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中图分类号:TV147文献标识码: A
Abstract:Dianshan Lake eutrophication is one of the major water source in Shanghai, both multi-function navigation, irrigation, tourism, etc. []. But in recent years the river Dianshan Lake area affected to different degrees of pollution. For specific problems of river pollution in the region, we use environmental and scientific methods used mainly to control pollutant sources, river slope trimming and improve water purification capability-based approach to ecological restoration Dianshan Lake ecological restoration of water bodies. Through the implementation of rehabilitation program so that the water in the region to achieve the effect of ecological restoration.
Keywords:Dianshan Lake; river pollution; ecological restoration
一、前言
淀山湖位于太湖流域下游,地处江浙沪的交界处,是太湖流域重要的下泄通道和上海市境内最大的湖泊。黄浦江上游的水也一部分来自于淀山湖,它是上海市地表水监测的重点之一。但是淀山湖自1985年开始每年均有不同程度的水华出现,目前已处于富营养化水平。为了改善淀山湖水域的水质,将淀山湖镇建成宜居宜业宜游新江南特色镇,努力为长三角地区乃至全国提供一个绿色发展模式。本文主要通过水体生态修复的研究来提升河道水质,构建一个水清、岸绿、景美的淀山湖河道水环境。
二、国内外水体生态修复现状分析
目前,国内外研究及应用中常见的城市河道水体生态修复技术现状,主要有微生物修复、水生植物净化、河道曝气、人工湿地、生物膜、生物操纵、氧化塘等7类修复技术,对各类修复技术的基本理论方法、技术特点以及研究进展进行总结分析有助于更好的知道时间应用。
常用的微生物修复技术有两种,一种是直接向河道水体投加经过培养的多种微生物菌种。另一种是向黑臭河道里加微生物促升剂,因此促进“土著”微生物的生长和对污染物的代谢作用,达到净化水质的最终目的。
常用的水生植物种群包括水生维管束植物和高等藻类等构成。其中水生维管束植物包括:挺水植物、漂浮植物和沉水植物。其中以水芋、轮藻、水浮莲研究频率较高。
国外河道曝气一般应用在两种状况下,一种是在污水截留管道和污水处理厂建成之前,为解决河道水体的污染问题进行人工充氧,第二种在治理河道中放置暴气装置以用来应对突发污染状况。与此之外在夏季,有机物的降解和氧的消耗率加快,也可能造成水体的氧份降低。这时运用曝气复氧是恢复河道生态的有效快速措施。虽然河道曝气在国外已经应用有40多年的历史了,但是在我国除大了在重庆、北京、上海等地在小河道内实施过,我国并无大河道实施的案例。
人工湿地生态系统在世界各地逐渐受到重视并被运用,在20世纪70年代德国学者Kichuth提出根区法(the root-zone-method)理论之后开始的,首先是他们能够为其根围的异养微生物供应氧气,从而在还原性基质中创造了一种富氧的微环境,微生物在水生植物的根系上生长,他们就与较高的植物建立了共生合作关系,增加废水中污染物的降解速度,在远离根区的地方为兼氧和厌氧环境,有利于兼氧和厌氧净化作用,另一方面,水生植物根的生长有利于提高床基质层的水力传导性能6种沉水植物系统对淀山湖水质净化效果的研究
