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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.
关键词:洞庭湖;水生态系统;现状;问题;建议
中图分类号:X-4 文献标识码:A
一、引言
得天独厚的生态资源是洞庭湖区的核心资源,是洞庭湖区最大的资本、最好的品牌、最强的竞争力、最重要的生命线。
李白称颂它“水天一色,风月无边”。《岳阳楼记》强调“巴陵胜状,在洞庭一湖”。《洞庭湖志・艺文论》曰:“自来地理山川,一切艺文,至洞庭湖可谓极天下之大观,尽古今人文之能事矣。”
保护好了洞庭湖区的生态,就保住了洞庭湖区的价值、洞庭湖区的地位和特色。因此,在洞庭湖生态经济区建设中,必须始终把生态优先放在最重要的位置。近日,笔者就湖南省益阳市洞庭湖区水生态系统情况进行调研,经调研发现,近几年来,尽管益阳市在洞庭湖水生态系统的修复方面做了大量工作,但问题仍然严重,必须引起各方高度重视。
二、工作现状
(1)政策文件陆续出台。近几年来,按照中央和湖南省委、省政府的要求,抓住洞庭湖生态经济区建设的重大机遇,当地适时出台了一些政策文件,有力地谋划和推进了洞庭湖水生态修复和保护工作。一是规划类文件。《益阳市洞庭湖生态经济区规划》已经公布。由益阳市水务局组织编制的《益阳市水功能区划》一书正式出版发行,这标志着益阳市实施最严格水资源管理制度有了更加科学、详细的标准。洞庭湖益阳生态经济区水利、旅游产业、交通建设、环境保护、国土开发整治、现代农业、工业发展、城镇发展等规划也将陆续出台。二是工作方案。益阳市人民政府印发了《益阳市最严格水资源管理制度实施方案》。益阳市水务局、市发展和改革委员会、市经济和信息化委员会、市财政局、市国土资源局、市环境保护局、市住房和城乡建设局、市农业委员会、市审计局、市统计局联合印发了《益阳市实行最严格水资源管理制度考核工作实施方案》。此方案的正式出台,意味着益阳市人民政府对各区县(市)实行最严格水资源管理制度考核工作已走上制度化、规范化轨道。此外,《益阳市生态功能红线划定试点工作方案》《益阳市城市规划区内自然山体水体保护与利用管理办法》等文件也相继出台。三是决策决定类文件。《关于加强资江流域益阳段水资源保护工作的决议》《加强益阳市城市规划区内自然山体水体保护的决定》相继。
(2)项目建设亮点纷呈。2014年,大力推动各类水生态修复工程。农村饮水安全工程建设加速推进。投资6.27亿元,建设农村饮水安全工程207处,为128万人解决了农村饮水不安全问题。志溪河、兰溪河流域综合治理成效明显。筹资2300万元,完成兰溪河治理龙头工程――团洲闸建设;争取国家投资5077万元,全面启动兰溪河河道清淤、固脚护坡与生态修复;投资510万元,完成了志溪河重要河段整治,两河水质得到明显改善。沅江市启动水生态文明城市建设,“五湖连通”等重点水生态保护项目有力推进。沅江市五湖连通工程从2007年开始设计实施, 总投资约20亿元,通过清淤建闸、河道整治,使河水通畅而变得清澈;通过小桥、栏杆的点缀,使河道美观;通过在沿河两岸种草植树,使环湖路形成一条优美的“绿色长廊”。南县以创建国家级生态县为目标,打造南茅运河百里生态走廊。该项目于2011年启动建设, 截至目前,一期工程累计完成投资5.02亿元,运河基础功能得到治理与恢复。
(3)河湖管理力度加大。开展堤防管理年活动,堤防管理方法和模式不断创新。建成水库实时监控管理系统,实现了益阳市在册517座中小型水库以及资江干流5级梯级电站雨水情信息遥测,实时对水库水位和降雨量进行自动测报,有效提升了防汛突发事件应急指挥救援能力。启动了益阳市水资源管理实时监控系统建设,益阳市中小河流水文监测系统建设项目全面开展。一些违法筑坝设网问题得到整治,切实维护水域生态系统平衡和渔业可持续发展。南县广泛宣传发动,并采取多部门联合执法方式,严厉打击非法炸鱼、电鱼、毒鱼和无证捕捞等行为,坚决取缔灯光诱捕网、定置网、迷魂阵和拦河网等渔具,为放流鱼苗生长创造良好环境,得到上级部门和社会的一致好评。
三、主要问题
【基金名称】哈尔滨师范大学大学生实践创新基金项目
湿地,与海洋、森林并称为地球上的三大生态系统,是具有独特生态功能的自然综合体,也是保障全球生态安全和人类经济、社会可持续发展的重要资源。近年来,由于人为干扰程度的增强,全球湿地正面临面积缩减、生态系统退化等诸多问题。大庆作为拥有120万公顷湿地的城市,多年来油田的开发和建设,以及对湿地的盲目开垦与改造,导致其得天独厚的湿地资源遭遇同样的生态威胁,因此,开展受损湿地生态修复工作的必要性显而易见。而生态修复效益评价,不但是生态修复工作的重要组成,也是进一步调整和优化生态修复方案的现实依据。以下将以位于黑龙江省大庆市城区内的龙凤湿地自然保护区为研究对象,将湿地生态功能和生态修复理论作为基础,从生态效益方面,对其生态修复情况进行初步评价。
研究区概况
龙凤湿地自然保护区简介
龙凤湿地自然保护区,位于黑龙江省大庆市龙凤区东南部,东经125?7′~125?5′,北纬46?8′~46?2′,距离市中心仅5km,总面积5050.39公顷,2003年被批准建立为省级自然保护区,是我国位于城区内部面积最大的天然湿地。保护区地处温带大陆性季风气候区范围内,四季分明,温差较大。其内部地势低洼平坦,泡沼相间,自然坡降不大于千分之一。土壤则由草甸土和沼泽土组成,其中沼泽土是其主要的土壤类型,分布面积约占自然保护区总面积的80%左右。
龙凤湿地生态修复情况概要
