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我国河流污染问题严重,已深深影响到人身健康和经济发展,治污迫在眉睫。本文将综述国内外河流污染治理与生态修复技术的最新研究进展,并对各种技术的特点及其对不同类型河流的适用性进行了分析,从众多污染治理技术原理中,归纳总结了物理、化学及生物/生态三大类技术,并分别阐述了各自的特点和优劣性。
关键词:河流污染;治理技术分类;物理技术;化学类技术;生物/生态技术
Abstract: This paper sum up the latest progress of the domestic and international river pollution control and ecological restoration technology, and analyzes a variety of technical characteristics and the applicability of different types rivers, to summarized physical, chemical and biological / ecological three main types of technologies and described their own characteristics and advantages and disadvantages from a number of pollution control technology principles.Key words: river pollution; control technology; physics and technology; chemical class technology; biological / ecological
中图分类号:X52文献标识码:A 文章编号:A
前言
河流为城镇提供了饮用水源和农业灌溉用水,对城镇的社会形态和经济发展起着重要的作用。然而,随着工业化和城市化的迅猛发展,作为城镇赖以生存的河流,却成为城镇的排污管道,遭到日益严重的污染,危及人类的健康和生态环境。而随着经济快速发展、城市扩张和人民生活水平的提高,水资源的需求量也越来越大,对河流的水质要求也越来越高,因此河流污染治理和生态恢复问题摆在各级政府和专业技术人员面前。
河流污染治理与生态修复技术种类繁多,但从技术原理上看,可分为物理、化学和生物/生态技术三大类。
1物理技术
物理方法往往治标不治本 ,污染物只是得到了转移而并没有消除.
1.1调水
调水是通过水利设施(如闸门、泵站)的调控引入上游或附近的清洁水源来改善下游污染河道水质[1],其实质是由于清洁水的大幅增加使污染物得到稀释从而改善水质,但并未减少河道的污染物通量(总量)。对于上游或附近具有充足清洁水源、水利设施较完善的河网地区,该技术不失为一种投资少、成本低、见效快的治理方法。
1.2曝气复氧
人工曝气复氧技术是根据受污染河流缺氧的特点 ,人工向水体中充入空气或氧气 ,加速水体复氧过程 ,以提高水体溶解氧水平 ,恢复和增强水体中好氧微生物活性 ,使水体中污染物得以净化 ,从而改善河流的水质。人工曝气通过物理吸附、生物吸收和生物降解等作用以及各类微生物和水生生物之间功能上的协同作用去除污染物 ,并形成食物链去除有机物。
应用形式主要有固定式充氧站和移动式充氧平台两种[2]。主要应用于过渡性措施使用和对付突发性河道污染使用。该技术由于设备简单、易于操作而被许多国家优先选用净化中小型河流。实例有英国泰晤士河,德国 Emscher 河,韩国釜山港湾,美国圣克鲁斯港,北京清河,上海上澳塘,上海苏州河等。
另外 ,有研究表明采用人工复氧技术并投加生物制剂及底质改良剂 ,放养水生动植物等集成技术治理河道 ,效果比单纯复氧更好。[3]
1.3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,主要适用于富营养化河流的治理。应用形式有放水作业和带水作业两种。[4]
底泥疏浚因能将污染底泥永久性去除,因而被较多用于湖泊和小型河流。然而,底泥疏浚技术并不一定能从根本上使水环境得到改善。此外,疏浚河道的缺点:一是工程量大,耗资巨大;二是疏浚河道工程的环境后效存在很大的不确定性。
2化学类技术
2.1化学絮凝处理技术(CEPT)
