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四大常用水生態環境質量改善工程大探析

時間:2019-11-27 11:28:42 來源:水生態信息網 作者:

導 讀

目前,國內外水生態環境質量改善主要有“控源、減污、生態修復、綜合治理”的手段,而在我國水環境治理的相關工程應用上,往往只注重到通過點源控制和底泥清淤的單一控源手段來進行水生態環境質量的改善,忽視了過程削減、生態修復和綜合治理等手段并行實施。本文通過對幾種水生態環境質量改善技術進行探析,旨在為人們在工程應用時提供相應的參考。

01 生態溝渠

生態溝渠是指具有一定體積,由水、植物、土壤、微生物及動物組成,擁有一定生態功能的排水系統。生態溝渠對農田退水的凈化效果十分顯著,對退水中的N、P去除效果好,同時還具有占地面積小、可直接由農田排水溝改造、水力停留時間長、可種植經濟作物創造價值等優點。

根據Woltemade對美國及加拿大農田利用生態溝渠進行退水的研究,溝渠系統截留的污染物占流域內污染物輸入總量的60%-90%,可見生態溝渠在氮、磷的截留方面表現突出。

我國大部分水域周圍往往伴隨著有農田分布,農田退水成為了進入水體中的重要污染來源。而我國農田間的退水溝渠一般以傳統土渠或硬質化溝渠為主,這兩種形式的溝渠系統都只注重到其排水的功能效果,對固體懸浮物、氮和磷的截留作用收效甚微。

構建生態溝渠的兩大基礎是基質和植物,從這兩方面入手,對傳統土渠和硬質化溝渠進行生態化構建或改造,使其在排水的同時具備水體凈化的效果。

生態溝渠的基質可選用砂土、礫石等透水性好,價格低廉的材料,此外也可添加吸附性強或利于微生物生長的基質,例如沸石及火山巖等。基質的鋪設厚度應滿足植物種植的要求,一般以大于20cm為宜,以保證植物的根系有足夠的生長空間。生態溝渠中對于植物的選種,可以傳統的濕地挺水植物為主,例如蘆葦、菖蒲、千屈菜等,同時搭配間種對農藥去除效果好的植物,如黑麥草、地膚草等,此外也可以種植經濟作物,如茭白、魚草等。

02 生態護岸

在河道流經的城市段,仍以硬質化的傳統護岸為主,遵循用最經濟斷面輸送最大流量的原則,在結構設計和材料選擇上追求斷面渠化和較小的水力糙率,在使用功能上側重防洪固岸。河岸在整體硬質化后在一定程度上破壞了河流的自然功能,隔絕了水體與天然岸基的交互。

生態護岸是指利用植物與天然岸基土壤或者植物與土建工程相結合,對河道坡面進行防護的一種生態型護坡形式。生態護岸具備傳統整體硬質化河岸物理防護作用,還保留了河水與天然岸基土壤相互滲透,與植物、微生物的交互作用,提高了河流自凈能力及對污染物的截留能力,為河流水質改善的長效性提供了保證。 [MARK][MOREPAGE][/MOREPAGE][/MARK]

根據河道岸基的地形地貌特征,可選用不同的生態護岸技術,例如從坡腳至坡頂依次種植沉水植物、浮葉植物、挺水植物、濕生植物等一系列護坡植物,形成多層次生態防護的全系列植物生態護坡技術,主要可以應用在出現表層土壤侵蝕、植被稀少、景觀要求較高的河段;

采用有生命力的植物根、莖或完整的植物體作為結構的主要元素,種植在邊坡的不同位置,在植物生長過程中實現穩定和加固邊坡的土壤生物工程技術,可以運用在土壤侵蝕較嚴重、土質松散、景觀要求較低的郊區河段;依靠植生基質材料和植被的共同作用,達到對坡面進行綠化和防護的植物-工程措施復合護岸技術,適用于壤侵蝕較為嚴重,又要求能達到一定河道生態景觀效果的河段。

03 退化濱岸帶修復

濱岸帶是水體流域中陸地生態系統和水域生態系統之間十分重要的緩沖區域,對流域水體有過濾屏障、生境保護和植物護岸的重要功能。

然而由于長時間以來,沿岸耕種養殖、宅基地和碼頭邊坡硬化等人為活動因素侵占岸濱灘地,使得水體濱岸帶原有的完整架構及其對水域的生態保護作用嚴重損毀。濱岸帶的退化會造成生物多樣性下降和自然景觀的損毀,同時還會引起水體水質下降,水體富營養化更易發生。

對于退化濱岸帶生態的有效修復,一般運用組合技術與系統工程相結合進行設計實施。從生境地形結構重建和生物系列配種恢復兩個層面入手,根據具體的缺損程度和地形地貌,確定適宜的修復模式。

針對不同濱岸帶區域的地形地貌、植被、土壤條件和具體社會作用,退化濱岸帶生態修復可以從設置消浪基壩、基底構建和生物恢復這三個層面進行。對生物恢復主要根據對濱岸帶生物量的調查結果,以某種類型植物恢復為主,兼顧其他類型植物恢復,以及引進底棲動物等方面進行。

退化濱岸帶的生態修復還應配以其它相關的恢復措施,例如相應防護帶的構建,尤其是處于農業區域結合地帶的水域濱岸修復,相應的可以建農業生態工程、農田林網、環湖林帶工程、沿岸地帶水土保持工程和水體濕地凈化工程。

04 人工濕地

人工濕地是指用人工筑成水池或溝槽,底面鋪設防滲漏隔水層,填充一定深度的基質層,種植生水植物,利用基質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用使水體得到凈化。人工濕地系統是一個半開放、半封閉的生態系統,具有很好的脫氮除磷效果。由于人工濕地建設運營成本低、去污能力強、使用壽命長、工藝簡單、組合多樣化等優勢使其具有較好的經濟效益和生態效益。

人工濕地主要分為表面流人工濕地、水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地,也可以進行組合應用。在我國由于南北氣候差異,需結合不同地域的環境條件及水體狀況開展工程應用。

人工濕地的核心構成主要是基質及植物兩方面,可用于構建人工濕地的基質分為天然材料、工業副產物和人造材料三種。天然材料主要包括礫石、沸石、火山巖等;工業副產物則主要包括廢鋼渣、飛灰、粉煤灰等;人造材料主要包括類水滑石、輕骨料、活性多孔介質等。基質的選擇應根據基質的機械強度、比表面積、穩定性、孔隙率及表明粗糙度等因素確定。

不同的基質其物理化學性質不同,也可針對不同水質的污水選用不同的基質,并且為了達到更好的處理效果,濕地基質層通常由多種基質組合而成。用于人工濕地中的植物主要有挺水植物、浮水植物和沉水植物。挺水植物可選用蘆葦、菖蒲、千屈菜等;浮水植物可選用莼菜、荸薺等;沉水植物可選用網草、金魚藻等。

在工程應用時,人工濕地宜選用耐污能力強、根系發達、去污效果好、具有抗凍及抗病蟲害能力、容易管理的本地植物。人工濕地出水直接排入河流湖泊等天然水體時,應謹慎選擇外來入侵物種。

05 結語

本文對生態溝渠技術、生態護岸技術、退化濱岸帶修復技術和人工濕地技術這幾種水生態環境質量改善技術進行了探析,分析了各技術在工程應用上的條件、特點及其優勢。在進行水生態環境質量改善時,可以因地制宜地采用多種技術措施進行綜合治理。

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