所谓生态修复,是指对生态系统停止人为干扰,利用生态系统的自我调节能力,辅之以人工措施,使受损的生态系统得到恢复,或向良性方向发展。其目标是实现生态系统功能的恢复和合理结构的重建。
龙凤湿地的生态修复建设,从20世纪90年代以后开始。1998年,龙凤区政府正式着手龙凤湿地生态修复工作,在原北二十里泡滞洪区湿地的核心地带,规划了龙凤湿地自然保护区,并成立龙凤湿地自然保护区管理处,其与大庆市防洪工程管理处等相关部门一道,实施对龙凤湿地的生态修复工程。
龙凤湿地生态修复效益评价
水质评价
根据大庆市环境监测中心站2001年7~9月,对龙凤湿地自然保护区的水质监测数据,对比2010年5~8月,胡远东等于龙凤湿地管理中心观景平台附近获得的水体采样数据,选取PH值、石油类、总磷、汞、CODMn、BOD5六项指标作为水质比较依据,运用《地表水环境质量标准》中Ⅲ类水质(集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区)为评价标准,采用单因子指数评价方法,从水质变化方面,分析龙凤湿地生态修复效果。
单因子指数评价方法计算公式
(1)
(1)式中,P为水体的综合污染指数,Pi为第i项指标的污染指数,n为评价指标数。
(2)
(2)式中,Ci为第i项污染物的平均值,Cis为第i项污染物的评价标准值。
其中,对PH指标的计算方法为:
(3)
(3)式中,CPH为实测的PH平均值,CPHs为PH的评价标准值上限。
各项水质指标对比结果(见表1)
表1 大庆龙凤湿地生态修复水质
单因子指数评价法结果
评价结果显示,截止至2010年,龙凤湿地水体污染程度有所减轻,综合污染指数相较近10年前明显下降,主要体现在PH、石油类、总磷三项指标上,尤其PH、总磷两项指标,按照国家《地表水环境质量标准》的规定,处于Ⅲ类水质标准值之内,说明经过生态修复,龙凤湿地水体在水质方面取得初步改善。
但对比发现,2010年汞、CODMn、BOD5三项污染指数相较2001年成倍增加,且除PH、总磷外,其余指标均未达到《地表水环境质量标准》对于Ⅲ类水质的相应要求,因此,龙凤湿地有机污染仍然较为严重,对于龙凤湿地水环境的治理工作任重道远。
生物物种多样性评价
由于龙凤湿地位于大庆城区内部,受人为活动干扰较大,湿地范围内曾遭受不同程度的分割和破坏,在龙凤湿地自然保护区成立之初,生物的种类和数量相对稀少,其中鸟类的数量仅为5万只。但经过近年来的生态修复,情况已有明显好转。
目前,龙凤湿地内有64科314种维管束植物、207种野生动物,分别占湿地植物、动物种类数的28.4%和28.6%。湿地动物中包括鸟类76种,其数量已恢复至15万只。另外,龙凤湿地国家Ⅰ、Ⅱ级保护动物的成份,在整个物种组成中占有很大比例,且其势有增无减,越来越多。
植物物种。龙凤湿地内部地势平坦,为无林区域,植物资源主要以沼生、湿生植物为主,共计314种,其中还包括多种经济植物,如问荆、蒲公英、细叶百合等药用植物50~60种,菱、慈姑、野燕麦等淀粉植物10余种。此外,经过对芦苇、菹草等植物的移植,龙凤湿地正逐步形成以沉水植物-漂浮植物-挺水植物为垂直结构的立体植物群落。
动物物种。经过调查确认,经生态修复,龙凤湿地内现有哺乳动物4目11科13种,占全省兽类总种数的14.77%;鱼类有土著种43种,引进种2种,占全省鱼类总种数的42.86%。相较鱼类、哺乳类动物,龙凤湿地鸟类的种类则更为丰富,据目前统计共有142种,隶属16目,33科,其中有丹顶鹤、东方白鹳、大鸨等国家一级保护动物5种,灰鹤、大天鹅、鸳鸯等国家二级保护动物19种,大白鹭、青头潜鸭等省级重点保护动物19种,因此龙凤湿地已经成为观鸟的绝佳去处。由于龙凤湿地地处温带大陆性季风气候区,气温年较差较大,不利于变温的两栖、爬行类动物的生存和繁衍,因此限制了龙凤湿地内此类动物的分布及种类数量,目前仅查清了7种两栖、爬行类动物。
虽然龙凤湿地生态修复工作对本区生物物种多样性的恢复和保护发挥了积极作用,但值得注意的是,由于湿地内部水量不足、人类活动等潜在隐患依然存在,一些珍稀物种,如东方白鹳的数量近年来有所下降,需要保护区管理部门提高警惕。
根据苏琦等搜集的大庆市区植被覆盖面积变化数据,计算得出1990年、2001年、2007年大庆市区植被覆盖面积分别为456787.39公顷、38462.48公顷、204214.86公顷。由此可知,与上世纪90年代初相比,2001年大庆市区植被覆盖面积急剧缩减,但截止至2007年又出现明显恢复。
植被覆盖面积得以恢复的原因,主要源于大庆市斥资开展的一系列生态建设和生态恢复工程。其中,2003年以来,龙凤湿地省级自然保护区的建立,以及对其展开的生态修复活动,对大庆市区植被面积的增加功不可没。据统计,在龙凤湿地核心区内,仅芦苇年产就达10000吨左右,保护区内植被的恢复,可增强龙凤湿地水生植物对水体中悬浮物质的捕获、固定所用,不仅为水生植物的生长提供营养,同时通过沉积作用使保护区内的底质环境得到改善。
调节局地小气候是湿地的生态功能之一,樊晓丹采用实地观测的方式,以100米为间距,从龙凤湿地边缘向外布设观测点,得到从龙凤湿地向城区方向距离地表1.5m处的气温与相对湿度数据。经过对5月11日~15日各观测点5个时段数据的算术平均处理,可得到自龙凤湿地向的气温与相对湿度变化情况(见表2),即距离龙凤湿地越近,气温越低,相对湿度越大。由此可见,龙凤湿地具备调节气温、增加城区空气湿度的功能。
在对龙凤湿地自然保护区的水质、生物物种多样性、植被覆盖面积及对城区空气湿度影响的情况进行评价后可得出以下结论:
水质方面,经过生态修复,龙凤湿地的水质污染程度,较保护区成立前有所减轻,但仍然呈现出有机污染严重、水体富营养化程度较高的特点。