三、淀山湖水体生态修复研究过程
1、河道初步调查
本文选取淀山湖镇旅游渡假区内的19条河道作为研究对象(如图1中所示)。
图1 调查地点图示
首先,通过现场调查摸清每条河道周边地块的性质及初步的情况;然后取样进行检测,检测指标有温度,色度,浑浊度、COD、TP和TN等;最后综合现场调查结果对河道污染状况进行分析。
2、调查及检测结果
淀山湖区域属于水源地保护区,水源地水质的好坏与人民群众的生活质量息息相关。目前,项目所涉及的19条河道总体水质堪忧:
马家江河段——水体总体呈现浑浊,发绿,主要污染源来自于水产养殖废水、农田面源污染。该河段交汇河流有3条;主要植物有乔灌木、挺水植物和沉水植物。
神童泾江河段——水体情况主要呈现褐绿色,污染源来自于水产养殖废水、居民生活污水,交汇的河流有2条,主要植物包括挺水:芦苇、野茭白、杂草;浮叶:浮萍;沉水:苦草、伊乐藻、金鱼藻、菹草;水面有少量蓝绿藻。
青龙江、六如墩江——水体情况:褐绿色;污染源:水产养殖废水、居民生活污水、面源污染交汇河流:2条;坡岸:村庄与居民区处为硬质驳岸,其余为自然岸线;主要植物:挺水:花叶芦竹、野茭白、梭鱼草、鸢尾、菖蒲;浮叶:大量浮萍;沉水:伊乐藻、金鱼藻;水面有少量蓝绿藻。
西阳村江-朝山江——水体情况:褐绿色;污染源:水产养殖废水、居民生活污水、面源污染交汇河流:8条;坡岸:村庄与居民区处为硬质驳岸,其余为自然岸线 ;主要植物:挺水:水葱、美人蕉、花叶芦竹、野茭白、梭鱼草、鸢尾、菖蒲;浮叶:大量浮萍;沉水:菹草、伊乐藻、金鱼藻;水面有少量蓝绿藻。
朝南江、梅田泾江、啧奥江——水体情况:浑浊;污染源:水产养殖废水、居民生活污水、面源污染;交汇河流:8条;坡岸:村庄与居民区处为硬质驳岸,其余为自然岸线;主要植物:挺水:香蒲、芦苇、千屈菜、菱角;沉水:菹草、伊乐藻、金鱼藻;水面有少量蓝绿藻。
榭麓后江、梅介泾江、东阳界江——水体情况:浑浊;污染源:水产养殖废水、居民生活污水、面源污染;交汇河流:2条;坡岸:村庄与居民区处为硬质驳岸,其余为自然岸线;主要植物:挺水:香蒲、芦苇、千屈菜、菱角;沉水:菹草、伊乐藻、金鱼藻;水面有少量蓝绿藻。
庄里后江——水体情况:浑浊;污染源:水产养殖废水、居民生活污水、面源污染;交汇河流:2条;坡岸:自然护岸;主要植物:挺水:梭鱼草、千屈菜、旱伞草、菖蒲、芦苇、野茭白;沉水:菹草、伊乐藻、金鱼藻;浮叶:浮萍;水面有少量蓝绿藻。
彭安泾江、彭安泾西江——水体情况:彭安泾西江水褐色,水体浑浊,不流通;污染源:水产养殖废水、居民生活污水、面源污染;交汇河流:2条;坡岸:自然护岸;主要植物:挺水:梭鱼草、千屈菜、旱伞草、菖蒲、芦苇、野茭白;沉水:菹草、伊乐藻、金鱼藻;浮叶:浮萍。
石娄江——水体情况:浑浊;污染源:水产养殖废水、面源污染;交汇河流:2条;坡岸:自然护岸;主要植物:挺水:梭鱼草、菖蒲、野茭白;沉水:菹草、伊乐藻、金鱼藻;浮叶:浮萍;水面有少量蓝绿藻。
小千灯浦——水体情况:发绿;污染源:水产养殖废水、面源污染、生活污水;交汇河流:4条;坡岸:村庄处为硬质驳岸,其余为自然岸线;主要植物:挺水:水葱、梭鱼草、菖蒲、野茭白;沉水:菹草、伊乐藻、金鱼藻;浮叶:浮萍、菱角。
西港江——水体情况:清澈;污染源:水产养殖废水、面源污染;交汇河流:4条;坡岸:自然岸线;主要植物:挺水:水葱、梭鱼草、菖蒲、鸢尾、野茭白;沉水:菹草、伊乐藻、金鱼藻;浮叶:浮萍、菱角。
通过对淀山湖区域的19条河道的现场调查结果总体分析:水体均较为浑浊,部分河道水色泛绿或褐色;水生动植物状况:已修整河段的坡岸植被以乔灌木长势良好、地被偏少,地面;未修整河段杂草丛生,有部分农作物种植,呈现出杂乱的丛生状况。水生植被以挺水植物品种丰富为主、部分河段长势不好;沉水植物以苦草、伊乐藻、菹草为主且单一河道沉水植物品种单一,分布散乱部分河段有蓝绿藻滋生。调查结果显示研究中河道水体整体较为浑浊,大多数河道表现出水体富营养化现象;自然坡岸河段土壤现象明显;岸线修整情况不一,河道景观效果有待于进一步提升。
