陸惠明 段增強

（1.浙江省嘉善縣姚莊鎮(zhèn)農(nóng)技水利服務中心 浙江嘉善 314100 2.中國科學院南京土壤研究所 江蘇南京 210008）

生態(tài)修復技術(shù)在嘉興市典型黑臭河道治理中的應用

陸惠明1段增強2

（1.浙江省嘉善縣姚莊鎮(zhèn)農(nóng)技水利服務中心 浙江嘉善 314100 2.中國科學院南京土壤研究所 江蘇南京 210008）

采用由中國科學院南京土壤研究所開發(fā)的生態(tài)綜合修復技術(shù)，通過底泥改性覆蓋、人工濕地建設(shè)、水生植物布置等手段，改善嘉善縣姚莊鎮(zhèn)莊浜的水質(zhì)，恢復其生態(tài)功能。該技術(shù)效果明顯，成本可控，值得被今后浙江乃至全國的黑臭河道治理工程所借鑒。

生態(tài)修復；底泥控制；水生植物；黑臭河道

我國城鎮(zhèn)河水環(huán)境質(zhì)量在近30年中急劇下降，絕大多數(shù)河流水質(zhì)屬劣V類，河流黑臭現(xiàn)象日益嚴重[1]。這不僅阻礙著經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，還嚴重影響了沿岸居民的健康和生活。作為江南水鄉(xiāng)的一顆明珠，發(fā)達的水系曾是浙江嘉善人的驕傲，而如今水環(huán)境卻日漸成為切膚之痛。因此為了貫徹浙江省委省政府作出的“五水共治”重大決策，提出將用3年時間，把“五水共治”放到示范點建設(shè)重中之重的位置，堅持不懈抓治水，把水環(huán)境打造成嘉善的一張閃亮“名片”，為全省乃至全國作好示范。按照“五水共治、治污先行”的思路，重點突破，分步推進，主要清理三河，即：黑河、臭河、垃圾河。嘉善縣將按照“五水共治”工作要求，三年（2014～2016年）解決水變濁、變黑、變臭和河道垃圾等突出問題，水環(huán)境明顯改善；五年（2014～2018年）基本解決污水治理、防澇排澇、飲水安全等重點問題，治水成效全面體現(xiàn)；七年（2014～2020年）確保水質(zhì)實現(xiàn)質(zhì)變，“五水共治”成效得到深化鞏固。

1989年，Misch和Jorgensn發(fā)展了生態(tài)工程理論，即為了人類社會和其自然環(huán)境兩方面利益而對人類社會和自然環(huán)境的設(shè)計，奠定了受損河道生態(tài)修復的理論基礎(chǔ)。自20世紀90年代以來，世界各國都開始強調(diào)用生態(tài)的方法來恢復清潔水質(zhì)、維護景觀多樣性和生物多樣性。生態(tài)技術(shù)（Eco-technology）利用動物、植物、微生物的凈化作用及多種生物形成的食物鏈輸出轉(zhuǎn)移功能完成污染水體的凈化和修復，具有穩(wěn)定有效、安全持久、節(jié)能降耗、管理方便等優(yōu)點。

1 工程概況

姚莊鎮(zhèn)位于素有“銀嘉善”之稱的浙江省嘉興市嘉善縣東北部，東與上海市金山區(qū)楓涇鎮(zhèn)相連，兩地邊界線長達8km，是浙江省接軌上海的第一站。境內(nèi)地勢平坦，土地肥沃，氣候溫和，四季分明，素有“魚米之鄉(xiāng)”美稱。然而隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，姚莊鎮(zhèn)的水環(huán)境狀態(tài)不容樂觀，“50年代淘米洗菜，60年代洗衣灌溉，70年代水質(zhì)變壞，80年代魚蝦絕代，90年代身心受害”，這首歌謠是嘉善地區(qū)水環(huán)境變化的真實寫照。項目段為嘉善縣姚莊鎮(zhèn)清涼村莊浜，東接出水灣，河水最終匯于清涼塘。治理前水質(zhì)較差，為劣五類水，水體發(fā)黑發(fā)臭，漂浮有大量生活、建筑垃圾，并有數(shù)個排污口（如圖1所示）。

圖1 項目區(qū)衛(wèi)星圖及治理前水體環(huán)境

2 技術(shù)路線

該項目生態(tài)修復技術(shù)路線，如圖2所示。

圖2 項目實施技術(shù)路線圖

3 布局思路

農(nóng)村河流應該是整個鄉(xiāng)村水系景觀中一個流動的、與陸地生態(tài)系統(tǒng)相聯(lián)系的、相對開放的復雜生態(tài)系統(tǒng)[2]。河流是陸地生態(tài)系統(tǒng)與水生生態(tài)系統(tǒng)連接的主要通道，在兩系統(tǒng)間的物質(zhì)、能量循環(huán)中發(fā)揮重要作用。