生物物种多样性方面,在维持原有动植物物种的基础上,人为引进鱼种两种,并因湿地环境的改善使鸟类的种类得到增加,且其数量由过去的5万只恢复至15万只,形成以观鸟为主要特色的湿地生态景观。但由于湿地水量不足、市区内人为干扰不可避免等潜在威胁的存在,东方白鹳等珍稀物种的种类和数量波动不定。
植物恢复方面,龙凤湿地生态恢复示范区进行了对芦苇、菹草等水生植物的移植。纵观龙凤湿地核心区,仅芦苇年产量就可达10000吨左右,通过水生植物的沉积作用有效改善了龙凤湿地的底质环境,巩固了生态修复成果。
对小气候的影响方面,龙凤湿地具有调节大庆城区温度与空气湿度的功能,且在对大庆市2001~2006年平均最高气温和蒸发量指标的对比中可得知,该种效应随对龙凤湿地生态修复工作的推进而日趋显著。
总体看来,针对龙凤湿地进行生态修复后,其生态功能得以初步恢复,生态效益较为可观。
在控制污染,保证水质方面,加大对龙凤湿地周边,直接排污或排放不达标污水企业的处罚力度,加强污水处理场的建设;倡导生态农业,控制龙凤湿地周围农村对低效能、高污染农药及化肥的使用;积极推广生物修复技术,利用植物或微生物的生命活动,吸收、降解水体污染物;提高水质监测的科技含量,构建龙凤湿地水质监测信息系统。
【关键词】生态修复技术;现代滨水园林;应用
中图分类号: TU986 文献标识码: A
一前言
国民经济持续、快速的发展,民众更加重视生活质量,特别是对户外空间的需求越来越高。在发展经济的过程中水体、环境的污染比较大,面对严重的社会环境问题,,滨水景观的建设应强调生态环境建设。增强生态修复技术在滨水景观建设中的应用,对实现局部生态环境的和谐发展具有重要意义。
二、生态修复技术原理及作用
滨水生态修复是指对湖、江、河、湿地的水质改善、水土保持、动植物栖憩和绿化美化等方面的修复治理,对沿岸的空间、设施、环境等进行规划设计,以创造优美、生动、特色的滨水生态景观。同时,在保护生态环境及可持续发展思想下,从生态学的角度提出了植物修复、重构系统食物链、重建缓冲带及滨水绿化、实施生态护岸、增加物种重建群落等一系列恢复滨水生态的方式与途径。
1.原理
在利用表面积很大的植物根系在水中形成浓密的网,吸附水体中大量的悬浮物,并逐渐在植物根系表面形成生物膜,膜中微生物吞噬和代谢水中的污染物成为无机物,使其成为植物的营养物质,通过光合作用转化为植物细胞的成分,促进其生长,最后通过收割浮岛植物和捕获鱼虾减少水中营养盐;通过遮挡阳光抑制藻类的光合作用,减少浮游植物生长量,通过接触沉淀作用促使浮游植物沉降,有效防止“水华”发生,提高水体的透明度,其作用相对于前者更为明显;工浮岛本身具有适当的遮蔽、涡流、饲料等效果,构成了鱼类和水生昆虫生息的良好条件;同时浮岛上的植物可供鸟类栖息;为了吸引某种鸟在岛上搭窝,根据该鸟的筑巢习惯在人工浮岛上进行特殊布置,为该鸟创造筑巢的条件;此种设计有利于恢复物种多样性和保护当地特有物种。
2.作用
生态修复技术在水质净化、创造生物(鸟类、鱼类)的生息空间、改善景观、消波效果对岸边构成保护作用。具体来说主要体现在:
(一)提高水质
良好的滨水堤岸带能捕获流失的土壤和营养物质,减少岸坡上的营养物质流入河流,使水质得到提高。
(二)稳定生态系统
良好的滨水堤岸带是岸上和水体之间的廊道,能够担当起两者生物间季节性迁移的任务,可减少甚至避免河流生态系统的破坏。
(三)吸收营养物质
滨水堤岸的植被能够吸收利用人为排放和地下水中的很多营养物质,降低因水体富营养化而导致浮游植物和藻类大量繁殖的风险。
(四)改善小气候
滨水堤岸植被改善了小气候,能够降低新生体的死亡率,并通过对温度的调节来促进动植物的生长。
(五)降低水面
深根系的滨水堤岸植被在一些情况下能降低河流沿程的水面,减少地下水中盐类和营养物质进入河流。
(六)控制藻类生长
滨水堤岸带植被能够减少进入河流生态系统中的光照并降低水温,控制浮游植物和藻类的生长。
(七)增加水生动物
健康的滨水堤岸带植被能维护水生动物(包括昆虫和以他们为食的鱼类)的栖息地,并为水生动物提供重要的食物,包括掉落于水里的树叶、果实等。
(八)增强景观的宜人性
草木丛生的城市滨水堤岸在沿水带构建出的绿色风景,与周围的景色相结合,呈现出一种舞台层次感,为城市居民提供了休息、娱乐等活动场所。
三、生态恢复关键技术研究
受水陆生态系统共同影响,滨水带形成独特的生境类型。发育良好的滨水带具有一定的结构,而退化滨水空间带来的却是生境破碎化,不仅使滨水生境面积减少,同时使各小生境间产生一定空间距离隔离。滨水带生境的消失和破碎是人类发展对生物多样性最严重、最直接的威胁。因此,滨水带生境恢复技术,为滨水带生态修复创造良好的生境条件,是退化滨水景观带植物群落生态恢复的前提。
1.基底改良技术研究
为防洪防汛与经济开发,我国许多滨水带已被建立成近直立人工护岸、鱼塘滩地及农田,这对滨水带的基底结构造成严重破坏,且致风浪经护岸岩壁反射形成驻波,浪高增至两倍,更不利水生植物生长,导致植物对基底作用减弱,破坏程度进一步恶化。基底是水生植物扎根的基础,淤泥底质特征、有机质和营养盐限制等因素都会影响植物生长和群落结构。水岸带基底的突出特点是水分多,土壤肥力较高,空气湿度也较高
2.驳岸改造技术
驳岸设计形式对滨水带生态景观影响较大。现今由于缺乏合理的生态规划意识,多数城乡的滨水带以混凝土近直立式人工驳岸为主,隔断了水陆生态交错带,且其地面污染物经雨水冲刷后直接进入水体,加重水质污染。因此,驳岸改造也是退化水岸生态修复的重要手段之一。
生态型护岸是指恢复后的自然河岸或具有自然河岸“可渗透性”的人工护岸。它具有增强岸坡的稳定性、防止水土流失、成本小、工程量小、环境景观协调性好、适应性好等优点。
