2021年2月
Feb.2021江苏水利
JITVNGSU WATER RESOURCES水生态与环境1
工业园区典型河道生态修复方案
王永平  1 !郭萧  2 !刘军民'！杨金红  2 !周游'
(1.南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210029;
2.江苏沅芷生态环境有限公司，江苏南京210037;
3.中交河海工程有限公司，江苏南京210012 )
摘要：研究首先对河道现场、多参数水质和底质性状进行调查与检测，结果显示：该河属地表劣V
类水体，水质主要超标因子为NH'-N和TP$底泥属于中度有机质污染，且铜、锌、砷等多个重金属
指标严重超标。随后分析了典型工业园区河道的特征，如渠化、水环境容量低、水动力不足和水
生态系统单一等。最后因地制宜提出护坡的生态化改造、生态清淤、曝氧增氧、截污工程和水生
态系统构建等河道生态修复技术方案。
关键词：工业园区；河道；生态修复
中图分类号:-^85 文献标识码:B文章编号:1007-7839(2021)02-0001 -04
Study on ecological restoration scheme of typical ri'ver in the industrial zone W O 6o>g<i>g1,)+0 5iao2,HIU Ju>7i>3, 6'0Ji>@o>g2,4D0+ 6ou3
(1 .State Key Laboratory of Hydrology — Water Resources and Hydraulic Engir^ering，
Nanjing Hydraulic Research Institute，Nanjing210029，China；
2. Jiangsu Yuanzhi Ecological Environment Co. ，Ltd. ，Nanjing210037，China；
3.CCCC Hehai Enginering Co.，Ltd.，Nanjing210012，China)
Abstract；Firstly，the river field，multi—parameter water quality and sediment properties were investigated and de­
tected.The results showed that tlie river belonged to the surface inferior V water body，and the main exceeding fac­
tors of water quality were N H3N and TP.Sediment was moderately polluted by organic matter，and multiple heavy
metal indexes such as copper，zinc and arsenic were seriously e xceeded.Subsequently，the characte in typical industrial paries were analyzed，such as channelization，low water environmental capacity，insuffic drodynamic force and single water ecosystem.F in a iy，the ecological reconstruction technology schemes such as ec­
ological transformation of slope protection，ecological dredging，aeration and increase of oxygen，poiution intercep­
tion project and construction of water ecosystem were put forward according to local conditions.
Key words；industrial zone;river；ecological restoration
近年来，生态环境问题日益受到广大众的关 注，针对河道水质恶化、形态破坏和生态环境失衡 等问题开展了大量的研究和实践[1!]。特别是《水 污染防治行动计划》颁布以后，河道生态修复工作 在各
地全面铺开。
作为国民经济重要支柱的工业园区，同时也是 环境污染的主要源头之一，存在环保管理要求高、污染防治难度大、环境治理技术性强的现实情况，园区内乃至周边区域河道、土壤、大气环境更是环 境保护的重点对象。工业园区的河道普遍存在渠
收稿日期：2020-07-06
基金项目：国家水专项课题(20174X07203 -004)；江苏省水利科技项目（2018041)；南京水利科学研究院创新团队项目(6220011)
作者筒介：王永平（1982—），男，高级工程师，博士，主要从事水生态修复研究工作。E-m ail;**************
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化、水浅、水少、流速慢、污染重等特点，环境容量 小，生态系统脆弱。因此，工业园区河道生态修复 工作与一般河道相比，既具有共性，又有其特殊性。
