河道生态修复技术范例(12篇)
河道生态修复技术范文篇1
关键词:河道,水污染管理,生态治理
前言:河道受污染的方式主要可以分为以下几种:因水中营养物质过剩,譬如氮磷化合物,导致河水中藻类大量繁殖,发生赤潮现象,而藻类腐烂会消耗大量的溶解氧,形成氮浓度过高,对水体中的动植物造成伤害以及碳水化合物、有毒金属、重金属等。
1河道污染问题
水污染目前已受到人类高度重视,如今水污染越来越严重,这已经成为威胁人类生存与安全的一个严肃问题。在河水中,受污染的底泥会对小型动物的生存形成威胁,一些有较强毒性的底泥还能够轻而易举的杀死深海有机物,使食物链部分断裂,水污染已严重破坏了整个生态系统的平衡。近年来,生物多样性逐年递减,就算顽强生存下来的物种也会产生许多健康问题,人们应该对此陷入沉思之中。
农村河道不仅是水上交通运输的主要通道,行洪的主要载体,还是很多生物生活的良好栖息地,更是人类赖以繁衍生存的重要物质源泉。可是,经济和科技的发展所带来的就是生态环境的破坏,许多农村河道成为死水潭,水质恶化,大量水生生物的消失,河道生态现状的严重退化,甚至完全消失。
2河道的管理模式
健康的水循环利用方式主要是指水在循环使用过程中,尊重水的自然运动规律和品质特征,合理科学地使用水资源,将使用过的废水经过深度无害化处理和再生利用。
农村水环境是多方面组合而成的复合的巨系统。整体优化生态治理模式是根据水体的系统特征,从生态、水景观、给水、排水、污水处理、灌溉、航运、再生利用、排涝和文化遗产、旅游等各方面,统筹规划供水、节水与水污染防治,增强水系统的整体性、适配性、扩展性和应急能力,提高系统抗御外部干扰的稳定性,以及具备可靠的供水水源、安全运行的供水排水系统、良好的灌溉用水,满足人居环境相适应的健康水环境等方面的要求。有效地稳定改良水体的生物多样性,提高水体生态自我修复能力,使水体水产品健康无害,野生动植物能健康繁育,人类能在农村河湖中游泳,从而构建农村和谐的水环境。
农村河道有独立自成体系的河流,有交错成网的河流,如平原圩区河道,河道相互交错,各条水系相互沟通,形成较为复杂的水网体系。这些河流有单一小区域的河流,有跨越多个区域的河流。可见,农村河道所涉及的空间尺度是多样的,既有单河道尺度的,又有多河道尺度的,还有流域尺度的。而且这些不同尺度的水体环境是相互影响的,因此,对于水环境的治理不能仅考虑单一尺度,应该多尺度综合治理,既要实施单一河道尺度的重点治理,又要考虑多河道、流域尺度的综合治理、采用联动式治理模式。
产生农村水环境恶化的原因多样,污染是最关键的原因,所以在农村水环境治理过程中应严格控制污染源,严格禁止点源污染的直接排放,严格控制农药、肥料、饵料等污染物使用。
对于污水,应该集中收集、集中处理,积极采用污水集中处理技术、湿地处理技术、生态河岸带缓冲处理技术等相关技术处理生产、生活污水。对于水环境已经恶化的水体,应采取工程与非工程技术加以治理,利用水利工程优化调度技术,活化水体;利用微生物技术消除水体内的污染物质,利用曝气技术增加水体的含氧量,提高水体的自净能力;利用植物技术吸收污染物,利用疏浚技术去除底泥中的污染物质。这些技术措施只有相互配合使用,才能取得更好的效果,所以,治理中应该采取多技术集成的生态治理模式。
3关于河道结构如何进行生态治理
农村河道自然性较强,生态状况保持较好,但是自然河道的防洪能力大多较弱,所以,对这类河道的治理既要充分维护现有的自然生态状况,也要能大大提高河道防洪能力。河道生态治理中,能展现河道特色的关键因素是河道的结构型式,所以河道结构型式的构造是生态河道治理中很重要的一部分。综合各种治理技术和治理措施,农村河道结构的生态治理包括自然生态型河道治理、工程生态型河道治理以及景观生态河道治理三种治理模式。
自然生态型治理是选择适于滨河地带生长的植被种植在河道岸顶、坡面和水边,利用植物的根、茎、叶来固岸。如种植柳树、白杨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,加之柳枝柔韧,顺应水流,可以降低流速,防止水土流失,增强抗洪、保护河岸的能力。这种模式可以根据当地的地形特点和水文条件,对植物结构和栽植方式做一定的改造。可以采用“土壤生物工程法”,利用木桩与植物梢、棍相结合、植物切枝或植株将其与枯枝及其他材料相结合、乔灌草相结合、草坪草和野生草种相结合的等技术来防止侵蚀,控制沉积,同时为生物提供栖息地,可以有效地维护河道的自然特性。这种模式适于用地充足,岸坡较缓,侵蚀不严重的河流。在治理过程中,最关键的问题的植物物种的选择与配置。
山区河道和航运河道等冲刷较为严重的河道,防洪要求较高。对这些河道的治理必须采用一些工程措施,才能有效地保护河道的结构稳定性和安全性,同时还必须采用生态措施,维护好河道的生态环境。这种治理模式称为工程生态型治理模式。采用天然石材、木材、植物保护岸坡,如在坡脚设置各种种植包、石笼或木桩等,斜坡种植植被。
工程生态型治理模式以防止岸坡冲刷为主,在材料选用上常常采用浆砌或干砌块石、现浇混凝土和预制混凝土块体等硬质且安全系数相对较高的材质。在结构形式上常用重力式浆砌块石挡墙、工形钢筋混凝土挡墙等结构。
景观生态型河道治理模式主要是从满足景观功能的角度对河道加以治理,将河道的生态要求和景观要求综合考虑,充分考虑河道所处的地理环境、风土人情,沿河设置一系列的亲水平台、休憩场所、休闲健身设施、旅游景观、主题广场、艺术小品、特色植物园和各种水上活动区,力图在河道纵向上,营造出连续、动感的“长幅画卷”的景观特质和景观序列;在河道横断面景观配置上,多采用复式断面的结构形式,保持足够的景深效果。
景观生态型治理模式将各种独立的人文景观元素有规律地组合在一起,构成了当地人们的生活方式,它将美学作为一个和谐和令人愉快的整体。充分体现了“以人为本”、“人与自然和谐相处”的理念,符合科学发展观要求。这一治理模式主要适用于城镇居住区内的河道治理中。
结束语:在我国,水体受到不同程度的污染,这些污染充斥在城镇、农村各个角落,目前还没有能力投入大量资金进行生态修复,可是,我国从没有停止生态修复的步伐,污染底泥的修复技术更在不断提高,相信在多少年后,农村水利环境一定会得到很大提高的改善,人们的身体健康不再受到污染的威胁。
参考文献:
河道生态修复技术范文1篇2
论文摘要:阐述水利工程与水域生态的关系,介绍了生态水利规划的基本原则:工程安全性与经济性原则;提高河流形态的空间异质性原则;生态系统自设计与自我恢复原则;景观尺度与整体修复原则;反馈和调整设计原则。
1水利工程对河流生态系统的影响
在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用,同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性,使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面,似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统的健康和可持续性。
2生态水利工程
从学科发展角度看,现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学,水利工程规划设计主要对象是水文系统,往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法,促进水利工程学与生态学的交叉融合,用以改进和完善水利工程的规划及设计理论,形成水利工程学新的学科分支——生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支,是研究水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是:对于新建工程,是指进行传统水利建设的同时(如治河、防洪工程),兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程,则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产(生态产业)及环境立法和资源管理一起,成为河流生态建设的主要手段之一。
3生态水利工程的规划设计原则
3.1工程安全性和经济性原则
生态水利工程是一项综合性工程,在河流综合治理中既要满足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、发电、航运等需求,也要兼顾生态系统的可持续性。生态水利工程既要符合水利工程学原理,也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律,以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内,能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时,必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征,动态地研究河势变化规律,保证河流修复工程的耐久性。