3.水文恢复技术
水文情势(HydrologicalRegime)是水生生物群落重要的生境条件之一,水生态系统的生物过程对于水文过程的变化呈现明显动态响应。反之,生物过程对水文过程也产生重要反作用。Poff等早在1997(就提出自然水流范式(NatureFlowParadigm,NFP),认为未扰状况下的自然水流对于水生态系统整体性和支持土著物种多样性具有关键意义。
四、生态修复技术在滨水园林建设中的应用
1.滨水生态环境的保护
滨水景观设计建设的重要内容之一是滨水生态系统建设,涉及水体、水陆交错地带与近水陆地。滨水生态系统修复应考虑多空间尺度:从水体及流域的整体观出发,重视来自上下游、左右岸和水域、流域的影响;而在实际中,滨水环境整治常常由于用地权属而限于河流或湖泊的某一区段,生态环境整治往往从局部入手。生态修复的前提是控制和治理从水体周边至流域范围内的污染,包括工业污染、生活污水和农药化肥等各种点源和面源污染。
2.滨水景观设计建设的生态修复思路
滨水景观环境治理通常指特定的水体和滨水地带的环境修复和重塑,应积极坚持和采取生态化的方向和途径。当前景观生态学理念正逐渐影响着各种行业发展的主流,生态城市、生态工程和生态景观的理论和技术不断出现。景观生态学最重要的应用领域之一就是景观与城市规划,而滨水景观规划是现代景观规划的重要对象和范畴之一。滨水地带承载着丰富的生命信息,是生物多样性种群依存的生境,生态良好的水体及滨水环境是流域和地区景观安全格局的有力支持和保证。景观规划设计的宗旨是调整土地开发、工程建设与自然环境之间的保护利用关系;运用景观生态学原理对资源环境问题进行科学分析,寻求通过土地及空间的规划解决问题的途径和方案。在滨水景观设计建设中,应强调和遵循生态保护和修复的思路:(一)根据滨水空间的规模尺度和环境容量,合理确定水体周边土地利用的目的、性质、规模和方式,避免决策不当造成利用强度过大而影响和破坏生物生境的多样性。(二)按照景观生态修复的机理和生物生态技术,进行水体环境的自然或半自然景观形态重塑,控制外部污染,实施水生态治理,恢复水体水岸的多种生物生境。(三)推行生态化景观建设技术,林草植被从选种到分布,水利工程从护岸到堤防等设计改造采用生态技术,营造一个生机勃勃的有利于多样化动植物生存的滨水生态环境。
3.城市滨水区生态恢复研究展望
目前,城市滨水区保护和开发利用已引起世界各国的普遍重视。如何对退化的滨水生态系统进行恢复,使城市滨水资源能在有效保护的前提下带动城市的可持续发展,已成为摆在我们面前的一项艰巨课题。根据对国内外城市的相关研究情况的综述和分析,可从以下几个方面加强研究:(一)滨水区生态恢复的基础理论研究。如不同干扰条件下滨水生态系统的受损过程及其响应机制;滨水生态系统退化的景观诊断、动态监测、模拟、预报及其评价指标体系等。(二)退化滨水生态系统恢复关键技术,物种与生物多样性的恢复与维持技术研究等。(三)景观生态学理论的结构、功能、背景、碎裂化以及动态变化因素在城市河流的生态恢复中的应用研究。(四)借鉴国外成功经验,建立一套适合我国国情的城市滨水区生态恢复的研究方法和技术。
五、结束语:
现代滨水园林的开发建设是建立在水资源合理利用基础上,既要确保工程项目安全,也要关注生态效益,滨水生态修复的具体技术就有着极强的实用价值。在这一方面不同学科的协作十分必要。从保护资源环境以及可持续发展角度讲,滨水园林等景观建设需要从组织机构与运行、使用机制上实施保障。滨水园林环境生态修复是长期、复杂的任务,相关的方法技术应该反复试验,积极的进行创新。
参考文献:
[1] 荣先林.生态修复技术在现代园林中的应用[D] .浙江大学.2010(4):78-79
[2] 张娟峰.生态修复技术在现代园林艺术中的应用[J] .城市建筑.2014(2):189-191
选用固定尺寸的钢钎作为测试材料,进行矩阵式的排列。以行数和列数为统计。统计出钢钎之间的距离。通常以2到3米为适宜。也可以根据实际地址情况来具体决定间隔长度。将这些钢钎钉入监测的坡面内,留出一定的长度,便于统计与编号。在施工或者汛期结束后,测量预留长度的剩余,计算对水土的侵蚀与具体影响为多少。这种方法是利用现代设备,以一定时间段为单位定期的进行监测。实地调研,掌握一手数据。可以使用测量仪器如(gps能够实时的测量出土地的立体信息同时进行制图工作、测高仪、标尺等等)。
2水利工程水土流失检测各个时期的工作
首先做好准备工作。准备监测工具确定监测组成员。对地理位置进行采样。从地理信息、天气信息、土壤特性等等各个方面进行统计。以便帮助中期和后期进行更好的工作。进入到监测实施期,就要确定样方,设定采集和监测具体点。定期进行观察。观察水利工程的进展情况。在水利工程进展中是否有对水土进行大量破坏,造成大量水土流失的情况发生。设置水土保持预案。在水利工程进展后期以及水利工程结束后,要合理进行水土恢复工作。计算水土流失量,设置水土恢复方案。比如土回填、植被恢复造林、防止水土继续流失等等。
3水土保持措施(以河道水土保持为例)
一是坡面渗蓄、工程拦蓄天上水,使地表淡水向土体深层转化,并保持在地下。因高差形成的势能,在无雨时节,上游的地下水转换为下游的地表水,维持河流用水量,保持河道常年不断流,以补给地下水,增加水资源的可利用量,发挥以淡压咸的作用。二是减少水库、江河淤积,使水利工程延长寿命,增加效益,减轻防洪负担。三是避免点源和非点源污染通过径流汇入受纳水体,减轻水体富营养化及其它形式的污染。这一切都有利于水资源的开发利用和水环境的保护,都建设景观水利、营造亲水空间的基础。同样,搞好水资源管理可以进一步增强水土保持措施的渗蓄、拦沙效益。缺少水资源管理,就会使陆地淡水在时间和空间分布上失衡,在生产、生活和生态用水分配上失调;就会使水土保持和生态环境用水的数量和质量难以得到保障,生态修复和湿地恢复难以实施;就会损害地表植被,使生态系统功能逐步退化,水土流失逐年加剧。没有水土保持,水资源管理就会失去支撑,失去生机和活力。唯有建立在水土保持基础之上的水资源管理才是健康的、稳固的、可持续的。