污染原因分析及整治方法
通过现场调查结果可以知道造成淀山湖水体生态污染的原因主要有:养殖尾水、农田面源污染、生活污水和周边河流水质影响等因素。其中养殖尾水主要是鱼塘养殖产生的废水,其中含有大量的N、P等元素,会造成水质恶化、水体富营养化和河道景观变差,是主要的污染源。农田面源污染主要指农田尾水,农田中的地表径流。其中含大量营养盐、农药,会造成营养元素流失、水源污染和水资源浪费。
通过现场调查和污染原因的分析可以得出淀山湖水体的治理方法。首先通过截污控污的手法控制污染的源头。截污控污的手法采取下面两种措施。一是非工程措施:政府及相关部门合理引导,减少农药、化肥使用量,科学处理养殖畜禽粪便。二是工程措施:生态截留沟和生态护坡;作用:截流初期雨水/去除污染/涵养水源。
其次有效的采用水生植物的种植,水生动物放养和水体微生物的投放。根据对朝山江实际情况调查,需对河道水生植物进行补种即可完成对其生态系统的构建。同时也净化水质提升其自净能力。
(1)水生植物选择原则:原有品种,要与景观保持一致性(2)挺水植物品种选择:黄菖蒲、水生美人蕉。(3)沉水植物品种选择:现有菹草、伊乐藻;补种梅花藻、马来眼子菜和轮叶黑藻。
然后进行自然驳岸修整,按照河道岸边原有植物布局,对缺少植物的河道进行补种。地表土壤的地方,增种地被植物。岸壁加植垂挂植物,用郁郁葱葱的绿色丰富边界;局部区域打杉木桩固土,增加挺水植物软化边界效果。提升整体质感,并且有效的增加水体生态修复工程的价值,使其得到更大的发挥和运用。
最后采用现代技术对整体进行科学管理。一是进行常规维护:待水生生态系统网络形成后,强势生物种群会把弱势生物种群吞噬掉,这样必将破坏水生生态平衡,应依据定期的水质检测结果,采取针对性的措施,以便景观水体水生生态系统趋于稳定。二是进行正常性维护:对水体内的垃圾杂物、树叶、动物残尸等进行清理和打捞。观察指标性生物是否正常。三是进行专业性维护:观察指标性生物是否正常。
4、整治的难点和解决方案
整治过程中会遇到很多难点问题,比如河道杂草优势性太强,园艺水生植物在没有清理干净杂草的情况下不具备竞争性;施工期间水位变化较大,种上去之后水生植物没有长好就被水淹掉,以致于现在水生植物长势及效果不好,甚至有些河道水生植物根本看不到;部分品种,如千屈菜等存在病虫害,导致长势不好等。
对于这些难点问题,可以采用下面的应对措施进行处理:(1)加强养护管理,清理河道内杂草,根据水位实际情况补种加密长势不好的河道;(2)考虑到后期养护管理难度,建议更换现有未长出来的品种,如用再力花、梭鱼草(紫花)、茭白、黄菖蒲等优势品种替换:(3)及时消灭病虫害;(4)考虑到河道杂草清理的难度,建议可适当给予施工单位人工签证,但前提是必须保证整改后的效果。
5、预期效果
通过结合控源截污、河道边坡修整及提高水体净化能力为技术主线的生态修复方案,对淀山湖镇河道实施整治方案。治理目标如表1所示。
表1 治理目标
四、结语
对水体生态治理要秉承着“低碳环保,科技创新,以人为本,人水平衡”的理念,用更科学、更环保的方法进行综合治理。在对淀山湖水域的整体剖析和水质的现场调查和监测以后,本文总结了它的现状和迫切需要治理的原因,并结合现有的治理技术有针对性的对其进行治理,最后就整治难点进行了总结并提出解决方案,以期达到预期效果。淀山湖通过水体生态修复,提升河道水质,构建水清、岸绿、景美的水环境。通过改善河道水体水质,保护水源地淀山湖水质,确保人民群众的生活质量。
参考文献
[1] 王丽卿等.6种沉水植物系统对淀山湖水质净化效果的研究[J].农业环境科学学报,上海200090
[2] 丁晴.仿生水景在居住区中的可持续性设计研究[D].同济大学建筑与城市规划学院,2009.