化学絮凝处理技术(CEPT)是一种通过投加化学药剂(一般为混凝剂)去除水体污染物,改善水质的处理技术,较适用于污染严重、较为封闭的地表水体。且由于其除磷效果良好,特别是低泥磷的释放[5],有一定效果,也适用于富营养化河流。一般通过直接将药剂投加到水体中或者是将河水用泵提升至建于岸边的永久(或临时)构筑物中,再投加药剂进行河水的化学一级强化处理。
2.2化学除藻
化学除藻是控制藻类生长的快速有效的方法 ,在治理湖泊富营养化中已经有应用,也可以作为严重富营养化河流的应急除藻措施。但常用化学除藻剂会对鱼类、水草等生物产生危害甚至导致死亡,甚至具有致癌作用;化学除藻虽可使水质暂时得到改善,但不能从根本上解决湖泊富营养化问题[6],且会造成二次污染,一般不采用。
3生物/生态技术
3.1生物强化技术
生物强化技术,是直接向污染水体中接种外源的污染降解菌,利用其唤醒或激活水体中原本存在的、但被抑制而不能发挥其功效的微生物,并通过它们的迅速增殖,强有力地钳制有害微生物的生长和活动,从而消除水体有机污染及富营养化,消除水体的黑臭以及硝化底泥。目前国内外常用的有集中式生物系统、高效复合微生物菌群及固定化微生物等技术[7]。
在营养化污染水体中,原位修复投菌技术逐渐受到关注[8,9]。日本、韩国、澳大利亚等国采用定期向水中投放光合细菌,由于光合细菌能利用光能和氧将微污染水或废水中的无机和有机碳源及其它营养物质转化为菌体,从而能起到净化水质的作用。
3.2生物促生技术
生物促生技术是通过向污染河流投放解毒剂、降解污染物的多种酶、有机酸、微量元素、常量元素、维生素等,以减轻环境中的毒性,对自然界中污染物降解土著微生物起到促生作用,为之创造一个能顺利完成其自然降解功能的环境,强化污染环境的自净能力,加速对有机污染物的分解。
3.3生物浮岛技术
生物浮岛技术[10]是利用生态工学原理,在受污染河道,用木头、泡沫等轻质材料搭建浮岛,以浮岛作为载体,在水面上种植植物,构成微生物、昆虫、鱼类、鸟类、植物等自然生物栖息地,形成生物链来帮助水体恢复,降解水体的 COD、氮、磷的含量,主要适用于富营养化及有机污染的河流。除此之外,还具有为生物提供生息空间,改善景观以及消波护岸的功能。生物浮岛依据浮岛植物是否和水接触分为干式浮岛和湿式浮岛两种。生态浮岛可就地处理河流,工程量小,投资省;处理效果好,自然景观和谐;实现资源持续利用;使用寿命长,维护简单;避免重复污染,重复治理,实现一次投资长期受益。
3.4生物膜技术
生物膜法[11]是根据天然河床上附着的生物膜的净化及过滤作用,人工填充填料或载体,供细菌絮凝生长,形成生物膜。利用滤料和载体比表面积大,附着微生物种类多、数量大的特点,从而使河流的自净能力成倍增长。它非常适合于城市中小河流的直接净化。生物膜法具有较高的处理效率,对受有机物及氨氮轻度污染水体有明显的效果。有机负荷较高,接触停留时间短,减少占地面积,节省投资。
3.5稳定塘技术
稳定塘技术是利用天然水体的自净能力,将被污染的河水在一种类似于池塘的处理设备内经长时间缓慢流动和停留,通过生物的代谢活动降解有机污染物的修复技术,适用于富营养化河流。用于河水处理的稳定塘可以利用河边的洼地构建,对于中小河流,还可以直接在河道上筑坝拦水,这时的稳定塘称为河道滞留塘。一条河流可以构建一级或多级滞留塘。
3.6人工湿地技术
人工湿地系统利用土壤填料,植物及粘附在它们上的微生物的物理、化学和生物作用,通过过滤、吸附、沉淀、絮凝、离子交换、植物吸收和微生物分解等多种途径实现对污水的高效净化[12]。从20世纪80年代起,人工湿地在河流污染治理的作用逐渐受到重视,得到越来越多的应用。
人工湿地的分类:按植物的存在形态分为挺水植物,沉水植物和浮水植物[11, 20];按系统布水方式的不同分为表面流人工湿地(surface flow wetlands,SFW)、水平潜流人工湿地(Horizonial Subsurface Flow Constructed Wetland,简称HSF)和垂直潜流人工湿地(Vertieal Subsurface Flow Constructed Wetland,简称VSF)。[13]
3.7土地处理技术
