上海市水利工程集团有限公司技术中心上海市201612
摘要:经济的快速发展以及城市化进程的迅猛推进,加上过去人类片面追求经济利益最大化,很大程度上破坏了河道生态系统的平衡,使河道面临严峻的污染问题。河道的污染应如何有效的治理,已成为整个社会必须思考并着手解决的问题。本文从河道治理中存在的问题出发,分析介绍了生态修复技术在河道治理中的应用方法,对解决河道污染的问题有一定借鉴作用。
关键词:生态修复技术;河道治理;应用
引言:河道是复杂的生态系统,它不仅承担着防洪排涝与引水抗旱的重任,还是人们闲暇时候游玩散心的主要场所。人口的增加和社会经济的发展打破了河道原有的生态平衡,使河道的负荷超过其承载极限,这必然会破坏河道的自然景观,给周边民众的安全造成伤害,最终必会成为社会经济发展的绊脚石。
一、现阶段河道治理中存在的主要问题
1.严重的水质污染
现代城市生活污水以及工业废水的排放量不断增加,使水体的富营养化程度加深,河道浮游生物增多,水质受到严重污染。尤其是在我国沿海城市,经济发展速度快,人口密度大、工业化程度高,工业或生活废水不经处理偷排河道的事件时有发生。
2.河道形态改变
受管理不善、无序采砂、人为设障等一系列因素影响,河道天然断面形态被人为改变,导致水流不畅、行洪受阻,对河道功能的有效发挥造成不良影响。现阶段,一些城市在开展河道治理过程中,采用的主要手段是对河岸进行硬化覆盖,盲目强化河道的防洪功能,而忽略了河道的生态功能、资源功能;为了确保城市安全,河堤逐年加高,钢筋混凝土、块石等直立式护岸不断开展建设,河流越来越趋向于渠道化、人工化,使自然河流生态链遭受破坏,生态环境不断恶化。
3.河道护岸结构单一
在过去较长的一段时期,人为干预下天然河道在向人工渠道转变,河岸周边的植被、鱼虾等生物的生活环境渐渐变差,河道的自我调节能力及景观效果不断减弱。之前的防洪护堤工作主要是从保持河道的水土平衡、提高河道的抗水流冲击能力与排水速度出发,护岸一般是采用干砌法或浆砌法施工,护岸结构过于单一。
二、生态修复技术的应用
我国应用生态修复技术治理河道的工作起步较晚,目前还处在学习和借鉴其他国家的经验及技术手段阶段。应用生态修复技术对河道进行治理是势在必行的,通过政府引导及广大科研工作者的共同努力,在未来几年我国一定会在生态修复技术治理河道的领域中取得发言权。目前,应用生态修复技术治理河道主要包括以下几个方面:河堤修复、形态修复、护坡修复、河床修复以及水体修复等。
1.形态修复技术
天然河道是九曲回肠、极不规整的,在过去的河道整治工作中,为了规划建设方便或满足航运要求,许多弯弯曲曲的自然河道被裁弯取直。蜿蜒的河道增加了水体及水中生物与沿岸生境的接触距离与时间,对降低水流速度及减轻沿岸水流冲刷有积极作用。此外,自然河道及两岸植被具有储水功能,在洪水期可起到调洪削峰的作用。截弯取直后,水泥混凝土阻隔了沿岩土体及植被与河道水体的联系,降低了植被及沿岸土体的调洪削峰作用,使洪灾发生的概率不断增加。同时,河道的截弯取直改变了原有河道的水流形态,打破了水生动植物的生活环境,一些鱼类因丧失栖息地而成为濒危物种。因此,在进行河道整治工作时,应尽可能的保留河道的天然形态,从立项及设计时就要考虑通过保持河道的蜿蜒性来保护河道形态的多样性,避免直线和折线型的河道设计。
2.生态河堤修复技术
河堤是重要的挡水结构,起到抵抗洪水冲击、维系水土平衡的作用,是人类生活区与洪水猛兽之间的一条安全线,也为人们提供了一个休闲散心的好去处。因此,河堤的防护及修复工作犹为重要,须列入到政府的年度及月度工作计划中,并切实落实河堤的防护修复计划,将河堤构筑成一道生态型防洪安全围栏。在进行河堤防护与修复工程时,首先要满足防洪标准;并考虑河道两岸的人文环境与自然景观,建成天人合一的生态美景。生态修复法正是以此为出发点,破除河堤老旧的人工混凝土基底,构筑河道水体与沿岸土体及生物充分联系的新河堤,这一工作可以达到重筑水生动植物的栖息地,提高河道水体的自净能力及河堤生境的调洪削峰作用的目的。目前,河堤的生态修复已成为进国际上河道治理的首选方向。
