柳德堰，楊思鵬，姜淑波

(1.密山市河務管理處，黑龍江 密山 185300；2.密山市集賢灌區(qū)水利水?？傉荆邶埥?密山 158313；3.密山市富密灌區(qū)水利水?？傉荆邶埥?密山 158303)

穆棱河河道內人工濕地凈化水質的探討

柳德堰1，楊思鵬2，姜淑波3

(1.密山市河務管理處，黑龍江 密山 185300；2.密山市集賢灌區(qū)水利水保總站，黑龍江 密山 158313；3.密山市富密灌區(qū)水利水?？傉荆邶埥?密山 158303)

穆棱河河道內人工濕地凈化水質設施是在河道內兩堤之間設置壅水壩(攔河壩)將河道水位抬高，使水流進入行洪區(qū)灘地形成淺層水流流經(jīng)與沼澤地類似的地面，水流在濕地土壤縫隙和表面沿一定方向流動的過程中，利用土壤、植物、微生物的物理、化學、生物三重協(xié)同作用，對污染物凈化處理。

穆棱河；人工濕地；凈化水質；壅水壩；凈化水道

1 概 況

主要包括3個方面的內容：

1.1 河流形態(tài)與水文特征

穆棱河由密山市中部東西方向穿過，境內全長143.3km，河寬60～120m，平均寬度90m，河槽深度2.0～3.0m，河道彎曲系數(shù)1.5，平均平槽流量220m3/s。

多年平均來水量14.5億 m3，多年平均流量46.0m3/s，6月份枯水期P=75%臨河橋斷面流量26.2m3/s，最大洪峰流量4460m3/s，多年平均輸沙量29.7萬t。

1.2 工程建設與地質

穆棱河兩岸建有堤防，現(xiàn)有防洪標準為10～20a一遇，平均高度2.60m，頂寬 4.16m。兩堤寬度2.5～3.2km，行洪區(qū)內為草原和耕地。河漫灘地上部覆蓋0.5～2m的土層，其下為3～40m厚的砂層。

1.3 水質狀況

穆棱河主要污染源來自上游工、礦企業(yè)的點污染和流域內耕地施用化肥、農(nóng)藥的面污染，平水期河流水體為Ⅳ類水質，枯水期為Ⅴ類水質，暴雨和洪水期出現(xiàn)短歷時Ⅴ類水質。

2 河道內人工濕地的設置

主要包括2個方面的內容：

2.1 河道內人工濕地凈化水質原理

在河道內兩堤之間設置壅水壩(攔河壩)將河道水位抬高，使水流進入行洪區(qū)灘地形成淺層水流流經(jīng)與沼澤地類似的地面，使水流在濕地土壤縫隙和表面沿一定方向流動的過程中，利用土壤、人工介質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協(xié)同作用，對污染物凈化處理的一種技術[1-2]。

其生態(tài)系統(tǒng)的作用機理包括了吸附、滯留、過濾、沉淀、微生物分解、轉化、氧化還原、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收及各類動物的其他作用等。

2.2 河道內人工濕地的設置

河道內人工濕地由壅水壩、凈化水道、匯流溝3部分造成。

密山市穆棱河河道內人工凈化濕地選擇在幸福堤防18+600-19+600處。18+600處河槽寬120m，深2.35m，兩堤防距離3150m，河道縱向比降1/1500，右岸提防距河槽1830m,灘地橫向比降1/1200，右岸提防距河槽1200m,灘地橫向比降1/1600，該處河道順直，是設置凈化濕地的合適位置，工程布置見圖1。

2.2.1 壅水壩設計

壅水壩是橫向設置在河道內的檔水建筑物，作用是將河道內的水位臺高，使水流均勻分布流進灘地設置的凈化水道內[3]。

1)壅水壩長度：壅水壩長度3150m與該壩址兩岸提防距離相同。

2)壅水壩高度：壩定水平與灘地最右側凈化水道平均高程相同。經(jīng)計算該壩高為3.56m(河底至壩頂)。

3)泄洪閘：在河槽上設置泄洪閘寬度120m,與河槽寬度相同。河道來水流量大于設計凈化流量時開啟，下泄大于設計凈化流量部分水量和輸送壩前河槽內淤積的泥沙[4-5]。穆棱河河道內人工濕地凈化水質設施見圖1。

