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(2)河流濕地修復工程生態修復技術

根據濕地的組成和生態系統特征,濕地的生態恢復可以概括為濕地生境恢復、濕地生物恢復和濕地生態系統結構和功能恢復三個部分。相應地,濕地生態修復技術也可以分為三類:

1.濕地生境恢復技術

濕地生境恢復的目標是通過采取各種技術措施提高生境的異質性和穩定性。濕地生境恢復包括濕地基底恢復、濕地水狀況恢復和濕地土壤恢復。濕地基底的修復是通過采取工程措施,維持基底的穩定,穩定濕地面積,改造濕地的地形地貌。基底修復技術包括濕地基底重建技術、濕地及上遊水土流失控制技術、清淤技術等。

濕地水條件的恢復包括濕地水文條件的恢復和濕地水環境質量的改善。夾河濕地水文條件的恢復通過疏浚水系等水利工程措施實現;濕地水環境質量改善技術包括汙水處理技術、水體富營養化控制技術等。需要強調的是,由於水文過程的連續性,需要嚴格控制源頭河流的水質,加強夾河上遊及相關支流的生態建設。土壤修復技術包括土壤汙染控制技術和土壤肥力修復技術。

2.濕地生物修復技術

該技術主要包括物種繁育與培育技術、物種引進技術、物種保護技術、種群動態調控技術、種群行為控制技術、群落結構優化配置與形成技術、群落演替控制與恢復技術。

3.生態系統結構和功能的恢復技術

該技術主要包括生態系統的總體設計技術、生態系統的構建與整合技術等。濕地生態恢復技術的研究既是濕地生態恢復研究的重點,也是難點。

本著過程經濟、技術穩定、管理簡單的設計原則,考慮生態保護與水質凈化相協調,環境效益與經濟效益並重,濕地建設與農村產業結構調整相統壹,根據夾河地貌特點確定濕地生態修復工程方案。在全面調查嘉禾濕地資源背景和環境狀況的基礎上,重點保護現有濕地資源和環境,部分疏浚淤積濕地,實施退耕還濕工程,恢復濕地植被,加強保護設施建設,為嘉禾濕地的全面保護和可持續發展奠定基礎。

濕地生態修復工程首先是實施清淤接駁工程,增加濕地水域面積,增加濕地蓄水量。其次,對水域的土壤護坡和混凝土護坡進行生態護坡和濕地植物種植工程,主要進行生態護坡和濕地植物種植,形成河流滯留池,在保證河流水質凈化效果的基礎上兼顧景觀發展。

4.濕地建設的主要技術方案

該方案本著確保河流水質安全、促進經濟發展和社會穩定的原則,在河流綜合整治過程中需要走壹條科學的治汙之路,即從流域內每壹條集水河流入手,按照目標、總量、項目、投資壹體化的小流域治理思路,實施“治”、“用”、“保”戰略,綜合運用經濟、法律、科技和必要的行政手段。註重發揮市場機制、宏觀管理機制和公眾參與機制的作用,全面推進流域經濟結構調整、城市環境基礎設施建設、清潔生產、汙染控制、汙水再生利用、生態保護和建設,紮實推進流域汙染綜合治理。

所謂“治”,就是治汙。是指以循環經濟和工業生態理念為指導,綜合采取結構調整、清潔生產、末端治理、環境基礎設施建設、面源汙染控制、清淤疏浚等全過程汙染防治措施,解決流域環境汙染問題。

所謂“用”,就是水資源在行政區域內的全流通。立足節水,因地制宜,分類指導,充分利用閑置荒地和廢棄河道,建設再生水調蓄設施,合理規劃汙水回用工程,最大限度實現水資源的流域內循環,減少汙水排放。

所謂“保護”,就是流域的生態修復和功能強化。在汙染治理和汙水資源化的基礎上,采取濕地建設、水土保持、小流域開發治理、自然保護區建設等生態修復重建技術,強化流域生態修復進程,使其盡快向提高自凈能力、改善水質和生態環境、恢復應有生態功能的有利方向轉變。

