重庆市长寿区城市河岸生态修复技术研究

论文摘要

桃花溪系长江左岸的一条支流,流经重庆市长寿区城区,由于工业废水和居民生活污水的排放,桃花溪面临水环境污染和水土流失日趋严重的状况,河流两岸的生态护岸对生态环境的改善具有重要作用。为探讨城市河流生态护岸技术的重要性及其应用的效果,本论文依托国家林业局“948”项目“城市河流生态系统的森林生物工程修复技术引进（2007-4-14）”,在桃花溪河岸进行河岸生态修复技术研究,以期为我国城市河流生态修复建设提供理论基础及科学依据。研究内容主要包括河流生态护岸理论与技术、岸坡土壤理化特征、岸坡土壤抗蚀性、岸坡土壤抗剪性、岸坡植被特征、桃花溪河岸生态修复效果综合评价、人工湿地护岸装置的设计和填料的筛选等,主要研究成果如下：将国内外先进的河岸修复技术与我国生态河岸建设理念相结合,设计了适合我国的护岸措施,并将护岸方案在桃花溪的重庆市长寿区段进行实施。采用野外调查结合室内试验的方法对重庆市长寿区桃花溪生态护岸应用后的效果进行了研究。在总体群落中,植被护岸的植物生长最好,物种丰富,分布较均匀,物种多样性指数较高。岸坡土体抗剪强度,植被护岸（68.6kPa）>天然织物垫护岸（68.0kPa）>天然织物扁袋护岸（57.7kPa）>对照岸坡（40.6kPa）。各系列护岸技术对土壤的改良作用整体以植被护岸措施最优,天然织物垫护岸稍差,天然织物垫护岸与植被护岸的土壤微团聚体水稳定性明显优于天然织物扁袋护岸与对照岸坡,其对土壤结构的改善效果最为明显。各护岸类型抗蚀性综合得分分别为：植被护岸（-5.69）>天然织物垫护岸（-6.31）>天然织物扁袋护岸（-12.97）>对照岸坡（-15.00）。不同护岸类型,均不同程度的增强了河道岸坡土壤的抗蚀性,植被护岸与天然织物垫护岸对土壤抗蚀性的影响明显大于天然织物扁袋护岸和对照岸坡。采用层次分析法对重庆市长寿区桃花溪各生态护岸模式的生态修复效果进行分析。各护岸类型生态修复效果的量化指标介于0.709—0.928之间,其排列顺序为：植被护岸（0.928）>天然织物垫护岸（0.874）>天然织物扁袋护岸（0.819）>对照岸坡（0.709）。各护岸类型的生态修复效果均好于对照岸坡,以植被护岸的修复效果最好,天然织物垫护岸和天然织物扁袋护岸效果次之。设计出具有防护岸坡、净水和景观等功能的人工湿地护岸装置,通过室内试验的方法,研究了不同条件下填料对污染物质的吸附效果,沸石、圆陶粒、页岩、砾石和粗砂这五种填料对污染物质氨氮和TP的吸附量均随着吸附时间的增长而增加,达到吸附量最大值后,吸附量趋于稳定或略有下降。在10℃—25℃的温度范围内,温度对试验的五种填料的吸附氨氮的影响不大；圆陶粒、页岩、砾石和粗砂对TP的吸附量都是随温度升高而增大,温度高不利于沸石对TP的吸附。沸石对氨氮的吸附在酸性条件下有利,沸石去除氨氮的效果在pH值在6-7的范围最好；圆陶粒在pH值为6-10的范围对氨氮具有较好的净化效果。在碱性条件下五种填料对TP的去除效果优于酸性条件下的去除效果。研究了利用人工湿地护岸装置净化污水的填料选择与配比方案,方案1、5、7对NH3-N和TN的去除率都较高,均达到40%以上,建议在净化NH3-N和TN为主要污染物的污水时,使用以上的配比方案；方案2、5对CODcr的去除率在50%左右,当污水主要成分为CODcr时,可以应用方案2和5的配比比例；方案5对各种污染物质的去除率都较高,是比较理想的配比填料组合方案。并获得一项专利。本文对城市河流生态护岸技术的研究,丰富了河流生态系统的研究内容,为城市生态河流系统的构建和可持续管理提供了科学依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 城市内河环境恶化
• 1.1.2 城市河岸生态修复的重要性
• 1.2 城市河流生态护岸研究背景
• 1.2.1 生态护岸的概念