对于生态水利工程的经济合理性分析,应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握,生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中进行方案比选,更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外,充分利用河流生态系统自我恢复规律,是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。
3.2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。
在确定河流生态修复目标以后,就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估,建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统(GIS)是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上,确定环境因子与生物因子的相关关系,必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括:调查单个生物因子的基本需求,评估各种生物因子的相互关系和制约条件,对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。在众多的环境因子中,识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子,在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。
3.3生态系统自设计、自我恢复原则
生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择,也就是说某些与生态系统友好的物种,能够经受自然选择的考验,寻找到相应的能源和合适的环境条件。
将自组织原理应用于生态水利工程时,生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计,建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中,建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同,生态工程设计是一种“指导性”的设计,或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能,可以由自然界选择合适的物种,形成合理的结构,从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明,人工与自然力的贡献各占一半。
传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时,要求工程师必须放弃控制自然界的动机,树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富,实现人与自然的和谐。需要强调的是,地球上没有两条相同的河流,每一条河流的特点都是各不相同的。因此,每一项生态水利工程必须因地制宜,充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值,寻求最佳的生态工程方案。
自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子,也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时,需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度,防止生物入侵。
3.4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。
景观则是指生态学中的景观尺度。景观尺度包括空间尺度和时间尺度。为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划?首先,水域生态系统是一个大系统,其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起,形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分,形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时,需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。其次,必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点,这些特点决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。再者,河流生态系统是一个开放的系统,与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环,一条河流的生态修复活动不可能是孤立的,还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调。最后,河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出,湿地重建或修复需要大约15~20a的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备,同时进行长期的监测和管理。
3.5反馈调整式设计原则
生态系统的成长是一个过程,河流修复工程需要时间。从长时间尺度看,自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高,同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看,生态系统的演替,即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间,期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。
生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构,力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后,就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展,可能出现多种可能性。
意识到生态系统和社会系统都不是静止的,在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外,人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法,而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行(包括管理)—监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中,监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法,一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较,一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。
在反馈调整式设计过程中,提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与,通过对话、协商,以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合,提高设计的科学性。
参考文献:
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河道生态修复技术范文篇3
[关键词]生态恢复工程技术内河治理福州白马支河
1前言
