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四大常用水生态环境质量改善工程大探析

时间:2019-11-27 11:28:42 来源:水生态信息网 作者:

导 读

目前,国内外水生态环境质量改善主要有“控源、减污、生态修复、综合治理”的手段,而在我国水环境治理的相关工程应用上,往往只注重到通过点源控制和底泥清淤的单一控源手段来进行水生态环境质量的改善,忽视了过程削减、生态修复和综合治理等手段并行实施。本文通过对几种水生态环境质量改善技术进行探析,旨在为人们在工程应用时提供相应的参考。

01 生态沟渠

生态沟渠是指具有一定体积,由水、植物、土壤、微生物及动物组成,拥有一定生态功能的排水系统。生态沟渠对农田退水的净化效果十分显著,对退水中的N、P去除效果好,同时还具有占地面积小、可直接由农田排水沟改造、水力停留时间长、可种植经济作物创造价值等优点。

根据Woltemade对美国及加拿大农田利用生态沟渠进行退水的研究,沟渠系统截留的污染物占流域内污染物输入总量的60%-90%,可见生态沟渠在氮、磷的截留方面表现突出。

我国大部分水域周围往往伴随着有农田分布,农田退水成为了进入水体中的重要污染来源。而我国农田间的退水沟渠一般以传统土渠或硬质化沟渠为主,这两种形式的沟渠系统都只注重到其排水的功能效果,对固体悬浮物、氮和磷的截留作用收效甚微。

构建生态沟渠的两大基础是基质和植物,从这两方面入手,对传统土渠和硬质化沟渠进行生态化构建或改造,使其在排水的同时具备水体净化的效果。

生态沟渠的基质可选用砂土、砾石等透水性好,价格低廉的材料,此外也可添加吸附性强或利于微生物生长的基质,例如沸石及火山岩等。基质的铺设厚度应满足植物种植的要求,一般以大于20cm为宜,以保证植物的根系有足够的生长空间。生态沟渠中对于植物的选种,可以传统的湿地挺水植物为主,例如芦苇、菖蒲、千屈菜等,同时搭配间种对农药去除效果好的植物,如黑麦草、地肤草等,此外也可以种植经济作物,如茭白、鱼草等。

02 生态护岸

在河道流经的城市段,仍以硬质化的传统护岸为主,遵循用最经济断面输送最大流量的原则,在结构设计和材料选择上追求断面渠化和较小的水力糙率,在使用功能上侧重防洪固岸。河岸在整体硬质化后在一定程度上破坏了河流的自然功能,隔绝了水体与天然岸基的交互。

生态护岸是指利用植物与天然岸基土壤或者植物与土建工程相结合,对河道坡面进行防护的一种生态型护坡形式。生态护岸具备传统整体硬质化河岸物理防护作用,还保留了河水与天然岸基土壤相互渗透,与植物、微生物的交互作用,提高了河流自净能力及对污染物的截留能力,为河流水质改善的长效性提供了保证。 [MARK][MOREPAGE][/MOREPAGE][/MARK]

根据河道岸基的地形地貌特征,可选用不同的生态护岸技术,例如从坡脚至坡顶依次种植沉水植物、浮叶植物、挺水植物、湿生植物等一系列护坡植物,形成多层次生态防护的全系列植物生态护坡技术,主要可以应用在出现表层土壤侵蚀、植被稀少、景观要求较高的河段;

采用有生命力的植物根、茎或完整的植物体作为结构的主要元素,种植在边坡的不同位置,在植物生长过程中实现稳定和加固边坡的土壤生物工程技术,可以运用在土壤侵蚀较严重、土质松散、景观要求较低的郊区河段;依靠植生基质材料和植被的共同作用,达到对坡面进行绿化和防护的植物-工程措施复合护岸技术,适用于壤侵蚀较为严重,又要求能达到一定河道生态景观效果的河段。

03 退化滨岸带修复

滨岸带是水体流域中陆地生态系统和水域生态系统之间十分重要的缓冲区域,对流域水体有过滤屏障、生境保护和植物护岸的重要功能。

然而由于长时间以来,沿岸耕种养殖、宅基地和码头边坡硬化等人为活动因素侵占岸滨滩地,使得水体滨岸带原有的完整架构及其对水域的生态保护作用严重损毁。滨岸带的退化会造成生物多样性下降和自然景观的损毁,同时还会引起水体水质下降,水体富营养化更易发生。

对于退化滨岸带生态的有效修复,一般运用组合技术与系统工程相结合进行设计实施。从生境地形结构重建和生物系列配种恢复两个层面入手,根据具体的缺损程度和地形地貌,确定适宜的修复模式。

针对不同滨岸带区域的地形地貌、植被、土壤条件和具体社会作用,退化滨岸带生态修复可以从设置消浪基坝、基底构建和生物恢复这三个层面进行。对生物恢复主要根据对滨岸带生物量的调查结果,以某种类型植物恢复为主,兼顾其他类型植物恢复,以及引进底栖动物等方面进行。

退化滨岸带的生态修复还应配以其它相关的恢复措施,例如相应防护带的构建,尤其是处于农业区域结合地带的水域滨岸修复,相应的可以建农业生态工程、农田林网、环湖林带工程、沿岸地带水土保持工程和水体湿地净化工程。

04 人工湿地

人工湿地是指用人工筑成水池或沟槽,底面铺设防渗漏隔水层,填充一定深度的基质层,种植生水植物,利用基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用使水体得到净化。人工湿地系统是一个半开放、半封闭的生态系统,具有很好的脱氮除磷效果。由于人工湿地建设运营成本低、去污能力强、使用寿命长、工艺简单、组合多样化等优势使其具有较好的经济效益和生态效益。

人工湿地主要分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地,也可以进行组合应用。在我国由于南北气候差异,需结合不同地域的环境条件及水体状况开展工程应用。

人工湿地的核心构成主要是基质及植物两方面,可用于构建人工湿地的基质分为天然材料、工业副产物和人造材料三种。天然材料主要包括砾石、沸石、火山岩等;工业副产物则主要包括废钢渣、飞灰、粉煤灰等;人造材料主要包括类水滑石、轻骨料、活性多孔介质等。基质的选择应根据基质的机械强度、比表面积、稳定性、孔隙率及表明粗糙度等因素确定。

不同的基质其物理化学性质不同,也可针对不同水质的污水选用不同的基质,并且为了达到更好的处理效果,湿地基质层通常由多种基质组合而成。用于人工湿地中的植物主要有挺水植物、浮水植物和沉水植物。挺水植物可选用芦苇、菖蒲、千屈菜等;浮水植物可选用莼菜、荸荠等;沉水植物可选用网草、金鱼藻等。

在工程应用时,人工湿地宜选用耐污能力强、根系发达、去污效果好、具有抗冻及抗病虫害能力、容易管理的本地植物。人工湿地出水直接排入河流湖泊等天然水体时,应谨慎选择外来入侵物种。

05 结语

本文对生态沟渠技术、生态护岸技术、退化滨岸带修复技术和人工湿地技术这几种水生态环境质量改善技术进行了探析,分析了各技术在工程应用上的条件、特点及其优势。在进行水生态环境质量改善时,可以因地制宜地采用多种技术措施进行综合治理。

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