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1.生态水利工程的设计原则
1.1提高河流形态的空间异质性原则
一个地区的生境空间异质性越高,就意味着创造了多样的小生境,能够允许更多的物种共存。反之,如果非生物环境变得单调,生物群落多样性必然会下降,生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化,造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动,特别是大规模治河工程的建设,造成自然河流的渠道化及河流非连续化,使河流生境在不同程度上单一化,引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性,但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种,生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性,使其符合自然河流的地貌学原理,为生物群落多样性的恢复创造条件。
1.2景观尺度及整体性原则
河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行,而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低,而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发,掌握生态系统各个要素间的交互作用,提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法,而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题,也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。
2.河道治理
2.1河道治理方案
下面就以拉古河为例。拉古闸以下河道渐进入平原,采用的是以堤防为主的规划方案。由于河道右岸地形低于左岸,大多数断面的设计水位要高出地面1m以上,平均高0.53~1.30m,最高达到3.44m,宜修筑堤防。但在该河段中,左岸中华寺北桥以上地势渐高,岸边保护范围渐窄,尤其是中华寺北桥到八家子沟,正是王滨沟上下游大弯道塌岸十分严重的地方,规划采用护岸方案。拉古闸以上基本上采用护岸方案,河道两岸多为山地,岸边较高,除个别断面外,大多数断面的岸边高程都在设计水位以上,平均高17~43cm,最大高差为4.32m,无需修堤,主要是要解决岸滩的稳定问题。该河段保护的土地和村庄主要分布在右岸沿河一带,左岸只有小甸村至松岗堡河口2.6km的河段上分布有村庄,其余7.3km左右河段岸边在山根下或接近山根,不需要布置任何工程,规划为无工程河段。
2.2设计流量和设计水位
整治洪水河槽的设计流量,需根据保护地区的重要性,选取相当其防洪标准的洪水流量,其相应的水位即为设计水位;整治中水河槽的设计流量可采用造床流量或平滩流量,其相应的水位即为设计水位;整治枯水河槽的设计水位可根据通航等级或其他整治要求,采用不同保证率的最低水位,其相应的流量即设计流量。
2.3规划实施建议
拉古河河道治理工程本着先下游后上游、先重点后一般、先消险后达标的原则,先治理城市段再治理农村段,干支流同步分段、分区依次治理,堤防整修完成后再进行堤防标准化建设。具体规划如下:李石开发区规划治理拉古河抚顺开发区范围内左右岸堤防共长18.82km,护岸长18.08km。抚顺县实施规划为治理拉古闸下游抚顺县范围内,左右岸堤防共长15.0km,护岸长15.7km;治理拉古闸至浅沟水库段,左右岸护岸长11.95km;对于右岸拉古闸以上、左岸中华寺北桥以上的护岸工程,一定要根据水流和塌岸的实际情况、以及投资的可能,本着先出险先安排,不出险暂不安排的原则,分清轻重缓急逐步实施。沈阳市实施规划为治理拉古河岸堤防共长1.58km,护岸长4.7km。
3.目前治理水污染的主要技术方法
3.1配水、调水方法
配水、调水对某一城市、区域是一个较为理想的方法,见效快,成本底,但是配水、调水不是真正解决污染水体的方法,只是将污染水体从某一区域转移到另一区域,是上游向下游的转移。如果大家都采用此方法,可以说是污染水体的循环,是一种“恶性循环”,无法从根本上解决问题。由于水源的关系,这种方法不一定适应“断头浜”的治理。
3.2spr污水净化技术
spr污水处理系统首先采用化学方法使溶解状态的污染物从真溶液状态下析出,形成具有固相界面的胶粒或微小悬浮颗粒,再选用高效经济的吸附剂将有机污染物、色度等从污水中分离出来,然后采用微观物理吸附法将污水中
的各种胶粒和悬浮颗粒凝聚成大块密实的絮体,依靠旋流和过滤水力学等流体力学原理,在自行设计的spr高浊度污水净化器内使絮体与水快速分离。清水经过罐体内自我形成的致密的悬浮泥层过滤之后,达到三级处理的水准,可实现出水回用。污泥则在浓缩室内高度浓缩,定期靠压力排出。由于污泥含水率低,且脱水性能良好,可以直接送入机械脱水装置,经脱水之后的污泥饼可用来制造人行道地砖,免除了二次污染
4.生态水利在河道治理中的应用
4.1构建水生植被
种植沉水植物菹草、黑藻、伊乐藻、金鱼藻、苦草等和浮叶植物睡莲,以吸收和转化水和底泥中的氮、磷、钾等营养物,降低水体n、p、k及必需微量元素的含量与周转速率,抑制浮游植物生长;为多种多样的水生生物提供良好的生存环境;提高水体生物多样性;提高水体自净能力;为水体供氧。
4.2构建水生动物种群
适当提高鲢、螺、鲫的种群数量,以消费浮游生物(特别是浮游植物)、有机碎屑、腐碎、巨大的微生物生物量,以及摇蚊和水蚯蚓等底栖动物,维护生态平衡,净化水体。
4.3种植水生花卉
作为城市河道,从景观的角度出发,在主要景点、桥的两侧,栽种了优质睡莲(选用玛珊姑娘、洛桑、日出、佛琴娜莉斯、大白睡莲等品种),加之原有的10多丛白睡莲,美化了水面。
5.结束语
生态河道的设计需要各方面因素的配合,设计者要拓宽思路,结合生态学、工程学、水利学的知识,相互补充,才能形成一套有效的设计方法。河道的生态化治理是一个可持续发展的系统工程,要通过设计、施工、养护等一系列措施模拟一个生物生长的适宜环境,为各类水生、陆生和两栖类动物、植物以及微生物提供栖息、繁衍和避难的场所,并且,除采取工程和植被措施外,还必须有选择的放养水生动物及微生物,恢复生物的多样性,重建生物系统的生态链。
【参考文献】
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[3]李国元.阳泉市河道治理方案的比较分析[j].科技情报开发与经济,2003,13(5):119-120.
[4]张相峰,阚兴起.黎河输水河道治理方案浅析[j].水利水电技术,2001,32(8):53-55.
