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        水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善技術(shù)工程應(yīng)用探析

        2018-11-30 12:27:30梁榮勝蔡育賓劉曉波李紅桔
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年3期
        關(guān)鍵詞:溝渠護(hù)岸基質(zhì)

        梁榮勝,蔡育賓,劉曉波,李紅桔

        (深圳市鐵漢生態(tài)環(huán)境股份有限公司,廣東 深圳 518000)

        1 生態(tài)溝渠

        生態(tài)溝渠是指具有一定體積,由水、植物、土壤、微生物及動(dòng)物組成,擁有一定生態(tài)功能的排水系統(tǒng)。生態(tài)溝渠對(duì)農(nóng)田退水的凈化效果十分顯著,對(duì)退水中的N、P去除效果好,同時(shí)還具有占地面積小、可直接由農(nóng)田排水溝改造、水力停留時(shí)間長(zhǎng)、可種植經(jīng)濟(jì)作物創(chuàng)造價(jià)值等優(yōu)點(diǎn)。

        根據(jù)Woltemade對(duì)美國(guó)及加拿大農(nóng)田利用生態(tài)溝渠進(jìn)行退水的研究,溝渠系統(tǒng)截留的污染物占流域內(nèi)污染物輸入總量的60%-90%,可見生態(tài)溝渠在氮、磷的截留方面表現(xiàn)突出。我國(guó)大部分水域周圍往往伴隨著有農(nóng)田分布,農(nóng)田退水成為了進(jìn)入水體中的重要污染來源。而我國(guó)農(nóng)田間的退水溝渠一般以傳統(tǒng)土渠或硬質(zhì)化溝渠為主,這兩種形式的溝渠系統(tǒng)都只注重到其排水的功能效果,對(duì)固體懸浮物、氮和磷的截留作用收效甚微。

        構(gòu)建生態(tài)溝渠的兩大基礎(chǔ)是基質(zhì)和植物,從這兩方面入手,對(duì)傳統(tǒng)土渠和硬質(zhì)化溝渠進(jìn)行生態(tài)化構(gòu)建或改造,使其在排水的同時(shí)具備水體凈化的效果。生態(tài)溝渠的基質(zhì)可選用砂土、礫石等透水性好,價(jià)格低廉的材料,此外也可添加吸附性強(qiáng)或利于微生物生長(zhǎng)的基質(zhì),例如沸石及火山巖等?;|(zhì)的鋪設(shè)厚度應(yīng)滿足植物種植的要求,一般以大于20cm為宜,以保證植物的根系有足夠的生長(zhǎng)空間。生態(tài)溝渠中對(duì)于植物的選種,可以傳統(tǒng)的濕地挺水植物為主,例如蘆葦、菖蒲、千屈菜等,同時(shí)搭配間種對(duì)農(nóng)藥去除效果好的植物,如黑麥草、地膚草等,此外也可以種植經(jīng)濟(jì)作物,如茭白、魚草等。

        2 生態(tài)護(hù)岸

        在河道流經(jīng)的城市段,仍以硬質(zhì)化的傳統(tǒng)護(hù)岸為主,遵循用最經(jīng)濟(jì)斷面輸送最大流量的原則,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇上追求斷面渠化和較小的水力糙率,在使用功能上側(cè)重防洪固岸。河岸在整體硬質(zhì)化后在一定程度上破壞了河流的自然功能,隔絕了水體與天然岸基的交互。

        生態(tài)護(hù)岸是指利用植物與天然岸基土壤或者植物與土建工程相結(jié)合,對(duì)河道坡面進(jìn)行防護(hù)的一種生態(tài)型護(hù)坡形式。生態(tài)護(hù)岸具備傳統(tǒng)整體硬質(zhì)化河岸物理防護(hù)作用,還保留了河水與天然岸基土壤相互滲透,與植物、微生物的交互作用,提高了河流自凈能力及對(duì)污染物的截留能力,為河流水質(zhì)改善的長(zhǎng)效性提供了保證。根據(jù)河道岸基的地形地貌特征,可選用不同的生態(tài)護(hù)岸技術(shù),例如從坡腳至坡頂依次種植沉水植物、浮葉植物、挺水植物、濕生植物等一系列護(hù)坡植物,形成多層次生態(tài)防護(hù)的全系列植物生態(tài)護(hù)坡技術(shù),主要可以應(yīng)用在出現(xiàn)表層土壤侵蝕、植被稀少、景觀要求較高的河段;采用有生命力的植物根、莖或完整的植物體作為結(jié)構(gòu)的主要元素,種植在邊坡的不同位置,在植物生長(zhǎng)過程中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和加固邊坡的土壤生物工程技術(shù),可以運(yùn)用在土壤侵蝕較嚴(yán)重、土質(zhì)松散、景觀要求較低的郊區(qū)河段;依靠植生基質(zhì)材料和植被的共同作用,達(dá)到對(duì)坡面進(jìn)行綠化和防護(hù)的植物-工程措施復(fù)合護(hù)岸技術(shù),適用于壤侵蝕較為嚴(yán)重,又要求能達(dá)到一定河道生態(tài)景觀效果的河段。

        3 退化濱岸帶修復(fù)