土地处理技术是指利用土壤-微生物-植物系统的陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能来净化被污染的河水,使河水水质得到不同程度的改善,同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环,促进绿色植物生长并使其增产实现污染河水的资源化和无害化。根据水力负荷、污水路径、布水方式、土壤-植物系统结构以及再生水收集方法,土地处理系统可分为慢速和快速渗滤、地表漫流、地下渗滤等主要类型。
3.8多自然河流构建技术
多自然河流构建是要保持、重现及创造河流原有的、多姿多彩的自然风情,使河流充满自然气息。包括生态河床的构建以及生态护岸的建设。
3.8.1生态河床的构建
构建手段主要有:恢复蛇形河槽;利用植石和浮石带法设置深沟和浅滩;在河床比降较大的地方,设置人工落差;设置粗柴捆床等。
3.8.2生态护岸的构建
生态护岸是结合治水工程与生态环境保护而兴起的一种新型护岸技术,在水陆生态系统之间跨起了一道桥梁,对两者的物流、能流、生物流发挥着廊道、过滤器和天然屏障的功能。在治理水土污染、控制水土流失、加固堤岸、增加动植物种类、提高生态系统生产力、调节微气候和美化环境方面都有着巨大作用。生态护岸的特点是进一步加固堤防,滞洪补枯;修复水域生态系统;为城市景观添光增色。
发展趋势
截污是从根本上解决河湖污染的关键,只有污染源从源头上得到控制,才能真正使河湖水质状况得到改善,故此有关部门应加大管理力度,在科学管理的基础上提高河湖污染治理的技术水平。
在治理技术上,生物处理技术因其净化费用低,环境影响小,污染物降解效果好,在污水处理中倍受青睐。高效、无二次污染的生物处理技术及产品的开发研究,尤其是对具有特殊分解能力的菌种的培养筛选也将成为河流湖泊防治技术的发展趋势。向水体中投加具有特殊分解能力的菌种,将水体中有毒有害的物质分解为无毒无害的物质,加速毒性物质的分解转化,不仅可提高对河流湖泊的净化效率,还可实现对河流湖泊的生态修复。
另外,随着河流湖泊水体富营养化问题的日趋严重,以脱氮除磷为主要目标的植物修复技术将成为河流湖泊污染治理的热点,尤其在城市内河污染水体的治理中将发挥重要作用。在城市内河水体中种植水生植物,一方面可以通过植物发达的根系有效地吸收,达到减轻和遏制水体富营养化的趋势,另一方面,通过水生植物的种植和培养,还可以起到美化改善城市景观的作用。[14]
我国的河流污染治理和生态修复起步晚,在制定适合我国河流污染特点的技术路线时,可以参考外国的治理经验,同时考虑治理技术的有效性、长效性、经济性和生态相容性。根据不同河流污染和生态破坏的特点,选择合适的治理技术并加以组合使用,使各种技术之间合理组合,充分发挥各自的优越性。
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关键词:中小河流 生态治理 生态护岸
马龙县境内中小河流水系特征
马龙县中小河流水系比较简单,流域面积较小,河道比降较大,下切较深,随着经济社会的发展,生态环境遭到严重破坏,极端气候常态化,单点暴雨频发。具有局部暴雨强度大,洪水突发性强、涨势猛、洪峰流量大、预报预防难度大等特点。洪水冲毁村庄、道路、淹没农田等灾害,加之河流两岸土地肥沃、人口密集,洪灾损失较大。
马龙县中小河流的主要特点:一是河流纵向坡比起伏较大,形成浅水河段与深水河段相间,深水处水深达几米甚至几十米,而浅水处水深往往不足1米;二是汛期径流主要是降雨,枯水期径流主要是地下水补给,汛期水位较高,流量较大,枯水期水位和流量较小,有时甚至出现断流现象;三是河道纵向坡比较大,汇流时间短,水位陡涨陡落,水位、流量变幅大,极易造成洪灾;四是部分河流远离城镇,两岸居民人口和农田较少。
中小河流治理存在的问题
1、地方政府对生态治理重视不够
由于征地费用不计入总投资,完全由地方政府承担,同时通过治理后河道周边土地不同程度的增值获利,希望尽可能少征地,甚至侵占河道来增加土地,要求设计单位大量采用浆砌石或砼挡墙。
2、规程规范不完善,专业技术人才少
目前,中小河流治理主要依据水规总院印发的《中小河流治理工程初步设计指导意见》和《堤防工程设计规范》(GB50286-98),对于生态治理没有专门的规范或标准,对什么叫做“生态治理”没有具体明确,造成生态治理无章可循。
同时国内大专院校及科研机构设置河流工程的专业少。仅武汉大学水利水电学院设置河流工程系,清华大学水利水电工程系下设河流研究所。培养的专业人才满足不了工程建设的需要。
3、经济发展与河争地问题突发