就處理技術的內在屬性和特點而言,受汙染河流的凈化技術壹般分為物理/化學技術和生物/生態技術。

物理/化學技術是目前城市河道整治中常見的應急技術,主要包括河道曝氣、底泥疏浚、引水沖汙、添加化學藥劑等。物理/化學技術短期效果好,但成本高,且只能處理小河流或景觀價值高的河流,對環境有壹定副作用,生態效果不理想,難以長期應用。

目前,生物/生態技術主要包括生物過濾、人工濕地、滯留池、多自然河道和植物浮床。

(1)生物過濾技術

生物過濾技術屬於受汙染河流的強化處理技術,特別適用於汙染嚴重的河流支流的水質凈化。生物過濾技術結合了生物膜的降解特性和填料的過濾功能,既具有生物膜處理技術處理效率高、沖擊負荷大的特點,又具有過濾技術的穩定性(在不同環境條件下對不同種類和大小的汙染物有壹定的去除能力),技術的適用性和可持續性比較強;生物過濾技術還可以通過調節運行條件實現多種汙染物去除功能(如脫氮除磷)。

(2)加強人工濕地技術。

濕地是陸地和水域的過渡地帶,具有獨特的生態結構和功能,是自然環境中自凈能力較強的區域之壹。人工濕地可以利用天然或人工的池塘或溝渠,在底部鋪設不透水層,填充壹定深度的土壤和填料形成填充床,在表面種植壹些速生耐水植物(如蘆葦和香蒲),形成含有多種基質和生物的獨特生態環境。因此,人工濕地是壹種良好的汙染河水生態凈化技術。

根據水流模式,人工濕地可分為潛流(SSF)和表面流(FWS)。其凈化機理主要包括:①過濾沈澱;②吸附和離子交換;③汙染物的降解;④植物對養分的吸收;⑤病原體的滅活。

表面流濕地類似於自然沼澤濕地。汙水在人工濕地床表面流動,水位較淺,壹般在0.1 ~ 0.6m左右..這種人工濕地具有投資少、操作簡單、運行費用低等優點。缺點是占地面積大,水力負荷低,去汙能力有限,受氣候影響大,夏天會產生蚊蠅和異味。除了改善水質,表面流人工濕地還為人們提供了美學價值,為水生野生動物提供了棲息地。表面流人工濕地常用於湖泊和河流的水質凈化和生態恢復。

潛流濕地系統中,汙水在濕地床內部流動,可以充分利用基質層表面生長的生物膜、豐富的植物根系和基質截留,有效延長水力停留時間,提高濕地系統的處理效果和處理能力。同時,由於水在土層以下流動,具有保溫性好、對處理效果影響小、衛生條件好等優點。它是目前被廣泛研究和應用的濕地系統。與表面流濕地相比,潛流人工濕地存在易堵塞、管理復雜、投資高、環境友好性差等缺點。

在具體應用中,可以選擇不同的基質(土壤和填料),根據實際情況種植不同的植物,利用系統中不同的基質、植物、微生物和動物形成的獨特生態環境來凈化受汙染的河水。

(3)滯留池技術

國外對滯洪池技術的應用和研究最早出現在20世紀60年代,並逐漸引起重視。在美國、加拿大、日本等國家,已經廣泛應用於強化控制暴雨徑流汙染和汙染河流的自凈能力,並形成了成熟的應用技術,獲得了大量的設計、運行和管理經驗和參數。河流穩定塘在中國有很多類似的應用。河道滯洪池技術通過直接在河床上修建堰體,可以延長河水單位距離的滯留時間,促進顆粒汙染物的自然沈降,提高河水的透明度。河水中的有機汙染物在河灘、河岸、池塘中可通過植物吸收和微生物吸附降解,減少氮、磷等誘發富營養化的物質。利用堰上的跌水來加強河流的自然復氧,最終提高河流單位距離的自凈能力。河流滯洪池技術相對容易實施,管理簡單,更適合寬灘小河流的汙染控制和修復。

(4)多自然河流技術

“多自然生態河流”是指“多種動物、植物和微生物能夠生存繁衍的河流”。多自然生態河道的建設主要是基於對河流環境條件的自然模擬和強化,可以再生河流生物群落,同時創造良好的生態環境和自然景觀。

