海綿城市建設中黑臭水體整治的技術探討

賴佑賢 彭 瑜 肖孟富

(1.廣州市水電建設工程有限公司， 廣東 廣州 510600；2.珠江水利科學研究院， 廣東 廣州 510000)

海綿城市建設中黑臭水體整治的技術探討

賴佑賢1彭 瑜2肖孟富1

(1.廣州市水電建設工程有限公司， 廣東 廣州 510600；2.珠江水利科學研究院， 廣東 廣州 510000)

本文分析了海綿城市建設與黑臭河道綜合整治等當前熱點問題，從多目標生態(tài)水系修復理念與技術出發(fā)，闡述整治黑臭水體的技術體系，與海綿城市建設相結合的意義與效用。并進一步論述了生態(tài)岸線的基本理念、功能與實踐。針對新形勢，樹立創(chuàng)新理念，開發(fā)環(huán)保清淤等新技術，發(fā)展新型生態(tài)護岸，并介紹了幾項新型專利生態(tài)護岸型式，以適應海綿城市建設的黑臭河道綜合治理的需求。

海綿城市； 黑臭水體； 生態(tài)護岸， 環(huán)保清淤

1 研究背景

長期以來由于不注重自然水平衡的保護，產(chǎn)生了雨水資源流失、城市內(nèi)澇頻發(fā)、城市水體水質(zhì)惡化等問題。

建設海綿城市是要達到“自然積存、自然滲透、自然凈化”的目標，并協(xié)調(diào)綠色系統(tǒng)與灰色系統(tǒng)，從“滲、滯、蓄、凈、用、排”出發(fā)，對雨水進行滯留、滲透和利用，實現(xiàn)污染治理、水資源平衡和排水防澇的多目標。

城市黑臭水體綜合治理要統(tǒng)籌水環(huán)境、水資源和水生態(tài)多方面，完善“四源同治”的系統(tǒng)治水體系，達到消除劣Ⅴ類黑臭水體，恢復河流的生態(tài)功能的目標。

海綿城市工程是一個新興的、綜合性跨領域技術體系，包括流域治理、污染控制、內(nèi)澇防控以及水資源的保護、水源涵養(yǎng)、水土保持、生態(tài)文明影響等方面。

海綿城市建設與黑臭河道治理緊密相關，黑臭水體整治是海綿城市建設的突破口，海綿城市是黑臭水體整治的標本兼治之策。

2 多目標生態(tài)水系建設的技術集成

城市水系在城市排水、防澇、防洪及改善城市生態(tài)環(huán)境中發(fā)揮著重要作用，要根據(jù)其功能定位、水體現(xiàn)狀、岸線利用及濱水區(qū)規(guī)劃，實現(xiàn)污染控制、水資源的保護、水源涵養(yǎng)、水土保持、生態(tài)文明等多目標生態(tài)水系。城市黑臭水體成因復雜，其整治要從控源截污、內(nèi)源治理、引水補源、生態(tài)修復等方面推進。

在工程措施中，有兩方面技術在快速發(fā)展：一是河道重污染底泥的環(huán)保清淤技術；二是生態(tài)護岸技術。

首先，環(huán)保清淤不僅可以消除河道的內(nèi)源污染，修復河流生態(tài)，還可以增加河道過流斷面，提高河道的行洪能力與洪水的滯、蓄能力。

其次，黑臭河道綜合治理中，岸線作為陸地與水域之間的過渡帶，岸線區(qū)起到了過濾器的作用。生態(tài)護岸利用植物或者植物與土木工程相結合，可以凈化水體。在海綿城市建設中水體與土壤相互涵養(yǎng)的交換地帶，增加水體下滲維持水體循環(huán)，營造生物棲息地。

環(huán)保清淤技術與生態(tài)岸線不僅對黑臭河道整治能起到一定作用，也是海綿城市建設的重要一環(huán)。

3 重污染底泥環(huán)保清淤技術

3.1 環(huán)保清淤的必要性

河道底泥中污染物長期大量累積，內(nèi)源污染富集與釋放(物理、化學、生物等過程)，底泥有機污染物長期厭氧分解產(chǎn)生H2S 等臭氣，F(xiàn)eS 等有色金屬硫化物造成黑臭。