• 1.2.2 城市河流生态护岸研究进展
• 1.3 人工湿地污水处理系统研究背景
• 1.3.1 人工湿地的定义
• 1.3.2 人工湿地的组成
• 1.3.3 人工湿地类型划分
• 1.3.4 人工湿地的净化机理
• 1.3.5 人工湿地的研究进展
• 2 研究区概况
• 2.1 地理位置
• 2.2 自然条件
• 2.2.1 地质地貌
• 2.2.2 气候特征
• 2.2.3 水文特征
• 2.2.4 土壤特征
• 2.2.5 植被特征
• 2.3 社会、经济状况
• 3 研究内容、方法与技术路线
• 3.1 研究内容
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 试验区设置
• 3.2.2 岸坡植被调查
• 3.2.3 岸坡土壤理化指标的测定
• 3.2.4 岸坡土壤结构及抗蚀性指标的测定
• 3.2.5 土壤抗剪强度的测定
• 3.2.6 人工湿地填料静态吸附试验
• 3.2.7 人工湿地不同配比填料净水试验
• 3.2.8 数据处理方法
• 3.3 研究技术路线
• 4 城市河岸生态修复的理论及技术应用
• 4.1 城市河流的定义及功能
• 4.1.1 天然的河流
• 4.1.2 城市河流生态系统
• 4.1.3 城市河流的主要功能
• 4.2 河岸生态系统的基本概念及功能
• 4.2.1 河岸的内涵及定义
• 4.2.2 健康河岸的特征
• 4.2.3 健康河岸的功能
• 4.3 城市河岸生态系统修复的理念和原则
• 4.3.1 城市河岸生态系统修复的理念
• 4.3.2 城市河岸生态系统修复的原则
• 4.4 国内外城市河流生态护岸技术措施
• 4.4.1 土工网垫植被护岸技术
• 4.4.2 生态砖和鱼巢砖护岸技术
• 4.4.3 土壤生物工程护岸技术
• 4.4.4 植物混凝土护岸技术
• 4.4.5 自嵌式植生挡土墙护岸技术
• 4.4.6 堰结构护岸技术
• 4.4.7 岸坡植被护岸技术
• 4.5 重庆市长寿区桃花溪生态护岸技术应用
• 4.5.1 桃花溪河道污染及治理现状
• 4.5.2 桃花溪生态护岸设计方案
• 4.5.3 桃花溪生态护岸实施
• 4.6 本章小结
• 5 桃花溪生态护岸修复效果
• 5.1 岸坡土壤理化性质
• 5.1.1 岸坡土壤物理性质
• 5.1.2 岸坡土壤化学性质
• 5.1.3 土壤结构特征
• 5.2 岸坡土壤抗蚀性
• 5.2.1 抗蚀性指标的选取
• 5.2.2 抗蚀性分析
• 5.3 植被群落特征及生物多样性
• 5.3.1 植物被群落特征
• 5.3.2 生物多样性指数
• 5.4 岸坡土壤抗剪强度
• 5.5 本章小结
• 6 桃花溪河岸生态修复效果综合评价
• 6.1 评价指标体系及评价方法
• 6.1.1 评价指标的筛选原则
• 6.1.2 评价指标的递阶层次结构
• 6.1.3 评价方法
• 6.2 桃花溪生态护岸修复效果的层次结构
• 6.3 桃花溪生态护岸修复效果综合得分
• 6.4 本章小结
• 7 城市河岸人工湿地护岸技术
• 7.1 城市河岸人工湿地护岸装置设计
• 7.1.1 城市河岸人工湿地护岸构想
• 7.1.2 城市河岸人工湿地护岸装置施工步骤
• 7.2 人工湿地填料静态吸附效果
• 7.2.1 吸附时间对吸附效果的影响
• 7.2.2 温度对吸附效果的影响
• 7.2.3 PH值对吸附效果的影响
• 7.2.4 吸附剂量对吸附效果的影响
• 7.2.5 进水浓度对吸附效果的影响
• 7.3 人工湿地不同配比填料净水效果
• 7.3.1 不同配比方案净水效果分析
• 7.3.2 不同配比方案净水效果评价
• 7.4 本章小结
• 8 结论
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 成果目录清单
• 致谢