賴佑賢 彭 瑜 肖孟富

(1.廣州市水電建設(shè)工程有限公司， 廣東 廣州 510600；2.珠江水利科學(xué)研究院， 廣東 廣州 510000)

海綿城市建設(shè)中黑臭水體整治的技術(shù)探討

賴佑賢1彭 瑜2肖孟富1

(1.廣州市水電建設(shè)工程有限公司， 廣東 廣州 510600；2.珠江水利科學(xué)研究院， 廣東 廣州 510000)

本文分析了海綿城市建設(shè)與黑臭河道綜合整治等當(dāng)前熱點(diǎn)問(wèn)題，從多目標(biāo)生態(tài)水系修復(fù)理念與技術(shù)出發(fā)，闡述整治黑臭水體的技術(shù)體系，與海綿城市建設(shè)相結(jié)合的意義與效用。并進(jìn)一步論述了生態(tài)岸線的基本理念、功能與實(shí)踐。針對(duì)新形勢(shì)，樹立創(chuàng)新理念，開發(fā)環(huán)保清淤等新技術(shù)，發(fā)展新型生態(tài)護(hù)岸，并介紹了幾項(xiàng)新型專利生態(tài)護(hù)岸型式，以適應(yīng)海綿城市建設(shè)的黑臭河道綜合治理的需求。

海綿城市； 黑臭水體； 生態(tài)護(hù)岸， 環(huán)保清淤

1 研究背景

長(zhǎng)期以來(lái)由于不注重自然水平衡的保護(hù)，產(chǎn)生了雨水資源流失、城市內(nèi)澇頻發(fā)、城市水體水質(zhì)惡化等問(wèn)題。

建設(shè)海綿城市是要達(dá)到“自然積存、自然滲透、自然凈化”的目標(biāo)，并協(xié)調(diào)綠色系統(tǒng)與灰色系統(tǒng)，從“滲、滯、蓄、凈、用、排”出發(fā)，對(duì)雨水進(jìn)行滯留、滲透和利用，實(shí)現(xiàn)污染治理、水資源平衡和排水防澇的多目標(biāo)。

城市黑臭水體綜合治理要統(tǒng)籌水環(huán)境、水資源和水生態(tài)多方面，完善“四源同治”的系統(tǒng)治水體系，達(dá)到消除劣Ⅴ類黑臭水體，恢復(fù)河流的生態(tài)功能的目標(biāo)。

海綿城市工程是一個(gè)新興的、綜合性跨領(lǐng)域技術(shù)體系，包括流域治理、污染控制、內(nèi)澇防控以及水資源的保護(hù)、水源涵養(yǎng)、水土保持、生態(tài)文明影響等方面。

海綿城市建設(shè)與黑臭河道治理緊密相關(guān)，黑臭水體整治是海綿城市建設(shè)的突破口，海綿城市是黑臭水體整治的標(biāo)本兼治之策。

2 多目標(biāo)生態(tài)水系建設(shè)的技術(shù)集成

城市水系在城市排水、防澇、防洪及改善城市生態(tài)環(huán)境中發(fā)揮著重要作用，要根據(jù)其功能定位、水體現(xiàn)狀、岸線利用及濱水區(qū)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)污染控制、水資源的保護(hù)、水源涵養(yǎng)、水土保持、生態(tài)文明等多目標(biāo)生態(tài)水系。城市黑臭水體成因復(fù)雜，其整治要從控源截污、內(nèi)源治理、引水補(bǔ)源、生態(tài)修復(fù)等方面推進(jìn)。

在工程措施中，有兩方面技術(shù)在快速發(fā)展：一是河道重污染底泥的環(huán)保清淤技術(shù)；二是生態(tài)護(hù)岸技術(shù)。

首先，環(huán)保清淤不僅可以消除河道的內(nèi)源污染，修復(fù)河流生態(tài)，還可以增加河道過(guò)流斷面，提高河道的行洪能力與洪水的滯、蓄能力。

