Tang+Van+Tai+Tran+Ngoc+Binh+Nguyen+Nhu+Anh+Phan+Hong+Nhung

摘 要：轉(zhuǎn)通湖泊駁岸技術(shù)是使用混凝土和漿砌石材料來建造硬質(zhì)直立式駁岸結(jié)構(gòu)為達(dá)到固土目標(biāo)，但是硬化混凝土駁岸系統(tǒng)已經(jīng)破壞了湖泊水生態(tài)和自然景觀。湖泊生態(tài)化改造是通過土木工程結(jié)合生態(tài)技術(shù)，強(qiáng)化湖泊的自身防止污染功能，同時(shí)提高了湖泊生態(tài)多樣性及水體自能力[1]。該研究通過調(diào)研越南榮市氣候、環(huán)境特點(diǎn)與南湖污染現(xiàn)狀，提出了湖泊駁岸生態(tài)化改造設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：水生態(tài)修復(fù)；越南南湖；生態(tài)駁岸；湖泊改造

中圖分類號(hào) X322 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）23-0100-03

1 研究方法和背景

1.1 研究背景 自1990年起，越南榮市的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和人口不斷增加，城市人民生活、生產(chǎn)及其交通活動(dòng)中已經(jīng)產(chǎn)生了大量污染廢棄，造成城市地表環(huán)境污染[2]。在城市發(fā)生暴雨或洪水后，雨水徑流已經(jīng)沖刷和溶解地表污染，然后進(jìn)入城市湖泊系統(tǒng)造成湖泊水體污染。對(duì)于亞熱帶多雨區(qū)域，每年經(jīng)常出現(xiàn)暴雨和洪水，使得城市湖泊污染控制與處理更為困難。傳統(tǒng)的湖泊駁岸方法主要是通過采用混凝土、漿砌石建造湖泊駁岸結(jié)構(gòu)。采用直立式駁岸結(jié)構(gòu)雖然特有較高的固土效能，但是這種措施會(huì)破壞湖泊生態(tài)環(huán)境和自然景觀，并隔斷水體和土體交換，同時(shí)降低了水自凈能力和湖泊生態(tài)多樣性。生態(tài)駁岸是結(jié)合采用土木工程技術(shù)和生態(tài)技術(shù)為建造一種綠色駁岸結(jié)構(gòu)，不僅滿足了固土要求，還有較高的水體修復(fù)能力。折除硬質(zhì)駁岸過程中，會(huì)造成湖泊水體受污染，所以應(yīng)用生態(tài)護(hù)坡技術(shù)將護(hù)坡硬質(zhì)駁岸生態(tài)化改造，成為了研究熱點(diǎn)。

1.2 研究地點(diǎn) 榮市屬于越南北中部的城市，屬于亞熱帶多雨區(qū)氣候（圖1）。南湖是榮市大面積的湖泊之一，位于榮市中心，對(duì)于榮市的景觀和生態(tài)有較高價(jià)值。南湖面積約56 400m2，容量約780 000m3，最高水位+3.4m，最低水位+1.4m。湖泊周圍是城市公路和景觀植被包圍起來的[5]。

1.3 研究方法 調(diào)研榮市氣候；調(diào)研南湖駁岸及其水質(zhì)污染現(xiàn)狀；根據(jù)，南湖駁岸的現(xiàn)狀為提出南湖駁岸生態(tài)化改造方案。

2 榮市氣候特點(diǎn)和南湖駁岸和水質(zhì)現(xiàn)狀

2.1 榮市氣候特點(diǎn)

2.1.1 溫度 榮市屬于亞熱帶區(qū)，氣候四季溫暖，榮市夏季溫度屬于35～40℃，冬季溫度屬于12～18℃，這是代表亞熱帶氣候的特殊的[4]。

2.1.2 雨量 榮市氣候明顯分成旱季和雨季。旱季屬于12月至次年4月，平均雨量為45.62mm，降雨強(qiáng)度較低，但降雨雨時(shí)間較長，降雨平均強(qiáng)度為3.25mm/h。雨季屬于5—11月，平均雨量為268.3mm，降雨強(qiáng)度較高，但時(shí)間降雨較短，平均降雨強(qiáng)度為87.31mm/h，這時(shí)段經(jīng)常發(fā)生暴雨和洪水[4]。

2.2 南湖駁岸和水質(zhì)現(xiàn)狀

2.2.1 南湖駁岸現(xiàn)狀 在2012年，榮市政府通過采用傳統(tǒng)硬質(zhì)駁岸為改造南湖。駁岸破面采用混凝土和漿砌石材料來建造一層硬質(zhì)混凝土層為固定自然破面的土壤，駁岸破面結(jié)構(gòu)厚度為0.25m，駁岸設(shè)計(jì)坡度為3∶5。駁岸的護(hù)腳是采用鋼筋混凝土建造的，護(hù)腳截面為0.5m×0.7m（如圖2、圖3）[5]。改造方案主要是達(dá)到固土和防洪目標(biāo)，并防止周圍土壤坍塌于湖泊造成湖泊容量降低和水體污染。但是，關(guān)于湖泊生態(tài)和景觀目標(biāo)還是沒有考慮的。硬質(zhì)混凝土駁岸建造之后，雖然可以保證南湖岸邊的穩(wěn)定性，防止土壤和地下污水進(jìn)入湖曹，但是硬質(zhì)混凝土駁岸建造措施已經(jīng)破壞了湖泊自然環(huán)境，隔斷水土交換，降低水體自凈能力，植被無法生長、水生動(dòng)物失去產(chǎn)聊、避難和覓食場所等。結(jié)果，湖泊失去了生態(tài)多樣性，水生態(tài)和美化價(jià)值降低。

