林曉霖,張錦娟,王 冠

(1.溫州市珊溪水利樞紐管理局,浙江 溫州 325000;2.浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

1 問題的提出

珊溪水利樞紐位于溫州市飛云江干流中游河段,壩址以上控制流域面積1 529 km2,總庫容18.24億m3,可向溫州市提供每年13.4億m3清水,可供溫瑞平原及飛云江以南沿海地區(qū)的平陽、龍港鎮(zhèn)等地區(qū),供水區(qū)內(nèi)受益人口280萬,將滿足溫州近期、遠期用水之需。

黃坦坑是入庫河流之一,流域內(nèi)的黃坦鎮(zhèn)以農(nóng)業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)為主導產(chǎn)業(yè),生豬飼養(yǎng)規(guī)模大,沿河村、鎮(zhèn)缺乏污水處理設施,生產(chǎn)、生活污水直接排入黃坦坑,導致水體污染,現(xiàn)狀水質(zhì)為劣Ⅴ類水,有機污染最為嚴重,氨氮、總磷超標倍數(shù)可達20倍,直接影響珊溪水庫水質(zhì)。為了改善珊溪水庫水質(zhì),確保飲用水安全,在黃坦坑小流域開展了水土保持生態(tài)清潔型小流域建設工程。

人工濕地是水土保持生態(tài)清潔型小流域建設工程的主要措施之一,當大量的氮、磷等生物營養(yǎng)元素流入水庫時,將引起水質(zhì)富營養(yǎng)化。這些物質(zhì)同樣為大型水生植物生長所必需,因此可采用流域內(nèi)建設濕地的方法將較高污染物(植物營養(yǎng)鹽)通過濕地植物處理脫除大部分污染負荷[1-8]。

2 人工濕地設計[9]

2.1 黃坦坑濕地選址與總體布置

黃坦坑濕地位于黃坦坑河流入珊溪水庫庫區(qū)上游4 km處,面積合計1.60 hm2(24畝),為原有農(nóng)田改造而成。黃坦坑濕地處理系統(tǒng)由上游攔砂壩、擋水閘、攔污柵、引水渠、進出口砂卵石濾池、濕地及下游擋水壩組成,總體布置見圖1。

圖1 黃坦坑濕地總體布置圖

2.2 水流控制

河道來水通過上游攔砂壩后,經(jīng)攔污柵攔截漂浮物后進入引水渠,水流經(jīng)引水渠引流至濕地內(nèi)。為增加水流在濕地內(nèi)的停留時間,在濕地內(nèi)開挖導流引水土溝,使水流實現(xiàn)繞流,增加水力滯留時間,提高濕地的去污效果。

為避免洪水期水流沖刷濕地植物,渠首設簡易節(jié)水閘。渠水引至濕地處后自由漫流,各田塊內(nèi)水位通過修建攔水坎控制?？紤]到濕地內(nèi)植物的多樣性、植物種類的合理空間搭配和季節(jié)交替搭配,攔水坎高度結(jié)合植物配置進行設計。當水位超過攔水坎頂高程后,溢流至下一區(qū)塊,最后匯流至河道內(nèi)。

2.3 植物配置

植物在濕地中不但可以去除污染物質(zhì),維持濕地環(huán)境,同時也有構(gòu)筑景觀生態(tài)的價值,關鍵在于選擇和搭配適宜的植物。選擇濕地植物應考慮植物的適應性,根系生長特性、分布范圍、枯枝落葉層、耐水濕能力、凈化和耐污能力,在兼顧觀賞價值和經(jīng)濟價值的同時,還應考慮植物生長過程管理成本的問題。

為了便于把握,將濕地劃分為2種類型,再分別選擇植物。

(1)壟區(qū)。壟上種植耐水濕陸生植物,按高程從高到低及植物耐水濕強度依次種植池杉、水紫樹、沼地紫樹、落羽杉、納塔櫟等喬木,同時配置梔子花、南天竺、金鑲玉等灌木及麥冬、香根草等草本植物。

(2)溝區(qū)。土溝內(nèi)鑲嵌耐陰常綠水生植物,石菖蒲、水蔥等。

喬木栽植的規(guī)格,行距2 m(每壟種 1行),株距3 m,株行距為3 m×2 m,每667 m2種植110株。灌木栽植的規(guī)格,每2株喬木之間種2株 (叢),每667 m2種植220株(叢)。草本植物在溝內(nèi)種植。

3 濕地運行效果

相關研究結(jié)果表明,有植物濕地系統(tǒng)春夏平均磷的去除率在60%以上,即使在冬季也能達到40%以上。濕地系統(tǒng)的去污效果與所種植的植物存在緊密聯(lián)系,濕地系統(tǒng)種植蘆葦、水蔥、茭白、草蒲、燈芯草等,去除氮磷為40%～60%,慈姑對總磷的去除為65%～68%,且對藻毒素有一定的去除作用,美人蕉、菖蒲等植物能吸收富集水體中30%的銅和錳,對鋅、鎘、鉛的富集也在5%～15%以上。水生花卉如再力花、黃菖蒲、梭魚草、千屈菜等植物,因它們的生物量比較大,資料表明對BOD和COD的去除率分別為50%～60%以上,對TN的去除率可達60%以上,去污能力是蘆葦?shù)?倍。

黃坦坑濕地自2009年5月份開始通水運行以來,分別在濕地進水段、濕地區(qū)域、濕地出水段設立了水質(zhì)采樣點,監(jiān)測結(jié)果詳見表1。

表1 黃坦坑人工濕地進出口水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表mg/L

監(jiān)測結(jié)果表明,黃坦坑濕地處理污水的效果十分理想,對高錳酸鹽指數(shù)的平均去除率為2.35%、氨氮去除率為80.70%、總磷去除率為33.30%、總氮去除率29.20%。

4 結(jié) 語

實踐證明,黃坦坑人工濕地具有良好的去污作用和景觀效果,其運行1 a來,已開始發(fā)揮其綜合效益。

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,水庫在浙江省城鄉(xiāng)供水中的地位日益突出,而農(nóng)業(yè)及農(nóng)村生活面源污染對庫區(qū)水質(zhì)造成的威脅逐步加大,調(diào)查資料顯示,目前全省主要供水水庫中,絕大部分已經(jīng)進入中、富營養(yǎng)化狀態(tài),考慮到面源污染分散、不易收集等特點,人工濕地投資少,建設、運營成本低,處理效果理想以及其獨有的綠化環(huán)境功能等優(yōu)點使其成為一個非常理想的選擇,在浙江具有廣闊的發(fā)展應用前景,黃坦坑人工濕地的實踐經(jīng)驗可為下一步全省水源地保護和小流域治理提供參考。

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[9]張錦娟,裘濤,崔丹.溫州市珊溪水庫黃坦坑水土保持生態(tài)清潔型小流域建設工程初步設計報告[R].杭州:浙江廣川工程咨詢有限公司,2007.