引言:在许多地区和城市,城市内河成了工业废水和生活污水的排污管道,致使其水质、环境遭到严重破坏,浅层地下水也受到不同程度的污染,同时严重影响了城市的环境。近十几年来,随着国家和地方不断出台各种有关加强环保的法律、法规文件以及有关措施,并投资建设污水处理厂和垃圾处理厂,使这种局面得到有效遏制。随着这种局面的好转,加之城市基础设施不断完善、国民经济持续快速发展和城镇居民生活水平的不断提高,城市化发展对城市防洪安全、供水安全以及城市水环境治理与景观建设提出了更高的要求,因此城市内河的综合治理摆到了各级政府的重要议事日程,成为当务之急。
城市内河包括了截污、清淤、护岸、绿化等内容。人们对综合治理的污水截流、清淤、底泥处理、两岸绿化等方面的内容做了不少研究,内河生态护岸也有了成熟的技术工艺,有的城市运用新技术、新工艺进行内河治理,使水质有了明显的改观,成为国家文明城市。
1、城市内河治理,必须截污、治污先行
1.1内河治理,治污现行
根据国家规划发展的法律文件,按照各个部门的权限,制订中长期的污水截排规划和内河治理规划,按照“内河治理,治污现行”的原则,由勘测设计部门根据地形地貌特点,划分污水治理区域;依据城市总体规划和水环境规划、水资源综合利用规划以及城市排水专业规划的要求,确定截污规划和方案;
1.2截污、治污的方法:
1.2.1发动群众,组织人员对内河污水排放情况进行统计,包括: 对污染源进行登记:地点、流量、排放量、排放时间和高程等,了解排污原因,参照内涝城市的排水经验,建立排污泵站,统一回收进行处理。其中查处污染源要逐一编号、不留死角。
1.2.2污染企业处理和解决方法
对于企业污染事故和现象,管理部门应严格执法,加强管理,对超标排放者严惩不待,用经济手段促进企业污染治理。同时,应强制要求排污企业进行废水回收利用、减少排污数量和污水集中排放处理等方法解决,动用社会科技力量,由专业咨询公司为企业出谋划策,满足截污规划的前提下,拟定具体方案(或方法)供企业选择,达到治理污染的目的。
1.3长期污染治理规划系统设置
参照地铁设计、施工经验和国外污水地下输送系统的成熟经验,建立大型排污系统和排污泵站,再通过污水处理厂处理达到水质排放标准。排污管道可结合城市内河治理工程同步进行,并制定污水管道质量的控制和检验方法,保证排污管道安全运行;
2 截污、治污方法
2.1截污、治污的区域性
根据水流速度和河流污染段的长度,需要各个市、区(县)各部门的协助和共同努力。一般情况下,中小型城市,山地地形的城市截污和污水输送比较容易,大城市、平原城市排污、治污则应增加一定数量的大型泵站来保证污水输送。
2.2厂矿污染治理
推荐采用新型设备、新工艺、新方法,增加水循环的利用次数,增加污水处理设备和设施,使水质排放达到国家标准;对于污染严重、产品生产工艺落后和污水排放无法输送的厂矿,进行转产或设置专用管道输送至污水处理厂进行集中处理。
2.3雨水、污水管线设置
2.3.1雨、污水管道分流
组织实施城区排水系统的雨、污分流改造和管网系统完善工程,杜绝新污染源进入河流水体;在经济发达的城市或受纳水体环境要求较高时,可考虑将初期雨水纳入城市污水收集系统,减少对河流的污染。新城区应优先考虑采用雨、污水完全分流制;
2.3.2雨、污水管道合流
对于改造难度很大的旧城区合流制排水系统,可维持合流制排水系统,合理确定截留倍数。在降雨量很少的城市,可根据实际情况采用合流制。
2.3.3房间污水管道设计新理念
新楼房设计时采用双管道,旧楼房可进行改造,使大、小便器排除的水另行集中处理,设立沉淀池,通过新型土工布材料,加大污水颗粒的拦截,通过新型清除、脱水和干燥设备将其处理后运送到至农村做肥料使用,同时采用远距离监控设备保障其运行状态;
2.4原有居民区排污管道
采用原有居民区的排污系统,通过管道输送,个别区域可以参照其他城市排涝成熟经验设立泵站,使用抽水设备提供至下一级的排污站;进行沉淀过滤后,然后送至污水处理厂,水质处理达标后排入城市内河;
2.5污水处理厂设计、施工
根据城市人口和厂矿企业,确定建造污水处理厂的数量;城市用地受到限制时,可采用地下式污水处理厂,地面部分采用花木美化,形成公共休闲场所;健全地表垃圾处理系统,防止造成地面雨水污染;
2.6内河水质监测
环境保护部门加强水质监测和管理,提供水质报告,防范出现新的污染源;
3 城市内河治理的方法:
3.1建立设计内河治理规划设计方案比选制度
以实用性环境和完备的公共服务设施为目的, 对工程设计的可行性方案进行比较优化。 污水治理分区规划的编制过程中应考虑现有的城市地理条件和排水现状,综合考虑技术、经济、可行性等多方面因素,分别采用定性或定量比选方法,对排水体制、 排水分区方案以及中心城区相关污水处理方案等进行了多方案比较。通过方案的选比,确定符合现状又满足远期发展要求、技术合理、经济可行、具有可操作性的方案。
3.2内河治理规划宣传
对于规划设计方案,要利用现代电脑技术,制成视频和大型图片通过电视和广场进行宣传,让市民看到明白,同时可以在拆迁过程中得到理解和支持,使拆迁工作顺利进行;
3..3.拆迁
拆迁的实施前,要保证资金到位。对于违章和违法建筑,要以说服为主,对拆除后确有居住困难的居民,应通过社会民政等部门给予适当解决;
3.4.规划意见征集
收集社会各方面的意见,聘用内河治理方面的专家,对设计设计方案进行评审。设计单位应对各方的意见和建议要做好回答和解释,有条件时,组织专家到外省学习或邀请有成功治理经验的外省城市内河管理人员到福州,进行规划和方案指导。
3.5内河治理施工方法
3.5.1河道底部、驳岸
河道底部根据当地材料和实施清淤的方案,对河道底部进行生态性处理,而不必追求攀比而采用地砖材料铺设。已经形成的驳岸、景观在设计中尽量利用,不必拆除重做。在河道整治和建设水环境时采用自然型岸边,,不用和少用硬质材料,尽一切可能采用自然型的护坡,创造一个生物多样性的生长环境。
3.5.2驳岸顶部路面铺设,要根据以往步行街因车辆经过出现的塌陷缺陷调整垫铺材料及施工工艺;对于非景观部分,路面不用拆除可以利用的,维持原状;
3.5.3绿化树种选择
加大岸边绿地面积,尽可能利用岸边现有树木,只要是四季常青的树种就行。福州市城市街道两旁绿化树木很是具有实用性,大部分是芒果树, 即达到了绿化效果,又增加了观赏,很是美丽。
3.5.4岸边栏杆及景观
城市内河景观应重实用,戒奢华,结合当地人文生活特点,气候环境,突出重点。岸边栏杆选用可根据所处的地理位置和防洪的重要性,与河道未来管理设施结合,如上岸台阶等,有防洪抢险作用的栏杆在满足稳定性要求的同时,能承受一定的侧向拉力;其他地段栏杆以强度、耐久性为标准,起到保护行人,特别是儿童防护的作用;有晨练和夜晚锻炼散步的大型场所,增加有太阳能光源和自动控制的灯光设施;
3.5.5内河清淤施工工艺
采用先进施工工艺和机械设备,杜绝落后的清淤方式,以防施工中造成新的污染;清淤产生的淤泥,在运输过程中,不得出现掉、洒现象;并对清理的淤泥制订综合利用方案,如制作新型建筑材料等;
3.5.6内河治理奖励
树立每段内河治理的荣誉纪念牌,标明设计、监理、施工、造价等单位及执业人员名称,对有突出贡献者,进行电视采访和报纸表彰,进行物质奖励和颁发立功荣誉证书等,让内河治理工程成为他们的业绩;
4 内河水质改善措施和方法
4.1利用生态护坡,营造水边生物多样性
规划建设中应注重水系的自然型水边环境的建设,宜采用草坪护坡和岸边挺水植物,形成岸边景观。芦苇和美人蕉的生长量高于其他植物,美人蕉的氮磷积累量最高,两种植物对污水的综合处理效果最好。
4.2修补水中生物链