由于缺乏统一规划,各部门各行业自行其事,不合理的采砂、拦河设施、向河道倾倒垃圾、违章建筑以及河堤垦荒种地等侵占河道行洪断面的现象日渐增多,加之多年来未实施清淤,致使河道萎缩严重,行洪能力逐年降低,对所在地区城乡的防洪安全构成严重威胁。
4、对生态治理的认识不到位
认为河道治理目的仅仅是防洪,保障区域农田、村庄及城镇。忽视了河道生态治理的理念,采用河流渠系化、平面直线化、断面规则化、材料硬质化的治理方案,严重破坏了河道的自然水循环,影响人水和谐的自然生态系统。本来自然的河流被裁弯改直、截断、覆盖或被浆砌石和混凝土衬砌,改变了河道的自然特性,侵占了生物栖息地,隔断了水与有机生态系统的联系,也减少了对地下水的补给,河流生态系统受到严重破坏。
5、城市河道被挤占,水质污染严重
在城市化进程中,社会经济迅速发展,基础设施不断完善, 城市利用密度迅速提高,将市区内河道被侵占、覆盖、裁弯改直,致使河流水面缩窄,天然调蓄功能严重退化,特别是由于道路面积扩大,地面的渗透能力降低,加大了内涝发生的概率。人与洪水争地,人不给水以出路,水不给人留情,一遇降雨,到处积水。人类无节制地向河流索取,挤占河道,堵塞洪水通道,河流也给人类以报复,水位逐年抬高,灾情也越来越严重。
城市河流污染包括点源和面源污染。点源污染主要是企业废水和生活污水等方面,面源污染是一种分散的污染源,污染物来自大范围或大面积,排放是一个间歇性的分散过程。城市污染河流的面源污染按其来源大致可以分为:自然污染、大气污染、降水污染、土壤污染、农业污染和城镇污染,堆积在空地、路面、房顶及排水系统中的各类废弃物、地表散落物、路面尘土、生活垃圾、建筑垃圾等,经降雨冲刷全部汇入河流,造成面源污染。
河道生态治理的思考
1、充分认识生态治理优于常规治理
生态河堤把水、河道与堤防、河畔植被连成一体,在充分利用自然地形地貌的基础上,建立起阳光、水、植物、生物、土壤、堤体之间相互共存的河流生态系统。生态河堤的坡脚护底具有高孔隙率、植物生长带、流速变化带、鱼类巢穴等特点,为水生动物和两栖类动物提供了栖息、繁衍和避难场所;两岸的绿树草丛为陆上昆虫、鸟类等提供了觅食、繁衍场所;浸入水中的柳枝、根系为鱼类产卵、幼鱼避难、觅食也提供了空间。而硬质材料河堤把水、河道与河畔植分隔,隔断了河堤土体与水体的交换和循环,阻止了河道与河畔植被的水气循环,不仅使陆上的植物丧失了生存空间,还使一些水生动物失去了生存和避难场所。
增强水体自净能力。水体自净作用是指有机污染物受氧化作用而变成无机物的过程。排入河中的污染物首先被细菌和真菌作为营养物而摄取,并将有机污染物分解为无机物,细菌又被动物吞食,所产生的无机物(如氮、磷等)又作为营养盐类被藻类吸收,藻类进行光合作用又产生氧供其他水生生物利用,过量的藻类又被浮游动物、鱼、虾、鸭等所食,即按食物链的方式使其污染物浓度降低。
调节水量、滞洪补枯。生态河堤的植被有涵蓄水分的作用,同时,河堤土壤中有大量的土壤动物和微生物,使河堤土壤具有很高的孔隙率。丰水期水向堤中渗透,减少洪灾;枯水期水反渗入河或蒸发,起着滞洪补枯、调节气候的作用。而硬质材料河堤是一个封闭系统,阻止了水体与土壤的渗透交换,丧失了自然河堤固有的调节水量的作用。
2、中小河流生态治理是一项系统工程
中小河流生态治理工程不是一个独立的的工程,它要以其上游、下游和区间流域相协调,是一项系统工程。
加强对流域生态建设,防止水土流失。要抓好以小流域综合治理为重点的水土保持和生态环境治理工程建设,对流域生态采取保护措施,严禁乱砍乱伐和毁林开荒,必要时采取退耕还林,植树造林,保持和促进流域生态向好的方向发展,防止水土流失。恢复流域生态系统,以保护流域生态,达到减轻洪涝灾害,提高枯水期径流。
加快中小水库除险加固,消除水库安全隐患,恢复其调洪削峰能力,增强水资源调配能力。有条件的上一批新建水源点工程,这些项目的实施,通过水库的调蓄作用,可减轻河道的防洪压力。
要坚持标本兼治的理念,注重截污治污。入河污染源难以根治,是造成目前中小河流水质无法改善的主要原因。马龙县城的污水已经基本纳入城市污水管网,但是集镇和点多面广的农村污染源一直无法处理,直接排入河道。要保证中小河流治理的效果,必须标本兼治综合治理。对与城区临近的村庄,鼓励建设截污管网,对于经济发达、布局相对集中的村庄,鼓励建设村级生活污水处理设施。对于布局分散、经济欠发达的村庄,通过分户式、联户式的办法治理生活污水,尽可能减少进入河道的污染物总量,防止河道水质的恶化。
3、生态治理应抓好以下几方面工作