河流生態(tài)系統(tǒng)由非生物要素和生物要素兩部分組成，其功能的發(fā)揮主要依賴于地形地貌、水文特征和水質(zhì)狀況由生物驅(qū)動。因此河流生態(tài)系統(tǒng)修復時重建與恢復河流的非生物要素是構(gòu)建相應的生物結(jié)構(gòu)重要舉措。

河流生態(tài)系統(tǒng)功能特性主要側(cè)重于養(yǎng)分（碳、氮、磷等元素以及有機質(zhì)等）在系統(tǒng)中的循環(huán)，對河流的修復主要目的之一就是增加養(yǎng)分滯留、吸收與轉(zhuǎn)化。河流生態(tài)系統(tǒng)對養(yǎng)分滯留具、吸收與轉(zhuǎn)化有兩種不同機理：①河流系統(tǒng)中的物化滯留，如緩沖區(qū)植被、復雜的地形、樹木倒樹、河漫灘地、大壩等，降低流速促使養(yǎng)分隨泥沙沉降，以及河底與地表水體交換，發(fā)生脫氮、脫硫過程，從而降低養(yǎng)分向下游的輸送；②食物鏈對養(yǎng)分和有機質(zhì)的吸收而引起生物滯留與轉(zhuǎn)化，將養(yǎng)分儲存在生物系統(tǒng)內(nèi)部。因此，河流水質(zhì)改善就是通過合理構(gòu)建各種生物的適生性生境條件，如修復基底物化條件供底棲動物、水生植物生長以及促進營養(yǎng)鹽和有機質(zhì)沉降礦化，構(gòu)建植被型生態(tài)護岸滯留、吸收與轉(zhuǎn)化營養(yǎng)物及降解污染物，恢復復雜的并有機聯(lián)系的生物結(jié)構(gòu)以提高生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的抵抗力和自凈力。

河流生態(tài)系統(tǒng)具有縱向、橫向、垂向和時間尺度四維特性，在河流修復時強調(diào)河流生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)性和完整性，注重河流生態(tài)系統(tǒng)各地帶及空間結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系。

4 布局方案

4.1 底泥控制

項目區(qū)內(nèi)底泥深度較厚，含有大量的氮、磷等營養(yǎng)元素，并且不斷向水中釋放，導致水體發(fā)生嚴重的富營養(yǎng)化。在污染底泥上部覆蓋一層或多層材料使底泥與上覆水分隔，從而阻止底泥內(nèi)源營養(yǎng)鹽的釋放，是目前國內(nèi)外具有廣闊發(fā)展前途的底泥覆蓋技術(shù)。傳統(tǒng)的覆蓋材料一般采用沙子和礫石等，國內(nèi)外已經(jīng)做了大量的研究，但效果不佳，主要體現(xiàn)在覆蓋所需厚度較大，降低河床高度；包覆效果作用時間短，無法長期抑制N、P的釋放。在本項目中，采用中科院南京土壤研究所開發(fā)的新型改性粘土礦物作為覆蓋材料，可以覆蓋河道底泥的同時，吸附河水中的色質(zhì)、有機物等，既控制了底泥營養(yǎng)鹽的釋放，又改善了水質(zhì)。

4.2 空間布置設(shè)計

《水利工程代碼編制規(guī)范》（SL 213—2012）的出版為各類水利工程基礎(chǔ)資料的編寫及管理，信息的采集、存儲、檢索、分析、輸出及交換提供技術(shù)規(guī)范，為我國水利、防汛抗旱各部門建設(shè)防汛抗旱信息系統(tǒng)提供了技術(shù)支持。

本項設(shè)計針對農(nóng)村斷頭浜，特征是：周圍土地利用完全，岸線固定，直立式硬質(zhì)護岸。因此，方案設(shè)計只涉及：河道內(nèi)兩側(cè)直立式硬質(zhì)護岸改造、水域范圍內(nèi)生態(tài)環(huán)境修復（包括：基底物化與生物修復、水體中植物和動物修復、水表飄浮植物布置）、河道上下游多樣化結(jié)構(gòu)設(shè)計、植物及生態(tài)景觀季相配置。