在城市内河中间种植水生植物和放养各种水生动物,以修补水中的生物链,达到净化水质的目的。香蒲、水葱、千屈菜、黄菖蒲、睡莲等不同品种的水生植物,能根据自身不同的生物特性,分解水体中有害物质,在改善水质方面起到了显著的效果,明显改善了水质,景观效果良好。如下图所示。
香蒲、水葱、千屈菜、黄菖蒲、睡莲等不同品种的水生植物
4.3水下森林净化水质布设以黑藻、伊乐藻、金鱼藻、苦草等沉水植物和浮叶植物睡莲等为主的水生植被,以吸收和转化水中和底泥内的营养物,辅之于构建水生动物种群,维护生态平衡,达到净化水体的目的。
4.4内河水系有计划补水
根据每个河道情况,有计划、有步骤的引水,促进水系循环,保护水中植物,进一步提高水质。要设法创造活水源头,比如建造大型污水治理厂,把污水处理厂尾水作为活水源头,另外可考虑从其它江河湖泊或水库引水,为城市内河提供新的水源。
4.5城市内河生态修复技术简介
4.5.1水体修复生物制剂技术
主要有水质改善微生物制剂方法、底质改良技术和藻类生态改善制剂方法。
4.5.2生物栅与人工水草净水技术特点
生物栅和人工水草-藻菌生物膜技术是一种可以应用于富营养水体水质改善的原位净化技术,不需要任何动力和能源,具较好的生态安全性;可以明显抑制水体中藻类的生长,遏制或者消除水华,从而迅速提高水体的透明度,改善水体景观质量;该技术可以在不降低水体营养水平的情况下,在较短的时间内显著提高富营养水体透明度,为富营养水体水生植被恢复与重建营造一个适宜的理化环境。
4.5.3生态浮岛与漂浮式人工湿地技术内容
生态浮岛技术就是利用人工浮体,在上边栽培水生植物,净化水体,抑制藻类生长。漂浮式人工湿地就是在河道深水区域设计的浮岛载体,利用陶粒、生物碳等填料作为浮体,和水生植物构成可移动的人工湿地。如下图所示。
生态浮岛
4.5.4造流曝气技术内容
利用“流水不腐,户枢不蠹”的水体自然生态净化原理,在相对封闭、水体流动性差的的水域中,设计曝气推流,营造水体的循环对流,从而改善水体中的水流流态,促进上下层水体交换,提高水中的溶解氧含量,破坏微鬟藻的生存环境,实现抑制藻类繁殖,激活水体净化机能的目的。
5结语:在城市内河治理中要改变以往只注重工程的实用性和质量,而忽视周边环境的规划设计思路,把河道治理作为一项综合工程,突出生态功能、景观功能、使用功能,以城市环境美化为中心,力争做到河道与城市总体规划、城市环境景观相结合,建造出具有地方特色的城市内河环境。
福州凤坂河整治工程―驳岸修复 请编辑老师对该照片处理、编辑,并谨请发表。谢谢。
【关键词】内河治理规划雨、污水处理治理方案比选施工方法
水中改善 生态修复
参考文献:
[1]《中华人民共和国城乡规划法》【发文字号】主席令第74号
[2]《中华人民共和国水污染防治法》(2008年修订)【发文字号】主席令第87号
[3]疏浚工程施工技术规范SL 17-90
[4]福州市城市内河管理办法(第二次修正)【法规分类号】C631039200001
[5]熊缨;苏志刚;高举明不同挺水植物在生活污水中生长量及去污能力比较研究《环境科学与管理》2011年01期
关键词:水质;生态;工程设计;自然处理;人工处理
Abstract: The relationship between human and ecological environment more attention, this paper mainly to the Fengxian campus of the Shanghai Normal University campus water as an example, through investigating the status quo of the water quality, sediment, aquatic organisms, riparian, ecological environment, so as to reduce the school in the water replacement cost, save cost and get better campus environment. The method can also be applied to other regional water improvement project.
Key words: water quality; ecology; engineering design; natural treatment; artificial processing
中图分类号: Q494文献标识码:A文章编号:
1.概述
长期城市化与工业化对河流生态系统健康状况造成了严重影响,河流生态系统修复逐渐引起人们的重视。调查显示,我国90%以上城市河流受到不同程度污染,生态功能丧失现象严重[1]。近几年来,国内许多专家学者对河流水生态治理与修复进行了深入研究,苏冬艳等人(2008年)对河流治理与修复技术进行了综述[2],刘辉等(2009年)提出了利用水生态修复技术治理治理杭州河道水生态系统的对策和建议。
以水的自我调节为基础,遵从“道法自然”的自然依据,按照物质在自然界迁移、转化、流动与循环的规律,在少量人类辅助功能的帮助下,充分利用自然生态系统,与地方自然条件、社会条件和经济条件相结合,使之相互联系成一个有机系统,促进良性循环,同步增加与兼收经济、生态和社会效益。
城市河道水生态环境问题及治理现状
2.1城市河道水生态环境存在的问题
2.1.1城市河道渠化破坏河道生态系统
天然的河流、湖泊、池塘是自然变迁和构造运动的产物,但随着社会的发展,人类的开发活动,尤其是随着城市人口密集,开发建设强度大,对河道裁弯取直,修建水库和其他水利设施,以及开辟人工河道等,河道水生态系统自然属性遭受破坏,呈现出人工化、渠道化与规则化,水文流态受水利设施控制,且受到现浇混凝土、预制混凝土块体或浆砌石结构的护坡影响,隔断了地下水与土壤的联系,导致水生态系统结构单一,恢复和缓冲能力减弱。
2.1.2城市河道水体污染严重
部分工业废水及大部分生活污水未加处理直接排入河道,致使部分区域的河流浮萍藻类生物的迅速生长,水体甚至呈现红褐色,墨绿色,水体富营养化现象严重。另外由于人类保护水生态环境意识较薄弱,随手向河内丢弃垃圾等,导致部分河段水面杂物漂浮、蚊蝇孳生。据统计,中国80%的城市河流受到不同程度的污染,许多流经城市段的江河水质都劣于Ⅲ类水,河中生物基本绝迹,河流的生态功能恶化[3]。
2.1.3城市河道淤积严重
受到不恰当的城市开发的影响,使许多河流的河道变窄,河网被分割,城市建设中废物倾倒使河床越来越高,并且政府有关部门不重视河道清淤工作,没有定期对河道进行清淤,致使部分河道淤积严重,不但影响了河道水质,也严重影响了河流本身所具有的泄洪功能,加剧了城市洪涝灾害发生的频率和程度。
2.2城市河道水生态环境治理中存在的问题
通过对全国各地河道整治资料进行查阅发现,当前大部分城市的河道水质治理方面存在以下几个主要问题:利用水生态修复技术治理城市河道水生态系统的重要性依然没有引起相关部门的足够的重视,现如今河道的主要整治措施还是截污纳管、生活污水处理和底泥疏浚;一些地方虽然在整治方案中都强调了生态治水的重要性,但在具体技术上缺乏相应的实施方案和操作措施;在利用生态技术修复河道水生态的认识上存在较大的偏差,许多设计者对于河流的生态修复纯粹是从景观美学的角度出发,没有考虑河道的基本情况及其功能定位。
2.3城市河道水生态环境的一般修复方法
水生态修复是一项理论复杂、因素众多、操作困难的工作,既要因地制宜,又要符合科学,更要讲究实效。按照水生态系统的理论,结合全国河道、湖泊水生态系统修复情况的分析,修复水生态系统的主要处理技术可以分为:物理技术、化学技术以及生物技术。具体处理方法及其相应的特点见下表(表1):
表1环境修复技术及其特点
3.工程实例
3.1上海师范大学奉贤校区河域概况