国务院《关于切实加强中小河流治理和山洪地质灾害防治的若干意见》(国发[2010] 31号)明确要求,中小河流治理“要尊重自然规律,在保障防洪安全的前提下,兼顾水资源综合治理和生态需要,尽量保持河道自然特性,促进人水和谐”。在中小河流治理中,应坚持以下基本原则。
保障防洪安全。防洪治水是中小河流治理的首要任务。中小河流治理要合理确定防洪标准,明确治理范围和建设内容,科学拟定治理措施,切实提高中小河流治理河段的防洪减灾能力,保障区域防洪安全。
尊重自然规律。应维护河流原有的自然特性,在河床演变分析的基础上,尽量避免破坏河流原貌。治导线和堤线选择不得侵占河道行洪通道和河滩地,要基本维持河道现有河岸线自然的特性;堤距确定应尽量维持现有河宽,不得缩窄河道,确需扩宽的,须经充分论证,以形成深浅交错、宽窄相间的自然河流;尽量采用生态工程措施,保持河流与周围生态系统的正常交流。
突出综合利用。中小河流治理要突出综合效益,由以防洪单一目标向河道行洪、河流水质、河岸景观、生态环境等多功能目标的综合治理转变。河道治理方案要与河流水资源综合利用功能相协调,保证现有取水设施功能的正常发挥。
注重生态环境。应尽可能保留河道本身所拥有的自然景观,避免对河道生态环境的破坏,保护好河流湿地和滩涂;要注重保留水生动植物生息、繁衍场所,避免影响河流生物生存所需的环境;要尽量采取生态透水工程形式,保持河道与两岸的横向联通性,使水、陆两相紧密联系,打造完整的生态系统。
坚持因河施治。每一条河流都有其形成的条件和独有的自然特性,要坚持“因地制宜、因河施治、因势利导”的原则开展河道治理。同一条河的不同河段要研究不同治理方案,针对不同情况采用不同的断面形式和工程措施,要就地取材,减少二次生态破坏。
促进人水和谐。中小河流治理中,要尽量保留现有亲水通道,并结合实际设置亲水设施,搭建人水和谐的空间平台,让人民可以直接感受水、亲近水;要尊重当地的社会文化传统和民族风俗,为当地人民群众开展与水有关的活动保留合理的水域空间。
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流域环境存在的问题
在点源污染方面,上游的矿业污染、中游的乡镇生活污水和畜牧业排水和城区的工业企业排水以及居民区排水所造成的污染最为突出。矿业废水年排放量达30余万m3。城市4条小河承纳生活废水和工业废水数量较大,污染严重,其排水最终汇入黄柏河干流,严重污染干流水体。在面源污染方面,主要表现在生活垃圾污染、农业面源污染以及城市地表径流污染。在内源污染方面,由于黄柏河下游区段受葛洲坝回水的顶托呈滞流状态,库区的悬浮物质易在此处沉积,此段底泥的有机质含量在3%以上,磷含量在0.2%以上,内源污染成严重。黄柏河支流-城市4条小河污染日趋严重,大量污水汇入黄柏河中,在排污口附近水域形成污染带,加剧了黄柏河干流水体的富营养化。流域水资源开发程度高,水循环紊乱,生态环境流量难以保证黄柏河流域于上世纪90年代基本完成全流域的开发建设,流域水力资源开发程度已达63.7%,建成的大中型书库有13座。由于工农业、电力用水,经黄柏河干流的水量急剧减少,生态环境用水量不足,黄柏河东、西支流和干流均有断流的现象。水土流失、生态退化流域环境污染、水土流失,水土资源过渡开发,河流岸线资源和水面被侵占,这些因素都会导致流域生态系统的自净能力和抗干扰能力减弱,导致流域生态退化问题。少数地方无序开发矿产资源,使地质结构破坏,随意丢弃矿渣,造成新的水土流失、生态破坏和水环境的污染,尤其是中上游的页岩区生态退化问题严重。包括城区4条城市小河在内的黄柏河城区段,环境污染严重,富营养化趋势明显,水生态破坏严重。
流域水环境综合治理对策
治理思路和治理原则流域综合治理的组织实施需要政府的领导、科研院所的技术支持和实施单位的共同参与,根据《黄柏河流域综合治理规划》和黄柏河流域的环境现状和特征,提出黄柏河流域综合治理的指导原则和思路。黄柏河水环境治理原则是:1)控污截源、减少流域水体污染负荷;2)科学调度、构建良性的水循环系统;3)河道治理,防护堤加固,营造多样性的生态景观;4)长效管理、保证流域水质持续改善;5)普及宣传、唤起全社会的广泛参与。实施思路和理念是:政府主导、市场机制、市民参与、分期实施、注重实效、长期坚持。综合治理对策鉴于黄柏河流域环境问题,在工程技术层面和流域管理上,考虑使用以下方法进行解决。1)严格控制点源污染、大量消减面源污染点源的控制是流域水环境质量得到改善的保证,通过矿井封堵、尾矿坝工程,进一步治理黄柏河上游的矿业污染[4];建设城镇污水管网,提高污水截流率,提高城区段水环境质量,改善库区的回水水质。