璃因玛逊生态工程技术是根据工程学和生态学原理,按照河流的特征,采用生态浮岛净化系统技术,进行保护与修复河道的一项生态工程技术。福州白马支河段试点工程是加拿大亚奇公司利用该技术在福州内河的一项生态修复工程案例,是福州内河水环境修复与保护的一次有益尝试。目前我国还有相当部分的旧城区没有下水管网,在近期无法完善管网的情况下,为如何利用现有河道与水域进行水体恢复,改善城市水域环境质量提供了新思路;其次对于生态修复水体技术从感性到理性有了一个实际认识,对于今后福州甚至国内进行水体生态保护与修复的进一步发展起到借鉴作用。同时,通过该项目的实际运行跟踪,结合其应用理论研究的探索,针对目前实际工程中影响水体生态恢复效果的主要因素进行了探讨,提出了进一步强化恢复水体生态效果的几点建议。
2基本情况
白马支河是福州42条内河中的一条断头河,位于福州市西二环路上海新村附近,全长547米,宽4-8米,深约1.5-4米,周边人口约1.6万人,汇水面积40公顷左右。该河无洁净源头水,穿梭于居民区内,河岸距周边居民楼最近处不到5米,最远距离不过20米,地理位置环境比较敏感,每日接纳约5000吨未经处理的生活污水,污水主要包括居民生活污水、餐饮业污水等。本项目水体生态修复治理技术主要由两部分组成,一是在河道设置人工浮岛,水生植物利用浮岛作为固定床体,在生长的同时恢复水体生态从而净化河水,据介绍目前生态浮岛上栽培的植物有近40种,有沙草、蒙草、三白草,也有福州市常见的水竹、美人蕉、马齿苋等;二是在河道布置曝气机,通过对河水进行机械曝气充氧,提高水体溶解氧,以促进河水生物菌群的生长与有机污染物的降解,从而达到水体生态恢复、河水净化的功效。
目前该项目自试运行开始,已经两年有余,从实际运行情况看,内河水体质量显示出比较好的恢复程度,有机物降解明显,生物总量有所恢复,沿岸环境空气质量明显好转,基本改变了以往河水发黑、发臭的现象,但从部分水质参数监测数据上看,与预期效果还有一定差距。
3应用分析
3.1原理分析
从理论上看,该项目应该属于一项生态恢复系统工程技术,该技术采取了水生植物塘的一些基本原理,即利用有效的一种或几种水生植物栽植于池塘,污水在其中停留较长的时间(相对于常规污水处理工艺而言),通过多种机理,包括同化和贮存污染物,向根区输送养分和为微生物提供活的载体等,使污水得到有效的净化,这是国外发达国家在上世纪70年代起发展起来的一项污水自然处理新技术。其次,该技术还利用了常规好养塘工艺的一些基本原理,即对水体的充氧,培养适宜好氧菌,通过细菌胶团对营养物的生物降解、合成以及矿化等形式对污水的净化方式;第三,该技术还利用了生物化学作用,即通过植物的光合作用、呼吸作用等,在满足生物的生长条件的同时,完成对有机物的合成与分解,进而实现污染物降解,达到污水的自然净化作用;第四,该技术还应用了生物循环食物链的作用,通过放养或其他方式生长的高等动物,逐级消耗营养及有机物,最终起到消减有机污染物、达到污水净化的目的。
3.2应用分析
水体的生态防护与修复一直以来都是世界各国重点研究与发展的课题,发达国家自上个世纪70年代开始已经建成数千项生态水体防护与修复项目。一般来说,河流生态防护与修复系统包括水体防护修复、河道及岸坡的保护与修复、水生生物的保护与修复及底泥的修复与氧化技术等几个部分。从目前国外应用分析看,发达国家对河流的背景保护比较好,如水体背景水质较好,生物量与多样性比较好,河道自然性及沿岸保护带等都保持较好,所以应用生态防护与修复效果相对比较明显,可持续性与稳定性都有不错的表现。
该方法作为河道水体保护与修复工程技术应该说是一项比较适宜的系统组合技术,无须投加化学药剂,能耗不高,利用自然,贴近自然。但是从实际应用中的表现,还是有一定的适用局限性,尤其应用在福州白马支河,在一些方面尚无法达到比较完善的境界。
3.2.1底泥问题:白马支河是一条半封闭内河,也就是俗语说的断头河,该河段没有新鲜水补充,只有降雨期间地表径流不定期汇入,长期以来,底泥的污染富集程度比较严重,而底泥是污染物聚集的集中体,可以说底泥是一项最大的隐藏污染源,从目前看底泥的生态修复还无法有效解决,因此,河道水体的修复从根本上还需要深层次考量。
3.2.2污染负荷问题:一般的生态修复技术,污染负荷都不高,这是生物生长环境的要求,同时也是自然净化技术的一个局限性。考虑到白马支河,基本上可以说进入河体的都是污水,虽然该项目运用了机械充氧,人为增加了水体补充氧,但是还远未达到河体净化要求的程度,而且从目前的现状看也很难达到,主要原因是水深与底泥以及河道整体不规则形状的限制。
3.2.3物理结构因素:福州白马支河五百多米长,沿程高差、河宽、岸坡等均有较大差异,这是河道的自然构造,但同时也对该技术从理论设计转化工程实践产生局限。浮岛水生植物链毕竟设置在表面层,河道的物理结构也决定了机械曝气只能在浅层增氧,这就决定了底层仍然大部分处于厌氧状态;其次,河道的天然构造也意味着更多的死角与盲区,这是天然河道与水处理构筑物的最大差别,自然构造的不规则性也决定了该项目实际工程与理论设计的差距。
4讨论与建议
河道与水体的地域差异性,决定了生态防护与修复技术在不同地区应用,难以有明确的可比性。相对比较成功的有广州汇景新城、珠海华发新城、扬州海德公园等地的区域水环境生态恢复保护案例。从这些比较成功的案例看,应该说生态环境的保护与修复,早期规划与污染预防还是必须优先考虑,毕竟生态修复与生态(生物)治理有着本质的差异。生态修复技术作为水体保护和可持续发展的一种补充手段应该比较适宜。
生态系统修复是一项长期的生物成长、生态平衡过程,通过近几年的实际应用,白马支河的水环境质量相比较已经有了比较大的改善,说明生态修复已经取得了初步效果;当然系统完全恢复内循环生态自净过程的功效可能需要相当长时期。但就目前而言,加强控制参数的监测跟踪,考核系统参数量化水平能力,从而为该技术下一阶段在福州内河治理过程中进一步适应与发展提供有效的技术保障,建议如下:
4.1对该河道进出水水质、水量实行长期跟踪监测、分析,从而考核项目稳定处理效果和适宜处理负荷。
4.2定期监测溶解氧、底栖生物、水体浮游生物、水生植物的生长变化,考核季节水质恢复的条件与程度。
4.3加强监测不同间距与季节的臭气浓度,合理规划区域卫生防护距离。
4.4加强监测底泥基质与容积,考核污泥的富集与降解程度,从而制定清淤的频率。
4.5结合城市景观功能建设,合理规划整体河段修复措施,强化生态人居环境中的水系统建设。
参考文献
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河道生态修复技术范文篇4
【关键词】河道;生态;修复;建设模式
海宁市地处长江三角洲的杭嘉湖平原南缘,钱塘江北岸,是闻名中外的钱塘江涌潮的激射地段,誉称“潮乡”,总面积699.92km2。境内河流众多,分属运河水系和上塘河水系,水系发达,全市共有大小河道2469条,总长达1931.655km,常水位面积27.53km2,常水位蓄水量为3998万m3,水域面积50.99km2。
通过调查分析已整治典型河道的运行情况,结合中国水利水电科学研究院“河道整治生态水工技术的开发与推广”、省水利厅“浙江省万里清水河道建设植物措施应用研究”、“河流健康诊断研究”和“河流效益评价研究”等项目,与省河道管理总站就生态修复技术联合进行了一些科学试验,在此基础上分析研究适合海宁市的河道生态修复措施。
1河道生态建设案例之辛江塘
1.1辛江塘生态修复措施
一方面,通过对河道清淤,腾出水体空间,加大河流蓄水量,强化水体自净能力;同时,河道疏浚尊重自然、尊重历史、宜宽则宽、宜弯则弯,避免裁弯取直,保持河道的自然形态,保持蜿蜒曲折的水流独具的生气和灵气,尽显自然生态之美,也更有利于生物多样性的保护,有利于减低流速、减少冲刷。另一方面,保证河道两岸的修复需要,划定一定的范围(7~8米),以植物作为建筑材料来替代硬性护岸,保护河道边坡,防止水土流失,应用“人工活木桩”原理选择具有木桩作用的根系植物来抵御常水位处河流冲刷,同时配备岸坡植被防止表层土流失。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。
1.2植物群落构建方案
根据海宁市河网水位特点,河道植物配置主要抓住了河道的三个线:
一是河道的常水位线。河道常水位线以下主要种植水生植物,如水葱、野茭白、香蒲、再力花、千屈菜等。主要功能是为水生动物提供食物、活动栖息场所,兼顾以柔韧枝条缓解波浪冲击和净化水质。沉水植物、浮水植物、挺水植物按其生态习性混合种植和块状种植相结合。
二是河道的洪水位线。在河道常水位线至洪水位线区域主要种植湿生植物和短时间耐水淹植物。区域下部以湿生植物为主,上部以中生但能短时间耐水淹植物为主。在平面布局上满足水利功能要求,选择比较超常规(小且密)的梅花桩型的密集种法,以多年生灌木为主体,如夹竹桃、海桐球等,可种植少量乔木树种,如水杉、重阳木、枫杨等;另外,由于灌乔木在前期不能有效减缓冲刷,故配备速生草本植物(在灌乔木有效发挥作用前),减少冲刷与坍塌,如狗牙根、高羊茅等。
