改善水生態循環,遏制自然水體退化。該次治理區域大部分底泥含水量較低,為了不增加底泥的水力負荷以及廢水處理強度,采用機械疏浚的方式,底泥自然蒸發脫水干化與廢渣密閉運至棄渣場妥善處置。
2.1.2 技術可行性。含Cu、Pb、Zn、As等重金屬的廢渣、底泥及土壤均未列入《國家危險廢物名錄》。根據對研究區域廢渣及表層污染底泥的重金屬濃度監測,pH值均在6~9,未超出《危險廢棄物鑒別標準——浸出毒性鑒別(GB5085.3-2007)》中要求的pH值范圍,屬于一般工業固廢。采用異位貯存方式是一種最為經濟、適宜處理大量工業廢渣且不受工業廢渣種類限制的處理方式。
2.2 表層污染底泥重金屬固化/穩定化修復
2.2.1 治理工藝。通過采樣分析,選取含As、Zn、Cu、Pb等重金屬離子污染程度均嚴重區域底泥進行固化/穩定化修復,由于底泥中含有As、Zn、Cu、Pb等多種重金屬離子,且所含各種重金屬離子的種類和含量存在不穩定性,為確保固化/穩定化處理達標,需要根據污染元素和污染濃度來選取藥劑。
針對Zn、Cu、Pb的固化,通過加入天然礦物質混合藥劑,經氧化還原反應、礦化作用、分子鍵合反應和共沉淀反應將交換態重金屬離子轉化為重金屬的單質、硅鋁酸鹽、硅酸鹽和多金屬羥基沉淀物等自然環境中極穩定的物質,防止其被植物的根系所吸收;針對As的固化,采樣鐵錳復合氧化物,經吸附、氧化作用,實現重金屬污染底泥的固定化修復。
2.2.2 技術可行性。固化/穩定化是向污染底泥、土壤或廢渣中投加固化/穩定化制劑,改變土壤的酸堿性、氧化還原條件或離子構成情況,進而對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用產生影響的穩定化技術,實現重金屬污染土壤的修復。采用該工藝處理后底泥中重金屬的浸出濃度低于一般工業固廢的入場標準,滿足Pb浸出毒性低于5 mg/L、Cu浸出毒性低于75 mg/L、Zn浸出毒性低于75 mg/L、As浸出毒性低于2.5 mg/L的要求。
2.3 重金屬污染植物修復
2.3.1 治理工藝。在清除廢渣和淺層底泥后回填基質土種植重金屬超富集植物,對剩余底泥和部分河岸進行植物修復。普通植物體內Pb含量一般不超過5 mg/kg,Cu的正常含量為5~20 mg/kg,過量重金屬對普通植物有很大的毒性,在Zn、Pb、Cu復合污染土壤中,種植普通植物很難達到從污染土壤中快速清除Zn、Pb、Cu復合污染物目的。因此,需要選擇對重金屬有較強耐受及吸收能力的植物作為首選修復物種,并且超富集植物必須適應白銀市當地氣候,能夠在當地很好地生長,才能保證較好的修復效果[4]。根據白銀市當地土質情況及需修復的土壤現狀,選取的修復植物為枸杞、紅柳、沙棗、國槐、火炬、垂柳、土荊芥、披堿草、蘆葦、紫花苜蓿等。
研究發現,禾本科多年生草本植物披堿草具有修復Pb污染土壤的潛力,狗尾草等對As有一定累積效果,且生物量大,為適宜的土壤重金屬污染修復植物。紫花苜蓿等牧草對Pb等有較強的富集能力,是土壤Pb污染的理想修復植物,且擁有強大的根系和頑強的生命力,兼具水土保持效果,可用于干旱地區重金屬污染的修復。灌木燈心草中的Pb含量測定符合Pb超富集植物,地上部分Pb富集量大于1 000 mg/kg的臨界標準,轉運系數大于1,在重金屬污染土壤修復方面具有潛在的應用價值。上述植物均為當地常見物種,可以很好地適應當地環境,確保生長,同時對重金屬具有一定的修復效果。
2.3.2 技術方案可行性。植物修復技術是利用植物來轉移、容納或轉化污染物,通過植物的吸收、揮發、根濾、降解、穩定等作用達到土壤修復目的的方法,是一種成熟且發展迅速的清除環境污染的綠色技術[5]。該項目建設區表層50~120 cm表層污染底泥、廢渣經處理后,剩余底泥仍具有不同程度的污染,需種植適應在當地生長的重金屬超富集植物,以達到較好的治理效果。植物修復技術成本低廉,能增加土壤有機質肥力,且環境擾動小,大面積處理易為公眾所接受,并有很好的綠化作用。
3 結語
由于長期遭受重金屬毒害作用,東大溝河道生態功能已經完全喪失。針對東大溝典型重金屬復合污染問題及生態脆弱的現狀,采用異位貯存、固化/穩定化修復以及植物修復等重金屬治理技術對區域內的底泥、廢渣等介質進行無害化處理與處置,并建立重金屬污染土壤植物修復示范區,可實現河道生態恢復和景觀重建,初步恢復遭到重金屬污染脅迫的東大溝河道生境。
4 參考文獻
[1] 黃河上游白銀段東大溝流域重金屬污染整治與生態系統修復規劃[M].北京:北京大學出版社,2012.
[2] 蔣培.土壤鎘污染對蘆蒿生長和品質安全的影響及調控措施研究[D].南京:南京農業大學,2009.
[3] 卜全民,李鳳英.污染河道生態修復技術研究[J].安徽農業科學,2008(36):16084-16085,16090.