張 強(qiáng)

(徐州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)水務(wù)處，江蘇 徐州 221000)

城市河道能夠?yàn)槌鞘羞M(jìn)行水量輸送發(fā)揮抗旱抗?jié)匙饔?。城市河道大多?shù)是后天人工開挖的水道。近年來(lái)，隨著文明城市建設(shè)對(duì)城市河道進(jìn)行生態(tài)治理已經(jīng)迫在眉睫。傳統(tǒng)觀念對(duì)城市河道排水能力的注重，很少對(duì)城市河流生態(tài)環(huán)境進(jìn)行治理，造成城市河道河水污染嚴(yán)重，水體中含有大量的生活垃圾，并伴隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化、水生態(tài)系統(tǒng)生物顯著減少等河流生態(tài)問(wèn)題[1]。

傳統(tǒng)河道生態(tài)治理措施是先進(jìn)行流水量排導(dǎo)，用水流量帶走水體污染，通過(guò)澆注混凝土、塊石對(duì)護(hù)坡進(jìn)行改建，實(shí)現(xiàn)排水河道的順暢運(yùn)行[2]。但是在河道未考慮生態(tài)化的情況下，由于混凝土、塊石等硬質(zhì)化材料對(duì)水體中的部分微生物會(huì)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致微生物的生存環(huán)境改變，降低了其生物的存活率，加上城市河流生態(tài)的抗性較低，很容易造成河流生態(tài)的二次破壞[3]。針對(duì)上述問(wèn)題，本文基于水生態(tài)文明城市建設(shè)的城市河流生態(tài)治理措施。對(duì)河道斜堤進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，采用多種方法對(duì)河道修復(fù)，修復(fù)河道生態(tài)環(huán)境，制定水資源配置和河流監(jiān)管制度，完成城市河流生態(tài)治理。為了保證設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明設(shè)計(jì)方法具備極高的有效性。

1 城市河流生態(tài)治理方案

基于水生態(tài)文明城市建設(shè)的城市河流生態(tài)治理措施，需要對(duì)河道現(xiàn)狀以及施工能力規(guī)劃調(diào)研，開展河流生態(tài)環(huán)境的調(diào)查，結(jié)合城市對(duì)河流的需求以及環(huán)境因素，制定早期的城市河流生態(tài)治理方案，通過(guò)實(shí)際調(diào)取生態(tài)環(huán)境樣品，對(duì)早期制定的方案進(jìn)行優(yōu)化[4]，最后擬定出一套有效的治理方案。本文設(shè)計(jì)的城市河流生態(tài)治理方案流程如圖1所示。

圖1 城市河流生態(tài)治理方案流程

1.1 河道堤坡設(shè)計(jì)

河道斜坡的設(shè)計(jì)首先要滿足最大排水流量以及最小過(guò)水?dāng)嗝婷娣e要求，由于城市河道面積的限制，城市內(nèi)河道多數(shù)采用斜坡設(shè)計(jì)或者垂直于水面的U型過(guò)水?dāng)嗝鎇5]設(shè)計(jì)，如圖2所示。考慮到在城市生活著大量的人口，采用河道斜坡設(shè)計(jì)，此類設(shè)計(jì)能減少小型動(dòng)物或者人等不慎落水，緩坡能夠方便搭救，同時(shí)為河流生態(tài)提供良好的生態(tài)聚集地。河底采用“包堤”形式，使用植生型防滲材料對(duì)河底進(jìn)行防滲處理，保證城市河流水體量。

圖2 河道斜坡設(shè)計(jì)

1.2 城市河道修復(fù)

城市河道修復(fù)過(guò)程主要針對(duì)水體以及水底泥沙。城市河流普遍存在水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，如果突然減少或者截?cái)酄I(yíng)養(yǎng)物的輸入，可能會(huì)造成依附水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)富集的生態(tài)崩潰，從長(zhǎng)遠(yuǎn)生態(tài)治理來(lái)看，從根本上控制營(yíng)養(yǎng)物的輸入才能改善城市河道水質(zhì)[6]。本文采用先治理后修復(fù)的原則，首先控制外源性營(yíng)養(yǎng)物的輸入，從根本上斷絕污染物進(jìn)入水體的路徑，對(duì)內(nèi)源污染物采取截污、污水過(guò)濾、除磷等手段進(jìn)行水質(zhì)凈化，長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，微度污染源排放的污染物相對(duì)穩(wěn)定，其有效的特性、種類、排放量基本相同，因此已經(jīng)在小范圍內(nèi)形成一個(gè)依附于污染的生態(tài)圈，此生態(tài)圈是建立在非良性循環(huán)基礎(chǔ)上，因此對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生的影響為逆向影響。實(shí)踐證明，截?cái)酄I(yíng)養(yǎng)物的排放能夠提升水質(zhì)，并不會(huì)摧毀滋生在污染富集地的生態(tài)圈。根據(jù)河流水體水質(zhì)的特性，控制排入水體的營(yíng)養(yǎng)物總量，為城市河道修復(fù)創(chuàng)造條件[7]。

