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文档简介
城市河道景观生态修复的技术与模式
城市河流(或城市河流,以下简称城市文明)是城市文明的源泉和城市水资源的重要组成部分。它不仅具有水循环、土壤改良和水质改善的功能,还具有调节温湿度和改善城市气候的功能。居民提供各种生态服务功能。随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,我国许多城市河流水质污染河生态退化问题十分突出,耗氧性有机污染物和氮磷营养盐含量居高不下,甚至出现了季节性和常年性水体黑臭现象,加速了河道水生态退化。当水体中的溶解氧小于0.2mg/L,水体中厌氧微生物活性趋强,水体便在厌氧环境下发生着厌氧微生物为主导的厌氧发酵降解污染物的方式。在这种情况下,厌氧硫酸盐还原菌将水体中的SO城市河流环境恶化对城市居民的健康和城市生态安全构成了严重的威胁,河流水质净化与生态修复日益成为人们关注的焦点和热点。因此,解决城市河流的污染、恢复河流的生态和社会功能问题,仍然是许多城市可持续发展过程中亟待解决的关键问题之一。虽然治理资金投入的加大,但河道黑臭现象还未得到有效控制,对居民生活及沿岸景观带来很大影响。因此研究探讨持久有效、环境友好的治理措施显得尤为重要。一、控制外源性污染物我国城市河道水体污染主要包括氮磷等营养物和有机物污染两方面,而且污染物的来源比较复杂,既有天然源又有人为源;既有外源性又有内源性。控制外源性污染物,可从控制人为污染着手,以法律的手段控制人为污染源的排入。而对内源性污染物,要根据水体中主要控制元素采取不同的方法。目前国内外采用的黑臭河道治理与修复技术按照其原理主要分为物理、化学和生物—生态法三类方法。1、对水景的处理不当,水体污染,使驳岸生活通过机械、水体流动等物理方法主要是利用物理作用原理来治理和修复黑臭河道,如使用机械、水体流动等,处理过程中只发生物理变化。利用物理原理处理的常见技术有控源截污、引水冲污和人工曝气等,其适用范围和优缺点见表1。2、河道污染物的处理化学方法是利用化学的原理及方法来处理黑臭河道的污染物,或者改变污染物的化学性质。利用化学原理处理的常见技术有絮凝沉淀和调节pH值等,其适用范围和优缺点见表1。3、可持续的生态治理生物—生态法是利用自然环境中的微生物,通过微生物吸收、转化、清除或降解环境黑臭河道中的有机物和某些无机物,采用生态工程技术开展河道(包括水体、岸坡、河床)生态修复的一种可持续的治理方式。生物—生态技术主要是通过创造适宜多种生物生息繁衍的环境,重建并恢复水生生态系统,恢复水体生物多样性,并充分利用生态系统的循环再生、自我修复等特点,实现水生态系统的良性循环。生物—生态法是黑臭河道修复最有效的方法。利用生物—生态法修复黑臭河道的常见技术有:生物膜、稳定塘、生态浮岛、人工湿地和多自然型河道构建等,其适用范围和优缺点见表1。4、表现生态工程突出且面向表面的不同技术集成的原则各类河道治理技术的选用应根据不同类型河道污染特征、河道的类型、河道周围的土地利用布局、水文地质等特点进行。根据自身河道的条件,应重点突出生物—生态修复技术的,采取建设生态工程的措施,注重水体自然生态环境的恢复和保护。同时根据治污的实际需要,优选组合非生物—生态的各种技术,弥补生物—生态治理技术的不足,形成适应各自大中小型、不同污染类型、南北不同区域的特点的关键技术集成。表1比较了各种治理技术适应的污染类型、优缺点等,为我国城市黑臭河道治理工程提供技术借鉴和参考。二、黑市河处理与景观恢复工程的实践1、底泥生态疏浚黑臭河道的污染源主要有两个:点源和面源。点源污染往往是沿岸的居民通过私接管路将生活污水排进水体或沿岸工厂将未经处理或经过初步处理但污染负荷仍然严重超标的废水排入河流湖泊中。面源污染是大量流失和残余的农药、化肥经过农田径流进入水体或任意堆放和排放的农村生活垃圾、污水及牲畜的粪便,经过雨水径流进入水体,使当地的生态环境遭到破坏。与点源污染相比,面源污染因其量大面广更难控制。因此通过截污的方法能够从源头控制污水向城市水体排放,主要用于城市水体沿岸污水排放口、分流制雨水管道初期雨水或旱流水排放口、合流制污水系统沿岸排放口等永久性工程治理。