其次，黑臭河道綜合治理中，岸線作為陸地與水域之間的過(guò)渡帶，岸線區(qū)起到了過(guò)濾器的作用。生態(tài)護(hù)岸利用植物或者植物與土木工程相結(jié)合，可以凈化水體。在海綿城市建設(shè)中水體與土壤相互涵養(yǎng)的交換地帶，增加水體下滲維持水體循環(huán)，營(yíng)造生物棲息地。

環(huán)保清淤技術(shù)與生態(tài)岸線不僅對(duì)黑臭河道整治能起到一定作用，也是海綿城市建設(shè)的重要一環(huán)。

3 重污染底泥環(huán)保清淤技術(shù)

3.1 環(huán)保清淤的必要性

河道底泥中污染物長(zhǎng)期大量累積，內(nèi)源污染富集與釋放(物理、化學(xué)、生物等過(guò)程)，底泥有機(jī)污染物長(zhǎng)期厭氧分解產(chǎn)生H2S 等臭氣，F(xiàn)eS 等有色金屬硫化物造成黑臭。

由于河道淤積，降低了行洪能力，有毒的污染物致使水生動(dòng)植物漸趨消亡，降低了水生生物的多樣性，威脅水生生態(tài)環(huán)境的安全。清除河道重污染底泥，消除河道底泥重金屬污染，并使污染底泥達(dá)到穩(wěn)定化、資源化處置，促進(jìn)河道水環(huán)境良性循環(huán)與水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)。

重金屬污染底泥清淤工程是一個(gè)環(huán)保、生態(tài)的系統(tǒng)工程，其本身需要結(jié)合淤泥環(huán)保開挖技術(shù)、淤泥環(huán)保輸送技術(shù)、平面及深度控制技術(shù)、尾水環(huán)保處理技術(shù)等。本工程實(shí)施過(guò)程中還需要滿足以下要求：?注重清淤生態(tài)環(huán)保；?全封閉的管道輸泥；?底泥穩(wěn)定化處置，不產(chǎn)生二次污染。

3.2 環(huán)保清淤工藝流程

環(huán)保清淤工藝流程如圖1所示。

圖1 環(huán)保清淤工藝流程

絞吸挖泥船清淤對(duì)周邊環(huán)境影響最小，機(jī)械脫水減量化，加調(diào)理劑、改性劑使重金屬穩(wěn)定化，并達(dá)到無(wú)害化，最后實(shí)現(xiàn)資源處置的目標(biāo)。

4 生態(tài)岸線的功能及形式

4.1 生態(tài)護(hù)岸的功能

生態(tài)護(hù)岸是以治河工程學(xué)為基礎(chǔ)，融生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境學(xué)、園林學(xué)和景觀學(xué)等學(xué)科為一體的新型河道護(hù)岸技術(shù)。生態(tài)護(hù)岸集防洪效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)、景觀效應(yīng)和自凈效應(yīng)于一體，是治河工程學(xué)科發(fā)展到相對(duì)高級(jí)階段的產(chǎn)物，是現(xiàn)代人渴求與自然和諧相處的需要。

4.2 生態(tài)護(hù)岸的常用形式

近年，生態(tài)護(hù)岸發(fā)展很快，其主要分兩大類。一類是柔性護(hù)坡，主要包括柔性生態(tài)土工袋護(hù)坡技術(shù)，環(huán)保椰纖維植生毯護(hù)坡技術(shù)，蜂巢格室護(hù)坡技術(shù)，聯(lián)體植生袋護(hù)坡技術(shù)，機(jī)織有紡?fù)凉な\袋技術(shù)等柔性生態(tài)土工袋護(hù)坡、植被型生態(tài)混凝土護(hù)坡、石籠網(wǎng)結(jié)構(gòu)生態(tài)護(hù)岸。一類是自穩(wěn)定結(jié)構(gòu)擋墻，主要包括榮勛生態(tài)擋墻、自嵌式生態(tài)擋墻等。