城市河道水質(zhì)污染得到有效治理后，可以對(duì)水底泥沙進(jìn)行修復(fù)。不同地質(zhì)環(huán)境下水底泥沙的組成是不同的，加上不同水體類型造就了不同的水體凈化特點(diǎn)，水底泥沙的改善方式比較復(fù)雜。本文采取底泥疏浚法對(duì)水底泥沙進(jìn)行改善。挖掘水底泥沙不當(dāng)可能造成水質(zhì)氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素的過(guò)量富集。而底泥疏浚期間，河流的水流量、蓄水能力不會(huì)受到嚴(yán)重的影響，水流量會(huì)避免富養(yǎng)物的聚集，防止底泥對(duì)環(huán)境造成的二次污染。底泥疏浚法雖然前期一次性投入較大，但是治理水底泥沙效果最好，并且能夠長(zhǎng)時(shí)間的保證水體質(zhì)量。

1.3 修復(fù)河道生態(tài)系統(tǒng)

隨著研究的深入以及修復(fù)技術(shù)的提升，河道生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)已經(jīng)十分成熟。修復(fù)河道生態(tài)環(huán)境能夠構(gòu)建一套良好的河流生態(tài)圈，保證水質(zhì)、生物、環(huán)境、能量交換等良性運(yùn)作[8]。

使用植物吸收作用[9]改善河道生態(tài)環(huán)境中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的富集狀態(tài)，對(duì)于河道生態(tài)有毒害作用的重金屬元素采用綜合吸附的形式進(jìn)行降解，第一類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被吸收后能夠促進(jìn)水生生物的自身繁衍，為河道生態(tài)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)養(yǎng)料，第二類元素脫毒后能夠存儲(chǔ)在生物體內(nèi)或者產(chǎn)生沉積，即使水生植物被剝離了河道生態(tài)系統(tǒng)，河道生態(tài)系統(tǒng)依然能夠正常的運(yùn)行。

水生植物群落穩(wěn)定后，河道生態(tài)環(huán)境中會(huì)滋生很多微生物和微型生物，這些水生微生物能夠棲息在水生植物群落中，為水生植物的根系進(jìn)行有機(jī)膠體或懸浮物的轉(zhuǎn)化[10]，將大量的養(yǎng)分供給給水生植物群落，大大減少截留過(guò)程中河道生態(tài)修復(fù)時(shí)間，增加正向生態(tài)循環(huán)能力。

長(zhǎng)時(shí)間微生物沉積后浮水植物發(fā)達(dá)的根系會(huì)增加與水體的接觸面積，由于水生植被達(dá)到一定的密集程度后會(huì)形成一個(gè)過(guò)濾網(wǎng)絡(luò)，水流經(jīng)過(guò)后，許多帶電離子以及不溶性膠體會(huì)沉積下來(lái)，為水生生物提供一個(gè)繁衍的場(chǎng)所，特別是有機(jī)碎屑沉淀，會(huì)滋生浮游細(xì)菌供養(yǎng)給小型的水生動(dòng)物，并附著于水植物的根系，河道生態(tài)進(jìn)入內(nèi)源生長(zhǎng)階段后，小型動(dòng)物會(huì)以凝聚的形式進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)河道生態(tài)重新建立

2 試驗(yàn)驗(yàn)證

為了保證本文提出的基于水生態(tài)文明城市建設(shè)的城市河流生態(tài)治理方法的有效性，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，以某城市護(hù)城河為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)其河流生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行綜合治理。為了保證實(shí)驗(yàn)的有效性，使用傳統(tǒng)河流生態(tài)治理方法與本文提出的基于水生態(tài)文明城市建設(shè)的城市河流生態(tài)治理方法進(jìn)行比較，觀察試驗(yàn)結(jié)果。

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

為了保證仿真試驗(yàn)過(guò)程的準(zhǔn)確性，對(duì)測(cè)試的試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，本文試驗(yàn)對(duì)象是城市河流治理過(guò)程，由于不同治理方法中河流的治理能力不同，因此，試驗(yàn)過(guò)程中需要保證外環(huán)境參數(shù)的一致。本文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置結(jié)果見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置結(jié)果

2.2 對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)過(guò)程中，由于兩種河流治理方法無(wú)法進(jìn)行直接對(duì)比，因此使用第三方軟件對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行記錄，本文設(shè)計(jì)的試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果

如圖3所示，有機(jī)生態(tài)循環(huán)率能夠反應(yīng)城市河流生態(tài)運(yùn)行能力，循環(huán)率越大說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定，圖中本文設(shè)計(jì)的方法明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法，說(shuō)明本文方法在治理過(guò)程中城市河流生態(tài)恢復(fù)比較完整穩(wěn)定；ARR指數(shù)是反應(yīng)治理過(guò)程中的城市生態(tài)指標(biāo)，ARR指數(shù)變化幅度越大，說(shuō)明治理的越徹底。觀察圖像發(fā)現(xiàn)，本文方法比傳統(tǒng)方法ARR指數(shù)變化幅度高出2倍。綜上所述，本文設(shè)計(jì)的基于水生態(tài)文明城市建設(shè)的城市河流生態(tài)治理方法具備極高的有效性。

3 結(jié)語(yǔ)

本文基于水生態(tài)文明城市建設(shè)的城市河流生態(tài)治理措施，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其有效性，在河流生態(tài)治理中導(dǎo)入了水生態(tài)文明城市建設(shè)的思想，有效提升了河流生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行能力，為創(chuàng)建水生態(tài)文明城市提供河流生態(tài)治理的規(guī)劃藍(lán)圖。