【关键词】:河流 ; 生态修复;河道整治 ; 生态治理
随着社会的发展,城市发展过程中对河流的整治,对河流的生态系统造成功能不断退化。另一方面,随着人们物质生活不断提高,人口数量的不断增长,所需的水量在不断增加,而且人们对水资源不加以保护,直到20世纪90年代后期,人们才对河道的治理在满足行洪排涝基本功能的基础上,开始重视其生态、景观、休闲、娱乐等功能[1]。
1、 河道的现状
1.1人类活动对城市河流系统产生的干扰
随和社会的快速发展,城市化进程对区域的生态环境产生了巨大的影响。人类的生产生活对河道的自然结构、河道水质的影响也日益突出。主要表现为:(1)生活生产的污染物向水体的排放;(2)由于水利工程筑坝,建水库等的建设,造成了水流量的不足,河流形态表现出不连续性,有些河流出现了断流的情况;(3)许多水景景观被破坏;(4)地区地表的硬化,河床的材料由具有透水性的材料变为硬质化的不透水材料。
1.2管理者对于河道的管理现状
近年来,我国不断重视河流管理方面,采取了一系列的措施,但是已经造成的水资源短缺,水生态退化,洪涝灾害尚待解决。虽然在水利工程的建设取得了很大的成就,但是也改变了原有河流的生态系统功能 [2].
1.3存在问题
不管是城市还是农村,大部分的基础设施都是零星的分布在河道的两侧,在城市中,有些河道还作为景观区域供人们休闲,而在农村中,则由于城市的发展过程中为了开发土地而挤占了河道,致使河道渠化现象十分严重,加上两岸的居民生活污水、垃圾的排放,导致了很多河道变成了臭水沟,生态系统遭到破坏,河道的生态修复问题也日益突显。
2、河道治理的原则
河流是水环境的一个重要载体,河流在满足基本水量的前提下, 具有稳定的河道、适度的洪水、清洁的水质、健康的生态系统和持续的造物能力等[3].河道的治理首先是要利于生物的多样性,为水生、两栖动物栖息繁衍提供生存的环境,这样既有利于保护河道的水生态环境,又有利于提高河流的自净能力。
2.1尊重自然原则
尊重自然的原则是河道生态治理的基本原则。对河道进行生态治理的过程中尽量维持河流的自然形态,结合生态学的相关知识,充分发挥河流生态系统自净能力和自我调节能力。
2.2 可持续发展原则
保证足够的水面率和水体容量,保证水体循环流通,进而改善整个流域的自然生态环境,达到经济、社会和环境等全方位的协调。
2.3 植物合理配置原则
植物合理配置原则是指在河流生态治理中合理配置水生植物、湿生植物和陆生植物,建立起多样性的生物群落,以提高河流的自净能力和自我恢复能力[4]。 2.4 发挥河流的社会功能原则
河道的生态治理在满足河流防洪、排涝等基本功能的同时,也要发挥河流的休闲娱乐、景观等社会功能。
3、关于河道生态治理的体会
3.1 必须截流污水
进行河道的生态治理,首要任务是要进行流域污水的截流。将排放入河的污染源截污纳入城市污水管网,禁止向河道内排放污水。
3.2 保证水流多样化
生态型河道要求在满足行洪需求的基础上,需形成水流的多样性,满足不同生物在不同阶段对水流的需要,同时也更具景观价值。
3.3 采用可渗透型护岸、护底
河道的护岸和护底不可全部用混凝土浆砌石结构,可利用卵石、块石堆体等具有渗透性的材料。护岸也可利用粘土夯实边坡, 或采用根系发达的乔木、灌木和草本植物进行护坡处理。
3.4 合理配置岸边及水生植被
河岸上尽可能留出空间,种植防护林带,在河坡铺种草坪和灌木,可增强生态功能,一方面可以起到涵养水源、过滤地表径流、减少河水污染的作用,另一方面也可以调节沿河地区的湿度,发挥景观作用。