点源治理应纳入治理的重点,是近期流域环境治理的优先项目。面源的控制主要是对黄柏河集镇构建垃圾收集、转运和填埋系统;在农村推广沼气工程,改变农村能源结构,削减农村生活面源污染,改善农村生态环境;对畜禽养殖业产生的废水、粪便进行无害化、减量化和资源化处理。从源头上削减污染源是水环境治理的关键[4]。2)河道治理,治理内源污染,防护堤整修,提高防洪能力黄柏河夷陵城区和城市4条小河防洪标准低,亟需加固防护堤和进行河道清淤。通过黄柏河小溪塔城区段、城市4条小河清淤工程和防护堤工程,全面削减内源,提升城市河道景观,提高环境质量;通过工程措施、多自然营造技术、亲水构建技术营造良好的生态系统,以形成独具特色的滨岸生态景观系统,提升城市的环境质量和景观效果[5]。根据底泥的性质确定合理的处置方式,防止二次污染。采取环境治理与生态治理相结合的措施治理黄柏河下游顶托河段水体富营养化问题[6]。3)联合调度,保证黄柏河生态环境需水量生态环境需水量是维持河流生态系统运转的基本流量,根据黄柏河流域水文特征、水生态与水环境特征以及水资源利用情况合理确定生态环境用水量[7],对天福庙、西北口、尚家河、汤渡河等水库和干流进行联合调度,适当增加干流水量,避免河底裸露、河流断流现象,增加其水环境容量,保证水生态系统的健康。4)构建生态防护带,控制水土流失生态防护带是一项水土保持治理措施,同时也是一项水环境保护措施,其主要功能包括控制水土流失,防止河床冲刷,减少泥沙进入河道;利用缓冲带植物的吸附和分解作用,减少来陆域的氮磷等营养物质进入河道,形成控制面源污染的最后一道防线,达到保护和改善水质的目的;缓冲带在溪流沿岸构成了一定自然风景线,美化了河流生态景观,改善了人居环境。5)制定长效管理措施,保证流域持续治理和治理效果根据流域特征,制定完整的流域综合治理长效管理体制,已经竣工的项目能够正常发挥功能,保证设施的日常管理,促进流域治理的持续性。
关键词:城市 水体 污染物 治理措施
随着城市规模的扩大、人口的集聚,城市内河水质的改善成为污染治理的一大难题。本文以南京市建邺区幸福河为例,浅谈城市内河的治理对策。
1、城市内河水环境特征
南京建邺区幸福河东起南河,西至江东路,全长2200米,东端至市机站泵站处,西端至江东中路止,河流经过文体路、南湖路、湖西街以及云锦路。河道横穿整个建邺老城整合区,担负着沿河两岸多个社区的汛期汇水、排水任务,是典型的城市内河。
河流沿岸多为规划较早的老旧社区,生活污水直接排入河中,且河水不流动,直接导致喝水黑臭,污染严重。后因城市建设,幸福河中段与其他城市内河连通,使得污染加重。随着城市建设与发展,排入幸福河的污水量呈逐年上升的趋势。
2、主要污染源及污染物
2.1生活垃圾及生活污水
随着城市发展,幸福河周边人口不断聚集,产生大量的生活垃圾及生活污水,大量的污水及垃圾渗滤液不断排入河中,使得水质持续恶化。且进入河流的污染物质随季节变化。生活垃圾的随意丢弃,造成河水浊度增加,水中悬浮固体量增多,使得溶解性无机盐浓度增加。
2.2畜禽养殖污染
河流沿岸的禽畜养殖业,畜禽粪便无害化处理率较低,使得河水污染加剧且污染源点多,面广、治理难度大。
综上,大量氮和磷随污水进入水体后,发生一系列转化过程,幸福河水体已出现富营养化。水体富营养化是一个自然过程,也是水体衰老的一种表现,对于幸福河来说,水体富营养化更加剧了幸福河的污染。幸福河沿岸人口增多,污水排放量的增大又加速了河水富营养化的过程,污水中的营养物质使得藻类等浮游生物过量增长,水中溶解氧含量降低,水质进一步恶化。
3、治理措施
城市内河分支较多,地形复杂且水系循环慢,以幸福河为实例,给出以下治理措施。
3.1 “纳米气泡”技术
幸福河的治理过程中,采用了一种新型的污水处理技术――“纳米气泡”技术。纳米气泡在水体中的增氧作用的效率相当高,仅数小时就可以使较大范围内的水体溶解氧迅速提高。这是因为纳米气泡的表面积能有效增大,如0.1cm的大气泡分散成100nm微气泡,表面积增大10000倍,气泡的表面能也从0.1卡增大到5-10卡,表面能的增大及气泡内能量增大可以加强表面氧化反应,可以提高氧的利用率,一个功率仅数百瓦的微细气泡发生器能使直径200m范围内河水中的溶解氧从4mg增加到11mg,而同时使水体中的化学需氧量(COD)降低。对于治理污水,“纳米气泡技术”不仅能增加其溶解氧,还能清淤、截污,利用这种新技术,幸福河的水质明显改善,但是长期操作性不强。