由于上海师范大学奉贤校区校内所有水域均流通,故以中心河的水质数据为样本进行分析,从而对全校水质进行估计。
(1)中心河及其排水口现状
图1为中心河的卫星图,从西面起第一座桥设为桥①(玉兰前),第二座桥(三教前)设为桥②,东面起第一座桥为桥③。相关数据如下(表2):
图1中心河的卫星图
表2中心河现状相关数据
根据实地调查,大中型排水口个数及分布如图所示,小型排水口分布如下:
桥①以西,北岸有小型排水口7个,南岸有小型排水口6个。桥①―桥②,北岸有小型排水口16个;南岸无小型排水口。桥②―桥③,北岸有小型排水口14个,5个小型排水口。桥③以东,北岸有小型排水口13个;南岸有小型排水口10个。
(2)中心河水域生态环境现状
2012年7月对中心河进行了实地考察,对其水域生态环境现状的初步了解如下:
桥①至桥③的区域,湖水基本清澈,能见度较高,有鱼、虾等水生生物。桥③以东,湖水稍有浑浊,东墙周围湖水能见度低,总体流动性较小,湖水泛绿,河岸边缘及角落有浮游类植物。桥①以西区域水质情况较差。湖水呈青绿色,部分区域有轻微乳白色,湖水能见度河岸边缘大型排水口处有浮沫以及少量的上层浮油,大部分区域水质混浊,能见度低,水生生物稀少。中心河河岸由水泥石块砌筑,水域底部淤泥较厚。综上,预估中心河富营养化情况比较严重。
3.2水环境试验与监测
在2011年10月起对四个河段(为方便起见,在下文,桥①以西命名为#1,桥①―桥②命名为#2,桥②―桥③命名为#3,桥③以东命名为#4)进行为期1年的采样。因分析水域生态环境现状得出本河段富营养化情况严重,故拟测试pH、水温、DO、COD、BOD5、NH3-N,6项指标来评估富营养化情况,并对未来形成治理方案提供依据。测定方法如下[4][5]:
表3 水环境测定方法
(1)关于中心河水温T的监测值分析
从图2中可看出中心湖的水温分布均匀,4个监测点只有较小偏差,同时最高水温为#2处的28.5℃,7月; 且1月份水温均低于5℃,与上海市的气温变化同步。由于缺少近十年的当月平均水温,无法对其级别定位,仅从一年的数据观察看,水温指标满足IV类水标准要求。
(2)关于中心河pH值监测值的分析
从图3中看出PH值的变化范围为6.31~7.54,其中5月至10月呈弱碱性, 11月至4月显弱酸性,其PH值最大值出现在7月和最高水温相对应。中心河的酸碱度基本满足景观娱乐用水水质标准,但1月份测得的酸碱度超过了标准。河水的PH值是河水及其水域各种自然因素综合作用的结果。在流动河水中,氢离子的浓度并不取决于水分子的离解,而主要取决于河水中各种负离子,例如碳酸根、碳酸氢根、二氧化碳的对比关系。在富营养化水体中,随着富营养化的发展,由于藻类光合作用消耗水中的二氧化碳,致使水中氢离子减少而导致PH值升高,呈现PH值随藻类生长而显著增高趋势[6] 。
图2 中心河水温T监测值 图3中心河PH值监测值
(3)关于中心河溶解氧DO监测值的分析
从图4中可知,中心河水体中溶解氧最小值是1.6mg/L,最大值是3.78mg/L。除了7月至8月溶氧量值低于标准外,#1处溶氧量值从5月至8月间亦低于标准值,此处根据实际调查确是存在严重的富营养化以及严重的污水排放情况。洁净水体中的溶解氧一般接近饱和,如果水体受到有机物质和还原性物质污染时,溶解氧会低于饱和值,尤其当藻类在水面形成遮光阻气层时,影响大气氧和水中氧的正常平衡以及水生植物的光合作用受阻,会使低层溶解氧大幅度降低,甚至趋于零值。此时将会导致厌氧微生物繁殖、水质恶化。
(4)中心河生化需氧量监测值的分析
从图5中可看出中心河生化需氧量的变化范围是23mg/L~47mg/L, 明显高于IV类水体的生化需氧量标准值。生化需氧量越高,表示水中需氧有机污染物越多。
图4中心河溶解氧DO监测值 图5中心河生化需氧量监测值
(5)中心河化学需氧量监测值的分析
如图6中所示,中心河重铬酸钾指数较高,变化范围为62mg/L~110mg/L,最大值出现在6月的#1处。重铬酸钾指数是表征水体中可被高锰酸钾氧化的物质,主要是有机物的含量。是一项重要的水质参数。在富营养化水体中由于浮游植物强烈的光合作用生成了大量的有机体,使水体的化学耗氧量明显增高。5月至7月间,中心河的重铬酸钾指数足以体现。
(7)中心河氮氨含量监测值的分析
如图7所示,中心河氮氮浓度都较高。最大偏差为1.96mg/L。最大值出现在6月,最小值出现在11月。氮氨浓度较高时必然会导致水域的富营养化。中心湖氮氨变化范围为1.85~4.97mg/L。达到标准值仅为#3处的1,2,11,12月数据以及#2处的1月数据。且#1处的数据均高于其它监测点的数据,可见#1处的富营养化最为严重。
可见对中心湖进行整治规划势在必行也刻不容缓。
图6中心河化学需氧量监测值图7中心河氨氮含量监测值
3.3水生态环境修复
中心河是贯穿上师大奉贤校区,与新农河和月亮湖等其他水域连通,因此它不仅和其他水体一起调节了局部气候,同时也具有一定的欣赏价值。但是由于疏于管理,导致目前中心湖富营养化程度严重,生物多样性遭到破坏,因此有必要对该河流进行治理,并需要通过多种方法的结合,已到达彻底修复河道水生态系统的目的。
3.3.1处理河流底部沉积物
富营养化湖泊中的底部沉积物常是一个营养库,在一定条件下可不断释放磷,这称为内部负荷。当外部负荷减少后, 内部负荷可补偿,使富营养化现象继续存在[7]。底泥疏浚与覆盖技术是河流污染治理中普遍采用的措施之一,可以较大程度的消减底泥对上覆水体的污染贡献率,进而解决内源释放而造成的二次污染问题,并为后续的生物技术介入创造出良好的生态条件。通过挖泥疏浚可以直接去除底泥中的营养盐含量,减轻内部负荷对湖泊的影响[8]。
3.3.2水生动物修复技术
水体中的藻类除受营养物质的控制外,也受到浮游动物和鱼类的控制。因此,可以通过放养浮游动物和鱼类来达到改善区域性水水质的目的。常用于摄食藻类的鱼类有螺蛳、鲢鱼、鳙鱼、鲫鱼等。根据调查,蚌类可以将水中悬浮的藻类及有机碎屑滤食;螺蛳主要摄食固着藻类,同时分泌促絮凝物质,使湖水中悬浮物质絮凝;滤食性鱼类,如鲢鱼、鳙鱼等可以有效去除水体中的绿藻类物质。我国的谢平、刘健康等(1999年)提出旨在控制蓝藻水华的非经典生物操纵法[9]可供参考。
3.3.3河道补水
可通过增加水利设施并加以调控,引入上游或者附近水源,加快水流速度等。既补充河道水量,又可以冲刷稀释污染水域,置换死水区的河水,使河流由厌氧状态变为好氧,在短时期内降低水体的污染负荷,改善水生动物、水生植物的生存环境,提高河流的自净能力,改善水环境质量[8]。
通过上述三种方法的结合使用,中心河水质有了明显的改善。
4.结论与建议
相较于化学修复法的易造成二次污染和物理修复法的治标不治本,生物生态修复法具有工程造价相对较低,不需耗能或低耗能,运行成本低廉,处理效果好且不会形成二次污染的特点。近年来这种技术发展很快,在国外已经达到工程实用化的程度,并且积累了系列观测数据。通过对上海师范大学奉贤校区中心河水质监测与相应的修复处理,可以得出以下结论及建议。
交疏挖底泥处理法,水生动物修复和河道补水法更具有可持续发展性,不仅可以节约财力,更可以全面改善生态环境,利用自然自我修复和净化的能力改善水质。
富营养化湖泊中的底部沉积物是一个营养库,单独采用水生动物修复或河道补水法,很难在短期内有效改变河道水质,所以定期清理河流底部沉积物是必须的。
在水域内放置生态浮床,并放养摄食藻类的鱼类等,以构成生物链。以达到在修复水质的同时增加河域的观赏性的目的。
加强点源和面源污染治理,通过加强截污纳管建设,加快城镇污水收集管网工程建设,从而从源头上根治水生态污染状况。
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【关键词】城市河道;生态护岸;类型;方案