三是河道安全线。也就是河道洪水位线以上的部分。该区域是河道绿化的亮点,更加注重的是河网林带特色和景观功能。并且根据不同土壤、周边环境,配置不同的乡土树种,该区域树种最为丰富,如香樟、湿地松、女贞、无患子、木芙蓉、夹竹桃、早园竹、海桐等。
1.3岸坡稳定性分析
针对河道水位特点,利用测钎法、对比法等方法对河道边坡及水口植物的固土护坡能力进行定量分析。
(1)测钎法:通过对测钎的出露数据统计,有草本植物段测钎最多出露0.34mm,无人工种植草本植物段测钎平均出露0.81mm。当经过近一年的时间后,去现场查看,测钎的位置已无法发现,均被枯叶草根等覆盖。
(2)对比法:对比种植草本植物与未种植草本植物的水土流失情况,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,随着时间的推移,未种草本植物地段土壤逐步在流失,有草本植物地段,土壤流失伴随植物生长的繁茂而逐步减弱。同时,有这样一个现象将会在进一步的观察中得到证实:当一定时间后,野生植物生长繁茂程度达到,甚至超过草本植物时,其保持土壤稳定性的能力也就显现出来。
2河道生态治理建设案例之木场桥港
2.1木场桥港治理指导思想
木场桥港河道生态建设及保护规划遵循“回归自然”与“以人为本”的河道治理理念,以地方及流域人文、经济、社会发展等作为规划的基础,根据海宁市水利体系框架,以景观生态学为导向,植物群演替为核心,通过河岸带生物恢复与重建技术,保持和提高河岸物种多样性,恢复和促进群落结构的稳定及演替的健康发展。
(1)全面保护、生态优先、最小干预。对河道流域的地貌、水体、植被以及周边环境等进行系统、全面的维护和修复,选择合适的树种,形成合理的结构,依靠生态系统的自我恢复能力,并辅以科学的人工介入。在治理过程中,不动或少动原有的植物群落,不必变更已有的树木。新建植树木只是对已有群落生物多样性的增加,及群落垂直结构层次上的补充,确保群落结构的稳定。
(2)根据生态学原理,综合整治生态环境。
从生态学观点考虑水质净化、生物多样性恢复、植被群落的配置等问题,综合整治和优化生态环境,提高木长桥港流域的自我维持、自我修复能力。
(3)因地制宜,突出特色。对河道流域的生态修复不可能是返回到某种不清楚的原始状态,也不是创造一个全新的生态系统,而是立足木长桥港河道流域的地貌、土质、植被、河岸的侵蚀情况等实际状况,制定相应的治理办法,强调与周围自然景观的协调一致,创造一个具有自身特色的生态河道。(4)自然景观的连续性和协调性。
对农作物用地、果园地、荒地等的改造都要对照就近植物群落的外貌、内部结构特征进行相应的植被、林相重建,并注意植被类型、生态廊道的连贯、景观过渡的自然。(5)生态保护与环境建设的宣传教育相同步。
2.2木场桥港生态治理理念与措施
(1)实施科学合理的人类干预,改善河流受胁迫现状,引导河流健康发展。
(2)河岸带是控制陆地和水域的关键系统,加强河岸带的植物生态系统营造。
(3)木场桥港整治采取全面疏浚河道、因地制宜的采取植物绿化和水土保持措施的河道整治方案,通过下挖(河底)方式使河道达到防洪和引、排水、生态修复要求,使河道能明显改善水环境和减少水土流失。
3结束语
就海宁市而言,生态河道建设虽然已经起步,但尚未达到发展成熟阶段,河道生态建设任重而道远,根据科学发展观的要求,我们还有更多的工作需要加强,更多的措施需要摸索和完善。要站在尊重河流传承文化的角度,准确把握人类在历史中的地位和作用,做好新时期河道生态建设的实践者、传承者、守护者。
参考文献:
河道生态修复技术范文篇5
关键词:城市河道;生态修复;河道治理
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.090
河流是城市建设的依托,河道生态环境建设与城市生态环境的发展息息相关。但是,近年来,随着城市建设的高速发展,城市建设用地填湖平壑,压缩着河道的用地空间,造成城市河道行洪能力、污染物容纳量等明显下降。同时,大量的工业、生活污水等排入河流中,导致河流水环境严重污染,水质恶化,给城市的生产生活带来严重影响。在城市建设过程中,人类大量修筑的是诸如混凝土、砌石等硬质护岸河床,这些硬质河岸严重破坏了河流生态系统,使得生物多样性明显丧失,削弱了河道生态的自然修复功能。因此,以生态修复为基础的河道治理是目前城市滨水区建设的发展方向。
1城市河道治理原则
首先,城市河道的治理必须符合生态优先原则,只有完善丰富了河道的生态完整性,才能提高河道自身的净化能力。城市河道的治理是一项长期的工程,需要分阶段详细规划。第二,城市河道的建设关系着城市整体生态环境建设,所以河道治理必须与城市总体发展规划相结合。
2城市河道生态治理方法
河道污染生态治理要求从区域生态资源出发,结合各生态要素间的相互关系,将人类活动对河道系统的破坏降到最低。在城市河道治理中,一定要加强生态修复工程建设。具体有以下几点建议:
(1)充分利用河流地形优势,加强湿地建设。湿地是最符合生态修复的水环境修复技术,河流水量大、污染物浓度小,适合利用湿地的生物修复法。这种方法成本低、运营简单。充分利用浅滩、缓坡等河道自然条件,选择合适的河段,设置橡胶坝、滚水坝、滤水坝等壅水设施,在开阔区域建设河道滞留塘,滞留塘内人工布设水草,对河道两侧的滩地进行整治,在不同水深处种植不同喜好的植物。植物配置主要遵循以下原则:因地制宜,选择生长能力强、根系发达以及耐性强的植物,同时考虑其经济价值与美观价值。通过对植物带的优化,构建出物种多样性S富、水质净化能力强、景观效果美观的河道走廊湿地生态系统,保障河流水质达标出境。
(2)软化河岸。河岸是水陆交接地带,生态边缘效应显著,河岸的生态建设对河道生态系统尤为重要。我国大多数城市河道是以干砌石、浆砌石、混凝土等为材料建造的硬质化河岸,这种硬质化河岸严重破坏了自然河流生态系统。因此,河道治理需要在现代治河理念的指引下开展护岸改造工作。采用新型先进技术,以雷诺护垫、格宾垫、格宾石笼等生态格网或者生态混凝土为材料,建造新型软化河岸,增大驳岸表面的粗糙度,形成水流的多流速变化,为水生动物提供栖息、避难、繁衍的场所,为植物提供适宜生长的环境,同时达到净化水体的作用,在保证护坡具有安全性和耐久性的同时兼顾工程的环境效应和生态效应。
(3)加强枯水期河道清污清淤治理。我国降水量是随着季节的变化而发生变化的,尤其是北方地区,河道径流量受季节的影响颇为明显。枯水季节降水量骤减,同时受冰冻影响,水流缓慢,受河道底泥二次污染,使得河水污染更为严重。因此,利用枯水期对河道进行清污清淤至关重要。城市河道生态清淤,应以控污减排、封闭排污口为基础,选择合理的清淤范围和深度。同时,采用环保型清淤方法和设备,尽量采用抽干清淤,应减少回淤和尽量不搅混水为原则,同时加强排泥场管理,加强施工质量的监督管理,并及时对所清淤泥进行无害化处理,防止二次污染。
(4)恢复河道沿线原生植物群落。植被是河流生态系统中的重要一员,植被破坏会直接导致城市河道生态系统的破坏。因此,在治理河道时应加快恢复原生植物群落,为水生动物提供栖息地。同时河道植物群落也能起到保持水土和净化水质的作用,促进河道生态系统的完善。根据植物分布,可将河道沿线由进及远分为三个不同的区域,即喜水植物带、混生低草带以及非喜水植物带。其中,喜水植物带植物种类较少,但生长茂盛;混生低草带植物种类丰富,但是相互牵制,都不能获得竞争优势;非喜水植物带植物种类下降,生物量逐渐增加。因此,在选择种植植物时,必须要考虑植被的垂直和平面配置,河道类型等内容,指导生态护岸植被的科学配置。
(5)丰富河道水流形式,采用复合式河道断面,优化河道断面的流速分布。河道内部建设浮岛、潜坝等,这种河床基底的差异以及水深的分化会提供多样性的河流形态,在局部增加水流形式,使得水体自身更具有灵活性,为水生生物提供更多可供栖息的场所。同时水流形式变化会大幅增加河水含氧量,在水中及水陆交界处创造多样化的生存环境,从而促进水生生物生长。
3结语
河道生态修复技术范文篇6
【关键词】生态水利;河道治理;应用
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】
[1]周立霞,阮国余,赵迎旗.总沐河王庄闸下游河道治理方案探讨[j].治淮,2008(12):14-15.
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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.
河道生态修复技术范文篇7
1水体生态修复技术研究现状