        濱岸帶是水體流域中陸地生態(tài)系統(tǒng)和水域生態(tài)系統(tǒng)之間十分重要的緩沖區(qū)域,對(duì)流域水體有過濾屏障、生境保護(hù)和植物護(hù)岸的重要功能。然而由于長(zhǎng)時(shí)間以來,沿岸耕種養(yǎng)殖、宅基地和碼頭邊坡硬化等人為活動(dòng)因素侵占岸濱灘地,使得水體濱岸帶原有的完整架構(gòu)及其對(duì)水域的生態(tài)保護(hù)作用嚴(yán)重?fù)p毀。濱岸帶的退化會(huì)造成生物多樣性下降和自然景觀的損毀,同時(shí)還會(huì)引起水體水質(zhì)下降,水體富營(yíng)養(yǎng)化更易發(fā)生。

        對(duì)于退化濱岸帶生態(tài)的有效修復(fù),一般運(yùn)用組合技術(shù)與系統(tǒng)工程相結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)施。從生境地形結(jié)構(gòu)重建和生物系列配種恢復(fù)兩個(gè)層面入手,根據(jù)具體的缺損程度和地形地貌,確定適宜的修復(fù)模式。針對(duì)不同濱岸帶區(qū)域的地形地貌、植被、土壤條件和具體社會(huì)作用,退化濱岸帶生態(tài)修復(fù)可以從設(shè)置消浪基壩、基底構(gòu)建和生物恢復(fù)這三個(gè)層面進(jìn)行。對(duì)生物恢復(fù)主要根據(jù)對(duì)濱岸帶生物量的調(diào)查結(jié)果,以某種類型植物恢復(fù)為主,兼顧其他類型植物恢復(fù),以及引進(jìn)底棲動(dòng)物等方面進(jìn)行。退化濱岸帶的生態(tài)修復(fù)還應(yīng)配以其它相關(guān)的恢復(fù)措施,例如相應(yīng)防護(hù)帶的構(gòu)建,尤其是處于農(nóng)業(yè)區(qū)域結(jié)合地帶的水域?yàn)I岸修復(fù),相應(yīng)的可以建農(nóng)業(yè)生態(tài)工程、農(nóng)田林網(wǎng)、環(huán)湖林帶工程、沿岸地帶水土保持工程和水體濕地凈化工程。

        4 人工濕地

        人工濕地是指用人工筑成水池或溝槽,底面鋪設(shè)防滲漏隔水層,填充一定深度的基質(zhì)層,種植生水植物,利用基質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用使水體得到凈化。人工濕地系統(tǒng)是一個(gè)半開放、半封閉的生態(tài)系統(tǒng),具有很好的脫氮除磷效果。由于人工濕地建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本低、去污能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、工藝簡(jiǎn)單、組合多樣化等優(yōu)勢(shì)使其具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

        人工濕地主要分為表面流人工濕地、水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地,也可以進(jìn)行組合應(yīng)用。在我國(guó)由于南北氣候差異,需結(jié)合不同地域的環(huán)境條件及水體狀況開展工程應(yīng)用。人工濕地的核心構(gòu)成主要是基質(zhì)及植物兩方面,可用于構(gòu)建人工濕地的基質(zhì)分為天然材料、工業(yè)副產(chǎn)物和人造材料三種。天然材料主要包括礫石、沸石、火山巖等;工業(yè)副產(chǎn)物則主要包括廢鋼渣、飛灰、粉煤灰等;人造材料主要包括類水滑石、輕骨料、活性多孔介質(zhì)等?;|(zhì)的選擇應(yīng)根據(jù)基質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度、比表面積、穩(wěn)定性、孔隙率及表明粗糙度等因素確定。不同的基質(zhì)其物理化學(xué)性質(zhì)不同,也可針對(duì)不同水質(zhì)的污水選用不同的基質(zhì),并且為了達(dá)到更好的處理效果,濕地基質(zhì)層通常由多種基質(zhì)組合而成。用于人工濕地中的植物主要有挺水植物、浮水植物和沉水植物。挺水植物可選用蘆葦、菖蒲、千屈菜等;浮水植物可選用莼菜、荸薺等;沉水植物可選用網(wǎng)草、金魚藻等。在工程應(yīng)用時(shí),人工濕地宜選用耐污能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、去污效果好、具有抗凍及抗病蟲害能力、容易管理的本地植物。人工濕地出水直接排入河流湖泊等天然水體時(shí),應(yīng)謹(jǐn)慎選擇外來入侵物種。

        5 結(jié)語

        本文對(duì)生態(tài)溝渠技術(shù)、生態(tài)護(hù)岸技術(shù)、退化濱岸帶修復(fù)技術(shù)和人工濕地技術(shù)這幾種水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善技術(shù)進(jìn)行了探析,分析了各技術(shù)在工程應(yīng)用上的條件、特點(diǎn)及其優(yōu)勢(shì)。在進(jìn)行水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善時(shí),可以因地制宜地采用多種技術(shù)措施進(jìn)行綜合治理。

        [1]Woltemade CJ,Ability of restored wetlands to reduce nitrogen and PhosPhorus concentrations in agrlcultural drainage water.Journal of soild and water Conservation,2000,55(03):303-309.

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