4结束语
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。
关键词:断头河浜;工程示范;人工浮岛;曝气鱼塘
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)11-2669-03
苏南水网地区河流众多,人们习惯将与农业生产和百姓日常生活相关的小河流或人工小水渠称为河浜[1]。近年来,随着国家“村村通”的实施和新农村建设规模的不断扩大,乡村交通得到了长足发展,村内起交通运输作用的河浜逐渐失去其原有的航运功能,与之相应而产生的“填浜筑路”的举措使得多数河浜被填埋或拦腰截断,成为断头河浜[2]。
苏南太湖流域周边村落多数依河浜两岸分散而建,两岸村民多将河浜作为生活用水的水塘[3]。村落污水收集管网和污水处理站的建设因当地经济、地域、产业格局的影响而受到限制[4],污水无法集中收集处理,使得河浜成为纳污载体,直接消纳来自两岸居民就近排入的生活污水以及河浜内鱼塘养殖废水,致使河浜污染和淤积严重,污水最终汇入太湖,加剧了太湖水体的富营养化程度[5]。因此合理解决农村地区生活污水污染问题,以及恢复河浜原有生态功能,对于太湖流域水环境污染防治与水质提高意义重大[6]。
采用地埋式微动力A/O法+曝气鱼塘组合工艺对江苏省常州市谈家头村生活污水进行治理,通过对村边断头河浜内原有的鱼塘进行底质改性和底栖动物控养,在鱼塘底部增设曝气装置,对水体进行曝气增氧,并以断头河浜为依托构建人工浮岛,从而在恢复断头河浜生态环境的同时,进一步消纳、净化经生化处理的周边零星农户所排放的生活污水,解决农村生活污水难以集中处理及河浜生态环境恶化的双重问题,消减了汇入太湖的水污染负荷,具有处理效果好、运行稳定、能耗低、维修简单等特点,几乎不占用土地面积,生态环境效益显著。
1 示范工程概况
工程位于江苏省常州市谈家头村,村内生活污水经污水管渠收集后就近排入村边水体——谈家头浜,经武南河进入武进港(当地一条连通太湖的运河叫武进港,并非港口),最后汇入太湖,污水未经任何处理,污染严重。河浜内鱼塘依河而建,过量的饲料投放以及鱼自身排泄物使河浜有机污染严重;河浜底部形成了一层由水生生物的尸体、粪便、残饵沉积而成的黑色淤泥,淤泥内的有机质在厌氧、缺氧条件下形成大量的有害物质如甲烷、硫化氢、氨等[7],臭气难闻,影响周边居民的日常生活,不利于河浜内水生生物的生长;河浜底泥中的氮、磷存在着季节性释放的问题,河水富营养化程度高,水体中藻类、浮萍疯长[8]。工程治理流域涉及谈家头村民150户,总人口500人,谈家头浜治理段长约60 m,平均宽约8 m,面积约480 m2,呈南北走向,流向为由北往南流。
1.1 水量设计
人均用水量标准按100 L/d计算,总用水量为500×100 L/d。生活污水量按用水量的80%计,则污水量为500×100 L/d×80%=40 m3/d,无其他污水。由于农村污水量及水质的不均匀性较大,拟建污水站在充分考虑这一因素后,核定设计污水量为40×1.2=48 m3/d,既可以24 h连续运行,又可间歇运行。
1.2 进、出水水质设计
根据沿湖地区生活污水相关资料,主要污染物排放参照GB 18918-2002一级B标准,设计进、出水水质如表1。
1.3 工艺流程与原理
根据水质分析结果、相关废水处理技术总结和项目排放标准要求,结合实际,该工程采用地埋式微动力A/O法+曝气鱼塘的组合工艺方案。该方案污水处理工艺流程见图1。
如图1所示,谈家头村生活污水经污水管网及管渠收集进入暗井,经由暗井内置格栅对污水的杂质包括悬浮物、漂浮物及粒径较大的颗粒物进行拦截,以保证后续工艺设备不受影响;出水自动流入调节池,在调节池内对污水的水质与水量进行调节和均和,削减高峰时期的水力负荷,同时调节污水的pH,粒径较小的颗粒物此时期可发生沉降分离,从而达到污水初步处理的效果,确保进行生化处理前水质与水量的稳定。
A/O集成式砖砌污水处理设施包括缺氧池、接触好氧池、沉淀池、污泥消化池、风机房及清水池。调节池底部设置的水泵将污水提升至A/O集成式砖砌污水处理设施,历经缺氧、好氧、沉淀、消化的过程,降低了污水中的氮磷含量,使污水中大部分的有机污染物得到降解,在净化水质的同时达到污泥减量和稳定的效果。
净化后的尾水自清水池汇集后流入断头河浜(即曝气鱼塘),利用浜内构建的人工浮岛对出水水质进行深度处理,在水体流经浜内曝气鱼塘的同时进一步降解水中的有机污染物;对鱼塘进行底质改性和底栖动物控养,使得河浜底泥中的有机污染物在微生物和底栖动物的作用下得到持续降解并无机化,富含氮磷元素的无机营养盐以及底泥中所蕴含的有害气体因此得到释放,并借助由曝气所产生的水流紊动而上浮,营养盐经由河浜周边及浮岛内植物吸收,以此促进植物生长,有害气体自水面溢出,保证了鱼塘放养环境,增加的底栖动物扩展了河浜生态食物链,从而减少鱼饲料的投放量,间接提高水体自净的能力,最终达到村内污水水质净化、河浜污染修复治理,以及提高生鱼产量、降低生产成本的目的。
2 主要构筑物设计
2.1 暗井
