水生態(tài)修復(fù)技術(shù)在烏江河口公園中的應(yīng)用

2016-06-29 02:50:11陳飛野隨裕芬黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司

河南水利與南水北調(diào) 2016年4期

□曹　偉　□陳飛野　□楊　璐　□隨裕芬（黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司）

□曹偉□陳飛野□楊璐□隨裕芬（黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司）

摘要：城市河道及湖泊水體污染已成為制約整個城市生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的關(guān)鍵和瓶頸，也成為制約和影響整個城市社會、經(jīng)濟(jì)、文化、環(huán)境等可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，水生態(tài)修復(fù)技術(shù)在烏江河口公園的應(yīng)用起到了很好的示范和指導(dǎo)作用，將大幅度提升城市重要的載體功能和生態(tài)內(nèi)涵。

關(guān)鍵詞：水生態(tài)修復(fù)；食藻蟲；水質(zhì)凈化

1　工程概況

烏江河口公園位于平頂山新城北區(qū)，是烏江河、湛河和溫集溝三水交匯處。公園水域設(shè)計水深約2.50 m，在下游兩側(cè)建有溢流壩，公園補(bǔ)水主要來自于湛河污水處理廠的中水補(bǔ)給，補(bǔ)給量約為30000 t/d。平頂山新城區(qū)污水處理廠位于平郟路西側(cè)，距下游烏江河口公園約4.50 km，兩者間湛河河道底寬為8～28 m，河底比降為1/1000。節(jié)點處根據(jù)景觀需要通過河底疏挖及攔蓄水工程，形成100 m×200 m及100 m×150 m兩個連續(xù)大型水面，平均水深3～3.50 m。

2　水環(huán)境分析

2.1水質(zhì)分析

公園入水水質(zhì)為湛河污水處理廠處理之后的中水，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A類標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)污水廠處理后的中水總氮、總磷含量較高，固體懸浮物較低；在多級處理過程中，總氮的形態(tài)發(fā)生變化，以氨氮和硝態(tài)氮為主；懸浮物（ss）和有機(jī)質(zhì)較低。對中央公園整體水域而言，中水補(bǔ)給是水體氮磷營養(yǎng)輸入的主要源頭，高濃度的氮磷負(fù)荷會導(dǎo)致水體中營養(yǎng)元素累計，造成水體富營養(yǎng)化。

2.2污染源分析

中央公園人工湖作為開放性水體，不可避免的會遭受來自外界的污染，經(jīng)分析認(rèn)為項目水體的主要污染源主要分為以下幾類：污水處理廠的中水；大氣沉降污染；地表徑流；湖泊內(nèi)源污染。

3　水生態(tài)修復(fù)設(shè)計

3.1設(shè)計思路

利用污水處理廠至中央公園人工湖之間長約4.50 km的河道修筑景觀溢流壩，提高河道中水位，為沉水植物提供良好的生長空間，構(gòu)建梯級預(yù)處理系統(tǒng)。同時提高中水體的滯留時間，采用高耐污沉水植物為先鋒物種，對中水進(jìn)行初步凈化。在人工湖采用食藻蟲引導(dǎo)技術(shù)構(gòu)建以沉水植物為主的生態(tài)系統(tǒng)，打造中水深度凈化系統(tǒng)，利用生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，進(jìn)一步凈化水體提升水質(zhì)，形成清澈見底的水體景觀。見圖1。

圖1　中水生態(tài)凈化平面布置圖

3.2設(shè)計目標(biāo)

通過利用梯級預(yù)處理系統(tǒng)與湖泊深度凈化系統(tǒng)，主要治理目標(biāo)具體可分為以下幾點：一是人工湖水體水體透明度達(dá)到1.50 m以上，不足1.50 m的以清澈見底為準(zhǔn)。二是水生態(tài)系統(tǒng)初步達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，水質(zhì)主要富營養(yǎng)指標(biāo)（氨氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、溶解氧）達(dá)到國家地表水Ⅲ-Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，全面構(gòu)建“草型清水態(tài)”湖泊。三是人工湖生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，水下森林和水下草皮覆蓋率達(dá)60%及以上，水生植物保持四季常綠，形成優(yōu)美的水下景觀。四是完善水體生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈，形成全面穩(wěn)定的生態(tài)平衡并建立后續(xù)生態(tài)平衡維護(hù)保養(yǎng)系統(tǒng)。

3.3技術(shù)可行性分析

目前對河流、湖泊水體治理的技術(shù)主要包括：①基于外源性污染控制的截污、污水改道、污水脫氮除磷的處理、削減生活污水中磷的排放、截流初期雨水等；以及基于內(nèi)源性污染消減的清淤、營養(yǎng)鹽鈍化、底層曝氣、調(diào)節(jié)湖水氮磷比、覆蓋底部沉積物及絮凝沉降等一系列措施。②控制和改變環(huán)境條件：主要是通過引清調(diào)水，稀釋水體中的營養(yǎng)鹽和藻類，也可改變水體的流速抑制藻類的生長和聚集。③控制藻類的異常生長：可采用化學(xué)殺滅和絮凝劑（如硫酸銅、明礬、石灰等）方法，以達(dá)到殺藻、促磷沉淀和脫氮等治理措施，這類措施往往投入花費大，并易造成二次污染；絮凝劑和生石灰類物質(zhì)的大量使用將嚴(yán)重破壞湖庫底泥的微生物種群，形成湖庫地址硬殼化，嚴(yán)重影響湖庫生態(tài)恢復(fù)，使得底棲生物和沉水高等植物的恢復(fù)變得十分困難。