4.3 利用新型海綿性材料發(fā)展生態(tài)護(hù)岸

根據(jù)海綿城市建設(shè)目標(biāo)的要求，雨水要通過(guò)“海綿體”的下滲、滯蓄、凈化、回用，有效緩減城市內(nèi)澇的壓力，減輕水質(zhì)污染。發(fā)展新型生態(tài)護(hù)岸，以充分開發(fā)利用新型海綿性材料，提高海綿體質(zhì)的規(guī)模和質(zhì)量的要求。

4.3.1 柔性生態(tài)土工袋護(hù)坡技術(shù)

生態(tài)土工袋由聚丙烯(PP)或者聚酯纖維(PET)為原材料制成。運(yùn)用于建造柔性生態(tài)邊坡建設(shè)土工袋邊坡防護(hù)綠化河岸護(hù)坡。

生態(tài)植被袋坡面植被恢復(fù)技術(shù)是采用內(nèi)附種子層的土工材料袋，通過(guò)在袋內(nèi)裝入植物生長(zhǎng)的土壤材料，在坡面或坡腳碼放，起到攔擋防護(hù)。坡面草本、灌木群落的生長(zhǎng)，可提高坡面抗沖刷能力，同時(shí)對(duì)雨水徑流中泥沙起到阻攔的功能，達(dá)到減少水土流失、生態(tài)修復(fù)的目的。

4.3.2 環(huán)保子纖維植生毯護(hù)坡技術(shù)

環(huán)保子纖維植生毯是全部采用純天然材料椰子纖維通過(guò)沖壓針刺加工做成供植物生長(zhǎng)的基帶，呈長(zhǎng)方體網(wǎng)孔狀結(jié)構(gòu)，椰子纖維植被毯厚度為8～10mm，纖維粗細(xì)適中、長(zhǎng)度范圍合理(纖維長(zhǎng)度10～20cm)。

椰子纖維基帶，可加以肥料、營(yíng)養(yǎng)劑、保水劑、各類草種等，為植物生長(zhǎng)提供良好的生長(zhǎng)條件，同時(shí)達(dá)到護(hù)坡綠化的效果。環(huán)保椰子纖維植生毯護(hù)坡如圖2所示。

圖2 環(huán)保椰子纖維植生毯護(hù)坡示意圖

4.3.3 蜂巢格室護(hù)坡技術(shù)

用新型的高強(qiáng)度土工合成材料，經(jīng)高強(qiáng)力超聲波焊接而形成的一種三維網(wǎng)狀格室結(jié)構(gòu)。在坡頂坡面壓固、錨固后，展開成蜂窩狀的立體網(wǎng)格，填入泥土、碎石、混凝土等松散物料，構(gòu)成具有強(qiáng)大側(cè)向限制大剛度的結(jié)構(gòu)體。蜂巢格室梯形河渠襯砌如圖3所示。

蜂巢格室系統(tǒng)為生態(tài)河渠提供了多種型式的柔性護(hù)岸。提高護(hù)岸抗沖刷能力及穩(wěn)定性。

圖3 蜂巢格室梯形河渠襯砌保護(hù)系統(tǒng)

4.3.4 聯(lián)體植生袋護(hù)坡技術(shù)

聯(lián)體植生袋護(hù)坡綠化技術(shù)，是通過(guò)在坡面上鋪設(shè)、錨固聯(lián)體植生卷材，把種子和有機(jī)質(zhì)資材以及發(fā)育基質(zhì)，壓送注入到聯(lián)體植生卷材內(nèi)，從而在各類邊坡表面形成長(zhǎng)期穩(wěn)定的植物生長(zhǎng)基礎(chǔ)層。