开发生态水体治理技术,是当前水环境技术的研究和应用热点。实际上,大自然在发展变化的长期过程中,本身已经具备了自我净化、自我完善的强大能力,使得自然界得以持续而有序地运行。其中水体的自然生物净化能力,在远古时期就保证了自然界江河湖泊的水体洁净。目前开发的水体生物—生态修复技术,实质上是按照仿生学的理论对于自然界恢复能力与自净能力的强化。可以说,按照自然界自身规律去恢复自然界的本来面貌;强化自然界自身的自净能力去治理被污染水体,这是人与自然和谐相处的合乎逻辑的治污思路,也是一条创新的技术路线。发达国家应用生态污水处理技术已有30余年历史,美国环保局在20世纪80年代就出版了指导人工湿地生态系统处理污水和污染水体的设计手册,并不断更新,同时制定了资助地方政府采用生态污水处理技术的特殊优惠政策。目前,全世界采用人工湿地和自然湿地进行污水处理和污染水体修复的工程已有上千个。水体生态治理和修复技术具有以下优点:首先是处理效果好,可以将污染水体修复到自然水体水质。其次,生态水体修复的工程造价相对较低,不需耗能或低耗能,运行成本低廉。这种处理技术不向水体投放药剂,不会形成二次污染。还可以与绿化环境及景观改善相结合,创造人与自然相融合的优美环境。所以,这种廉价实用技术十分适用我国江河湖库大范围的污水治理工作。
2挺水植物修复技术
受污染水体水生修复技术的原理是利用生物的生命活动,对水中污染物进行转移、转化及降解作用,从而使污染得到治理,水体得到恢复。本质上说,这种技术是对自然界恢复能力和自净能力的一种强化。对受污染的江河湖库水体进行修复,已是社会经济发展及生态环境建设的迫切需要。特别是我们国家的开放水体污染严重,量大面广,寻找先进实用、造价低廉的技术迫在眉睫。本文利用挺水植物3种水流方式来进行污水处理实验研究。图4为挺水植物修复系统示意图,图5为净化机理图,图6为按照挺水植物修复技术所设计的水生蔬菜栽培水槽示意图,图7、8、9分别为氨氮、总氮、总磷的去除效果图。
3结语
从以上试验结果可以看出,挺水植物修复技术既可有效改善河道水质,又可起到对城镇自来水厂取水水源的防护作用,同时还可以美化湖滨景观。直接在受污染水体中建立以挺水植物为主的生态治理和修复系统,能够利用广大的水面,能够大范围应用,处理和修复大量水体污染;其次,水生漂浮植物如浮萍、水葫芦等生长速度快,除污能力强,而且由于采用生态系统治理污水,需要不断收获累积有机物,水生漂浮植物是收获最彻底的植物,其对天然水体的影响相对小得多。据中国科技大学研究人员估算,采用水生漂浮植物生态系统,可以将污染严重的合肥南淝河(合肥市主要纳污河道,排入出湖磷量约400~500t,占巢湖40%左右)治理和修复到中营养水平,减少磷70%~80%以上。
河道生态修复技术范文
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2222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270×108t以上(其中不含火电厂直流式冷却水和矿坑排水230.9×108t),其中生活污水81.3×108t,工业废水192.1×108t,较5年前增长了35%。2003年黄河流域废污水排放量为41.46×108t,其中城镇居民生活污水排放量为9.46×108t,第二产业为29.33×108t,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)
河道生态修复技术范文篇9
关键词:城市河道;污染;治理
中图分类号:X52
文献标识码:A文章编号:16749944(2017)8003503
1引言
随着社会经济及城市建设的迅速发展,芒市城区河道水质日趋恶化,在“生态立州,美丽德宏”的理念指导下,芒市城市河道污染治理已经成为城市规划的重要内容。
2芒市城市河道概况及现状
作为芒市城市生命线和生态系统亮点,贯穿芒市城区的河流有南秀河、板过河、南马河、南喊河和澡地河,由于长期未进行大规模清理且疏于管理,5条河道内杂草丛生,垃圾漂浮物随处可见,严重影响了附近居民的生活环境和城市的市容市貌。在南秀河中段,河道两边被一些不知名的植物覆盖,生活垃圾、白色垃圾“点缀”在河道旁的杂草丛中,而河岸上为数众多的居民住所、小旅店、小饭馆更是将产生的各种污水直接排放到河里,居住在河道附近的一些居民,干脆将自家的菜地也移到了河床内。
3城市河道污染原因
3.1居民环保意识不足,生活素质有待提高
由于受人类活动影响较大,一些河道成为雨水、污水的排放通道,部分城市企业、工厂与居民环保意识不强,不文明行为如乱搭乱建、乱扔垃圾以及随意排放污水,不仅造成河道淤积,更是对水质产生了极为不利的影响,部分河道防洪标准降低,生态景观遭到破坏。
3.2污水管网和污水厂建设尚需完善
芒市污水处理目前还存在一系列问题:一是芒市城市污水配套管网建设还不够完善,导致大量生活、工业污水进入水体;二是部分污水管网仍存在雨污合流系统,造成了污水处理厂进水浓度偏低,未达到污水处理厂设计处理值;三是经实地勘察,市内已实施雨污分流的区域依旧存在雨水、污水合流的问题,其主要是由污水管网错接、混接等行为所导致的;四是城市内及城乡结合部存在大量的居民自建房,并且私自打井取水,污水未经处理偷排、漏排至水体中。
3.3城市面源污染日趋严重
随着城市人口增多和生活方式转变,城市面源污染呈现复杂严重的趋势。城市面源污染往往是突发事件,且一旦发生必然是重度污染,其主要受到雨水径流的影响,一旦雨水进入城市排水系统,即会出现严重后果,主要污染物为有机物、SS、石油类和N、P等[1]。
3.4源头水位降低、缺乏清洁水源补给
芒市城市河道多为芒市大河支流,其流域面积相对较小,同时河道的比降大、保水能力不佳、水位变化大。由于上游的水电开发或工农业利用,以及近些年来对森林资源的破坏,源头水位可供城市河道水源补给的水量日趋枯竭,缺乏清洁水源的有效补充,旱季部分河道仅剩下小溪流,城市河道面临断流的威胁,这将导致其失去河流自然生态和人居生活功能。
3.5水体丧失自净能力、清淤疏浚不及时
位于芒市城区的河道水体流动性差,同时随着城市的发展,排入河道的生活、生产污水量不断增加,远超河道环境容量,产生严重的水质污染问题,水体丧失自净能力。同时,由于清淤疏浚不及时,使得河床增高,排水不畅,底泥内源污染严重,水质恶化。
4污染河道治理技术
4.1物理技术
(1)调水稀释。方法也就是将清洁水冲入污染水体中,达到降低污染浓度、促进水体自净的效果。
(2)底泥疏浚。底泥疏浚可以永久性地将河道、湖泊底泥去除,如:水力冲挖、干床清挖。
(3)底泥掩蔽。该方法是在污染底泥的表面放置清洁覆盖物,一方面达到隔离水体和污染底泥的效果,另一方面覆盖物还能够有效吸附污染物。
(4)人工增氧。该方法原理是增加水体溶解氧含量,促进水体自净,由此恢复原有的生态系统。
上述四种物理修复技术比较如表1所示。
4.2化学技术
(1)化学除磷。其主要是用于水体富营养化控制,主要以通过絮凝剂脱磷、铁盐除磷(沉淀),但是由于需要使用到大量的药剂,因此费用高,极易影响到水生生物,出现二次污染。
(2)化学除藻。顾名思义,其主要是以化学药剂达到除藻的目的,主要药剂有:铜盐、高锰酸盐等,该方法见效快,但副作用也大,不宜长期使用。
(3)重金属化学沉淀。其主要是通过对水体pH值的调节(以碱性药剂提升),使得水中离子态、结合态重金属沉淀物,操作简便、见效快,但是由于重金属沉淀物还存在于底泥中,有在此溶解进入水体的可能。
(4)强化絮凝。其主要以双氧水、沉淀剂石灰石等,将水体内悬浮物质、溶解性氮、磷等除掉,显著改善水质,见效快。
4.3生物一生态技术
(1)微生物修复。即利用微生物将水体污染物清除或是实现无害化处理,主要方法包括:曝气增氧,为土著微生物的生长提供一个良好的环境;投放降解菌;投放生物促生剂,促进土著微生物生长。
(2)水生动物修复。即利用食物链效应,维持水体食物链平衡,确保浮游生物数量,以获得良好的水体修复效果。
(3)浮游动物+水生植物修复。适用于黑臭河道治理[2]。①采取生物操纵技术,达到除藻、除浊的目的,投加食藻虫作为启动因子,引导水体生态修复综合技术;②采取水生植物塘技术,利用沉水植物大量吸收水体内的氮、磷,控制富营养化水体,同时为水体增氧,点缀生态岛;③构建完善的生态系统,包括:微生物群、鱼虾螺贝类、浮游生物以及水体植物等,有效巩固河道自净能力,维持良好的修复效果。
(4)生态浮床。目前,植物塘、人工湿地、缓冲带等植物修复技术较为常见[3],但是由于我国土地资源较为紧张,难以大面积建设缓冲带或是人工湿地,基于此生态浮床技术更适合我国国情,其投资、运转费用均较低,具有良好的原位修复效果。周晓红等[4]以美人蕉、绿萝、马丽安3种景观植物为基础制成生态浮床,经试验后发现,其无论是水体净化价值或是景观价值均较高,值得推广应用。
5污染河道治理模式
5.1中度污染河道
