供水技术WATERTECHNOLOGY Vol.15No.1 Feb.2021
151
2021年2月
南方#区河道生态治理设计典型问题探讨
陈家林
(北京中铁生态环境设计院有限公司，北京102600)
摘要：分析对比了河道治理中的生态治理措施的适用条件，并以龙川县鹤市河治理项目为例，探讨了河道生态治理设计中遇到的典型问题和解决方法，以期为河道生态治理设计优化和类似工程项目提供参考。通过实施建设生态透水坝和橡胶坝、种植挺水植物、改造滩地等技术措施，河道内整个生态系统逐渐趋于完善，稳定发挥水体自净能力。在微生物、维管束植物、浮游生物以及稀释、沉淀和絮凝等多方面的综合作用下，干流水质得到提升和改善，达到皿类水质标准，实现了设计目标要求。
关键词：河道生态治理；设计优化；植物修复；人工湿地；生态透水坝
中图分类号：TU991文献标志码：B文章编号：1673-9353(2021)01-0033-05
doi：10.3969/j.Hsn.1673-9353.2021.01.008
Discussion on typical issues of ecological governance design
of rivers in southerd mountainous area
Chen Jialin
(Beijing China Railway Ecologial Environment Design Institute Co.Ltd.,Beijing102600,China) Ab*erace：Theappyocabyecondoeoonsofecoyogocaygoaeenanceon eheeoaeemanagemeneweee analyzed and compared,and the Hehi River reaulation project in Longchuan County was taken as a case eodoscu s eheeypocayo s uesand soyueoonsencouneeeed on ehedesogn ofeoaeeecoyogocaygoaeenance,soas eopeoaodeeefeeencefoeeheopeomoaaeoon ofeoaeeecoyogocaygoaeenancedesogn and somoyaepeoeeces. Theough eheompyemeneaeoon ofeheconseeuceoon ofecoyogocaypeemeabyedam and eubbeedam,pyaneong emeeged pyanes,eenoaaeongehebeach yand and oeheeeechnocaymeasuees,ehewhoyeecosyseemon eheeoaee geadua y ompeoaed,and eheseyfpueofocaeoon aboyoeyofwaeeebodywasseabyydeaeyoped.Undeeehe compeehensoae aceoon ofmoceooeganosms,aascuyae pyanes,pyankeon,doyueoon,sedomeneaeoon and fyoccuyaeoon,ehew
aeeequayoeyofehemaon seeeam wasompeoaed and eeached ehecya s I waeeequayoey seandaed and achoeaed ehedesogn goay.
Key word:aver ecolofical governance;design optimization；phytoremediation；constructed wetland;eceOfical permeable dam
随着社会经济的发展和城镇化进程的加快，人类的生产生活行为所导致的环境污染问题越来越普遍，与人类生活息息相关的河道水环境也日益受到影响。我国从20世纪90年代开始对河流综合治理进行探索并取得了一定成果。2015年《水污染防治行动计划》（“水十条”）发布实施以来，各地的流域综合治理工作也迈入新阶段。近年来，随着河道治理工作的推进，河道治理技术逐步发展成熟，在众多河道治理措施中，生态治理措施优势明显，工程设计也积累了较多的经验[1-2]o
15!1供水技术2021年2月
1.1
