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摘要:河流湖泊受到污染后的共同特点是大量超过水体容量和自净能力的污染物存在于水体中,溶解氧浓度降低甚至为零,出现黑臭、富营养化现象,水体原有的功能衰退甚至丧失,水体的生态平衡被严重破坏。
关键词:河道污染;治理技术;工程实践
中图分类号: TV85 文献标识码: A 文章编号:
引言
近年来,城市规模不断扩大,人口增多,而与水环境整治有关的基础设施建设明显滞后,城市内水系缺乏相应规划,不少城区、开发区大量填埋水域,部分城镇没有集中式的污水处理厂,致使大量的城市污水直接排入河道造成河网污染加剧。沿河企业污染严重而又没有或很少有防治措施,排放到河网的生活和工业污水量不断增加,污染物浓度上升,污物种类日趋复杂。水体污染引起水生物尤其沉水植物的种类数量剧减,造成河底荒漠化,打断河道生态系统生物链,导致生态系统的严重破坏。作者考察了上海市社区河道——新江湾城水系和苏州河活水公园——梦清园等河道整治典型工程,通过对其比较分析和资料收集,结合河道治理工程实例说明了一些技术在我国实际工程中的应用范围及施工难度和实际效果。
1.国内外常用的河道整治技术
1.1生态防护技术
生态防护技术得到人们的研究和探索,1938年德国指出治理工程应在实现河流传统的各种功能基础上,还应该达到接近自然的目的。HeyRD和BrookesA等学者先后进行了河道工程环境敏感性问题的研究,分析了河道断面形式、弯曲程度、河道护岸、河岸带开发与保护等一系列工程措施对河流防洪、排涝、抗旱功能及水生态系统的影响,探讨了河流水力特性和泥沙淤积对河床稳定的影响。我国在河道生态建设领域起步较晚,近年才开始河道生态工程技术的研究与实践。
基于河道治理的河流生态修复,国外提出河流修复的8项措施,并广泛应用于实践,这些措施是:(1)恢复缓冲带;(2)重建植被;(3)修建人工湿地;(4)降低河道边坡;(5)重塑弯曲河谷;(6)修复浅滩和深塘;(7)修复水边湿地、沼泽地森林;(8)修复池塘。近年来,随着河流生态修复技术的进步,国外开始流行“多自然型河流治理法”,并在河道整治中采用“近自然施工法”。
1.2生物膜法净化地表水技术与整治河道
将生物膜技术运用到地表水和河流净化,实质是对天然河流中所产生的生物过程的一种强化,把天然过程变成了天然过程和人工过程的结合体。用于河流净化的生物膜技术在国外研究较多,尤其是日本,已在工程实践中运用了多种生物膜技术对污染严重的中小河流进行净化。这些生物膜技术主要分为两大类,一类是通过投加填料作为生物膜载体以增加生物膜量,另一类是直接对河流进行改造来增加生物膜量或强化生物膜作用。国内用生物膜法处理地表水的研究在微污染水体方面居多。生物膜法在受污染地表水处理中取得了一定的成功,但也带来了某些问题,如投资运营费较大,置于河道内的生物膜载体还可能影响到水域的航运和泄洪等功能。
1.3河道治理的生态型护坡结构技术
(1)原河道护坡结构对生态环境的影响
原河道坡面结构形式注重河道自身的功能导致河道断面形式单一而且走向笔直,与现代人们追求的回归自然的景观需求不相一致;其主要考虑的是河道的行洪速度及水土保持等使得河道护坡结构也比较坚硬;护坡护岸结构对河道坡面采取封闭的形式,使得生物的生存环境和河道的自净能力遭到破坏,总之河道失去了原有的水环境的功能。
(2)生态护坡结构治理方法