中度污染河道指综合污染指数CPI在4~6之间的河道。由于少量生活污水的排入,该类河道一般氮磷较高,富营养化严重,昼间由于藻类的光合产氧,夜间藻类死亡消耗溶解氧,故溶解氧呈昼高夜低状,一般采用以曝气增氧为主体的治理方法(表2)。
5.2重度污染河道
重度污染指CPI高于6的河道。由于生活污水的排入,导致河水氮磷浓度很高,同时少部分河道伴随着有机污染即COD、氮磷浓度均较高,河水呈黑臭状态。其生态治理模式见表3。
6河道污染治理对策
6.1做好城市河道整治规划,实现污染治理一体化
河道整治是一个系统性的工程,因此必须有一个完善的规划方案,具体如下:①以绿水城市为基础,以生态城市构建为目标,将河道上、下游与相关河流均纳入整治范围,开展整体性规划;②保证治理效果的基础上,考虑城市自然、社会、人文因素,建设个性化城市河道。
6.2严厉打击污水直排行为,加快污水处理厂配套管网建设
治河先治污,源头截污是城市河流水污染治理的核心,需要各部门配合工作,严肃处理污水直排行为;加强新建工业排污项目管理,外排废水必须予以预处理,确保其达到纳管标准后,方可接入市政管网,严禁新增排污口;加大污水管网建设进度,尤其是老旧小区污水纳管工程,实现芒市城区污水管网的全面覆盖,城市生活污水及工业废水不再排入城市河道。
6.3充分发挥河流自身净化功能,加强河道综合整治建设
城市河道应具备河岸、河道边坡,利用其截留、吸附、沉淀等功能,可有效减少地表径流污染物;河道水体生态系统平衡,微生物、水生动、植物共存方能够保证水体具有强大的自净能力。
6.4确保城市河道基本流量,实现城市河道自然生态和人居生活功能
大力保护水源林,保证有足够的森林涵养水源。在芒市城市河道缺水时,可视情况从芒究水库或者勐板河水库调取优质水源进行补给,并在上游水源区域设置拦水堰,维持河道水位,不仅保证了河道生态用水,也有利于城市景观规划。
6.5重城市河道环境管理,实时监测河道水质
重视河道环境监管,保证生产污水达标排放;加强老城区雨污分流改造;建立符合芒市市情的“单位河长制”水环境保护管理制度,强化河道分级管理,促使行政责任部门对区域内所有的河道开展经常性的巡查;不定期地监测河道水质,记录水质数据,以便及时发现突发性的水质异常,并在第一时间予以处理。
7结语
城市河道治理技术庞杂多样,根据各项技术比较,现建议芒市城市河道处理处置多采用微生物修复、生态浮床等对环境温和、成本低的生物处理技术,确保长期效益,同时政府各个部门应加强行政统筹规划,以促进城市河道综合治理工程的顺利开展。
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河道生态修复技术范文1篇10
【关键词】辽河流域;生态环境;污染现状;防治对策
1流域概况
辽河流域位于我国东北地区的西南部,包括辽河和浑太河两大水系,流经河北、内蒙古、吉林、辽宁四省,流域面积21.96万km2,全长1345km。西接大兴安岭南端,南以七老图山、努鲁儿虎山及医巫闾山与滦河、大小凌河流域为界,濒临渤海,北以松辽分水岭与松花江流域相接。发源于七老图山脉的光头山,沿老哈河向东北流,在西安村附近汇入西拉木伦河后,称西辽河。由西向东流至小瓦房纳乌力吉木伦河后折向东南,于福德店纳入东辽河后,称辽河。继续南流,分别纳入左侧支流招苏台河、清河、柴河、泛河和右侧支流秀水河、养息牧河、柳河等,至六间房分成两股:一股西南行,称双台子河,在盘山纳绕阳河后入渤海;另一股南行,称外辽河,在三岔河与浑河、太子河汇合后称大辽河,于营口入渤海。自1958年外辽河于六间房处截断后,浑、太两河汇成大辽河,成为独立水系。地势大体自北向南、自东西两侧向中部倾斜,形成中部辽河平原。辽河中游为冲积平原,海拔200m以下,下游平原海拔在50m以下,地势低平易涝。辽河西部上游主要山脉海拔500-1500m,自西向东逐渐下降为丘陵和沙丘平原;上游为风沙草原和土石山区,西辽河中下游多为黄土沙丘,水土流失严重。辽河东部的山地丘陵为长白山脉的西南延续部分,山地森林植被较好,土壤侵蚀程度轻。2生态环境污染现状
2.1水生态环境污染现状
辽河流域所在地区经济较发达,城市工业污水和生活污水以及农业面源污染,导致河流水质污染严重,水生态系统严重退化。特别是辽宁省的能源、冶金、机械、建材等重工业的快速发展,给水生态环境带来了巨大的冲击,对水资源的需求量大大超过了生态系统的更新量,造成辽河流域已有70%以上的河流断面为ダ唷劣ダ嗨质,可见辽河流域水体污染的严重性。污染物的排放,既直接导致了地表水质恶化,也间接污染了地下水。日益严重的水环境污染不仅降低了水体的使用功能,还进一步加剧了水资源短缺的矛盾,并威胁到饮水安全和人民群众的健康生活。
2.1.1地表水环境
据2003年对辽河流域6条主要河流36个干流监测断面水质调查显示,77.8%的断面为ダ唷劣ダ啵5.5%的断面为Ⅳ类,16.7%的断面为Ⅱ~Ⅲ类,并且辽河干流的监测断面100%都为劣ダ嗨质,辽河水系80%的支流为劣ダ嗨质,大辽河水系ダ唷劣ダ嗨质占83.3%,东辽河水系的有机污染物全部超过地表水Ⅲ类水标准。辽河流域的二龙山水库常年平均为Ⅳ~Ⅴ类水质,个别时段为劣Ⅴ类,已基本失去了饮用水供水的功能。浑河、苏子河的总磷、总氮污染造成大伙房水库水质超标严重。辽河流域的地表水生态环境状况不容乐观。
2.1.2地下水环境
通过对辽河流域10个城市219个站点地下水质进行调查分析发现,主要污染因子是总硬度、高锰酸盐指数、氨氮、铁、锰等。营口、锦州、沈阳等城市地下水硬度超Ⅲ类水标准均在1倍以上,辽阳、沈阳、铁岭和鞍山等城市的高锰酸盐超标,80%的城市氨氮、铁离子浓度都严重超标,70%的城市锰离子浓度超标。浑太河沿岸地下水质水质单项指标都在Ⅳ~Ⅴ类之间,并呈现离河越近污染越重的特点。受被污染地表水补水的影响,沈阳、辽阳部分地下公用水源和铁岭、鞍山农村部分居民地下饮用水源也受到不同程度的污染。
2.2土壤生态环境污染现状
由于工农业生产活动会产生大量的不完全燃烧产物、工业废水和石油污染等,而这些废弃物中往往含有大量的多环芳烃污染物,具有疏水性和难降解性,会在土壤环境中长期滞留,并且许多多环芳烃具有致癌、致畸、致突变性,会对生物和人类的生存和健康构成严重威胁。国外研究表明,近100~150年来,土壤中(尤其是城市地区土壤中)的多环芳烃浓度不断增加。宋雪英等对辽河流域表层土壤多环芳烃污染的研究发现,工农业生产产生的燃烧污染和交通污染是造成表层土壤生态环境污染的主要原因。另外,辽河流域土壤中除多环芳烃污染物外,土壤养分分布也极不平衡,总体表现为富钾,磷氮相对缺乏。流域内水土流失现象也较为严重,特别是坡耕地导致富含养分的有效土层随径流大量流失,这些土层很难恢复,土壤地力大大减退,干旱威胁也随之增加,这些都严重威胁了该流域土壤生态环境的可持续发展。
2.3植被生态环境
随着国民经济的迅速发展,人口、资源、环境矛盾的日益突出,人为原因造成的生态环境破坏现象日益凸显。在山坡、沟头等乱开荒,使得坡耕地垦殖指数增高;森林、防护林被乱砍乱伐,蓄水保土能力降低,加速了土壤侵蚀;过度放牧,造成草场沙化和退化。这些都是导致植被生态环境恶化的主要原因。
3生态环境防治对策
3.1保证生态需水,发展现代农业
保持一定水量是使河流系统具有环境容量和水体自净功能的首要条件,因此,在加强对污染物控制的同时还要保证河道的生态需水量。从辽河流域的实际情况来看,辽河干流由于长期水资源短缺的累计效应,在短期内靠自身的水资源解决经济用水与生态用水的矛盾以及满足河道生态需水要求的可能性不大。所以,考虑从外流域调水以满足辽河河道生态用水量,增加水环境容量,缓解经济用水与生态用水之间的矛盾显得十分必要。
根据辽河流域农业生产污染状况,要大力发展现代农业,加强非点源污染治理就必须调整农业生产结构、适当控制水田面积的增长,鼓励喷灌、滴灌等节水灌溉方式,提高灌溉用水效率。同时要采取相应的政策限制农药、化肥施用,特别是氮肥和有机氯农药的施用,鼓励农民积极实现废水资源化,鼓励将家禽养殖排泄物、农家肥作为肥源,并限制其随雨水排入河流。
3.2加速流域水生态修复工程建设
针对辽河流域已经造成的严重地表水污染,单纯的源头治理已不能在短期内改善河道水污染的现状,所以必须采取工程技术措施进行水生态修复。可采取河滨湿地建设、底泥开挖、悬浮物拦截和人工复氧等技术措施,适当种植河道水生植物。在河岸两侧可建湿地系统,进一步削减进入河污染物的量;在悬浮物较多的河段建设截污设施;在河水较深、污染严重的河段要安装曝气机进行鼓风曝气或纯氧曝气等。对于辽河干流面源污染突出的特征,应该充分利用天然水坝的跌水、水闸泻流等设施进行人工增氧,并且建设以人工增氧为主的梯级复氧来改善水环境质量,在适当的地方设置净化湖,用来处理初雨和面源污染。在浑太河的重点河段,建议实施底泥疏浚工程,将河底泥直接挖出,防止因底泥厌氧发酵造成水体发黑,减少底泥中污染物向水体中解析扩散,控制藻类的生长。
3.3利用植物修复技术对污染土壤进行修复