底泥疏浚是指清除水体的表层底泥，减小底泥中污染物的总量，控制污染物释放，以此改善水质的一种水体修复技术［3］。该技术在国外如荷兰的Gee/Os湖、日本的手贺沼，国内如杭州西湖、安徽巢湖、大理洱海、昆明滇池等⑷生态治理中都取得了很大成效。底泥疏浚应用广泛，适用于多种水体，主要作为其他河道治理措施的辅助手段或者前置措施。但底泥疏浚通常工程量巨大，造价也较高，且要求疏浚深度合理，否则易破坏水体生态系统。
1.2投加微生物制剂
微生物对污染物具有降解作用，当水体受到污染时，微生物的降解能力不足，需要人为创造条件强化其对污染物的降解。目前有两种途径，一是直接向污染水体中投加微生物菌剂或酶制剂；另一种是向污染水体投加微生物促生剂，促进水体中“土著”微生物的生长。微生物制剂主要应用于黑臭水体和高污染物浓度的水体内，原本的微生物活性受限或者微生物系统溃败的情况。但会有业主对微生物制剂的安全性持怀疑态度，不允许在备用水源地等敏感水体内应用。
1.3生物膜技术
生物膜技术使微生物体附着于某些载体的表面呈膜状，膜上的微生物通过与污水接触，截留、吸附或降解污染物，从而降低污水中污染物的含量。胡一珍等［5］对污染河道采用蜂窝陶瓷作为载体进行了生物修复，对COD和氨氮有良好的去除效果。曹蓉等⑷对污染河道采用软性填料作为载体，挂膜成功并取得了一定的处理效果。生物膜技术在日本的京都、韩国的良才川和泰国的河水净化中都有研究和应用，并且取得成效［7］。生物膜技术主要应用于中小河道、河道污染物浓度较低时，作为一个辅助治理手段，配合其他工程使用。
1.4植物修复技术
植物修复技术主要通过水生植物吸收水体中的氮、磷等营养物和重金属，以及植物根系寄居的微生物对水中的有机污染物进行降解去除［8'9］。例如在污染河道中种植对重金属具有较强耐性和富集能力的“超富集植物”，可以将大量污染物迅速吸收和富集到植物体中，利用植物自身的主动运输作用运送到其地上部分。最后收割植物地上部分就可以将大量的重金属污染物从水中和底泥中带走，达到去除污染物、改善河道水质的效果。植物修复技术具有生态可持续、可恢复完整健康水生态系统、实现水域自净等优势，在生态治理工程中应用广泛。
1.5人工湿地净化技术
人工湿地主要由人工基质和生长在其上的水生植物组成，利用基质填料、微生物、植物和水生动物之间
的协同作用，通过一系列物理、化学、生物作用实现对水体中绝大部分有机物、重金属等有害物质的分解吸收，达到净化水体的目的。人工湿地的运行方式包括表面流湿地、水平潜流湿地和垂直流湿地，大量工程实践表明人工湿地对河道污染物能实现很好的去除效果［10-11］o人工湿地主要应用于污水处理厂尾水水质提标以及河湖水体的水质维持，对水质的提升效果明显，但人工湿地占地面积较大，需要单独协调用地，在实际应用过程中往往受到场地限制。
1.6生态浮岛
生态浮岛是以水生植物落为主体，根据物种间的共生关系，充分利用水体营养生态位和空间生态位的原则建立起来的人工生态系统。其利用植物根部的吸收、吸附作用和不同物种间的竞争机制，将水体中的氮、磷以及有机物作为自身营养物质利用，并最终通过对植物体的收获将其带离水体，达到净化水体的目的，对污染物的处理效果明显［12-13］ o一般在城市河道、水体流速较慢，不具备在水体内进行植物修复的条件下，进行生态浮岛建设，在发挥净化作用的同时具有一定的景观效果，但由于生态浮岛规模受限，净化作用也相对有限。
2
2.1水环境概况
鹤市河支流河道宽度约为15m，平均水深约为20~30cm，河道流速约为0.5m/s。河道两侧建设有垂直护岸，河道底质以泥沙为主，河道内有少量挺水植物&河道周边有大面积稻田，稻田退水通过沟渠排入河道内，河道周边还零星分布生活废水和畜禽养殖废水排口。
鹤市河干流河道宽度约为70m，常水位水深约为50c叫河道流速约为0.5m/s，河道两侧已建设生态护岸。河道内大型水生植物较少，部分河段生长芦苇等挺水植物、沉水植物，河中有鲤鱼、草鱼等水生动物；河道内存在大面积滩地，滩地上杂草茂
2021年2月陈家林：南方山区河道生态治理设计典型问题探讨15 ! 1
盛。鹤市河干流主要污染源为某污水处理厂尾水排 口，尾水排放量为1-5 X104 m 3/d ，尾水污染物浓度 限值：COD ", 40 mg/L ； NH 3 - N , 5 mg/L ； TP , 0. 5
mg/L 。
2.2水质现状鹤 2018年水质在）类和V 类之间，超标因
子为COD cv .NH 3 -N 和TP ，其水质见表1。表1鹤市河2018年水质监测结果
2.3设计目标
监测时间
COD "/
(
mg  % L  1)
NH 3 - N/
reactor technology
(