随着城市居民对城市环境的要求越来越高,对城市的环境建设提出了更高的要求,使得城市的管理和建设部门也越来越重视,不断的学习国内外先进城市的管理和建设经验。通常在城市河道整治工程中,对生态系统冲击最大的因素是水陆交错带的岸坡防护结构。水陆交错带是动物的觅食、栖息、产卵及避难所,植物繁茂发育地,也是陆生、水生动植物的生活迁移区。岸坡防护工程材料设计在满足工程安全的前提下,应尽量使用具有良好反滤和垫层结构的堆石,多孔混凝土构件和自然材质制成的柔性结构,尽可能避免使用硬质不透水材料,为植物生长、鱼类、两栖类动物和昆虫的栖息与繁殖创造条件。
传统的河道护岸工程采用浆砌石断面护岸最为常见,它的挡土和抗冲刷特性非常突出,但是生态需求方面表现不足,它把水、河道及护坡分隔开,隔断了水体与土壤的直接接触,阻止了河道与护坡的水汽循环,断绝了水中生物的食物来源,破坏了水生物赖以生存和生活的环境,致使整条河道的生态环境不可能做到生态的持续延伸。所以,城市河道护砌建议以生态护砌为主,可采用预制混凝土网格、土工格栅、草皮结构,低矮灌木结合卵石游步路,使河道具有防洪、休闲和亲水功能。
针对城市河道的特点,生态护岸治理方案可以分为两大类:
1 植物类生态护岸
花草树木等自然材料护岸适用于河道周围没有永久性等建筑物及构筑物,水较浅,护坡较平缓,有一定的坡面,可以采用发达根系植物进行护岸固土,既可以达到固土保堤,防止水土流失,降低流速,增强抗洪,又可以满足生态环境的需要,保证自然堤岸的特性。
采用根系发达的原生草木来保护河道护岸稳定及生态。根系发达的固土植物在水土保持方面有很好的效果,利用植物发达的根系进行护岸固土,既可以防止水土流失,又可以满足生态环境的需要,还可进行景观造景。植物类护岸主要以保护小河、溪流的堤岸为主,可保证自然河道及堤岸特性,一些较大的、有弯道的河道,如种植水杉、柳树等具有喜水特性的植物,由它们发达的根系稳固土壤颗粒增加堤岸的稳定性,具有一定的抗冲刷能力。开始时堤岸抗冲能力差,此时可辅助采用土工织物固坡。随着树木花草生长壮大,抗冲能力会逐步提高。
在局部流速较大、护坡较陡的河道,在河道内侧可采用杉木、柳木等木材制成一定长度的木桩,垂直或倾斜打入地基,形成近于垂直的护岸,坡上种植植被,人工木桩护岸抗冲刷能力强、整体性好、适应地基变形能力强、施工简单、造价低廉等优点,既能满足可以保证河流水体与地下水之间正常交换,利于水生动植物的繁殖、生长的生态型护岸的要求,又能满足汛期河道堤岸不被为冲刷的需要。水生植物护坡,具有净化水质,水生动物提供栖息地,固堤保土,美化环境的功能。
2 工程类生态护岸
工程类生态护岸适用于河道周围有建筑物,河道坍塌严重,自然材料护岸的水体流动不可避免地会带走部分河道泥土,长期下去仍会出现塌方威胁附近建筑物及构筑物、道路等设施。针对这种情况,可采用天然材料、土工材料等进行护底护坡,如在坡脚设置各种种植包,采用块石、砌块或其他材料等做成砌体挡土墙,挡墙可渗透性,斜坡种植植被,实行乔、灌木、地被相结合,固堤护岸,既保护周围城市具有抗冲刷能力、整体性好等优点,又能满足生态型护岸的要求。
2.1圆木桩护岸。圆木桩护岸可用在河道附近有房屋、道路或围墙等建筑物处,施工时不便于开挖直立式浆砌石挡土墙基础的地段,圆木桩护岸施工时对岸线周边环境扰动小,施工方便。在施工河道岸线上打入圆木桩,木桩可采用松木圆桩,考虑木桩打入后,实际上在木桩之间还是存有空隙,为防止木桩间距之间空隙导致水土流失,在木桩后设置竹篦片封边,竹篦片后铺设一层土工布,设竹篦片是一项辅助工程措施,在工程建成初期是比较管用的,日久待木桩护岸前水生植物形成,岸坡绿化植物根系深入土体后,整个护岸包括土体基本可形成自身抗渗稳定,如将来局部地段有渗透掏空现象,可在河道管理养护中加以解决。
2.2生态袋护岸。生态袋护岸是一项新型植被护坡技术,它结合土工合成材料应用技术、传统植被护坡技术和边坡治理加固工程技术等,主要由生态袋(管)、连接扣、植被三个核心要素以及其他辅助材料组合而成,植被生长和植被作用是生态袋护岸技术中最核心的特点。袋内装填种植土,为植被提供生存环境,随着植被根系的生长,不断延伸发达,生态袋个体植被根系牢固的连接在一起,使系统整体性大大加强,从而有效巩固了系统的稳定性。植物根系穿透生态袋,延伸到坡体内部,植物根系对坡体具有(深根)锚固和(浅根)加筋作用,从而增强边坡的稳定性,并将生态系统与边坡牢固的联系在一起,构筑一个集“生态、环境、工程”于一体的边坡防护结构。
2.3绿化混凝土护岸。按照天然材料在护岸材料中所占的比例,绿化混凝土护岸属于多自然型护岸,是指在自然型护岸的基础上,再用混凝土、钢筋混凝土等材料的护岸,该类护岸也可以看作是对混凝土护岸进行景观及生态功能的改进。绿化混凝土预制块以碎石、水泥按C20配比拌和,用机械或人工的方法制成一定尺寸的块体,并铺砌在经过整坡的土坡面上,再利用绿化混凝土块体表面的孔隙填充复合土,在设计常水位以上的坡面用液压喷播种植植被。在水位变化区栽植水生植物,经过一个生长季,植被的根系将沿绿化混凝土块体的孔隙生长至块体下面的土坡。这种绿化混凝土护岸是由混凝土和植物共同起到护坡、固土的作用。
城市河道生态护岸工程的目的就是要对直立状土坡段进行加固整理和生态修复。生态护岸的设计应结合各河道的特点力求做到1)应满足河道功能、河岸堤防稳定的要求,并降低工程造价。2)尽量减少刚性结构,设置多孔性构造,为生物提供一个安全的生长空间,增强护岸在视觉中的“软效果”,美化工程环境。3)确定水位变幅范围,结合植物调查结果,选择不同区域和部位合适的植物。4)布置建筑物时考虑人们的亲水要求。城市河道可采用第一类生态治理方案,能够使其达到自然稳定的坡岸效果。在房屋、道路附近的河道,采用第二类生态护岸治理比较合理,这种护岸目的性明确,不破坏河道原生态,适合河道的生态特点,最有可能得到推广应用。
(一)基本情况
简述本辖区农村河湖水系基本情况,包括农村河流数量、河流长度、河网密度,湖泊数量、湖泊水面面积等。分析河湖水系特点及区域分布情况,提出流域面积3000km2以下河流、以及与其有水力联系的水面面积1km2以下湖泊清单。
(二)现状评估
现状情况。从河湖地貌形态、水文水资源、水环境质量、水生态系统、水文化保护、水利基础设施、河流管护水平等方面,分析评价农村水系现状情况。
取得成效。从中小河流重点县综合整治、农村河塘清淤疏浚、清洁小流域、河湖水系连通等方面,简述近年来农村水系综合整治工作开展情况及取得成效。
存在问题。从河湖淤塞萎缩、河道防洪标准不足、水体污染、水生态退化、管理薄弱等方面,综合分析农村水系存在的主要问题及产生的原因。
(三)面临形势
按照乡村振兴要求,从保障农村水安全、改善农村人居环境、推动农村发展、加快美丽乡村建设等方面,提出农村水系综合整治面临的形势。
二、编制依据
根据本县域实际情况,结合乡村振兴、农村人居环境整治、村庄规划、扶贫要求等,重点从本省、市、县相关政策文件、规划方案、规范标准等方面,分层次、提出与农村水系综合整治实施方案编制有关的依据。
三、指导思想和基本原则
(一)指导思想
围绕农村水系综合整治思路、目标、任务,提出本县农村水系综合整治的指导思想,重点体现尊重自然、问题导向、以水系为脉络、山水林田湖草系统治理。
(二)基本原则
提出本县域农村水系综合整治应坚持的基本原则,如生态优先、以人为本、系统治理、强化管护等,指导农村水系综合整治工作高效开展。
四、实施范围与治理目标
(一)实施范围
综合考虑整治需求、治理工作基础、地方财力、人口布局等因素,提出本县域2019-2022年需要开展治理的农村水系清单,并明确各个河流水系具体治理范围。
(二)治理目标