暗井设计长宽分别为2、1 m,高度为1.5 m,砖砌结构,内置格栅1台,栅隙30 mm,池壁内铺设SBS防水层。考虑到村内管网布置方式为雨污合流制,于距离井底1 m的井壁处设置泄洪管,泄洪管材质为PVC波纹管,内径400 mm,以保证下雨时过量的雨水自泄洪管泄流。
2.2 调节池
调节池设计有效容积为16.2 m3,考虑到下雨时来自暗井溢流的污水,结合设定污水量,设置停留时间约5 h,设计长宽分别为3、2 m,有效水深2.7 m,砖砌结构,池壁铺设SBS防水层。池体底部安置两台污水提升泵(1用1备),流量4.0 m3/h,扬程10 m,功率0.5 kW,用以提升污水至后续处理设备,水泵周边安置铁丝网,确保水泵正常运转。
2.3 A/O集成式砖砌污水处理设施
污水处理设施为地下式,设计总长为7.8 m、宽为2.1 m,埋深3 m,共包含6个池体,分别为缺氧池、接触氧化池、沉淀池、污泥池、清水池、风机房,各池体均为砖砌结构,池壁铺设SBS防水层。
缺氧池设计长2 m、宽1.5 m,有效水深2.7 m,有效容积为8.1 m3,停留时间约3 h。通过厌氧硝化及反硝化作用去除水中难降解的有机物。
接触好氧池设计长4 m、宽2 m,有效水深2.7 m,有效容积为21.6 m3,停留时间约8 h。池内设置半软性填料,池底曝气对污水进行充氧,并使池体内污水处于流动状态,以保证污水与污水中的填料充分接触,避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。池内可以保持很高的微生物浓度,将从缺氧池中流出的有机污染物进一步通过生物氧化作用分解。
沉淀池设计长2 m、宽1 m,有效水深2.7 m,有效容积为5.4 m3,停留时间约2 h。上清液回流至调节池,由于污泥量较少,下层污泥定期提升至污泥池。
污泥池设计长1 m、宽0.8 m,有效水深2.7 m,有效容积为2.16 m3。系统产生的剩余污泥量较少,为了保证剩余污泥量的稳定,防止磷的释放,污泥池内进行微氧充气搅拌。好氧消化后由当地环卫部门定期清理外运或者用于当地农田堆肥。
清水池设计长0.76 m、宽0.8 m,有效水深2.7 m,有效容积为1.64 m3。经生化处理的尾水在清水池进行收集,后外排至曝气鱼塘。
风机房设计长1.4 m、宽1.3 m,埋深3 m。内置两台HC-30IS低噪音回转式鼓风机,风量0.4 m3/min,功率0.5 kW,一用一备,每2 h自动切换一次,交替运行。
2.4 曝气鱼塘
工程主要包括人工浮岛构建、鱼塘底质改性和底栖动物控养。设计浮岛总面积为127.75 m2,单个浮岛呈半椭圆形,设计长半轴为3.5 m、短半轴为2.5 m。人工浮岛分为景观浮岛和浮岛湿地两部分,景观浮岛植物选用圆币草,以锚装置固定;浮岛湿地布置于景观浮岛外侧,与浮岛形成层次落差,达到立体效果,植物选用再力花、花叶芦竹、菖蒲、千屈菜等,湿地浮体填料选用陶粒或高炉渣,同时代替植物种植土。鱼塘底质改性按0.6 kg/m2的平均密度投放底质改良剂288 kg,投放形式为粉式、均匀撒播,主要成分为改性黏土絮凝剂及微生物制剂;底栖动物控养按0.2 kg/m2的密度放养,投放泥鳅、螺、蚌、河蚬、水蛭等底栖动物96 kg,同时于曝气鱼塘内放养鲢、鳙等少量食藻鱼类;鱼塘底部增设充氧机一台,视天气和水压情况间歇运行。
3 运行效果与技术经济分析
3.1 运行效果
工程于2011年3月建成运行,表2为主管部门委托当地环境监测站抽检的结果。由表2可以看出,出水水质指标COD、TP、TN、NH3-N均低于GB 18918-2002一级B排放要求。
3.2 技术经济分析
工程建设投资包括生活污水处理设施、河塘清淤、河浜砌石护岸、村内道路硬化等工程,费用共计55.63万元,工程各项运行费用如下。
1)电费(E1)。污水站用电负荷1.0 kW(近期每天实际运行时间按8 h计),电价按0.6元/kWh计,每天处理废水电费E1=1.0×0.6×8÷48=0.10(元/m3)。
2)人工费(E2)。污水处理站共设1人(兼职),人均月工资按150元计,废水每天处理人工费E2=150×1÷(48×30)=0.104(元/m3)。
3)浮岛植物养护及日常维护管理费(E3)。主要用于植物的更换、修剪、收割,以每年0.5万元计,则E3=5 000÷(48×365)=0.285(元/m3)。
每天处理废水总成本ET=E1+E2+E3=0.489(元/m3)。
4 小结
采用地埋式微动力A/O法+曝气鱼塘组合工艺模式,利用现场地形条件对河浜内鱼塘进行改建,同时依托河浜构建人工浮岛,进而在恢复河浜生态环境的同时,亦作为经生化处理的农村生活污水的后续深度处理,从源头消减了汇入太湖的污染负荷,保证了浜内鱼塘放养环境,促进了当地渔业养殖的发展,实现该村生活污水治理、生态环境修复、水产养殖增收三位于一体。
该工程建设投资为55.63万元,运行费用为每天0.489元/m3,出水水质COD、NH3-N、TN、TP等污染物指标均低于GB 18918-2002一级B的排放要求。工程各项处理设施均为地埋式,不占用沿河周边的土地面积,满足周边地形地貌以及房屋布置格局的限制要求。该治理模式对于整个太湖流域周边农村地区生活污水治理起到了推动和示范作用。
参考文献:
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[关键词]生态水利工程 设计 生态环境 水质污染
[中图分类号]S891 [文献标识码]A [文章编号]1003―1650(2016)03―0295―01