在河道中以小岛、岸边滩地等形式因地制宜地营造一些湿地,也是河道生态治理的一种重要手段。湿地是水生态系统中最有代表性及功能作用最强、最完整的区域,它可起到自然生态系统中物理、化学、生物的共同作用,促进水生态系统的平衡。河道水面上可种植浮水植物和浮叶植物,如水葫芦、荷花、睡莲等,这些水生植物能够吸收水中的营养物质,有助于水体的自我净化。
4、 在今后应当注意的原则
一是坚持生态的原则治理河道。生态河道治理的原则,除满足宣泄洪水的要求外,还要尽量保持河道的自然特点及水流的多样性。为各类水生物提供栖息繁衍的空间,是生物多样性的景观基础。
二是重视修复与恢复生态河道。河道是城市内唯一流动的、连续的元素,是城市生态环境的依托与基础。城市的河道源源不断的为城市景观环境、绿地、池塘和林地提供着充沛的水源,也改善了城市的小气候,所以有人将城市的河道比作城市的血液,它是生态环境的源泉。它滋养着城市的每一寸土地,更孕育着巨大经济潜力。
结语
河流生态修复不是牺牲人类的需求去被动地适应自然,而是要在保证人及其社会合理发展要求的基础上,实现人与河流的和谐。河流生态修复是既有利于人的发展,又有利于河流的健康发展与水生动植物进化的过程,这个是一个漫长的过程。将生态的理念应用于河道的综合治理中,是河流整治的发展趋势,利用生态修复技术使受到污染的城市河流重新恢复水生态环境功能,可以使河流在发挥防洪排涝的基本水利功能的同时也具有景观和休闲的功能,有助于改善城市环境。对于特定的河流,应具体分析河流健康的受损方面和受损程度,然后根据河流所处的状态因地制宜地选择合理、有效的修复方法,只有这样,才能实现人与自然和谐共处。
【参考文献】:
[1] 高永敏,许士国.大连市生态型河道建设[J].城市水利,2004(14):53~55.
[2] 蒋冲良,徐俊.河道生态化在河道整治中的实践[J].城市道桥与防洪,2007(11):70~71.
关键词:城市水生态;修复技术水
随着全球科技的进步,人类活动的频繁和社会经济增长模式的转变,水资源的开发利用达到了前所未有的强度,水生态环境遭到了严重的破坏,但是城市水环境是城市生态环境的重要组成部分,也是市民休闲娱乐、维护城市生态平衡的重要手段。那么随着人们生活水平的提高,人们对水环境的质量也越来越高,在这种情况下采取生态修复的方法解决污染不是很严重格的水环境是今后城市环境治理的必然,修复受损的水生态环境是恢复水生态环境的有效途径。
1我国城市水体的水质状况及其污染成因
目前全国80%以上的城市河流受到污染,许多大江大河的城市段已达不到Ⅲ类水质的标准。据全国2 222个检测站的统计,在138个城市河道中,符合Ⅱ、Ⅲ类水质标准的仅占23%,超过Ⅴ类水质的占到38%,能饮用的地面水所剩无几。2003年度全国七大水系407个重点监测断面中,只有34%适于直接饮用(属Ⅰ类水质),24.8%适于渔业生产(属Ⅰ、Ⅱ类水质),38.1%适于游泳(属Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水质),另有38.1%是没有任何用途的臭水(属Ⅴ类、劣Ⅴ类水质)。
1.1点源污染
随着改革开放的不断深入,大量的人口涌向城市,城市内的厂矿企业急速增加,大量生活污水、工业废水未经处理直接排入河道,河道生态环境遭到破坏。
据统计,长江流域劣于Ⅲ类水河长占总评价河长的22.5%。劣于Ⅲ类的水体主要集中在城市江河段和部分支流。主要超标项目为:氨氮、高锰酸钾指数、化学需氧量、5日生化需氧量、总磷、石油类等。长江流域的污废水排放量,2003年达到270×108 t以上(其中不含火电厂直流式冷却水和矿坑排水230.9×108 t),其中生活污水81.3×108 t,工业废水192.1×108 t,较5年前增长了35%。2003年黄河流域废污水排放量为41.46×108 t,其中城镇居民生活污水排放量为9.46×108t,第二产业为29.33×108 t,第三产业为2.67×108t,火电厂直流式冷却水排放量和矿坑排水量为2.18×108t。