4.2.1 布置飄浮植物

在河道內(nèi)大面積布置飄浮植物綠狐尾藻，既在水平空間延伸植物，又能凈化水質(zhì)。

4.2.2 較寬河段的中心位置布設(shè)生態(tài)浮島

較寬河段的中心位置布設(shè)生態(tài)浮島，增強水質(zhì)凈化效果；在較窄的河段不做設(shè)計[3]。

4.2.3 通過污染底泥疏浚消除內(nèi)源污染

在垂向的水底基質(zhì)方面，疏挖去除嚴重污染底泥，去除流質(zhì)層，修復沉水植物生境。

4.2.4 水體三維立體的水生植物布置

4.2.5 植物與生態(tài)景觀季相配置

植物季節(jié)茬口銜接好可以建立常綠型水生植物，履行長效凈化機制。同時在植物配置時，考慮利用不同色差、植株高低、葉面形態(tài)等挑選植物品種，合理搭配，滿足人們的視覺愉悅要求。

此外，植物種植不完全連續(xù)開展，適當保留親水空間?？紤]景觀設(shè)計中的透景、漏景、借景等手法運用，形成合理的視覺效果，包括親水環(huán)境營造與保留。

4.2.6 植物配置注意事項

植物間相克影響。水生植物存在植物間相互作用，如蘆葦群叢密度大，且葉片遮蓋和垂直分布形態(tài)等使其下層很難有植物可以生存，因此蘆葦?shù)貛С３Ｐ纬傻氖菃蝺?yōu)植物群落。飄浮植物度大，在水面形成較大范圍覆蓋，阻隔光線在水下傳遞，對沉水植物在光競爭方面威脅很大。水生植物相互抑制多表現(xiàn)在對種子及幼苗影響，關(guān)系到種群的恢復與演替及可持續(xù)性發(fā)展[4]。因此，在進行濕地恢復時要充分考慮以上因素來合理配置植物群落。

時相搭配。植物的季相和物候也是植物品種搭配要充分考慮的關(guān)鍵參數(shù)，可以延長植物群落生態(tài)功能發(fā)揮，以及冬季水體凈化能力與景觀效果。

考慮邊緣效應。在營造群體景觀時，應注意植物形態(tài)的對比與調(diào)和，充分利用植物莖、葉、花、穗等植物學特征，建設(shè)以挺水植物為主體，具有禾、灌、草、蓮等復層結(jié)構(gòu)的近自然模式的河道濕地植物，使易修復濕地的不同底部高程的基底上和岸邊空間都得到利用，形成水下和水上三維立體的濕地植物空間，充分發(fā)揮空間的邊緣效應，形成合理的覆蓋范圍。

增加生物多樣性。本工程涉及的水生植物種類較多，在已考慮了種類的搭配中，特別考慮的是以挺水植物為主要建群種，并以沉水植物作為水體搭配植物，在岸邊上配置草本濕地的顯花植物，從而形成在植物種類上和視覺上的多樣性。

根據(jù)以往修復技術(shù)應用的一般規(guī)律，濕地成功修復后，土著底棲生物（如螺蜆類軟體動物、搖蚊類節(jié)肢動物等）將會自然進入，會自然形成一定的生物種群，與水體中浮游類生物形成生物多樣性種類達到一定程度的生態(tài)系統(tǒng)。

5 項目實施效果

在這次嘉善縣姚莊鎮(zhèn)典型黑臭河道治理中，采用生態(tài)綜合修復技術(shù)，多管齊下，通過污染源阻控、底泥治理、人工濕地建設(shè)、生態(tài)恢復（水生植物布置）等手段，解決了水質(zhì)濁、黑、臭和河道垃圾等突出問題，不僅提高了生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的抵抗力和自凈力，而且形成了三維立體的濕地植物空間，各水層植物都發(fā)揮著凈水功能；尤其值得稱道的是景觀再造部分，較寬河段的中心位置布設(shè)生態(tài)浮島，增強水質(zhì)凈化效果，同時考慮景觀設(shè)計中的透景、漏景、借景等手法運用，植物種植不完全連續(xù)開展，適當保留親水空間，形成合理的視覺效果，營造出風景宜人的美麗畫卷，為省委省政府作出的“五水共治”重大決策作出了表率和示范作用。

[1]劉福興，宋祥甫，鄒國燕，付子軾，劉婭琴，薛利紅，楊林章.農(nóng)村面源污染治理的“4R”理論與工程實踐——水環(huán)境生態(tài)修復技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2013，5（11）：265.

[2]王鶴霏.生物—生態(tài)技術(shù)對水體修復效果的研究[D].大連理工大學，2013，5（10）：98.

[3]NilssonC，EkbladA，GardfjellM，etal.Longtermeffectsofriverregulationonrivermarginvegetation[J].JournalofAppliedEcology，1991，28：963～987.

[4]高尚，黃民生，吳林林.生物凈化槽對黑臭河水凈化的中試研究[J].中國環(huán)境科學，2008，28（5）：433～437.

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1004-7344（2016）03-0113-02

2016-1-5