3.生态河床修复技术
一些河道在河床上铺设硬质材料,一定程度上提高了河床的稳定性,但它改变了河床的自然泥沙状态,破坏了河道的原生态环境,使一些水生植物无法生存,生态河床修复技术通过恢复河床的多孔土质,建设生态河床,为水生动植物重构生境。以水生植物抵抗水流对河床的冲刷,达到防护稳定河床、改善河床生态环境的目的。生态河床修复技术践行人与自然和谐共处的理念,增强了河道的自我修复能力,有效地提高了河道的行洪抗旱能力,改善了河道的生态环境,为人们提供环境益人的亲水平台。
4.生态护坡修复技术
传统的河道治理工程对生态环境的保护意识薄弱。例如,为了增强边坡的抗冲刷能力,直接在坡面上铺砌块石或钢筋混凝土,使植物失去生存之地。生态护坡修复技术在生态法修复河道的基础上,通过在河道护坡上种植草坪及灌木,达到减少水土流失,维系边坡稳定的目的。这种方法最大程度的利用了植被根系及茎杆的固土缓冲作用,修复改善了传统块石护坡或混凝土护坡的生态功能,在河道建设中筑起一道靓丽的景观。
5.曝气生态净化技术
曝气生态净化系统是一个人工模拟生态处理系统,以水生生物为主体,辅以适当地人工曝气,通过生物作用高效降解水体中的污染物质,达到改善或净化水质的目的,是人工净化与生态净化相辅相成的工艺。人工曝气复氧、大气复氧、水生生物通过光合作用传输部分氧气是河道曝气生态净化系统中氧气的主要来源。该工艺在黑臭河道内营造了一个由多种微生物和水生动植物组成的复杂生态系统,有细菌、霉菌、藻类、真菌、后生动物、原生动物、生水动物和地栖动物等。通过物理吸附、生物吸收和生物降解等物理化学作用以及各类微生物和水生生物之间的协同作用降解污染物,并形成食物链,达到去除污染物治理黑臭河道的目的。
6.生物促生技术
通常用在水体中某类微生物的强化修复上。采用此方法时,可以直接将微生物促生剂投入到河道中,这种促生剂是事前是经过严格的筛选和培养出来的微生物菌种,这样方能促进河道中本身存在的净化能力强的微生物的生长。生物促生技术的实质是通过给河道中原有的能降解污染物的水生物创造一个更适宜的生存环境,使其大量繁殖,最大程度的发挥它们自然降解的功能,达到强化河道的自净能力、加速降解污染物的目的。
7.人工湿地处理技术
由动植物及各种微生物组成的人工湿地生态系统中,植物根系起到输氧传递作用,使这一系统呈现出连续的好氧、缺氧、厌氧状态。在这转化过程中发生的硝化作用和反硝化作用去除了污染物中60%的总氮。在氮的去除过程中,发挥主要作用的是各种微生物,它们通过氨化、硝化、反硝化实现去氮的功能。此外,湿地植物的生长会吸收约8%~16%的总氮,用于合成植物蛋白等,这一部分氮最终可通过植物的收割而剥离系统。废水中的不溶性有机物在人工湿地系统中沉淀、过滤,并被微生物截留利用;废水中的可溶性有机物可被植物根系吸附,通过代谢作用被降解去除。人工湿地将自然生态系统中的物理、化学和生物的三重作用有机结合,实现对污水的净化,这种技术已经成为改善大型水体水质的有效方法。
结语:针对河道治理时存在的问题,介绍了生态修复技术在河道治理中的优势及应用。在未来的城市建设中,要以维护河道生态系统平衡为原则,抛弃先破坏后治理以经济发展为首的观念。结合工程实际情况,综合考量不同地区河道所具有的特性以实现河道的生态功能为目的,对河道进行修复或改建。采取多种途径大力度宣传生态河道建设,提高民众的环保意识,带动全体民众进行河道的生态修复及保护工作,建成天人合一的人文河道、绿色河道、生态河道。
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