3.2 生态护岸技术
河流沿岸的不合理利用会导致水土流水,对水体有很大影响。应实行生态护岸技术可以达到净化水质的目的。生态护岸技术能很好的修复河流生态,对水陆生态系统的物流、能流、生物流发挥着廊道、过滤器和天然屏障的功能。在治理水土流失、加固堤岸、增加动植物种类、调节微气候和美化环境方面都有着巨大作用。生态护岸依据其使用的主要护岸材料分为植被护岸、木材护岸和石材护岸三种类型。
3.2.1植被护岸
植被护岸是生态护岸中比较重要的一种形式,自然型护岸不仅种植植被,还采用石材、木材等天然材料。草皮护坡是直接在土坡上种植草,或是以草为主体,兼用土工织物加固。因为单纯的草皮护坡适用于坡度较小的岸坡,因此十分适合幸福河河边使用,在坡面上一般采用草皮植物的复合型护坡。还有一种网垫植被复合型护坡一般用以聚乙烯或聚丙烯等高分子材料制成的网垫,其综合了水工网和植被护坡的优点,大大提高了边坡的安全性和稳定性。
3.2.2木材护坡
常用的木材有圆木,在幸福河边也可用处理过的圆木相互交错形成箱形结构,扦插活枝条,这样不仅能形成自然型景观,美化了环境,枝条发育后的根系还能具有土体加筋功能。
3.2.3石材护坡
抛石措施在国内外河道整治工程中应用十分广泛。在传统技术的基础上结合植被等措施,抛石能达到兼顾加强和改善河岸栖息的目的。石材护岸技术施工简单,块石适应性强,已抛块对河道岸坡和河床的后期变形可作自我调整。
3.3 畜禽养殖污染预控措施
河道沿岸禁止圈棚饲养畜禽,畜禽排泄物直接排入河道,对河水水质的影响很大。2011年制定的《畜禽养殖业污染防治办法》、《畜禽养殖业污染物排放标准》及《畜禽养殖业污染防治技术规范》,明确规定了农畜禽污染物的排放标准。
3.4 引水换水
将城市外部河流较好的水源引入城市内河,实施换水冲洗,城市内河水体将得到改善,且一段时间内可保持较好的水平。
3.5 河道截污
河道截污,也就是将通往幸福河的排污管进行封闭,使生活污水不能进入水体,切断了污水源,将河道内所有的排污管全部封堵,可使水体污染暂时得到缓解。
3.6 雨污分流
要想彻底解决城市污染的问题,如何处理生活污水是一大难题。雨污分流工程后雨水和污水被分开收集。雨水中的污染较少,可以直接处理后排入河流中,而污水则可以经过后处理再利用。雨污分流工程量较大,因此收效时间较长。
4、小结
城市内河的污染使得沿岸居民深受其害,使得城市内河的污染治理不仅是一项环保工程,更是一项民生工程。从沿岸污染源入手,针对不同污染物类型采取有效的治理措施,同时做好河道岸坡整治、绿化建设、景观改造、水质改善、生态治理等等相关工作,彻底改变城市内河黑臭的面貌。
参考文献
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关键词:中小河流;现状;整治对策;措施
我国是一个河流众多的国家,大小的河流几乎都存在工程设施。在这些设施中,很多由于年久失修,配备老化,出现了裂缝、毁堤的现象,对人们的生产和生活威胁极大。一些河流虽然采取了相关的维修措施,但是由于很多人为的原因,河床逐年提高,行洪能力极差。特别是由于我国一些中小河流的不断增多,很多人在河滩上开荒种地,大大降低了河流的运载能力,给周围的群众带来了困扰,对我国的海运事业也产生了不良的影响。
一、中小河流现状与存在的问题
1.1 河流现状
1.1.1 城市河流均有不同程度的污染
城市化的发展,给河流造成了巨大的压力,很多的工业和生活废水被大量的排入到河流中,河水被大量的污染。而在一些主城区的河段,由于排污管道较多,再加上人口密集程度高,水质下降的现象普遍存在。
1.1.2 盲目填没河流,减少水面
随着城市人口的增加,城市河流的水面被人们肆意的破坏,很多的河流水面不断的缩窄,除了人为的污染因素植物,开荒也是主要的原因。这种情况造成的后果是,城市河流的防洪能力减弱,一旦发生强力降水,就会到处积水,给生活造成不便的同时,保证不了基本的城市运行,内涝现象逐渐加重。
1.1.3 河流被硬化、渠化
现阶段,很多的城市河流虽然做了部分的治理工作,但是在治理的过程中,只考虑到了河流的防洪功能,而忽略了其涵养植被,淡化水源的生态功能,因此河堤是每年增加,人力和物力被大量的投入,采用混凝土、块石的方式进行河道的护砌工作,使得原有的河流被硬化渠化,失去了其亲水的环境,破坏了生态平衡。
1.2 存在的问题
1.2 防洪基础设施薄弱,河道萎缩严重