2.2.2 湖泊水質(zhì)現(xiàn)狀 根據(jù)榮市環(huán)境局2015年榮市地表水質(zhì)報(bào)告的資料和越南地表水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（表1），可以認(rèn)為從2013年到2015年，南湖水質(zhì)的NH4+、PO43-、COD濃度都明顯增加，并超過水質(zhì)B類標(biāo)準(zhǔn)，這證明南湖水質(zhì)一直降低，而沒有改善表現(xiàn)。南湖周圍在駁岸建造之后完全失去自然生態(tài)環(huán)境，植物和動(dòng)物無法生長和繁殖[3]。

3 榮市湖泊生態(tài)改造方法

3.1 生態(tài)化改造設(shè)計(jì)方案 硬質(zhì)駁岸生態(tài)化改造主要通過采用自然材料進(jìn)行覆蓋硬質(zhì)駁岸表面為形成多孔結(jié)構(gòu)，可使植物、動(dòng)物及其微生物提供了生存和發(fā)展的場所，從而提高了湖泊生態(tài)多樣性和水體自凈能力。具體南湖駁岸生態(tài)改造方案如圖4、圖5和圖6所示。

3.1.1 駁岸破面生態(tài)化改造 在原位硬質(zhì)混凝土駁岸進(jìn)行建造固定石籠的混凝土框架，距離3m，建造以個(gè)截面為0.2m×0.2m的混凝土梁。同時(shí)，采用鋼筋混凝土改造原來的護(hù)腳能夠支撐石籠結(jié)構(gòu)。使用鐵絲網(wǎng)網(wǎng)眼為5cm×5cm，制作成鐵籠體積為3m×1.5m×0.25m，將鐵籠安裝在駁岸已建造的混凝土框架，然后采用石頭直徑為 13～18cm填滿鐵籠形成了石籠結(jié)構(gòu)。在護(hù)腳下，采用石頭直徑為25～35cm 進(jìn)行堆放，為提高護(hù)腳的穩(wěn)定性和多孔結(jié)構(gòu)（如圖4和圖5）[6]。

3.1.2 駁岸岸邊生態(tài)改造 在湖泊岸邊進(jìn)行去除混凝土路面，并建造生物滯留池為提高湖泊防止雨水水表徑流污染湖泊水體的危機(jī)。生物滯留池系統(tǒng)設(shè)計(jì)包圍了湖泊周邊，寬度為1.5m。生物滯留池的包括：（1）土工布；（2）石頭直徑屬于15～20cm，厚度為0.3m；（3）石頭直徑屬于5～10cm，厚度為0.2m；（4）礫石直徑屬于1～2cm，厚度為0.1m；（5）直生植物層（如圖6）。生物滯留池的一般的孔隙率大約35%～40%，每一米滯留池長度可儲(chǔ)存0.3～0.35m3雨水[7]。

3.1.3 植物選擇 根據(jù)駁岸結(jié)構(gòu)和亞熱帶氣候特點(diǎn)，應(yīng)選擇復(fù)合的植物。在岸邊生物滯留池和沿岸破面建議采用狗牙根、黑麥草等直生植物，由于兩種植物莖發(fā)達(dá)蔓延力很強(qiáng)，根莖廣鋪地面，并且生存能力較高。另外，可以選擇大型植物如垂柳、來朱濤等根系發(fā)達(dá)的植物，并不破壞生物滯留池結(jié)構(gòu)。駁岸破面可選擇某種水生植物如香蒲、菖蒲、蒲葦?shù)?，又有較高的水體修復(fù)能力，可適應(yīng)于亞熱帶多雨氣候，并可美化環(huán)境[6]。另外，可以放浮水植物如浮萍、鳳眼蓮、滿江紅，從而提高了湖泊岸邊景觀和水體修復(fù)效果。