大量的污废水排入城市河道,而这些污废水远远超出了河道的自净能力,河道内部生态系统产生“多米诺”效应,水质急剧恶化。
1.2面源污染
城市河道的面源污染主要是以降雨引起的雨水径流的形式产生,径流中的污染物主要来自于雨水对河道周边道路表面的沉积物、无植被覆盖的地面、垃圾等的冲刷。污染物的含量取决于城市河道的地形、地貌、植被的覆盖度和污染物的分布情况。因此,对面源污染的控制也可理解为对城市河道周边降雨径流污染的控制。
在诸多城市的市政建设中,雨水排水管道和污水管道是不分的,而且不具备雨水处理工艺。大量的雨水沿着排水管道未经处理直接进入城市河道,给河道带来了严重地污染。
1.3混凝土的“包装”
在城市河道治理工程中,片面追求河岸的硬化覆盖,只考虑河道的防洪功能。为保护城市的安全,河堤年年加高,并大量建设钢筋混凝土、块石等直立式护岸,河道完全被人工化、渠道化。失去自净能力的河道反过来又加剧了河道水体的污染。
2城市水生态修复技术
2.1城市水生态修复技术
2.1.1污染源处理技术
城市水体污染的主要来源是生活污水的直接排放,尤其是分散生活污染源的排放,已经成为部分地区城市水体污染的重要原因。因此,研究开发小型的具有脱氮除磷功能的生活污水处理装置尤为重要。生活污水就地处理净化槽、土地沟渠净化系统等成为城市污水处理系统的重要配套设施。固定微生物技术、微生物载体技术、电解技术、厌氧好氧技术、水解技术及磷资源的回收技术成为上述装置的重要组成部分。尤其是发展新型磷资源回收利用系统技术为恢复有限磷资源奠定了技术基础。
2.1.2水体生物修复技术
生物修复是利用特定的生物(包括微生物-土著或外源微生物以及植物等)在一定条件下进行消除或富集环境污染物,从而对污染环境进行恢复的生物过程。生物修复技术是新近发展起来的一项清洁环境的低投资、高效益、便于运用、发展潜力较大的新兴技术,已经成为一种新的可靠的环保技术,并得到各国环保部门的认可。植物的修复技术主要是使生态系统的退化得到遏止,生态系统的基本功能得到恢复。研究包括河流廊道、河网及岸坡的植物培育及生物群落的构建。
2.2城市水体的维护
2.2.1建立科学的水务管理体制
目前,我国的水资源管理涉及到水利、航运、渔业、矿产、城建、农业、林业和海洋,但没有一个真正的权力机构来统一管理水资源。长期以来在防洪减灾、城市供水、防止污染、保护水生态环境等具体工作上都存在许多矛盾,严重妨碍了水资源的统一规划、统一调配和统筹兼顾。新的城市水务管理应具有对城市防洪、除涝、需水、供水、节水、排水、水资源保护、污水处理及回用、地下水回灌等统一管理的职能。通过建立统一的水资源管理体制实现城市水体规划、调度和水量水质的统一管理,进一步确保地区社会经济和环境的可持续发展。
2.2.2加强水生态保护
城市水体是城市的重要组成部分,赋有供水、防洪排涝、旅游娱乐及维护环境生态平衡的重要作用。因此,在城市规划、区域流域规划及水利工程规划、设计、管理、调度中应充分考虑这一特殊水体的作用与功能。通过建设调节水库、污水库、引水冲污水道或通过湖泊河道清淤减少水体污染源等,以达到保护和改善城市水体的目的。