圖1 穆棱河河道內人工濕地凈化水質設施示意圖

2.2.2 凈化水道設計

凈化水道參照同類人工濕地凈化水質典型經(jīng)驗，確定水利負荷為0.3m3/m2·d，水深0.10m，凈化水道與河道平行方向布置，長1000m，寬度從距河岸30m(留出河岸保護用地)開始至距堤防50m(留出堤防保護用地)止，凈寬為2870m。凈化水道視灘地橫向比降每30～50m用土埂縱向將凈化水道分成若干條狀水道，每個條狀水道橫向整地成水平，使水流在條狀水道內均勻流動。凈化水道內選擇適應本地生長的蘆葦、苔草等沼澤類生長植物，菱角、紫萍、長葉水毛茛等浮葉型和沉水型植物。種植植物要密集，增加水流阻力，使凈化水道內水流流速控制在0.02～0.03m/s，如果經(jīng)植物阻力計算達不到控制流速效果，則需人工修整凈化水道縱向比降。壅水壩與凈化水道用工程措施連接，避免水位落差大沖刷凈化水道。

2.2.3 集水溝設計

集水溝位于凈化水道末端，與凈化水道垂直布置并連接，將凈化水道流出的水匯集并流回河槽。

3 凈化水量及效果

3.1 凈化水量

凈化水道面積為287萬m2,按水利負荷0.3m3/m2·d計算，日凈化水量為86.1萬m2，即9.97m3/s。

3.2 凈化效果

經(jīng)與同類人工濕地凈化水質效果比較估算，在設計情況下通過該處人工濕地凈化，可去除：

1)CODcr(化學需氧量)74%。

2)BOD5(生化需氧量)：86%。

3)SS(懸浮物)：81%。

4)NH3-N(氨氮含量)：60%。

5)P(總磷)：76%。

提高2個水質類別。

4 結論與建議

4.1 結論

河道內人工濕地凈化穆棱河水質設施運行技術宜掌握，實施位置為行洪區(qū)，工程占地容易解決，污染物去除率較高，種植的蘆葦?shù)戎参锟赏ㄟ^收割將植物吸收的污染物帶走，也可以取得一定的經(jīng)濟效益，穆棱河河道內人工濕地凈化水質設施可行。

4.2 建議

河道內設置壅水壩阻水問題可進行防洪影響計算，通過加高兩側堤防高度解決。選擇合適位置增加河道內人工濕地凈化水質設施數(shù)量可增加凈化水量能力和提高凈化效果。

[1]連小瑩,金秋，李先寧，楊臘梅.人工濕地對農(nóng)村生活污水的處理效果研究[J].中國農(nóng)村水利水電，2011(02)：1-3.

[2]謝祥峰.潛流式人工濕地凈化特性及微生物凈化機理[D].南京：東南大學環(huán)境科學與工程系，2007.

[3]朱鐵群，解 蒙，袁 航.人工濕地基質及其去污機理[J].節(jié)水灌溉，2008(10)：37-40.

[4]陳金發(fā)，阮尚全，卿東紅.組合人工濕地對滲濾液中有機物和氨氮的去除研究[ J].節(jié)水灌溉，2009(03)：41-42.

[5]張明琴，馮本領，徐敏亮.雞西市區(qū)穆棱河及支流水質評價[J].黑龍江水利科技，2005，32(05)：88-89.

1007-7596(2014)10-0089-02

2014-04-01

柳德堰(1972-)，男，黑龍江密山人，助理工程師；楊思鵬(1980-)，男，黑龍江密山人，助理工程師；姜淑波(1977-)，男，黑龍江密山人，助理工程師。

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