聯(lián)體植生袋護(hù)坡技術(shù)可使混凝土、漿砌石、巖石等硬質(zhì)坡面以及其他無(wú)土壤地帶的實(shí)現(xiàn)綠化，達(dá)到傳統(tǒng)河道硬質(zhì)護(hù)岸以及道路兩側(cè)高陡巖質(zhì)邊坡的生態(tài)修復(fù)目的；也能夠提高土質(zhì)邊坡抗沖刷、抗雨水侵蝕及水土保持能力；構(gòu)建多自然型生態(tài)河道。聯(lián)體植生袋護(hù)坡如圖4所示。

圖4 聯(lián)體植生袋護(hù)坡示意圖

4.3.5 生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)

生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)是考慮了環(huán)境因素的新型生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)。解決了護(hù)面硬化與生態(tài)化的矛盾，可廣泛用于水利工程邊坡治理和保護(hù)。

生態(tài)混凝土護(hù)坡的優(yōu)勢(shì)：?具有優(yōu)越的力學(xué)性能；?具有良好的透水性、孔隙特征；?可實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)、自然凈化水質(zhì)，促進(jìn)自然生態(tài)環(huán)境。生態(tài)混凝土護(hù)坡如圖5所示。

圖5 生態(tài)混凝土護(hù)坡示意圖

4.3.6 榮勛擋墻與自嵌式擋墻技術(shù)

榮勛擋墻與自嵌式擋墻都是互鎖型，整體連鎖結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，防洪效果好，施工工藝較簡(jiǎn)單，在水利工程上都可代替漿砌石護(hù)岸。榮勛擋墻不需另設(shè)置反濾措施，自嵌式擋墻還需要加反濾層。

榮勛擋墻與自嵌式擋墻的生態(tài)孔全立面布置，具有保土、透水性、恢復(fù)自然河道的生態(tài)功能、滿足工程的生態(tài)景觀性都等點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。

5 結(jié) 論

本文總結(jié)海綿城市建設(shè)和黑臭河道生態(tài)修復(fù)等當(dāng)前熱點(diǎn)問(wèn)題，從多目標(biāo)生態(tài)水系建設(shè)理念與路線出發(fā)，闡述整治黑臭水體的技術(shù)體系；環(huán)保清淤可有效清除內(nèi)源污染，恢復(fù)河流生態(tài)功能。生態(tài)護(hù)岸具有防洪效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)、景觀效應(yīng)與環(huán)境效應(yīng)，是對(duì)具有自然積存、自然滲透、自然凈化功能的海綿城市的重要保障。

本文針對(duì)新的形勢(shì)，樹立創(chuàng)新的理念，開發(fā)環(huán)保清淤等新技術(shù)，發(fā)展新型生態(tài)護(hù)岸，并介紹了幾項(xiàng)新型專利生態(tài)護(hù)岸型式，以適應(yīng)海綿城市建設(shè)的黑臭河道綜合治理的需求。新技術(shù)的應(yīng)用不僅有效改善河流的水環(huán)境，還可逐步恢復(fù)河道生態(tài)功能，改進(jìn)河道親水性。具有進(jìn)一步推廣的價(jià)值。fffffd

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Discussion on black and odorous water treatment technology in construction of sponge city

LAI Youxian1, PENG Yu2, XIAO Mengfu1

(1.GuangzhouHydropowerConstructionEngineeringCo.,Ltd.,Guangzhou510600,China;2.PearlRiverWaterConservancyScienceResearchInstitute,Guangdong510000,China)

In the paper, sponge city construction, comprehensive treatment for black and odorous rivers and current hotspot topics are analyzed. The technology system of treating black and odorous waters, the significance and effect of combining with sponge city construction are described from the aspects of multi-objective ecological water system restoration concept and technology. Basic concept, function and practice of ecological coastline are further described. Innovation concept is established, environment-friendly dredging and other new technology are developed, novel ecological revetment is developed, and several novel patent ecological revetment types are introduced aiming at new situation, thereby adapting to demand of treating black and odorous rivers comprehensively in construction of sponge cities.

sponge city; black and odorous waters; ecological revetment; environmental protection dredging

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.01.012

TV212

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2096-0131(2017)01- 0038- 04