国内外相继出现用于生态方面的材料技术,如水力喷草技术、植被型生态混凝土、水泥生态种植基等。国内外对发达根系固土植物研究也较多,采用发达根系植物进行护坡,既可固土保沙,防治水土流失,又可满足生态环境的需要,在城市河道护坡方面可以借鉴;铁丝网碎石复合种植基的优点是比较适合于流速大的河道,抗冲刷能力强、适应地基变形能力强,其他护坡适应地基变形能力差的弱点,同时能满足生态型护坡的要求。国外已有较多工程实例,铁丝网笼既可以用作护坡又可以做成砌体挡土墙。
植被型生态混凝土是日本近年在河道护坡方面的研究,由多孔混凝土、难溶性肥料、保水材料和表层土组成。在城市河道护坡或护岸结构中可利用生态混凝土预制块体做成砌体结构的挡土墙,也可以直接作用为护坡结构;高性能土壤固化剂早在日本等国家应用而我国20世纪90年代才首次应用于河湖底固化。固化剂能够使河底土层表面结壳,不但固土保沙,而且使底层利于水生物繁衍生殖,满足生态需要。
2.上海河道整治措施理念
生态护岸以“保护、创造生物良好的生存环境和自然景观”为前提,在考虑具有一定强度、安全性和耐久性的同时,充分考虑生态效果,把河堤由过去的混凝土人工建筑改造成为水体和土体、水体和植物或生物相互涵养,适合生物生长的仿自然状态的护坡。一方面,该地区的河道整治方案利用生态河堤生长的水生植物(如芦苇等)和由此而生存的水生生物净化水质;另一方面,通过河道河底及坡面表层泥面生长的大量微生物、藻类、水生动植物形成的自然生物膜净化水体,提高河道本身的自净能力,达到改善水环境的效果。
图1 上海河道整治后的新景观
该地区的河道水体生态修复采用以下三个步骤:1)减少外污染源,消除黑臭是修复水生态,因为城市河道的污染和生态系统破坏主要来自于城市污水的大量排放;2)消化内污染源,达到消除黑臭并进一步提高水质的目的,采用生物治理、引水稀释、曝气充氧、底泥疏浚的手段,利用河流的水动力特性进行水资源调度和河道本身的自净功能与生物的净化功能改善水质;3)模拟自然生态,修复河道水生态系统,在河道整治中创造条件,建设和恢复自然型岸边,实现水边、水中、水底的生物多样性,逐步修复水生态。
在沿河陆地和河道水体之间建立一道城市绿化地和河内生物组成的绿色屏障——缓冲带,缓冲带主要由挺水植物、浮水植物和沉水植物交替组成。其中水下森林(沉水植物带)的营造显得更为重要。营造水下森林的实践就是构建水生植被黑藻、伊乐藻、金鱼藻、苦草等沉水植物和浮叶植物睡莲等,以吸收和转化水中和底泥内的营养物,辅之于构建水生动物种群,维护生态平衡。
图2 沿岸植被缓冲带净化工程示意图
天然材料能更好地融入自然,保护河道的水生态环境,体现河道本身的美感。本区域属于防冲能力要求较高和水流流速较大的河道,选择采用干砌条石(块石)、堆石或者浆砌块石护岸、石料的堆砌能使河道显得清新、自然、古朴,给人回归自然的感觉。石料之间的间隙有利于河道水生物、苔藓和草木植物的生长、创造优美环境。本区域也建造了与自然条件相和谐的亲水设施木质栈桥,配合以形态多样的护岸形式,形成河流、绿地、树木的景观网络,创造多彩的水边风景和优美城市环境、满足人们入河戏水、欣赏自然界美的要求。
结语
河道整治既是改造自然,也是保护自然的整治过程。只有增进人与自然和谐共处的氛围,人类才能真正改造自然,享受自然界赋予的美感,实现“水清、流畅、岸绿、景美”的城市河道生态整治。
参考文献
[1]韩黎.生态河道治理模式及其评价方法研究[D].大连:大连理工大学,2010.
[2]王薇,李傳奇.城市河流景观设计之探析[J].水利学报,2003(8).
[3]钟春欣,张玮.基于河道治理的河流生态修复切[J].水利水电科技进展,2004.