m e  % L  1)
TP/( mg % L -1 )
水质 类别
2018年1月210.52
0. 15
+类
2018年3月15  1.490.31V 类
2018年5月40.05
0. 15）类2018年7月4
0.070. 18
）类2018年9月10
0.56
0.21+类
2018年11月
110. 330. 13
）类
理的治理措施，完善鹤
和干流
完整的水生态，恢复水体的 ，使鹤市河
水质常年保持在）类。3
3.1设计构思
鹤 要污染物为农田面源和零星生、养 水，在源头控制和过程
不具备条件的前，只 端
治理的方式来实现预
期目标，即 在 内 态治理措施来实现
污染物降解的目的。鹤 为山区 ，降 河水泥 量较大，并
多雨， 内很容 积
泥沙，设计
泥
浚作为生态治理措施的首
要步骤并且作为常态化管护措施。考虑到 泥沙
会掩埋
内挂膜
，影响挂膜效率和 ，
效果，因此
不考虑
物膜措施。其
物制剂、生态浮岛、
湿地 施在 治理中不
太适用，对比分析，优选植物修复 作为支流
的 态治理 施。
鹤市河干流主要污染源为1.5 X104 m 3/d 市政
尾水，在污水处理
不具 标 条件的前
, 态治理措施的对比分析，首采取人工湿地
对尾水进行深度 再.河道
内，降低
内的外源污染物负荷。
3.2设计问题分析与优化处理
直接在 岸 植水生植
，在
流速 的 ，水植 容 根，并
且在
曲段
量泥沙，会掩埋水生植
。因此，采单一的植物修复措施很难 程
施效果，影响植被修复功能的发挥。此外，河
水位较低，大部分河段不具
水植被的 条件。
以
，
考虑在不影响 行洪的前提下，在适
置 态透水坝（图1 ）。 置 态
透水 在上游一个缓冲区，
延水 -
间，促进水中泥沙和营养盐的沉降。生态透水
的 作 游缓冲区常水位，为水
植物提供
条件，
好地发挥水生植物的
吸收、吸附
水质的作用。生态透水
的
料也具有快速
作用，能进一步
水。
300
1 200700700700
1 800
'沉水植物［挺水植物
500 :-
水流方向
J
孔径50x 60 mm 格宾石笼网加固
45~60 mm
斜发沸石
123幽陶53°-产灰石碎石
装填粒径6280mm 卵石
土工布
300 g/m 2
600碎石
80~100 mm
图1生态透水坝
在河道流速较快的河段，通过松木桩围护的方 式，在河道两侧构建挺水植
植池（图2 "，防
水对植被的冲刷，
植挺水植被的 和 ，不 响水 植 对 污染物降 作 的 发。
在鹤 干 段，污水处理 尾水的水
施优选垂直 湿地，但由于干 遍布村镇
及农田，不具
垂直
湿地的条件。基于
151供水技术2021年2月
以上分析，考虑内滩地，地(图3)，将有的单态多水路网状水，水植被的种植，将地成的湿地，-植发挥河道水污染物吸附、降、吸收作用，达到水的目的。
图2挺水植物种植池
，在不影响行洪的原则下，在地改段下游橡胶坝(图4"，发水效能，为
游湿地态水位，为水生植物、水动物营造良好的生境，使其更好地发态作用，以达到水
图4橡胶坝意向图
3.3工程效果
程实施后，态透水坝发好的缓流沉砂作用，岸的植渐稳定生长，河道内整态渐完善，稳定发水体自'干内地完，橡胶对水位的作用，逐渐的湿地，水生植；内局部的塘，在内植物代谢、维管束植物、浮游生物，以及稀释、和凝等多的综合作，干水步，得到善，2所示。目前鹤市水质已在)类水质标准，达到工程设计的水质目标。
表2工程实施后鹤市河水质监测结果
监测COD Cr/NH3-N/TP/水质
时间(m g・L1)(mg・L-1)(mg・L-1)类别2020年5月180.410.18)类2020年6月130.060.19)类2020年7月100.050.10'类
4
河道治理是一个多专业交叉、系统性的工程，治理措施多样，其态治理措施以可、可循环的式来实现水生态的健康营造，具有的优'在多态治理措施的，要充分考虑项目的特点，采取针对、效果、投资造价低的施。在项目设计过程中，特、污染源类别、场地条件、投资预多重因素可规处理办法无法实施，及调整设计，多重施来有设计愿景的实现成为设计的。
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作者简介：陈家林(1990-),
男，河南南阳人，硕
士，主要研究方向为
流域治理与生态修复。
E-mail:836288920@qq
收稿日期：2021-01-05
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