在社会进步的同时,由于人类活动的影响,造成生态环境受到了严重的破坏,尤其是水资源循环中存在明显的缺陷。在人类社会活动的影响下,生态环境在不同程度上发生改变,其中当属水利工程建设突出。水利工程建设很可能造成水资源分配不合理,甚至出现一系列生态环境问题,诸如河流出现断流、水生生物减少等问题,造成水体原本净化能力下降,同时污染地下水资源,难以有效维护水域食物链条的稳定。种种问题伴随着水利工程建设组建出现,在不同程度上危及着社会经济持续发展,迫切的需要进行完善和创新,推行更为环保的生态水利工程。
1水利工程建设中存在的问题
随着国民经济的健康持续发展,相应的带动了我国科技水平的发展,但是这种快速的经济发展成效是以牺牲环境获得的,经过大量的实践证明这种现象变得愈加突出,受到了社会各界的广泛关注。我国水利工程建设不仅需要满足人们用水需求,还需要满足水利供电和运输需求。但是水利工程建设中对周围生态环境造成了严重的破坏,面临着严峻的问题,有待改善。
1.1生态水利工程建设标准不明确
我国是一个国土面积较大的国家,所以地域性问题尤为突出,在生态水利工程建设方面,需要充分考量地域差异问题进行完善和调整,为后续生态水利工程建设打下坚实的基础。生态水利工程建设需要结合生态学和工程学规律开展活动,不仅需要满足水利工程建设初衷,还需要能够承受严峻的自然环境的侵蚀,诸如风暴、干旱以及洪水等因素,结合河流地貌,确保生态水利工程具有实践性。
1.2生态水利工程缺少生态环境保护认知
由于生态水利工程建设起步较晚,生态工作人员以及水利工程建设人员之间的沟通合作机会较少,在不同程度上影响到生态系统的运作。当前我国多数水利工程设计方案主要是考虑到工程的安全性和经济性,很少会将生态环境因素纳入其中,重视程度普遍偏低。生态水利工程建设方面,由于起步较晚,所以相应的环境评价管理体系不健全,存在严重的缺陷,实践经验基础较为薄弱,以至于生态水利工程设计工作滞后。
1.3生态水利工程同水利工程整合不充分
当前我国生态水利工程同水利工程整合力度不足,促使两者的整合应在传统水利工程基础上开展工作。所以,在当前水利工程建设的主要工作内容就是同生态水利工程进行整合,综合考量客观影响因素,做好生态水利工程设计规划。在原有水利工程建设基础上进行有2机整合,不仅需要起到发电、防洪以及排水等功能,还需要保护生态环境不会受到影响和破坏。
2生态水利工程设计原则
2.1现代生态水利工程建设经济性和安全性原则
生态水利工程在设计方面,需要遵循相应经济性和安全性原则,其原有工程自身特性导致生态水利工程建设难度较大,在原有水利工程建设基础上实现生态水利工程设计,谋求长远发展,创在更大经济效益。生态水利工程建设需要统一规划和设计,满足生态水利工程的安全性和经济性原则,谋求生态环境同人类社会和谐发展目。
2.2生态水利工程设计满足水体生态系统净化原则
生态水利工程建设需要因地制宜,结合实际水文条件,综合各方面影响因素科学合理的设计工程,如果对环境的了解程度偏低,那么很可能出现河槽断面。所以为了保证生态水利工程设计合理,需要对实际地势情况以及水文条件进行调查和分析,灵活部署施工活动。与此同时,生态水利工程建设需要结合生态系统特点,有目的开展调查活动。传统水利工程设计过于侧重在河流控制方面,以至于存在较大局限性,所以在生态水利工程设计方面需要树立正确的科学观念,结合生态环境发展规律,有意识的进行规划和设计。与此同时,在生态水利工程建设方面,需要深入分析河流属性,对河流水量以及周围水文特征进行综合考量,保证生态水利工程建设的自然特点。
2.3生态水利工程设计整体性原则
在水利工程涉及方面,需要从整体角度出发,基于生态系统结构,结合其发展规律客观分析其中存在的生态因素,进一步提出科学合理的生态系统修复方法,并非是简单的水文系统修复。生态系统本身可能会伴随着其他水文环境的变换而变换,所以应从整体角度进行考虑,从生态系统有机环境角度着手,对于其中存在的问题有针对性的进行解决。只有这样,生态水利工程设计才能更为科学合理,充分发挥其原有作用。
总的说来,生态水利工程建设更符合可持续发展战略,对于人类社会可持续发展有着较为深远的影响,整合传统水利工程和生态水利工程,在满足水力发电、抗洪以及泄流等功能的同时,降低对生态环境的破坏,改善生态环境,创造更大的环保效益。
关键词 重金属;河道整治;修复;东大沟上游河道;甘肃白银
中图分类号 X522 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)16-0224-01
白银市地处黄河中上游,东大沟地区作为白银市的主要工业区之一,流域内分布着以资源开发、加工为主的有色金属、化工行业企业,流域周边企业排放废水和废渣中含有大量重金属,重金属具有高度迁移性,长期堆置不仅造成大量有价金属流失,而且对土壤、地下水等周边生态环境构成潜在污染威胁[1]。
1 东大沟污染现状
1.1 水环境质量现状
东大沟流域多个断面水质监测数据均不能满足《污水综合排放标准(GB 8978-1996)》中一级标准的要求。水质偏酸,氟化物含量超标,上游Zn、Cd的污染较为突出,下游COD、Cu、As污染显著。
1.2 土壤质量现状
东大沟上游有色金属加工企业重金属粉尘、尾水、废渣排放,导致河岸两侧土壤中重金属严重超标,土壤中重金属主要富集在地表以下0~20 cm,部分区域污染深度达到50 cm,土壤污染现状呈现以Zn为主的多种重金属复合污染现象。
1.3 底泥质量现状
底泥的污染来源于有色金属加工企业冶炼废渣堆放以及含重金属废水排放,通过对底泥样品的采样调查,底泥中重金属As、Pb、Cu、Zn的含量最高值均高于加拿大制订的NOAA标准,Pb、Zn 2种重金属的最大峰值分别出现于20、80 cm,而Cu的最大峰值则出现于40、80 cm,As的最大峰值出现于80 cm。