[4]刘晓涛.城市河流治理若干问题的探讨闭[J].规划师,2001.
关键词:河道污染;治理技术;工程实践
中图分类号: TV85 文献标识码: A 文章编号:
引言
近年来,城市规模不断扩大,人口增多,而与水环境整治有关的基础设施建设明显滞后,城市内水系缺乏相应规划,不少城区、开发区大量填埋水域,部分城镇没有集中式的污水处理厂,致使大量的城市污水直接排入河道造成河网污染加剧。沿河企业污染严重而又没有或很少有防治措施,排放到河网的生活和工业污水量不断增加,污染物浓度上升,污物种类日趋复杂。水体污染引起水生物尤其沉水植物的种类数量剧减,造成河底荒漠化,打断河道生态系统生物链,导致生态系统的严重破坏。作者考察了上海市社区河道——新江湾城水系和苏州河活水公园——梦清园等河道整治典型工程,通过对其比较分析和资料收集,结合河道治理工程实例说明了一些技术在我国实际工程中的应用范围及施工难度和实际效果。
1.国内外常用的河道整治技术
1.1生态防护技术
生态防护技术得到人们的研究和探索,1938年德国指出治理工程应在实现河流传统的各种功能基础上,还应该达到接近自然的目的。HeyRD和BrookesA等学者先后进行了河道工程环境敏感性问题的研究,分析了河道断面形式、弯曲程度、河道护岸、河岸带开发与保护等一系列工程措施对河流防洪、排涝、抗旱功能及水生态系统的影响,探讨了河流水力特性和泥沙淤积对河床稳定的影响。我国在河道生态建设领域起步较晚,近年才开始河道生态工程技术的研究与实践。
基于河道治理的河流生态修复,国外提出河流修复的8项措施,并广泛应用于实践,这些措施是:(1)恢复缓冲带;(2)重建植被;(3)修建人工湿地;(4)降低河道边坡;(5)重塑弯曲河谷;(6)修复浅滩和深塘;(7)修复水边湿地、沼泽地森林;(8)修复池塘。近年来,随着河流生态修复技术的进步,国外开始流行“多自然型河流治理法”,并在河道整治中采用“近自然施工法”。
1.2生物膜法净化地表水技术与整治河道
将生物膜技术运用到地表水和河流净化,实质是对天然河流中所产生的生物过程的一种强化,把天然过程变成了天然过程和人工过程的结合体。用于河流净化的生物膜技术在国外研究较多,尤其是日本,已在工程实践中运用了多种生物膜技术对污染严重的中小河流进行净化。这些生物膜技术主要分为两大类,一类是通过投加填料作为生物膜载体以增加生物膜量,另一类是直接对河流进行改造来增加生物膜量或强化生物膜作用。国内用生物膜法处理地表水的研究在微污染水体方面居多。生物膜法在受污染地表水处理中取得了一定的成功,但也带来了某些问题,如投资运营费较大,置于河道内的生物膜载体还可能影响到水域的航运和泄洪等功能。
1.3河道治理的生态型护坡结构技术
(1)原河道护坡结构对生态环境的影响
原河道坡面结构形式注重河道自身的功能导致河道断面形式单一而且走向笔直,与现代人们追求的回归自然的景观需求不相一致;其主要考虑的是河道的行洪速度及水土保持等使得河道护坡结构也比较坚硬;护坡护岸结构对河道坡面采取封闭的形式,使得生物的生存环境和河道的自净能力遭到破坏,总之河道失去了原有的水环境的功能。
(2)生态护坡结构治理方法
国内外相继出现用于生态方面的材料技术,如水力喷草技术、植被型生态混凝土、水泥生态种植基等。国内外对发达根系固土植物研究也较多,采用发达根系植物进行护坡,既可固土保沙,防治水土流失,又可满足生态环境的需要,在城市河道护坡方面可以借鉴;铁丝网碎石复合种植基的优点是比较适合于流速大的河道,抗冲刷能力强、适应地基变形能力强,其他护坡适应地基变形能力差的弱点,同时能满足生态型护坡的要求。国外已有较多工程实例,铁丝网笼既可以用作护坡又可以做成砌体挡土墙。