植物修复技术包括利用植物根系控制污染扩散和恢复生态功能的植物稳定修复、利用植物代谢功能的植物降解修复和利用植物根系吸附的植物过滤修复等。可被植物修复的污染物有重金属、农药和持久性有机污染物等。其中对于重金属以及多环芳烃复合污染土壤的修复技术已在国内外得到了广泛的研究与应用。针对辽河流域的地理环境和气候特点,可在流域内栽植苜蓿等植物修复多环芳烃等化合污染物,平衡土壤养分、修复土壤地力。
3.4加强植被建设,恢复流域生态
为防止辽河流域土地退化和草场沙化现象的加剧,应加强流域内的植被建设,广泛种植乔木、灌木、水生植物等,用于保持水土;在河中种植蒲草、芦苇等,实行生物治理,净化水体;在滩地上种植矮灌木,以防止扬尘。加强对流域内植被环境多样性的建设,逐步恢复流域的自然生态环境状况。
4结语
通过对辽河流域的水、土壤和植被生态环境现状的分析,发现了辽河流域生态环境恶化之处,并有针对性地提出了几项防治对策,以便为辽河流域的生态环境建设提供参考。
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河道生态修复技术范文篇11
关键词:河道治理;生态修复;治理措施
中图分类号:S891文献标识码:A
河流是生态系统的重要组成部分之一,它是生活水源、生产动力源,在某些时候也发挥着污染净化作用。然而随着社会的发展及城市化进程的推进要求,对原生态河流进行了整治,使得其更加全面的为城市化进程服务。
一、当前河道治理给人类带来的挑战
1.生物的多样性遭到破坏
河道的自然形态结构对生物的孕育成长具有十分重要的作用,它所提供的生存空间是丰富的,十分有利于生物的生存繁衍。河流系统本身就对破坏有一定的修复能力,如果人为的进行河道改造、修复,结果可能适得其反。在进行河道生态修复的过程中,必定会引起河流的含沙量、水质、河水流量及被覆植被的改变,这种变化进而会对整个河流的生态环境系统产生影响,导致大量对河流生态环境要求很高及依赖性很强的生物迁徙、死亡,甚至会发生种族灭亡的危险。
2.影响城市的防洪防涝系统
河道治理过程中,必定会对河道原本形态进行改变,比如:河流截断、加深、束窄、变弯及伸直等,这在一定程度上就会缩小河道的整体面积、缩减河道的硬化范围,并增加河床的不透水体积,造成城市地下水供应补给不足,影响城市生活生产用水。此外,蜿蜒盘旋的自然河道可以起到储蓄调洪等作用,减缓洪水冲击力度,减轻洪水破坏力,然而由于现代河道经过钢筋水泥的修筑,使得河流的流动性受到限制,水体不能进行自由交换,极大的增加了洪涝灾害的发生率及泄洪难度。
3.影响城市的旅游经济发展
河流周边一般都覆盖大量的植被,在进行河道整治过程中,植被必然会遭到不同程度的破坏,河流沿岸的风光势必会受到影响。河流等人文自然景观是城市的旅游热点,是拉动城市经济增长的重要方面,如果在治理过程中不予以充分重视,那么城市的旅游经济效益也会走下坡路。假如有效措施处理不当,长期下去会导致恶性循环现象的发生。
二、生态河道修复设计的原则
1.整体性原则
河道的修复设计工作要从河道整体的情况出发,综合考虑各方面的因素来制定整治的计划,改善生态环境。科学完善的河道整治计划中应该包含水资源的治污措施、景观的设计、河道的管理、维护以及河道生物的保护等等,只有对河道进行综合处理,才能真正发挥治理的作用。
2.生态原则
河道的修复工作要将生态作为第一要素,从生态学的角度出发来解决水资源的污染问题、景观的设计问题以及生态环境的恢复问题等等,通过保护河道生态系统生物的多样性,来提高自净能力。河道的景观设计也要符合生态学的要求,尽量选择习性相同的植物,不仅能够提高河道的功能,还能改善周围的环境。
3.经济性原则
修复设计在改善河道生态环境的基础上,也应该注意工程的实用性和经济性。通过了解河道的具体情况来选择恰当的治理方案,生态河道的修复设计更是要注重技术的作用,实现经济效益的最大化。充分发挥先进技术的优势,提高治理工作的质量和效率,重视资源的有效利用。
4.特色性原则
河道的修复计划要与当地的自然条件相符,在正式开始施工前,工作人员要对当地的自然环境有清晰的认识,修复设计不仅要提高河道的功能,还要尽可能体现当地的特色。治理的过程中要减少对河道结构的破坏,将河道与周围的自然景观结合在一起,实现人与自然的和谐相处。处理好人与自然的矛盾,才能为当地社会发展奠定基础
三、河道治理和生态修复的具体措施
1.建设生态河堤
生态河堤主要作用是以人工护岸,实现河水水体和河岸的调节和交换功能。而生态河提的建设主要分为以下几个部分:首先是布置河道中心线。此时需要考虑河流的实际形状、周边环境和水流动力等多个影响因素,展示河道的整体形态。在设置河道宽度时,施工人员需要测算河道的水流能力,基于河道宽度的控制线来确定施工规划,不具有很大的自由度和可变性。所以,河道的宽度控制线应该和河道轴线联合搭配成平行线,这样就可以增大河道可变空间。同时,为了能够达到一定效果的河道景观,需要在河道两侧布置浅水域,一方面能给人们河道变宽的直接感受,另一方面也可以扩大河道沿的造景空间,增强河湾、河滩、以及湿地等河岸线景观的美感;其次,选择合理的护岸材料,结合河道附近的自然环境来选择合适的材料,并考虑所选材料对河道生态环境的影响,尽可能和河道的综合空间融为一体。同时,还要注重河道表面形态的变化,比如混凝土有良好的防冲性和稳定性,但很容易破坏周边物种的栖息地,且影响整体美观,所以需要对混凝土护岸的表面进行适当的添色和琢凿。
2.恢复退化河岸带
河道高水位和低水位之间的河岸带,能够为河道周围的生物构建显著的边缘效应,这个是一种非常复杂的生态模式,通常含有非常丰富的动植物,并且可以储藏地下水资源。因此在河道治理工程中一定要恢复河岸带功能。这样一来,一方面可以恢复河岸带的物种群体,包括培育、引入以及物种的保护,协调物种群体在河岸带的存活空间,对物种群体进行最优化的配置;另一方面能够恢复河岸带的生态环境,在陆地和河道的交接处,栽种一定宽度的草皮和树木,并提升生态物种的异质水平。经常所使用的技术有控制土壤污染技术、土壤肥力修复技术等,以便杜绝河岸线出现水土流失的现象。
3.其他生态水利措施
首先是改变河床的物理性质和河道流向:第一创建不同水流的流向,一般而言,河流有深潭和浅滩,在枯水期和平水期可以蛇行和弯曲;第二是使用植石治理法,将石块排列完整埋入河床中,形成浅滩、深沟以及鱼礁,营造出有助于水下物种生存的河床,促进水下物种的繁衍和生息,该法通常适和于河床比降超过1/500且河床地基的坚固部位。这样以来即使遭遇洪水,植石也不会被冲散,且在河道枯水期也不会出现淤泥堵塞河道的情况。其次是在河道中营造巨石、浅滩、鱼道、丁坝等,形成水下的紊流,以便把氧气传递到水中,为水下生物提供充足的氧气,同时也可以满足好氧物种的繁殖需要,使河水变得更加干净。总之,在河道治理过程中,为物种的生长和生存提供相互制约和依存的有机环境,进而增强河道的自净能力。
4.适于河流生态修复的材料和植物
在江河湖海岸,芦苇能够广泛的生长,它具有适应力强、分布广、抗逆性强的特点,在净化水质和防治水土流失方面也有很大的作用。水陆生态系统中的代表性群落就是芦苇所衍生的群落,芦苇群落构成了许多动植物、微生物的生存环境。在欧美和日本等国家,芦苇已经应用在修复河岸生态系统方面。生物相容型混凝土材料适于生物生存的生态修复材料,主要是研究动植物及微生物能够和谐共存的生物相容型混凝土。多孔型混凝土还有着透气、透水等性能,能够为植物所需营养提供渗透,非常适宜用来种植乔木、灌木草等植被,对恢复河岸植物群落特性有着巨大帮助。更重要的是,生物相容型混凝土的外表面可以对各种微生物的进行吸附,再通过生物层的作用间接降水净化。
5.修复河流质方法
对河流水质进行修复的过程中,可以采用底泥疏浚、外流引水稀释冲刷、生态浮床技术、河道曝气等多种方式,每种方法都有自身固有的优点。为了在短时间内将河流污染的负荷减小,可以采用外流引水稀释冲刷的方法,但随着外流的引入,污染物的沉积率会受到影响,水质容易受到影响。因此此种方法对长期的治理不是很有效。以水生植物为主体,利用物种的共生关系,对河流污染负荷进行降低,这样就能保证高效的人工生态系统的建立,这就是生态浮床技术。采用河道曝气的方式对水内有关好氧物的活性能明显的提高,水体自净的能力就会有效增加,而地表、河道的有害物质等则可以通过底泥疏浚的方法进行清理。对河流水质进行修复时,对农业、工业、生活废水的排入要进行控制,保证其治理管理的制度不断的完善,这样才能保证修复效果,同时为了更快的进行水质的净化,可以采取人工快速渗滤池的方式,这样对水质净化的速度能明显的提升,相应的处理效果也是比较明显的。
综上所述,阶段的河道治理已不再是人为的战胜自然,而是实现人与自然的和谐相处。生态化治理河道,治理出“水清、流畅、岸绿、景美”的生态河道,使河道拉近人与自然的距离,实现人与自然的和谐相处,为构建和谐社会做出贡献。
参考文献:
[1]张毅.浅析河道治理及生态修复[J].科技致富向导,2010,29:280+324.