我国河道存在的最大问题是河流防洪的设施少,修建的标准低,很多地区甚至根本没有防洪措施,一旦遭遇洪水,会造成极其严重的后果。而在一些流域 内,由于水土流失的现象比较严重,再加上河段内不合理的采砂和倾倒垃圾的现象,使得侵占河道用于建筑的现象日益增多,很多常年没有清理的生活和生茶垃圾,使河道日益萎缩,行洪能力减弱,给城市的防洪安全带来了严重的威胁。
1.2.2 中小河流规划和前期工作滞后
我国之所以河流污染比较严重,防洪能力差,是因为很多的中小河流没有做好合理的规范工作,在河流治理的前期,工作施工薄弱,基本的情况不明,治理的目标和规范没有落实,而随着人口的增长,很多的河流规划日益模糊,人们对于城市化的要求逐渐提高,使得原有的规划不能符合当前的需要,也很难再实施河流的保护和治理工作。
二、整治中小河流的对策与措施
2.1 对策
2.1.1 治理合理,首先要统筹协调好各个部分,特别是要坚持人和自然和谐统一的原则,在防止洪水的基础上,做好城市河流的生态环境保护工作,开发水源利用体系,保证各个河流和河段之间的防洪的标准,做好中小河流治理和各种山洪灾害的管理,只有将工程实施和非工程实施、防洪和排涝工作进行长期和近期的合理规划,才能够确保工程顺利进行。
2.1.2 任何工程的实施,资金是保证。因此在进行河道治理工作时,要做好资金的筹集工作,多渠道的进行资金的筹集,而对于一些大工程,可以采取bt形式或是依靠当地群众进行捐款来进行。
2.1.3 遵循确保重点,兼顾一般,以及防洪与抗旱相结合的原则,充分考虑洪涝规律和上下游、左右岸的关系以及国民经济对防洪除涝的要求,并与国土规划和土地利用规划相协调。
2.1.4 搞好综合治理,眼前利益要服从长远利益,局部利益要服从全局利益,保证治理工程的全面实施和顺利完工。
2.2 措施
2.2.1 加强宣传教育,提高全社会水息意识
河道治理不单纯是水利部门的问题,而是社会问题、法律问题、经济问题、发展问题,是关系到社会安全和经济发展,搞好中小河流治理,首先应该提高全社会水患意识。各级政府和有关部门要扎扎实实地加大《水法》、《防洪法》、《河道管理条例》等相关法律法规宣传教育力度,使社会各界达成共识,充分认识到中小河流问题的严重性、危害性,树立河道治理的紧迫感和责任感。
2.2.2 提高对河流整治的认识,将治河纳入目标责任制。
由政府统一组织,动员各级领导,认清防洪基础设施建设在经济和社会发展中的作用,提高对中小河流整治的认识,坚决克服大灾大干,无灾不干,单纯依赖国家拨款才干的意思。根据山区中小河流的地形特点、现有条件及人力物力等情况确定工程治理项目。结合开展农田水利建设竞赛,把河流整治工程列为竞赛的主要内容。
2.2.3 与上游小流域综合治理相结合
中小型河流大都发源于山丘区,河道比降陡、切割深,洪水来势迅猛。泥沙含量大,易对下游治理工程造成淤积和水毁。中小型河流综合治理应与上游小流域治理相结合,对上游山丘区采取退耕还林、封沙植草等各种水土保持措施,修建谷坊、塘坝等以减少河流泥沙,调蓄河道径流。
2.2.4 多渠道筹集治理资金
一是依法做好开采河道资源费、采砂管理费、排污费等各种政策性收费的征收工作,提高河道管理部门的自身生存能力;二是积极争取国家和省级治河专项资金,并积极筹措市、县配套资金,搞好社会融资和群众投工投劳,多渠道解决资金问题,加强资金管理。
2.2.5 标本兼治,控制河流污染
城市河流的生态功能的强弱很大程度上取决于河流水质的好坏,从生态环境保护的观点出发,城市河流绝不应该是工业废水及生活污水的接纳地,这对城市的生态建设将是致命的威胁。因此治理河流要标本兼治,只有重视污染源治理,加强截污工程建设力度,才是河流治理的根本出路。
2.2.6 坚持高标准,保证工程质量。
治河工程标准高低,质量好坏,直接决定工程的寿命和效益的好坏。狠抓工程质量关,是搞好治河的关键。坚持百年大计质量第一的原则,制定统一标准,实现防洪、经济、生态效益相统一。
三、结语
总而言之,河流的治理是我国一项重要的市政工程,在治理的过程中,需要把握好城市建设和生态建设两个方面,在提高人们生活水平的同时,确保周围环境的稳定发展。水源是人们生活中必不可少的一部分,而水系的建设对于城市发展具有至关重要的作用,保证城市洪涝安全,确保城市污染的防止,保证城市的整体繁荣,对于整个城市的经济和社会发展具有十分重要的意义。
参考文献
[1] 黄岳文,刘晓平,吴寿荣.广州市海珠区赤岗涌生态治理设计[J].人江,2009,(01):66-67.