3.2 駁岸生態(tài)化改造效能分析

3.2.1 雨水表面徑流污染處理效能 在雨季，榮市經(jīng)常發(fā)生暴雨，高強(qiáng)度的雨水沖刷于溶解路面和地表的污染物，然后含污染的雨水徑流往湖曹方向徑流，岸邊的生物滯留池結(jié)構(gòu)將污水?dāng)r截下來，一部分滲透于土壤里，另一部分儲(chǔ)存生物滯留池多孔結(jié)構(gòu)中。雨水進(jìn)入土壤之后，土壤中的微生物通過新陳代謝過程為發(fā)揮吸附與累積污染物作用，使雨水的富營養(yǎng)化和重金屬濃度降低。同時(shí)土壤和生物滯留池的填料發(fā)揮過濾作用，將雨水中的重金屬和有機(jī)物累積在土壤和材料表面，防止重金屬進(jìn)入湖泊水體造成污染。生物滯留池的植物通過光合作用將雨水富營養(yǎng)化吸收，并累積重金屬于植物體內(nèi)。根據(jù)hunt等研究，由于在前期1h的降雨，雨水的污染濃濃度較高，降雨1h后，雨水的污染濃度降低，不易造成湖泊水體污染[7]。另外，過量雨水在通過排水管道進(jìn)入湖泊必要徑流過駁岸石籠結(jié)構(gòu)。石籠的填料和水生植物再次將雨水中污染物為發(fā)揮污染降解和過濾作用。因此，雨量強(qiáng)度超過生物滯留池的容量，雨水可通過排水管直接進(jìn)入湖泊。

3.2.2 湖泊水體修復(fù)效能 覆蓋硬質(zhì)混凝土駁岸表面的石籠有多孔的結(jié)構(gòu)，對(duì)于水生植物可以提供插根空間，使植物可以直生在駁岸表面。植物通過光合作用將湖泊水體的氮和磷吸收，使水中氮和磷濃度降低。在植物根系和石頭表面會(huì)形成了生物膜，生物膜中的細(xì)菌通過新陳代謝工程，將湖泊水體的有機(jī)物、氮、磷分解吸收和轉(zhuǎn)化，使水體污染濃度降低。石籠結(jié)構(gòu)會(huì)提高駁岸的粗糙率，在湖泊波浪產(chǎn)生或水平面變動(dòng)，水中的污泥會(huì)沉淀在石籠多孔結(jié)構(gòu)，從此降低湖泊水體的濁度。另外，水生植物根系在光合過程會(huì)產(chǎn)生氧氣提高湖泊水體的溶氧量DO，滿足了水體中的浮游微生物的需氧要求，提高了水體自凈能力。

3.2.3 提高湖泊生態(tài)多樣性 生物滯留池和護(hù)岸破面水生植物可以形成一個(gè)植被，不僅為小型動(dòng)物提供了生長的場所，而且提高湖泊岸邊生態(tài)多樣性和美觀。石籠和護(hù)腳石頭的多孔結(jié)構(gòu)可為水生動(dòng)物提供產(chǎn)卵、避難和覓食的場所，并為水生動(dòng)物提供了豐富的食物，從此提高水生動(dòng)物的數(shù)量，也是提高湖泊生態(tài)多樣性。最后，植物生長在生物滯留池和駁岸白面，可以美化南湖的景觀，提高城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

3.2.4 防洪效能 岸邊生物滯留池具有多孔的結(jié)構(gòu)，可以收集與儲(chǔ)存雨水，并通過滲透過程將地表雨水徑流往地下滲透，或通過排水管道將雨水排到處理廠，從而達(dá)到防洪、排澇的效果。

3.2.5 美化湖泊環(huán)境 生態(tài)湖泊駁岸改造是選用有強(qiáng)的修復(fù)水體能力，并有高的美觀價(jià)值的水生植物，從而提高了湖泊周邊環(huán)境的美觀。

4 結(jié)論

（1）地表雨水徑流是造成南湖污染的主要原因。硬質(zhì)駁岸已經(jīng)使南湖水質(zhì)降低，破壞湖泊自然生態(tài)景觀

（2）根據(jù)工程現(xiàn)狀和亞熱帶多雨氣候可應(yīng)用石籠覆蓋硬質(zhì)駁岸破面，并應(yīng)用生物滯留池技術(shù)為改造湖泊周圍岸邊，同時(shí)采用有高修復(fù)水體和美化環(huán)境價(jià)值植物，達(dá)到硬質(zhì)混凝土駁岸生態(tài)化改造目標(biāo)。

（3）生態(tài)化硬質(zhì)混凝土駁岸可改善南湖環(huán)境、水質(zhì)和美觀，提高南湖生態(tài)多樣性和水體自凈能力，并防止地表雨水造成湖水污染的危機(jī)，同時(shí)改造方案對(duì)城市防洪排澇也有帶來了一定的效益。

參考文獻(xiàn)

[1]董哲仁.生態(tài)水工學(xué)的理論框架[J].水利學(xué)報(bào)，2003（1）：1-6.

[2]黃民生，陳振樓.城市河內(nèi)污染治理與生態(tài)修復(fù)[M].北京：科技出版社，2010，（2）52-17.

[3]Davis AP.Field performance ofbioretention：waterquality[J].Environment Engineering Science，2007，24（8）：1048-1063 .

[4]李玉萍，孫麗娟，武文婷.水生植物資源及其在園林中的配置[J].金陵科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，24（4）：83-88.

[5]W.F.Hunt，A.R.Jarrett.Evaluating Bioretention Hydrology and Nutrient Removalat Three Field Sites in North Carolina[J].Journal of irrigation an drainge engineering，2006，132：6-600.

[6]張誼.論城市水景的生態(tài)駁岸處理[J].中國園林，2003（1）：52-54.

（責(zé)編：張宏民）