食藻蟲可以形成強(qiáng)大的“蟲—草”共生系統(tǒng)，建立大面積的“水下森林”，能夠不斷地進(jìn)行光合作用，吸收水中過多的營養(yǎng)，產(chǎn)生大量的氧氣，而且能夠引起底棲動物和水生昆蟲生態(tài)的恢復(fù)，最終才能建立良性循環(huán)的生物多樣性和生態(tài)自凈能力，及抵御外界沖擊的自我修復(fù)能力。

綜上分析，結(jié)合中央公園水體的環(huán)境條件和治理修復(fù)要求，工程采用食藻蟲控藻引導(dǎo)水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)開展水體治理和生態(tài)修復(fù)。

3.4生態(tài)修復(fù)技術(shù)路線

食藻蟲控藻引導(dǎo)水體生態(tài)修復(fù)是一項綜合技術(shù)，它的基本思路是以食藻蟲吃藻控藻、濾食有機(jī)懸浮物顆粒等作為啟動因子，繼而引起各項生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的連鎖反應(yīng)：包括從底泥有益微生物恢復(fù)、底泥昆蟲蠕蟲恢復(fù)、底棲螺貝類恢復(fù)到沉水植物恢復(fù)、土著魚蝦類等水生生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)，最終實現(xiàn)水體的內(nèi)源污染生態(tài)自凈功能和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)服務(wù)功能。

根據(jù)項目規(guī)劃建設(shè)要求，對景觀水體采用“食藻蟲控藻引導(dǎo)水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)”，構(gòu)建“食藻蟲—水下森林—水生動物—微生物群落”共生系統(tǒng)，通過蟲控藻、魚食蟲等形成食物鏈，恢復(fù)沉水植物，發(fā)揮沉水植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收凈化效果，改善水體水質(zhì)及景觀，把該湖泊打造成集休閑、娛樂、人文于一體的“水清氣凈”的“生態(tài)景觀”湖。

3.4.1前期水質(zhì)及環(huán)境狀況調(diào)查

工程前期對項目水體進(jìn)行詳細(xì)勘察，包括水體水質(zhì)、水深、流速、污染狀況、污染源及底泥等，另外包括水體周圍生態(tài)環(huán)境的詳盡調(diào)查，查找水體污染的重要因素，從而制定合適該水體的生態(tài)修復(fù)技術(shù)方案。

3.4.2“食藻蟲”引導(dǎo)水體景觀與生態(tài)修復(fù)技術(shù)

食藻蟲投放：利用食藻蟲攝食水體中的藻類、有機(jī)懸浮物等物質(zhì)，迅速提高水體透明度，改善水下光照條件。促進(jìn)沉水植被的生長及生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)；水下森林生態(tài)修復(fù)：待水體透明度改善后，為強(qiáng)化系統(tǒng)對營養(yǎng)物質(zhì)的凈化吸收能力和水景效果，種植沉水植物，利用其光合作用增加水體中溶解氧，健全水生生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通常選用了改良刺苦草、水蘭、小茨藻等沉水植物與四季常綠矮型苦草一起構(gòu)成水體的水下森林系統(tǒng)。同時為增加水體的景觀效果，在湖面的適當(dāng)位置種植景觀睡蓮，營造水清荷美、水生植物錯落有致、水下森林與水上挺水植物相呼應(yīng)的優(yōu)美水上景觀。

3.4.3食物網(wǎng)構(gòu)建工程

投放肉食性魚類，以生態(tài)調(diào)控水體中的雜食性魚類和底棲動物，可以促進(jìn)恢復(fù)后水生態(tài)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定與平衡，提高系統(tǒng)水質(zhì)凈化效果。

3.4.4后期生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)管理

待水體生態(tài)系統(tǒng)趨于穩(wěn)定后，需對水體生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)管理，主要包括生物種群優(yōu)化和生態(tài)平衡調(diào)節(jié)。具體維護(hù)措施有：對水生態(tài)修復(fù)區(qū)沉水植被、魚類的生長和水質(zhì)變化進(jìn)行觀察，出現(xiàn)狀況及時解決；對水生態(tài)修復(fù)區(qū)的水生植物的生長與健康狀況進(jìn)行檢測及必要的調(diào)整維護(hù)；對蝦類、螺類種群密度和水質(zhì)關(guān)系進(jìn)行全面掌控與生態(tài)平衡調(diào)整。

4　結(jié)　語

經(jīng)過對烏江河口公園進(jìn)行水生態(tài)修復(fù)處理，可有效實現(xiàn)藻型濁水態(tài)向草型清水態(tài)的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)清澈見底的水下景觀。經(jīng)過梯級預(yù)處理系統(tǒng)與深度凈化系統(tǒng)相結(jié)合，可有效降低中水的氮磷負(fù)荷，提高其水質(zhì)質(zhì)量，使中水資源化，形成中水深度凈化的示范區(qū)，有助于全面提升周邊片區(qū)的綜合環(huán)境質(zhì)量，對該片區(qū)發(fā)展產(chǎn)生積極的聯(lián)動效應(yīng)，進(jìn)而促進(jìn)地區(qū)的生態(tài)文明建設(shè)。

（責(zé)任編輯：劉長垠韋詩佳）