统筹考虑县域经济社会发展需要、农村河湖水系综合整治要求与投资可能,从恢复河湖基本功能、修复河道空间形态、改善河湖水环境质量等方面,提出到2022年纳入实施范围的每个河流水系(项目)的治理目标,给出治理河长、改善水生态环境、提升防洪排涝标准等方面的量化目标。
(三)治理标准
针对本县域纳入实施范围的各农村水系(项目)的治理目标,从功能、岸线、岸坡、河流、水体、文化、管护等方面,提出可量化、可操作、可考核的治理标准。
五、治理布局与措施设计
(一)治理布局
针对实施范围,提出到2022年各水系综合整治的总体布局,明确其治理思路、分区重点和方向,合理安排主要措施和重点项目,在此基础上,绘制本县区总体布置图和分水系总体布置图,具备条件的,也可绘制分水系实施效果图。
(二)方案比选
针对农村水系治理布局,围绕河道清障、清淤疏浚、生态护岸(坡)、水系连通、水源涵养与水土保持等措施,综合考虑经济、社会、生态等因素,进行不同措施方案比选。
(三)治理措施
1、河道清障
明确存在“四乱”现象的敏感河段,说明拟采取的整治措施及工程量,建立“四乱”位置、整治措施、工程量清单。
2、清淤疏浚
明确需进行清淤疏浚的河段、确定清淤深度、计算清淤工程量,说明拟采取的清淤技术、施工设备以及污泥处置方式。
3、岸边整治
明确存在防洪不达标、滨岸带破坏严重、硬化比例较高等问题的河段位置、范围,初步选取岸坡断面形式、结构形式以及植物配置方式,计算主要材料用量。
4、水系连通
明确存在河湖水系割裂、水体流动性差等问题的河段,初步选定连通线路、从河道开挖、涵管沟通、小型引排水配套设施建设与改造等方面,说明拟采取的连通方式、具体措施设计以及相应工程量。
5、水源涵养与水土保持
明确水源涵养与水土保持的治理范围,说明拟采取的措施(工程、林草)及相应配比,推算各类措施数量及工程量。
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。
关键词:河道; 生态; 建设
Abstract:In the river of history, all on the theory and practice of ecological construction for improving and perfecting, the Xin Jiang Tong River ecological construction as an example, since the river ecological management and ecological restoration project started, demonstration, as the river ecological engineering technology and popularization provides effective experience.
Key words:River course;Ecological;Construction
中图分类号:X171.4 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
近年来,在水利部治水新思路的指导下,城市河流园林化是新一轮河流的人工生态化改造,我市大力推进生态河道建设,并逐步转变了我市的河流整治思路,逐渐形成了以“面变宽、河变深、岸边绿、水变清”为整治目标的生态河道建设模式,走出了一条淤泥还田施肥、抬高圩堤洼地、建后长效保洁、改善水生态环境、提升河道综合功能的生态治水之路。为了全面推广应用植物修复技术,改善现有的水环境,通过辛江塘由“点”到“线”的实践,不断完善“人水和谐”的治水思路与技术措施。下面以清流河河道生态建设项目为案例,进行方案与效果探讨。
一、工程概况
清流河,滁州市穿城段治理范围为老五孔桥至会峰路桥下游500米左右,河道治理长度6.347km,面积约265公顷,其中河道6.3公里,河堤建设11.1公里,截污管道11.1公里,园林绿化230万平方米,河道生态建设包括土建工程、绿化工程两部分。由于河床开阔,且与城市总体规划的生态隔绿地相接,以市民游赏与水源涵养、水质净化、生态保护、科普教育的湿地景观为主题,承担起保护城市湿地,创造优质生态环境,象征着滁州生机无限的未来。
二、组织实施情况
2.1 生态理念设计方案确定
根据《滁州市城市防洪总体规划》、滁州市人民政府建设清流河“生态河道”示范要求,在工程规划设计中,邀请水利、植物、生物等不同领域专家进行咨询,从河流生态修复的技术高度,确定了清流河整治方案:一方面,通过对河道清淤,腾出水体空间,加大河流蓄水量;同时,尊重自然、尊重历史,宜宽则宽、宜弯则弯,保持河道的自然形态,也有利于降低流速、缓解冲刷,更有利于生物多样性的保护。另一方面,划定一定的范围,以植物作为建筑材料来代替硬性护案,保证河道两岸的修复需要,通过增强岸边动植物栖息地的连续性,营造出多种多样的环境条件,形成丰富、稳定的生态系统。
2.2 物种调查
该区域原生植物品种丰富、多样。植物品种有衫类、松类、樟类、竹类、椿类、匍匐藤本类、野茭白、水竹、芦苇、茅草等。
但随着社会经济发展和农业耕作制度改革,受自然和人为等因素的影响,近二十年来,河岸塌陷,水土流失,河道淤积和污染日益严重,导致水质严重恶化。清流河沿线植物品种变得单一,缺乏多样性,断断续续,尚不构成群落。同时鱼、虾等水生物的数量不断减少。
为此,我们根据土质、本土植物类型和特征、水位条件及其变化情况来配置适宜的植物,尽量作到材质自然化。
2.3 群落构建特性
清流河植物群落的构建,从维护河道两侧区域的生态环境和可持续发展的原则出发,基于防洪、航运基本功能之上的自然生态区域,根据河道走向及功能分布,把生态绿化带进行分区结合布置。群落构建主要包括内在功能性、外在观赏性、技术的可靠性、运行的经济性四个方面特性。
2.3.1 内在功能性
传统的人工砌石驳岸在保持水土、抵御洪流、保持河道畅通无阻等方面优势明显。而自然生态原型的驳岸如何与前者所表现的功能相媲美呢?清流河工程的防洪标准是50年一遇,即在滁州历史上有记载的50年最高洪水位的基础上再加上1.5米,以此为设防高度。同时工程沿路还建了7台泵站,一旦清流河水倒灌发生内涝,就可以启用泵站,将城市里的水抽到河里,有效解决内涝问题。
2.3.2 建橡胶坝
为方面控制不同时期的水位,工程在滁州首建橡胶坝,达到汛期可以防洪,枯水期可以蓄水的目的。此工程位于清流河会峰路桥下游约2.3公里处,其主要建筑物由拦河橡胶坝、调节闸及排水泵站等建筑物组成。清流河橡胶坝工程建成后,不仅不影响河道汛期防洪,而且抬高了枯水期清流河城区段水位,满足上游河道横向水岸相映的动态滨水空间和生态湿地廊道景观设计要求。同时改善城区段滨水周边环境效果和人居环境,减轻河道污染,使下游农业种植区农田有较好的水质灌溉。坝体由两根粗大的橡胶管组成,管内注入水,对河水就具有了阻拦效果。后面有2个调节闸,平时上游水多的时候就从2个调节闸往下游放水,但是遇到雨水较多或者洪水季节时候,橡胶坝的作用就显现出来:从中间粗大的管子中间把水抽出,橡胶管就瘪下去,这时水就能从河流中间往下游去,达到全面泄洪的目的;而等到洪水过去,再把水抽进两根管子中间,就又可以恢复坝体,拦截水位。
2.3.3 技术可靠性
对实施地段土方的平整改造及适宜的放坡坡度保证施工种植前期的土方不易流失,而对植物的合理选择、以及相互之间科学的搭配可确保防护林成林后的功能体现。植物的合理选择主要表现为:树种的深根性、喜水或对水淹有一定忍耐性、以及所选地被的固土能力。树种间的搭配的科学性主要表现为:速生树种与慢生树种的搭配及所占比例,常绿与落叶树种间的搭配及所占比例、乔木、灌木及地被的搭配及所占比例等,目的就是区别南方的四季常青、毫无变化,形成一种万物枯荣变换、四时景致不同的效果,从而确保在雨季期间或洪水泛滥时对护岸的综合保护。