2 治理工艺及技术可行性
重金属污染河道治理工程主体工艺包括废渣及表层污染底泥异位贮存,表层污染底泥重金属固化/稳定化修复工程以及重金属污染植物修复[2-3]。
2.1 废渣及表层污染底泥异位贮存
2.1.1 治理工艺。由于河道自身情况较为复杂,底泥的深度也难以在抽样调查中完全体现,根据已有的调查数据,研究区域河道底泥挖掘深度拟定为50~120 cm,具体的挖掘情况应根据现场挖据底泥的颜色等进行定性判断,并且在挖掘过程中对50 cm深度的底泥进行再次取样分析,如果效果仍不能达标,需要继续向下挖掘,具体深度视分析结果而定。
河道疏浚的目的是对污染底泥沉积层采用工程措施,最大限度地将储积在该层中的污染物质移出,改善水生态循环,遏制自然水体退化。该次治理区域大部分底泥含水量较低,为了不增加底泥的水力负荷以及废水处理强度,采用机械疏浚的方式,底泥自然蒸发脱水干化与废渣密闭运至弃渣场妥善处置。
2.1.2 技术可行性。含Cu、Pb、Zn、As等重金属的废渣、底泥及土壤均未列入《国家危险废物名录》。根据对研究区域废渣及表层污染底泥的重金属浓度监测,pH值均在6~9,未超出《危险废弃物鉴别标准——浸出毒性鉴别(GB5085.3-2007)》中要求的pH值范围,属于一般工业固废。采用异位贮存方式是一种最为经济、适宜处理大量工业废渣且不受工业废渣种类限制的处理方式。
2.2 表层污染底泥重金属固化/稳定化修复
2.2.1 治理工艺。通过采样分析,选取含As、Zn、Cu、Pb等重金属离子污染程度均严重区域底泥进行固化/稳定化修复,由于底泥中含有As、Zn、Cu、Pb等多种重金属离子,且所含各种重金属离子的种类和含量存在不稳定性,为确保固化/稳定化处理达标,需要根据污染元素和污染浓度来选取药剂。
针对Zn、Cu、Pb的固化,通过加入天然矿物质混合药剂,经氧化还原反应、矿化作用、分子键合反应和共沉淀反应将交换态重金属离子转化为重金属的单质、硅铝酸盐、硅酸盐和多金属羟基沉淀物等自然环境中极稳定的物质,防止其被植物的根系所吸收;针对As的固化,采样铁锰复合氧化物,经吸附、氧化作用,实现重金属污染底泥的固定化修复。
2.2.2 技术可行性。固化/稳定化是向污染底泥、土壤或废渣中投加固化/稳定化制剂,改变土壤的酸碱性、氧化还原条件或离子构成情况,进而对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用产生影响的稳定化技术,实现重金属污染土壤的修复。采用该工艺处理后底泥中重金属的浸出浓度低于一般工业固废的入场标准,满足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 重金属污染植物修复
2.3.1 治理工艺。在清除废渣和浅层底泥后回填基质土种植重金属超富集植物,对剩余底泥和部分河岸进行植物修复。普通植物体内Pb含量一般不超过5 mg/kg,Cu的正常含量为5~20 mg/kg,过量重金属对普通植物有很大的毒性,在Zn、Pb、Cu复合污染土壤中,种植普通植物很难达到从污染土壤中快速清除Zn、Pb、Cu复合污染物目的。因此,需要选择对重金属有较强耐受及吸收能力的植物作为首选修复物种,并且超富集植物必须适应白银市当地气候,能够在当地很好地生长,才能保证较好的修复效果[4]。根据白银市当地土质情况及需修复的土壤现状,选取的修复植物为枸杞、红柳、沙枣、国槐、火炬、垂柳、土荆芥、披碱草、芦苇、紫花苜蓿等。
研究发现,禾本科多年生草本植物披碱草具有修复Pb污染土壤的潜力,狗尾草等对As有一定累积效果,且生物量大,为适宜的土壤重金属污染修复植物。紫花苜蓿等牧草对Pb等有较强的富集能力,是土壤Pb污染的理想修复植物,且拥有强大的根系和顽强的生命力,兼具水土保持效果,可用于干旱地区重金属污染的修复。灌木灯心草中的Pb含量测定符合Pb超富集植物,地上部分Pb富集量大于1 000 mg/kg的临界标准,转运系数大于1,在重金属污染土壤修复方面具有潜在的应用价值。上述植物均为当地常见物种,可以很好地适应当地环境,确保生长,同时对重金属具有一定的修复效果。
2.3.2 技术方案可行性。植物修复技术是利用植物来转移、容纳或转化污染物,通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用达到土壤修复目的的方法,是一种成熟且发展迅速的清除环境污染的绿色技术[5]。该项目建设区表层50~120 cm表层污染底泥、废渣经处理后,剩余底泥仍具有不同程度的污染,需种植适应在当地生长的重金属超富集植物,以达到较好的治理效果。植物修复技术成本低廉,能增加土壤有机质肥力,且环境扰动小,大面积处理易为公众所接受,并有很好的绿化作用。
3 结语
由于长期遭受重金属毒害作用,东大沟河道生态功能已经完全丧失。针对东大沟典型重金属复合污染问题及生态脆弱的现状,采用异位贮存、固化/稳定化修复以及植物修复等重金属治理技术对区域内的底泥、废渣等介质进行无害化处理与处置,并建立重金属污染土壤植物修复示范区,可实现河道生态恢复和景观重建,初步恢复遭到重金属污染胁迫的东大沟河道生境。
4 参考文献
[1] 黄河上游白银段东大沟流域重金属污染整治与生态系统修复规划[M].北京:北京大学出版社,2012.
[2] 蒋培.土壤镉污染对芦蒿生长和品质安全的影响及调控措施研究[D].南京:南京农业大学,2009.
[3] 卜全民,李凤英.污染河道生态修复技术研究[J].安徽农业科学,2008(36):16084-16085,16090.