本文以某工业园区典型河道为例，通过现场采 样分析和公式计算等手段，研究了开展水生态修复 的方案，以期为类似工作提供参考。
1河道现状
1.1现场情况
河道口宽15 7，长约2 800 7，平均水深1.1 7, 常水位以下砌块石挡墙以上混凝土护坡，闸站系统 成熟，引排水较为便捷。河道水面可见工厂管网搭 设，河道两侧多设有清下水排放口。两侧以香樟为 基础树种，搭配大叶黄杨、云南黄馨和海桐等下层 木，乔灌草搭配适宜。
1.2水质状况
在河道两头及中部间隔约700 7共布置4个采 样点位，水体中DO、PH等参数采用多参数水质监 测仪现场测定，其他指标依据《水环境监测规范(SL219 —2013 )》带回实验室分析检测。
由表1可知，河道水质主要超标因子为N H-N 和TP，其中2号点位丽3!质量浓度高达%.04 mg/L，有发生轻度黑臭(8mg/L)的趋势;4个监测点位的 T P质量浓度均在0. 3 m//L以上，2、3和4号点位 的T P质量浓度超过V类水规定的0.4 7/L。根据 单因子评价法，该河为地表劣V类水体。污染，存在严重的内源释放风险。根据《土壤环境
质量标准（GB15618—1995 )》，该河底泥重金属除
镉和铅外，其余检测指标均存在严重的超标问题。
特别是2号点位，超标重金属为铜、锌、砷，超标倍
数是对应指标三级标准的1 ~2倍。
2河道特征分析
作为工业园区的典型河道，该河道具有明显的
园区河道特征，主要表现在：
(1) 河道整洁，整齐划一，硬质护坡，渠化严重，形态笔直。闸站系统完备，水位可控。
(2) 水体溶解氧偏低，水环境容量差。水环境 容量即水体在环境功能不受损害前提下所能接纳
的污染物最大允许排放量，分为稀释容量（8稀）和
自净容量(8自）两部分)5*:
808稀.8自
其中，8稀=86.4x(S-=)1C
8自=86.4 x"C(1
式中:8稀为稀释容量，S/N;8自为自净容量，S/N;"
为水质标准，7//L，根据工程目标地表"类水水质
标准确定;=为河流背景质量浓度，7?L;C为河
流流量，m3/s;C为河流流量+废水流量，m3/s;/为
河段长度，m;D为综合衰减系数，1/d;4为河流流
速，7/J。计算可得该河道的水环境容量NH4+-N为
-17.12 kg/d，TP为-0.88 kg/d。
表1河道水质指标
样点
pH P(10D m>)/(7/ -L-1)!D0)/(7g -L-1)p(NH4+-N)/(7/-L-1)p(TP)/(7/-L-1)SD/C7 17.937. 945. 824. 190. 3842 28.304. 805. 537. 040. 4636 38.01  5.00  6.636. 380. 4838 48. 00  5.825. 904. 650. 4139
1.3底质状况
在水样相同点位使用彼得森抓泥器采集表层 泥样，装人密封的塑料袋后带回实验室，采用烧失 量法测定有机质，用&P- AES法测定重金属[4]，测 定结果见表2。
参照《全国河流湖泊水库底泥污染状况调查评 价》，该河1号和3号点的有机质为二级断面、4号 点为三级断面、2号点为四级断面，属于重度有机质
(3) 河道内基本无水生植物，游泳动物也很少 见，水生态系统单一，脆弱。
(4) 受近年来相关环保政策的影响，废污水偷 排现象已不可见，河道水体污染物主要来自面源污
染和上游径流。但是底泥污染是长期沉积的结果，
因此受园区企业的特征污染物影响明显。
(5)日常期间河道水动力不足，河水流速很慢，影响自净能力。
第2期王永平，等：工业园区典型河道生态修复方案 3
表2河道底质指标
采样点有机质/
%
"(Cu)/
(m/ - k/1)
"(Zn)/
seifert(m/ - k/1)
"(Cr)/
(m/ - k/1)
"(Cd)/
(m/ - k/1)
"(Pb)/
(m/ - k/1)
"(As)/
(m/ - k/1)
"(H/)/
(m/ - k/1)
1  2.1593279450. 14119. 750. 206 210.63656446720. 0317. 254.600. 742
2.463079.4350. 1410. 7
3. 390. 074 4
4.7453140520. 1311.519. 700. 113
3生态修复方案
3.1护坡的生态化改造
护岸结构选型首先考虑结构的安全可靠性和 经济性，除了满足防汛除涝的功能要求外，还应考 虑河道沿岸的周边环境、河道的景观生态效果等，充分发挥河道在防洪、排涝、改善周边环境等方面 的综合功能。
该河道选择聚氨酯生态护坡，是利用环保型堤 岸聚氨酯优良的物理力学及粘结性能，将普通碎石 (包括卵石）强化整合成一个坚固、稳定、孔隙率高 的弹性结构，有很高的抵御水流冲刷能力。聚氨酯 生态护坡通过了英国饮用水监督管理局的饮用水 源地安全使用认证，对环境无污染，孔隙率为40% ~50%，多孔结构有助于植被生长，并且可以为河 流中的底栖生物提供栖息地。另外，堤岸聚氨酯生 态护坡可以机械化施工，大幅缩短了施工时间，降 低整个工程的造价。
3.2生态清淤
清淤是快速消除河道内源污染的重要手段之 一。由于河道两岸基本为厂区，且部分河段没有达 到口宽，大型机械船舶无法进人进行疏浚，因此采 用水力冲挖的清淤方式。同时，针对底泥中含有机 质污染和重金属超标等特点，为杜绝出现淤泥处置 不当而引发二次污染等问题，对水力冲挖产生的淤 泥采用土工袋高干脱水技术进行固化和资源化利用。
3.3曝氧增氧