2.3.4 运行的经济性
项目实施期间的经济性主要表现在:所选树种的品种、规格--大量乡土树种的利用不但使树种的适应性得以体现,成活率提高,同时该类树种在市场上同比规格树种相对销售价格较低;适宜的种植季节以及种植天气也是项目实施的前期经济性运行的制约因素之一。后期经济运行的表现为:通过前期的科学栽植、管理形成良好的树势,增强树体对外界不良气候、因素的抗性,而合理的密植及科学的配置形成树丛的群体优势,在树种之间的相互作用,以达到发挥更大的生态效能,最终能起到节约管理成本的目的。
三、实施效果及实验结论
3.1 实验效果
为了验证生态修复方案的预期效果,滁州市重点工程建设局按照《滁州市城市防洪总体规划》要求,将清流河穿城段打造成融城市防洪、景观建设于一体,满足市民休闲、观光、度假需求;选择800米 河道作为试验段,共种植五个模式,每个模式长度为50米,相邻模式连续种植。每个模式至少重复三次,以确保产生的数据极具科学性,又具有合理性。共种植香樟、夹竹桃、紫藤、榔榆等27种乔灌木草植物。
从植物长势来看,试验植物中适宜种植生长的植物有:榔榆、黄山栾树、意杨、小蜡、苦楝、木芙蓉、红叶李、南天竺、合欢、薏苡、高羊茅、桑树、木槿、垂柳、复叶槭、紫荆、慈姑等(按长势效果排序);不适宜种植生长的植物有:紫藤、白玉兰、重阳木、银杏、杜英等(按长势效果排序)。
通过对测钎的出露数据统计,课题段种植草本植物比其他段没种植草本植物的水土保持能力要强,土壤流失伴随植物生长的繁茂而逐步减弱。
3.2实验结论
综合以上各种指标的检测,生态修复的实际效果符合方案设想,生态修复的效果是明显的:
3.2.1 提高抗洪、护堤能力,缓解边坡水土流失
1)流水处(常水位以下)利用芦苇、野茭白、香蒲、千屈菜、水葱等水生植物,以其柔韧的枝叶,缓冲水流,减缓船行波的冲刷;
2)浅水处(常水位)利用水杉、池衫、落羽杉、水紫树等耐水性好、短期耐淹植物,通过其生长舒展的发达根系,固土护坡,防止河道两岸土方的坍塌;
3)岸坡上(常水位以上)利用乔、大灌、低矮灌木以及野生地被植物组成的复试植物群落,减弱雨水对提防的冲刷,减少表层土的流失,同时,稳固从堤顶冲刷下来的外来土壤。
3.2.2 水质得到改善,水生动物生长良好
该河道整治之前,河内鱼类、螺蛳、虾等水生动物几乎没有;采取生态修复后,两岸水生植物丛中小鱼成群,鲫鱼、草鱼、黑鱼等嬉戏其间,空中白鹰低飞,夏夜青蛙齐鸣,说明通过河道生态治理,水质已经得到了明显的改善。此外,结合对该河《水质评价报告》显示“五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮等指标有不同程度下降,虽然水质类别不变,但超标项目的数值在逐年变小,且溶解氧在逐渐变好,总体水质在向好的趋势发展。”说明通过河道生态治理,为水质的改善和环境变化创造了条件。
四、结语
后期监测的重点包括河流水质、生物物种类型的数量、河流泥沙含量、河岸侵蚀和淤积情况,以积累技术和经验,为其他工程建设提供借鉴。同时,按照适应性管理方法,对工程中所存在的问题及时分析,并提出其它解决方案。特别加强工程的初期保护,使河流生态系统达到一定的恢复力,按照自然演变规律可持续发展。防洪、排涝、景观、市政,四位一体的清流河综合整治工程在加固城市防洪体系、减轻河道污染的同时,也通过构筑滁城大型水生态景观,改善着城市的居民环境、提高居民生活质量、提升城市品位,逐渐成为滁城一道崭新的亮丽风景。同时,随着城市建设进程的加快,清流河景观工程也正在逐渐成为滁州市新的旅游亮点,在社会效益的基础上呈现巨大的经济效益。
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我市水生态监测应包括对大范围生态系统的宏观监测,传统的监测技术不适应于大区域的生态监测,只有借助于现代高新技术,高效、快速地了解大区域生态环境的动态变化,为迅速制定治理、保护的方案和对策提供依据。遥感、地理信息系统与全球定位(统称3S集成)一体化的高新技术可以解决这个问题,在实际中通过建立生态环境动态监测与决策支持系统,有效获取生态环境信息,实时监测区域环境的动态变化,进而掌握该区域生态环境的现状、演变规律、特征与发展趋势,为管理者提供依据。
23S技术优势
3S技术是遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)的统称,是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合,多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
2.1遥感技术(RS)。RS是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息,并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理,从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术。
2.2地理信息系统(GIS)。GIS就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统,它不但能分门别类、分级分层地去管理各种地理信息;而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等;还能查询、检索、修改、输出、更新等。地理信息系统,还有一个特殊的“可视化”功能,就是通过计算机屏幕把所有的信息逼真地再现到地图上,成为信息可视化工具,清晰直观地表现出信息的规律和分析结果,同时还能在屏幕上动态地监测“信息”的变化。
2.3全球定位系统(GPS)。GPS是美国从20世纪70年代开始研制,于1994年全面建成,具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS是由空间星座、地面控制和用户设备等三部分构成的。GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息。
33S技术在水生态监测中的应用
3.13S技术用于水生态监测本底数据调查。“3S”技术为生态监测信息管理动态化、综合化、宏观化提供了新的技术手段,为建立监测信息库,融合监测数据、实验分析数据、统计数据、文字数据、地图数据、图像数据等提供了良好而高效的平台;也是水生态健康分析与评估的基本工具。在编制我市水生态系统监本底数据资料及陆地卫星图像图件,并定期调查哈尔滨各种湿地的分布和类型。在收集历次地面调查有关资料及图件的基础上,进行对比分析研究,拟定湿地类型分类系统,然后对遥感图像的影像进行初步解译,建立影像解译标志,进行判读区划,并绘制湿地类型图班,经野外实地抽样调查验证、补充修改后,编制湿地类型分布图,经过分类量算面积统计,得到哈尔滨湿地各种分布类型及面积,绘制哈尔滨湿地类型电子分布图,为以后湿地保护建设监测奠定基础。
3.2建立由3S技术支持的指标体系。哈尔滨市水生态监测中心已经于2011年起开展了松花江哈尔滨段水生态监测工作,初步建立哈尔滨市水生态监测指标体系,包括:小流域常规监测评价指标体系;重要支流和干流常规监测评价指标体系;湿地常规监测评价指标体系。由于哈尔滨市水系均属松花江水系,水生态系统中每项生物指标的变化,与区域生态环境的水文、水生生物、水质等水生态要素变化有着密切的关系,并相互影响。为此,紧紧抓住影响我市水生态系统敏感因子,建立科学的水生态系统监测体系,尤为重要,特别是针对我市近几年来,以滩涂湿地保护与修复实践,建立以湿地为宏观监测评价单元的水生态系统监测指标体系,采取3S技术和地面监测相结合,宏观监测和河流断面微观监测相结合,定点网络监测的定性和定量分析有机结合,并建立水生态环境动态监测与决策支持系统,有效获取水生态环境信息,实时监测区域环境的动态变化,进而掌握区域水生态环境的现状、演变规律、特征与发展趋势,为迅速制定保护、修复方案和对策提供依据。