通过引水来增加河道流量,是改善城市水体质量的有效方法。目前国内基本上采用生物处理工艺为主,辅之以曝气氧化的方法。利用天然河道和水工建筑物,按照污水处理要求加以人工曝气、拦污沉渣等措施,达到处理要求;或通过人工投放生物菌种的方法对河道水体和底泥进行生物降解,以恢复水生态环境。此外,研究适合当地的城市二级污水处理厂尾水排放通道,是防止城市环境水体污染的重要方法。
2.2.3综合治理暴雨污水
城市雨水一方面是一种可贵的水资源,另一方面会对城市水体造成污染,尤其是初雨中含有大量的污染物。随着城市化进程的加快,城市雨洪控制与利用显得尤为重要,我国已开始研究收集利用雨水的技术和方法,上海和北京等城市均在着手研究雨洪水的控制与利用方法,通过对降雨强度、降雨径流和初雨水质变化规律的研究,建立后续雨水收集、传输、调蓄、处理及利用系统。在工程措施上,可以结合生态工程建设,通过管、塘、池配套设施建设,溢流技术的完善,河湖岸边水生植物合理利用,雨水净化回用以及减少侵蚀作用等措施减少污染强度,从而达到保护水体的目的。
总之,我国一定要结合我国水资源分布的特点,根据不同区域,不同水质环境,采取适宜的水生态环境修复措施,逐步探索适合我国水生态环境修复之路,逐步改善本区域内水生态环境,使受损的水体得以修复。树立遵循自然、利用自然、保护自然的理念,使人类与自然和谐相处。
参考文献:
[1]李艳霞,王颖,张进伟,陈建峰.城市河道水生态修复技术的探讨[J].水利科技与经济,2006,(11)
[2]胡静波.城市河道生态修复方法初探[J].南水北调与水利科技,2009,(02)
哪种修复方法适合松花江的水生态修复,要根据松花江的实际情况和具体特点有针对性的选择。1)人类社会的发展已经不可能把河流恢复到原始状态。完全复原意味着对所有上下游及滨河带的输入输出(水质、水量、泥沙、生物有机体)的改变、复原,由于河流和流域的联系,只有在对整个河流系统和绝大部分流域都进行完全修复的时候,才有可能实现。在松花江多年的治理实践中,修建了大量水资源利用工程、防洪工程等(如取水口、排污口、拦河坝、堤防、河流裁弯取直、渠化等),加之各种人为破坏和干扰,河流原始形态和面貌已发生巨大变化,不可能再建立过去的那种原始条件。2)生态系统是一个动态的整体,生态平衡是一个动态的平衡。生态系统是在保持动态平衡时,不断发展演化的。河流生态修复并不意味着绝对的稳定性。正相反,河流系统必须依赖于一定程度的洪水、侵蚀和水质变化的扰动,来保证其多样性。河流的退化正是由于河流生态系统失去了动态平衡。随着时间的推移,河流生态系统在自然力与人类共同作用下,已经形成了新系统的动态平衡。因此,没有必要让河流恢复到原始状态。因此,松花江水生态修复的目标应该是结合防洪、河道整治和城市景观建设等工程规划,对河流系统恶化甚至丧失的(或即将要恶化和丧失的)必要生态功能和社会功能进行修复,完善河流自调节机制,并使其达到新的动态平衡。
2松花江水生态系统修复的任务
2.1松花江地貌学特征的改善
地貌学特征的改善包括恢复河流的纵向连通性、横向连通性和竖向连通性;对松花江而言,就是要保持其纵向蜿蜒性和横向形态的多样性;实施退耕还湿,恢复滩涂生态系统;加强沟通水系,增强过洪能力;加大恢复植被力度,增强滩涂生态功能;修复缓冲区,控制人为干扰和过渡利用;采用生态型护坡,避免河道直线化和河岸的混凝土化,使其具有作为河流的自然形态。
2.2水质、水量、水文、水力条件的改善
水质条件的改善要通过污水处理、控制污水排放、生态技术治污、源头清洁生产、发展循环经济等改善河流水系的水质。水量条件的改善是通过水资源的合理配置以维持河流河道最小生态需水量(和最低生态水位)和最大流量(最高水位)。水文情势和水力条件的改善是尽量保持自然河流丰枯变化的模式,使河流两岸水陆交错带以及滩涂湿地有适当的洪水的干扰,以保持生态系统的生物多样性,以及结构和功能的稳定。