河水中溶解氧的含量是反映水体污染状态的 一个重要指标，受污染水体溶解氧浓度变化的过程 反映了河流的自净过程。
河道治理需氧量计算[6]:
C F x[0.7 +    1.7 (p〇c〇D-p e C0D) + 4'57( P〇N H3-N-Pe N H3-N} +1-2(P〇'D0-Pe D〇)]
式中：F治理水量（河长1河宽1水深），7#!、！，分别为治理前和要求达到的质量浓度，m g/L。
太阳能曝气机数量计算[&]公式为
6=-----------C-----------3
w x P x t x m x25 L x 10
式中:J为氧传输效率，取25Z为曝气增氧机功率k W y为曝气增氧机每天工作时间；m为要求工作m天后达到目标。
该河曝气主要用于提高水体溶解氧，要求治理 河道各断面水层长久保持溶解氧质量浓度在地表 "类水以上。根据计算，在沿河道中心线每间隔50 7布置太阳能曝气机，提高底层水体溶解氧质量 浓度，恢
复和增强底层水体中好氧微生物的活力，提高细菌在好氧环境下吸磷水平，使水体中的NH'-N 和T P污染物得以净化，从而改善河流的水质。
3.4截污工程
由于园区已做相应截污纳管工程，且对现有雨 水及清下水排口的监测未见水质指标明显升高，因此该河道不涉及点源污染处理。
河道两侧基本为厂区，面源污染主要来自降雨 造成的地表径流，须加强两侧河岸底层绿化作为缓 冲带，部分河道地表裸露区段做“海绵化”处理。针 对河南侧大面积地表黄土裸露现象，为减少泥沙人 河和丰富景观效果，在该侧布置生态植草沟，减少 地表径流污染。植草沟采用简单实用的“海绵体”设计，由上至下依次设置有蓄水层(20cm)、种植土 层(20cm)和素土夯实层。
3.5水生态系统构建
重建河道水生态系统是河道生态修复的重要 内容，也是实现河道水质自净的关键。该河道中，水生态系统构建的第一步投放适量肉食性鱼类，如 乌鳢等，以减少草食性鱼；随后喷洒环境友好型絮 凝剂，提高河水的透明度；然后在河道内种植矮生 苦草、伊乐藻等沉水植物；最后投放适量河蚬、环棱 螺、无齿蚌和日本沼虾等水生动物，构建和谐、稳定
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的水生态系统。
4小结与讨论
4.1工业园区开展河道生态修复的特殊性
改革开放以来，中国快速形成了以工业园区为 主体的工业发展体系，工业园区建设是地方实现跨 越发展和经济腾飞的助推器。工业园区为所在地 经济发展作出贡献的同时，也是资源消耗和污染排 放的大户，不同程度上对自然生态环境产生影响[7]。在生态文明建设逐渐深人人心的今天，各地 工业园区都在通过加强生态环境保护和治理，实现 由生态破坏型向生态友好型开发模式转变，推动绿 集约发展。
工业园区水污染的行业性、复合性和区域性特 征明显，对工业园区水污染集中治理的研究甚多，“水十条”以及新的《水污染防治法》也从政策方面 对工业园区污水集中处理提出了相关要求。但是，相对于“中小河流治理”和“黑臭水体治理”等项目 大范围的展开，园区内河道治理尚缺乏力度，也缺 少科学的指导。
工业园区河道由于其自身特点，其生态修复治 理也存在着特殊性。主要体现在:①与大部分城镇 河流
一样，工业园区河道渠化现象比较普遍，因此，硬质护坡的生态化改造是一个重点内容。②虽然 现在大部分园区都实现了污水纳管，但是长久以来 沉积的河道底泥释放，以及大气沉降和工厂雨水径 流等，使进人河道的污染物不仅有常见的氮、磷营 养盐，还有跟厂区产品生产链相关的化工类物质，使河道污染物成分比较复杂且特殊。因此生态修 复时水生动植物选种时必须做好小试，有针对性地 选择。③工业园区河道的间站系统一般都很完善，这样一方面造成河流水动力不足，影响自净能力，另一方面有利于生态修复水生植物种植时进行水 位控制。
4.2河道生态修复的发展趋势
西方发达国家由于较早得完成了工业化、城市 化过程，河流管理已达到很高的水平，已进人“生态 水利”或“环境水利”的高级阶段[*]。早在1938年，德国的Seifert首先提出“亲河川整治”概念，到20世 纪50年代，正式创立了“近自然河道治理工程学”[9]，在瑞士，这种方法被称为Naturan和Wasser-#au[10]。日本1997年对《河川法》进行修改，提出 “多自然型河流治理法”[11]。美国在20世纪70年代以后经历了内河水资源管理模式的转换，与自然
相协调的可持续的内河护坡景观管理理念得以确 立。目前，我国城市河道生态修复也取得了很大的
成绩。各个城市对河道生态环境建设力度也越来
越大，从以水利治水为主到景观绿化、水利建设、防 污、治污等多方面的综合治理，从单一水利部门到
住建、市政、园林、规划和生态环境等多部门参与
建设。
由于生态修复的核心是生物，是用自然做功，这也就带来很多不确定性。作为目前的一个热点，河道生态修复技术种类繁多，国家也有相应的技术
指南。开展河道生态修复工作实际已成为一项门
槛似底实高的工作。因此，在吸取大量教训后，大
多数生态修复方案遵循当前“先改善环境，后修复
生态”的主流思想，围绕生态护坡、削减污染、生态
系统和水动力改善等方面开展。而经过这么多年
的发展，不仅是生态修复理念逐渐成熟，其科学性
和研究手段也在不断进步，如通过各种河网模型，各种技术方案的制定逐渐从定性走向定量或半定 量，尽可能地通过数学手段介人生态系统，使方案
更具有操作性和可行性。
参考文献：
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