底泥可能沉积大量污染物(重金属、营养盐和有机物等),在一定条件下底泥中的污染物会向水体中释放,在外源性污染负荷得以控制后,底泥内源污染负荷仍将对水体水质构成威胁。底泥疏浚是水环境治理和改善中的重要措施之一。河流的底泥生态疏浚技术在实际应用中存在着工程量大、投资费用高、疏浚深度难以精确控制、易造成沉积物再悬浮污染水体等问题,但其具有迅速增加河流水体容量和过水能力,处理污染见效快等优点,特别是污染较为严重的河流在生态疏浚后形成的新生界面可以为生物创造条件,达到生态修复的目的,因此被认为是一项高效、新兴的河流污染源控制技术。长江中下游黑臭河道有2.6km流经某高校,总氮16-26mg/L,总磷0.7-2.4mg/L,溶解氧0.2-4.4mg/L,其上游池塘浮萍常年覆盖;中游河道污泥沉积,臭气熏天,每到晴天水面有大量的漂浮物,水体发黑发臭;在河道下游水面浮萍和丝状绿藻漂浮水面,由于缺氧导致漂着大量的死鱼还伴着阵阵臭味。在治理过程中,为了保障河道下游水质达标和工程景观效果,我们采取源头控制和内源控制双管齐下的办法,即将某教学楼群的化粪池污水管改道到市政管网排放,上游的莲心湖此处原是养殖水体,淤泥深达1m,因此采取清淤的办法减少内源负荷,减少对下游的水体污染。2、景观与生态的一体化美国著名景观学家Forman和Godron(1986)将廊道结构划分为三种类型:线状廊道、带状廊道和河流廊道。线状和带状廊道包括各种人工交通干线、管线、植物带等,河流廊道则以河流及沿河分布的植被带为主。城市河流生态廊道包括河道空间及沿河流分布的河岸植被空间。在实际工程实践中我们通过水下建立高效生态水处理系统、水上形成湿生植物景观、堤岸景观生态修复和河岸竖向空间廊道的四维立体的滨水景观构建黑臭河道的生态廊道修复技术。生态廊道景观处于陆生生态系统与水生生态系统之间具有独立的水文、土壤和植被特征的生态系统,在防洪、排涝、截流入河污染物、改善河水水质,维护生物多样性和生态平衡等方面具有十分重要的作用。在长江中下游某高校的黑臭河道景观修复过程中,我们以人文-景观一体化、生态-景观一体化和陆地-河道一体化等三个一体化原则,以山岗和河道为主体,创造优美亮丽的校园环境,促进人与自然的和谐发展,营造了生态育人环境。通过生态廊道景观修复对黑臭河道的综合治理,降低水体中氮磷等污染物,改变目前水体发臭的局面。河道中挺水、浮叶、沉水植物的种植,不仅保持了水体的自然状态,而且营造出生动美丽的水岸、水面、水中、水底景观,将景观从水岸延伸到水底。通过“多层次水景”营造出来的自然生态景观,不但为众多水生动植物提供了赖以生存的环境,而且也让师生们得到了很好的亲近湖水、感受自然的机会。根据不同地段水景功能要求的不同,生态廊道景观修复可以达到亲水、戏水、观水等不同区域景色,实现真正的人水和谐。三、流工程设计理念单一以往的水利工程经常从防洪排水的工程角度着眼,缺少对河流生态系统重要性的认识,导致河流工程设计理念一直是河流直线化、河岸混凝土化、河深流速单一化,从而导致动植物栖息地丧失,水体景观恶化。未来的城市河道的治理,充分考虑河流生态系统的特点,采用系统论观点,从污染的控源截污,到河道的修复,再到后期河道治理技术的后期管理等一整套技术方案。1、水体污染的治理技术上述各种河道治理技术只是最末端的手段,不是根本解决问题的方法。解决河道水体污染的根本措施是消减有关污染源对河道的污染贡献量,这符合科学发展观要求,也代表了河道治理技术的发展方向。点源污染得到控制后,城市的面源污染成为河道污染物的一个重要的外在来源,成为今后河道污染控制的主要方向。2、单一目标治理传统城市的治理技术只是关注单一目标,仅仅关注河道水质的治理,而城市河道的污染是一个复杂的、多影响因素、多个过程导致的污染,因此在治理过程中放弃这种单一目标导向的治理,应该从全局角度出发,多目标的治理。目前河道治理技术正朝着多目标、组合工艺的方向发展,并且更倾向于采用环境生态工程来对黑臭河道进行治理,这也是现阶段河道治理的发展趋势。目前河道的治理忽略了污染主题的特征,河道是水的载体,水污染的主题,它具有流动性,河道的治理不能仅仅是部分河道的治理工作,而是全流域的治理。同时城市黑臭河道的治理就应该和城市建设相结合,
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