自然河流是壹個復雜的生態系統,由不同的生物群落組成。從廣義上講,河道的物理結構可分為:河床部分(水生區)、河漫灘部分(水交換區、兩棲區)和受水影響的河岸帶。構建多元自然生態河道,就是從這三個層面,通過自然模擬和強化環境條件,創造適合各類生物棲息繁衍的環境條件,再生各類生物群落,恢復和強化河道自凈能力,重建良好的河道生態系統。

(5)植物浮島技術

生物浮島技術是利用生態工程原理,用木材、泡沫等輕質材料在汙染河流中建造浮島,以浮島為載體在水面種植植物,形成微生物、昆蟲、魚類、鳥類、植物等自然生物棲息地,形成生物鏈,幫助水體恢復,降解水體中的COD、氮、磷含量。主要適用於富營養化和有機汙染的河流。此外,它還具有為生物提供生存空間、改善景觀和消浪護岸等功能。生物浮島根據浮島植物是否與水接觸分為幹浮島和濕浮島。

植物浮島技術的核心是在水面種植植物,利用植物生長從汙染水體中吸收大量汙染物(主要是氮、磷等營養物質),並通過收割植物將其移出水面。還可以在植物根部放置軟性填充物,進壹步促進植物生長,去除水中的汙染物。

生態浮島可就地治理河流,工程量小,投資低;處理效果好,自然景觀和諧;實現資源的可持續利用;使用壽命長,維護簡單;避免重復汙染和治理,實現壹次投資長期受益。2002年6月~ 10月和2003年5月~ 10月,在喬莊上遊建立了5000m2的生物浮島,植物為美人蕉和墨旱蓮,取得了良好的水質修復效果,創造了優美的景觀效果。但植物浮島技術成本高,適用性有限。

(6)生態護坡技術

河道生態修復延伸到水環境綜合整治。生態護坡是以保護和創造生物良好的生存環境和自然景觀為前提的。在生物群落再生的同時,建設設定抗洪強度的河道堤防保護工程,可以改善水系功能,提高水質,將被人類嚴重幹擾和破壞的河道恢復為水體與土壤、水體與生物相互涵養的近自然河道,適宜生物生長。因此,生態護坡技術在水環境綜合整治中逐漸得到應用和發展。

(7)其他

包括添加生物制劑和生物操縱等。,主要是通過在人工條件下強化微生物對汙染物的降解能力來達到凈化水質的目的。

生物/生態技術的主要優勢:

1)基建和運行費用低,管理方便,經濟可行。生物/生態技術可以利用太陽能作為汙染凈化系統的能源,通過微生物、動物和植物的自然生長,降解、吸收和轉移河水中的汙染物,較少需要輸入人工能源和物質。其次,在壹定的條件下,微生物、動植物可以按照壹定的規律自行生長繁殖,起到凈水的作用,維護凈化系統的運行需要較少的人為管理。

2)副作用小,對環境無害或危害小。生物/生態技術利用自然界原有的或稍加改造的生物代替人工物質凈化河水,環境相容性好,對環境無二次汙染。在穩定的河流生物/生態凈化系統中,內部物質轉化和能量流動處於平衡狀態,各種生物相互依存、相互制約,不容易對外部環境造成沖擊。

3)對環境變化的自我調整和適應。微生物有很強的變異能力,植物也有壹定的自我調節能力。因此,當河水中的汙染物發生變化時,生物/生態技術仍能在壹定程度上發揮凈水作用,且同壹技術對不同類型的河水汙染具有良好的適用性。

4)可結合親水景觀建設,外在表現自然友好,更人性化。生物/生態技術利用天然生物代替人工化學物質或機械來凈化河水,可以很容易地與原始自然環境融為壹體。

由於上述優點,生物/生態技術在受汙染河流的治理中越來越受到重視和應用。目前,實施人工濕地和滯洪池技術對受損河流進行生態修復和水質凈化已逐步推廣。

人工濕地凈水工程建設是流域“治、用、保”綜合治理思路的關鍵環節之壹,也是凈化流域汙染物的最後壹道屏障。人工濕地凈水工程建設的成敗直接關系到能否實現流域水質目標。

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