2.3生物物种多样性恢复
生物物种多样性恢复包括濒危、珍稀、特有生物物种的保护、水陆交错带植被恢复、鱼类等水生生物资源的恢复等。
3河流生态修复的原则
3.1社会服务功能和生态功能同时修复
松花江水生态修复应在满足防洪、供水、发电、旅游等社会服务功能的同时,具备良好的生态功能。
3.2与防洪规划等相关规划相协调
松花江水生态修复应该符合社会发展总体规划,特别要与松辽流域和哈尔滨市的防洪规划相协调,还应与有国家和区域经济发展规划、流域综合规划、水环境保护规划、城市市政建设规划、自然保护区等规划相衔接。
3.3自然自我修复为主、人工干预为辅
松花江水生态修复要充分利用生态系统的自组织功能,当外界干扰未超过生态系统的承载能力时,可以按照自组织功能靠自然演替实现自我恢复目标。当外界干扰超过生态系统的承载能力时,则需要辅助人工干预措施创造生境条件。然后,充分发挥自然修复功能,使生态系统实现某种程度的修复。
3.4确保生态系统用水需求
应在水资源承载能力范围内,规划社会经济发展用水,应在满足社会经济发展需要的前提下,确保生态系统的用水需求。
3.5确保河流水质达标
污水达标排放,控制面源污染,确保河流水质达标。
4松花江水生态修复措施建议
目前的松花江哈尔滨市区江段,现有江道形态已失去天然河道的特点,这是哈尔滨市城市、社会、经济发展的需求造成的。在河流生态修复过程中,应从尊重历史的角度出发,在满足防洪安全的前提下,进行适当修复,建议如下:1)虽然受两岸堤防限制,整个江道形态固定,但江道内河流的蜿蜒形态依然存在。同时,鉴于现有堤防是多年历史形成的重要防洪体系,而且目前还达不到100年一遇标准。因此,建议两岸堤防位置不变,保持现有江道水流形态的蜿蜒性以及两岸堤防的非自然形态。2)江道内已有不少滩岛、浅滩和深潭,地表景观较为丰富,具有多样化的水生环境和动植物栖息地,不易再造浅滩和深潭,而应结合《松花江流域防洪规划》和《黑龙江省哈尔滨市防洪规划修编报告》,清除主江道有碍行洪、恶化航道及严重影响城市环境的淤积滩涂,增强河流的泄洪功能。3)现状堤防已将江道严重缩窄,最窄处仅有1.5km,不宜为了土地开发利用或顺直堤防。将堤防向江道内推进,进一步挤占河流的空间和洪水的行洪空间,不利于河流的防洪功能和生态功能的修复。4)鉴于现状堤防、大坝等人工构筑物破坏了江道水流的横向和竖向连通性,可采取措施恢复或改善,修复松花江两岸水陆交错带生态系统,使该江段河流廊道成为具有生命源泉意义的百里生态长廊。5)由于大顶子山航电枢纽的建设以及松花江7个规划梯级的建设,河流纵向连通性修复困难,但需加强河流水生鱼类等生物的生态监测,一旦发现有发生生态问题的趋势,及时进行科学研究并采取适当修补措施。6)合理设置生态缓冲区。从哈尔滨市的实际出发,应用生态修复理论,针对哈尔滨松花江城区段堤岸及堤内水陆交错带,研究探索能促进水生生态系统与陆生生态系统联系,恢复横向、竖向连通性,并适于动植物及微生物生存的生态型河流堤岸及生态缓冲区。修复中,应尽量采用非工程措施,如生物措施和管理措施,如生态良好部位不加干扰自然修复、破坏部位人工植树种草等措施。但为了保证堤岸的安全,在某些部位,如冲刷较大的部位,可采取工程措施,修复材料应尽量采用建筑材料和植物材料的组合。
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。
参考文献:
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