植被型生态混凝土是日本近年在河道护坡方面的研究,由多孔混凝土、难溶性肥料、保水材料和表层土组成。在城市河道护坡或护岸结构中可利用生态混凝土预制块体做成砌体结构的挡土墙,也可以直接作用为护坡结构;高性能土壤固化剂早在日本等国家应用而我国20世纪90年代才首次应用于河湖底固化。固化剂能够使河底土层表面结壳,不但固土保沙,而且使底层利于水生物繁衍生殖,满足生态需要。
2.上海河道整治措施理念
生态护岸以“保护、创造生物良好的生存环境和自然景观”为前提,在考虑具有一定强度、安全性和耐久性的同时,充分考虑生态效果,把河堤由过去的混凝土人工建筑改造成为水体和土体、水体和植物或生物相互涵养,适合生物生长的仿自然状态的护坡。一方面,该地区的河道整治方案利用生态河堤生长的水生植物(如芦苇等)和由此而生存的水生生物净化水质;另一方面,通过河道河底及坡面表层泥面生长的大量微生物、藻类、水生动植物形成的自然生物膜净化水体,提高河道本身的自净能力,达到改善水环境的效果。
图1 上海河道整治后的新景观
该地区的河道水体生态修复采用以下三个步骤:1)减少外污染源,消除黑臭是修复水生态,因为城市河道的污染和生态系统破坏主要来自于城市污水的大量排放;2)消化内污染源,达到消除黑臭并进一步提高水质的目的,采用生物治理、引水稀释、曝气充氧、底泥疏浚的手段,利用河流的水动力特性进行水资源调度和河道本身的自净功能与生物的净化功能改善水质;3)模拟自然生态,修复河道水生态系统,在河道整治中创造条件,建设和恢复自然型岸边,实现水边、水中、水底的生物多样性,逐步修复水生态。
在沿河陆地和河道水体之间建立一道城市绿化地和河内生物组成的绿色屏障——缓冲带,缓冲带主要由挺水植物、浮水植物和沉水植物交替组成。其中水下森林(沉水植物带)的营造显得更为重要。营造水下森林的实践就是构建水生植被黑藻、伊乐藻、金鱼藻、苦草等沉水植物和浮叶植物睡莲等,以吸收和转化水中和底泥内的营养物,辅之于构建水生动物种群,维护生态平衡。
图2 沿岸植被缓冲带净化工程示意图
天然材料能更好地融入自然,保护河道的水生态环境,体现河道本身的美感。本区域属于防冲能力要求较高和水流流速较大的河道,选择采用干砌条石(块石)、堆石或者浆砌块石护岸、石料的堆砌能使河道显得清新、自然、古朴,给人回归自然的感觉。石料之间的间隙有利于河道水生物、苔藓和草木植物的生长、创造优美环境。本区域也建造了与自然条件相和谐的亲水设施木质栈桥,配合以形态多样的护岸形式,形成河流、绿地、树木的景观网络,创造多彩的水边风景和优美城市环境、满足人们入河戏水、欣赏自然界美的要求。
结语
河道整治既是改造自然,也是保护自然的整治过程。只有增进人与自然和谐共处的氛围,人类才能真正改造自然,享受自然界赋予的美感,实现“水清、流畅、岸绿、景美”的城市河道生态整治。
参考文献
[1]韩黎.生态河道治理模式及其评价方法研究[D].大连:大连理工大学,2010.
[2]王薇,李傳奇.城市河流景观设计之探析[J].水利学报,2003(8).
[3]钟春欣,张玮.基于河道治理的河流生态修复切[J].水利水电科技进展,2004.
[4]刘晓涛.城市河流治理若干问题的探讨闭[J].规划师,2001.