4结束语
【关键词】城市河道;治理;水土保持;方案设计
1.前言
河流作为水资源的重要载体,不仅能作为饮用水的最直接来源,还能够在农畜生产、水力发电、休闲旅游等各种领域中彰显出重要的应用价值,而河道作为河流的载体,对河流的生态状况和周边环境均有着较直接的影响。因此,保护河流应从保护河道着手。现阶段,中国的城市化进程已经开始呈现出迅速发展的态势,城市中的河道已经在人类活动以及城市化进程的影响下受到了较大程度的干扰,水质污染严重、泄洪设施被商业区侵占等问题频频发生,对城市地区的生态环境造成了严重的影响。因此,通过设计合适的水土保持方案来治理河道,在保护环境和修复效果两者间取得最优平衡,具有重要的现实意义。
2.城市河道水土流失的成因分析
2.1城市河道结构呈现单一化。多样化的河道结构在防洪和保护生态环境等多方面均有着优秀效果,但现阶段,各种因素使得城市河道结构呈现出单一化的趋势,导致水土流失严重。以河道岸线为例,我国江南地区河网密度高,为了加大比降,缩短航程,往往会采用人工方法裁去河道过分弯曲部分,这就使得这些城市地区的河道结构较为单一,河网主干化现象严重。而在河道断面上,部分城市地区过分强调防洪功能,多采用输水性能好又便于施工的梯形断面作为河床结构,导致水流流速均一,水土流失现象严重。
2.2城市河道水污染情况严重。随着工业化和城市化进程的加快,以工业污水为代表的一系列的污染源正对城市河道的水质造成严重的破坏,水污染问题也成为城市河道面临的主要问题。部分城市的制造业企业为了谋取更大的利益,工业生产过程中产生的污水未经处理或处理不完全就直接排进城市河道中,污水中含有的重金属元素和有毒物质会对城市河道中的水生物平衡造成严重破坏,一旦这种破坏超出城市河道中河流生态平衡的自我修复能力,就会进一步恶化水土流失情况。
2.3人为因素加剧河道水土流失。加剧河道水土流失的人为因素主要包括以下几点。一是河道的泄洪区,蓄洪区在当前城市化的影响下被用于商业建设的情况频频发生,致使河道的生态平衡遭到了严重破坏。二是河坡平台被擅自侵占,削坡违章种植,挖坡卖泥制砖等情况在一些城市中频频出现,导致河道自我修复能力受损。三是船行波的冲刷也使得河道水土流失加剧。以上海市崇明地区为例,崇明河道属于六级航道,其要求机拖船航速小于6km/h,但由于上海地区经济发展水平较高,河流运输量较大,在崇明航行的内河船只多由大中型机动船构成,设计时速都在11km/h以上,严重超出崇明河道的允运标准,航行过程中的波涌浪爬高往往高达50cm以上,导致崇明河道在船行波的冲刷下出现农田冲毁、河床淤高、水土流失等一系列情况。
3.城市河道治理工程水土保持方案设计
3.1全面规划,提高河道治理方案设计标准。随着城市化进程的加速,传统的行洪、排涝等河道治理方案已难达到最优化的治理效果,方案设计人员应当立足于此,对所承担的城市河道治理工程进行全面分析和规划,从而切实提高河道治理方案设计标准。可考虑在方案设计中尽可能让部分工程项目在实现河道功能的同时兼备水土保持的效益。例如针对城市河道结构呈现单一化的问题,可考虑采用生态袋护岸替代传统的水泥护岸,并适当在河坡种植乔灌木以完善生态环境的水土保持方案。生态袋护岸具有与自然河岸相类似的表面粗糙度,能够防止河道长期被的高速水流冲刷侵蚀,且自身的多孔隙和透水性也使得城市河流与地下水层进行交换,有利于亲水性植物和水生动物的生长,除了起到传统的水泥护岸保护河岸的作用以外,在稳定生态环境方面亦有着重要表现。2011年,邵武市同青溪河道水土保持方案中曾采取这类生态袋护岸设计,且当时在堤脚种植本地河岸及河滩野生的水竹、小刚竹,在岸坡种植宽叶雀稗、水柳等水生植物,如今已建成了水清岸绿的河道生态环境。
3.2运筹帷幄,避免施工期间水土流失加剧。城市河道工程施工期是加剧水土流失的重要时段,因此,在水土保持方案的设计过程中,相关的设计人员需要对施工期的各类工序进行综合考量,从而在施工期做好水土保持工作。在施工工期的安排上,应当做好最优化选择,尽可能避开雨天和汛期进行施工。在弃土场的选择上,如果该城市地区具备城市弃土弃渣场或建筑垃圾消纳场,弃土应运往这类地区进行处理,如不具备该条件并选择河岸附近作为弃土场时,应确保弃土场表面平整,并于表面及边坡建立适当的防护措施避免水土流失加剧。对于临时围堰、临时道路等各类临建工程,可考虑在围堰的两侧围堰肩处采用草垫防护。对于回填土方,应做好临时堆放的各项准备工作,避免堆放过高、堆放角度过大造成遇大雨产生水土流失,可考虑在堆土表面上使用防尘网或是撒播适应性强的草籽进行遮盖。
3.3综合治理,工程措施与生物措施相结合。工程措施涉及浆砌石护砌设计、堤顶硬化路面工程设计等等,如表1所示,方案设计人员应当根据河道的建设和生产特征、水土流失特点以及地质情况,对工程布局和功能区划进行分区,并辅以合适的防治措施。以天津市区北侧的永定新河河道为例,该城市河道在水土保持方案的设计过程中有效将工程措施与生物措施相结合。在工程措施方面,设计人员为了避免堤防在长期风浪作用下遭受冲刷,采用了如图1所示的浆砌石护坡,下设粒径5-25mm,厚为10cm的随时垫层,在其下方铺设400g/m^2的无纺土工布,并在护坡与堤顶相交处的封顶位置沿堤轴线方向设置了一段40cm*40cm浆砌石矮墙,以使得堤顶所蓄积的雨水能够排至迎水侧堤外,起到了较好的保护作用。此外,该方案还充分考虑了堤顶水土流失的情况,在堤顶采用硬化路面的解决方式避免水土流失。具体内容包括路面向迎水侧设置2%的倾斜坡度以使得堤顶排水能够沿此排除,采用总厚度6cm的沥青碎石结构进行道路面层铺设等等。在生物措施方面,该方案设计采用了在堤防两侧及堤间种植具有观赏性多年生的乔木、草皮等种植物,在防潮闸翼墙后平台采取乔灌草结合的方式以保护城市河道的生态环境,并针对削坡违章种植,挖坡卖泥制砖等情况进行了码头工程生物措施设计工作,包括换耕植土,坑底铺灰渣做隔盐层等等。
3.4科学管理,真正落实河道水土保持工作。俗话说“三分建七分管”,城市河道治理工程亦是如此,相关的方案人员应当立足于此,与当地政府联合共同做好城市河道的管理工作,以使得河道水土保持工作真正得到落实,具体可从以下几个方面着手。首先是严格执行当地的河道管理条例,加大依法治河的力度。切实做到有章可循,依法管理。例如针对城市河道水污染严重以及河坡平台被侵占的情况的情况,应当当地的河道管理部门需要加强执法力度,严格查处将未经处理的污水直接排放进城市河道的企业,并依照相关法律进行处理。同时确定河坡平台的归属权,对侵占平台违章建筑、堆积杂物、削坡违章种植,挖坡卖泥制砖的人员进行普法教育,屡教不改者可依法处理。最后,还应当针对部分城市河道的船行速度进行控制,可考虑在进港船只上配备限速器,具体限制速度应根据城市河道地区的等级进行设置,出港时方可拆卸,新疏浚的河道要制定一段时间的保养期,实行封港停航,以保护城市河道的生态环境。
4.结语
水土保持作为河道治理工程建设中的重要组成部分之一,在保障河道生态环境等方面有着不可忽视的重要意义。相关的方案设计人员应当立足于此,在制定方案时,充分考虑可能发生的水土流失现象,从而使得城市河道治理工程的水土保持工作能够真正得到落实。
参考文献
[1]程蒙.河流治理规划设计新理念与实践应用[J].河东水利,2014,(13):12-15.