河道生态修复技术范文
关键词:水环境修复;河流;湖泊水库;地下水
水环境是流域内储存、传输和提供水资源的水体,是水生生物生存与繁衍的空间,也是各种污染物的最终归宿。根据水的地理位置,将流域中的水环境分为地表水环境和地下水环境。地表水环境指河流、湖泊、水库、海洋、沼泽、冰川等以暴露在地面的水为主的水域;地下水环境指泉水、浅层地下水、深层地下水等存在于包气带以下底层空隙的水域[1]。
人类不合理的生产和生活方式对水环境造成了不同程度的损害,世界水资源委员会指出,全世界有50%以上的水域已被污染,水域生态系统遭到严重破坏。我国水环境受损也比较严重,超过60%的河流、湖泊和湿地生态系统的结构与功能遭到不同程度的破坏[2]。
水环境修复,就是利用生态系统原理,采取各种技术手段,提高水体质量,修复生态系统结构,使流域生态系统实现整体协调、自我维持和自我演替的良性循环[3-5]。
随着水环境恢复理论地不断完善和深入,近年来水环境恢复研究发展较快。美国有关受损水环境的修复研究,自1970年起由cleanlakeprogram(clp)组织实施,投入经费逐年增加[6]。欧洲一些国家也从20世纪70年代开始水环境治理和修复工作。如荷兰在1990年对aldefeane地区水环境进行修复,成效显著[7]。20世纪80年代,我国开始了对水环境恢复的研究工作,并在巢湖、太湖等不同地区开展了水环境恢复的研究与实践[8-10],取得了许多成功的经验。
为了保证人类的可持续发展,开发切实可行的技术对受损水环境进行修复,成为了环境科学与技术领域的研究热点之一。水环境修复的对象不仅包括水体,还有水体相关的生物地理环境。而不同的水域形式,因其物理环境、化学环境以及生物环境的不同,需要不同的修复技术体系。河流、湖泊水库和地下水是与人类生产生活密切相关的水环境,本文将从这3个方面,综述其最新的水环境修复技术,为水环境修复技术的研究提供基础。
1河流修复技术
河流修复是指使河流生态系统恢复到未被破坏前的近似状态,且能够自我维持动态均衡的复杂过程[11]。河流修复技术多种多样,①物理技术:河道引水技术、生态防渗技术、底泥疏浚与物理覆盖技术、人工增氧技术等[12-15];②化学技术:投加絮凝剂促进污染物沉淀、加石灰脱氮、投加化学药剂除藻、调节ph值对重金属进行化学固定、原位化学反应技术等[16];③生物-生态技术:微生物修复技术、水生动植物修复技术[17-19]、人工湿地技术以及多自然型河流构建技术等。
本文将重点介绍以下方法:河道引水技术、原位化学反应技术和水生植物修复技术。
1.1河道引水技术
河道引水技术是指引进外部清洁水源来改善河道水质[20],在水源允许的情况下,引进外部清洁的水源,增加河水水量,不仅可以人为地缩短水在河道中的停留时间,增加浮游植物的生物量[21],使污染河水不易黑臭,同时水体复氧量也会增加,提高河道自净能力。利用调水改善河道水质是一种投资少、成本低、见效快的处理工程。
1.2水生植物修复技术
水生植物在水环境修复中的作用方式主要包括物理过程、吸收作用、协同作用和化感作用[22]。水生植物修复技术利用水生植物及其共生的微环境去除水体中的污染物质并恢复永生生态系统[16]。水生物修复技术的核心是将植物漂浮种植到水面上,利用植物生长从水体中吸收利用大量污染物[23]。生物浮床是其典型的技术应用之一。
1.3原位化学反应技术
原位化学反应技术是指通过化学反应和生物反应(氧化、还原、吸附、沉淀、有机金属络合等),在受污染的地点,原地使重金属离子固定下来的方法。常用的物质包括石灰[ca(oh)2]、灰烬(koh)硫化钠na2s)等。此外,化学氧化可以将有机物转化为无毒或者毒性比较小的化合物,常用的氧化剂为二氧化氯、次氯酸钠或者次氯酸钙和臭氧等[3]。
2湖泊水库修复技术
湖泊水库水质恶化主要有2个原因:一是外界输人的大量营养物质在水体中富集,二是内
源性负荷。因此湖泊水库修复可从外源性污染物质的控制和内源性污染物质的控制2方面展开。外源性污染物的控制技术主要有:清洁生产、退耕还林、改变消费模式[4]、废水集中处理技术[3]等;内源性污染物的控制技术主要有稀释和冲刷、底泥疏浚和覆盖、水力调度技术、气体抽提技术、空气吹脱技术、投加石灰法、水生植物修复技术、生物调控技术、生物膜技术、微生物修复技术、仿生植物净化技术、土地处理技术、深水曝气技术等[3]。外源性污染物控制技术中清洁生产是一项有效技术,内源性污染物控制技术中底泥疏浚是修复湖泊水库的一项有效技术,这不同于河流的修复。
2.1清洁生产
清洁生产是指通过原材料和能源的调整替代、工艺技术的改进、设备装备的改进、过程控制的改进、废弃物的回收利用、产品的调整变更等措施,达到污染物的源头削减、过程控制、提高资源利用效率的目的,减少或者避免生产和产品使用过程中污染物的产生和排放,以减轻或者消除对人类健康和环境危害的技术[24]。清洁生产技术主要包括源头控制、过程减排和末端循环3类技术。源头削减应尽量采用无污染、少污染的能源和原材料;过程减量应尽量采用消耗少、效率高、无污染、少污染的工艺和设备;末端循环时对必须排放的污染物,采用回收、循环利用技术,回收其中有利用价值的资源。清洁生产可以产生环境和经济双重效益,使得汇入湖泊水库中的外源性污染物浓度大大减少,达到修复的目的。2.2底泥疏浚
底泥是湖泊水库中的内污染源,有大量的污染物质积累在底泥中,包括营养盐、难降解的有毒有害有机物、重金属离子等[3]。底泥中的有害物质释放到水体中会使水质急剧恶化。底泥疏浚可以彻底去除其中的有害物质。一般有2种形式的疏挖,一种是把水抽干,然后用推土机和刮泥机进行疏挖,另一种是采用带水作业。第1种方法存在一定的技术限制,第2种方法应用性更强。带水疏挖可以采用机械式疏挖,也可以采用水力式疏挖。疏浚技术主要包括确定疏挖底泥体积、选择挖泥机、计算压头和功率、设计底泥堆放场以及底泥利用几个部分。疏浚时应注意防止底泥泛起以及底泥的合理处置,避免二次污染。欧洲多国均采用过该技术对湖泊水库进行修复,并且效果显著。例如瑞典的trummen湖,清除表层1m厚的底泥后,水深增加1.1~1.7m,tp浓度迅速下降,这种状态维持了18年[25]。
3地下水修复技术
地下水具有多种功能,与人类生活密切相关。随着工农业的快速发展和人民生活水平的提高,地下水受到了严重污染。因此,对受污染的地下水环境修复变得越来越重要,其修复技术的研究已引起国外学者的广泛关注[26]。
根据其主要工作原理地下水修复技术可大致归并为4类,即物理技术、化学技术、生物技术和复合技术[27]。物理技术包括水动力控制法、流线控制法、屏蔽法、被动收集法、水力破裂处理法等[27];化学技术包括有机粘土法[28]和电化学动力修复技术[29];生物技术包括原位生物修复技术例如bs技术,和异位生物修复技术例如堆肥式处理法、预制床法、厌氧处理法、生物反应器法等;复合技术包括渗透性反应屏法、抽出处理法、注气~土壤气相抽提(sev)法[27]。复合法修复技术兼有以上2种或多种技术属性,例如抽出处理法同时使用了物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术,综合各种技术有点,在修复地下水时更加有效。抽出处理技术,简称b&t技术,是最常规的污染地下水治理方法。该方法采用水泵将含水层中地下水面附近的地下水抽取出来,把水中的有机污染物质带回地表,然后在地面用地面污水处理技术对其进行净化处理,最后将处理好的水重新注入地下或排入地表水体,以防止地面沉降,或海水人侵,并且可以加速地下水的循环流动。地面污水处理技术方法很多,最常用的包括以下7种:沉淀、膜分离、交换树脂、活性炭吸附、空气吹脱、化学氧化和生物降解[30]。由于液体的物理化学性质各异,p&t技术只对有机污染物中的轻非水相液体去除效果很明显,而对于重非水相液体来说,治理耗时长而且效果不明显[27]。
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