由于河道淤積，降低了行洪能力，有毒的污染物致使水生動植物漸趨消亡，降低了水生生物的多樣性，威脅水生生態(tài)環(huán)境的安全。清除河道重污染底泥，消除河道底泥重金屬污染，并使污染底泥達到穩(wěn)定化、資源化處置，促進河道水環(huán)境良性循環(huán)與水生態(tài)系統(tǒng)修復。

重金屬污染底泥清淤工程是一個環(huán)保、生態(tài)的系統(tǒng)工程，其本身需要結合淤泥環(huán)保開挖技術、淤泥環(huán)保輸送技術、平面及深度控制技術、尾水環(huán)保處理技術等。本工程實施過程中還需要滿足以下要求：?注重清淤生態(tài)環(huán)保；?全封閉的管道輸泥；?底泥穩(wěn)定化處置，不產(chǎn)生二次污染。

3.2 環(huán)保清淤工藝流程

環(huán)保清淤工藝流程如圖1所示。

圖1 環(huán)保清淤工藝流程

絞吸挖泥船清淤對周邊環(huán)境影響最小，機械脫水減量化，加調(diào)理劑、改性劑使重金屬穩(wěn)定化，并達到無害化，最后實現(xiàn)資源處置的目標。

4 生態(tài)岸線的功能及形式

4.1 生態(tài)護岸的功能

生態(tài)護岸是以治河工程學為基礎，融生物學、生態(tài)學、環(huán)境學、園林學和景觀學等學科為一體的新型河道護岸技術。生態(tài)護岸集防洪效應、生態(tài)效應、景觀效應和自凈效應于一體，是治河工程學科發(fā)展到相對高級階段的產(chǎn)物，是現(xiàn)代人渴求與自然和諧相處的需要。

4.2 生態(tài)護岸的常用形式

近年，生態(tài)護岸發(fā)展很快，其主要分兩大類。一類是柔性護坡，主要包括柔性生態(tài)土工袋護坡技術，環(huán)保椰纖維植生毯護坡技術，蜂巢格室護坡技術，聯(lián)體植生袋護坡技術，機織有紡土工石籠袋技術等柔性生態(tài)土工袋護坡、植被型生態(tài)混凝土護坡、石籠網(wǎng)結構生態(tài)護岸。一類是自穩(wěn)定結構擋墻，主要包括榮勛生態(tài)擋墻、自嵌式生態(tài)擋墻等。

4.3 利用新型海綿性材料發(fā)展生態(tài)護岸

根據(jù)海綿城市建設目標的要求，雨水要通過“海綿體”的下滲、滯蓄、凈化、回用，有效緩減城市內(nèi)澇的壓力，減輕水質(zhì)污染。發(fā)展新型生態(tài)護岸，以充分開發(fā)利用新型海綿性材料，提高海綿體質(zhì)的規(guī)模和質(zhì)量的要求。

4.3.1 柔性生態(tài)土工袋護坡技術

生態(tài)土工袋由聚丙烯(PP)或者聚酯纖維(PET)為原材料制成。運用于建造柔性生態(tài)邊坡建設土工袋邊坡防護綠化河岸護坡。

生態(tài)植被袋坡面植被恢復技術是采用內(nèi)附種子層的土工材料袋，通過在袋內(nèi)裝入植物生長的土壤材料，在坡面或坡腳碼放，起到攔擋防護。坡面草本、灌木群落的生長，可提高坡面抗沖刷能力，同時對雨水徑流中泥沙起到阻攔的功能，達到減少水土流失、生態(tài)修復的目的。

4.3.2 環(huán)保子纖維植生毯護坡技術

環(huán)保子纖維植生毯是全部采用純天然材料椰子纖維通過沖壓針刺加工做成供植物生長的基帶，呈長方體網(wǎng)孔狀結構，椰子纖維植被毯厚度為8～10mm，纖維粗細適中、長度范圍合理(纖維長度10～20cm)。

椰子纖維基帶，可加以肥料、營養(yǎng)劑、保水劑、各類草種等，為植物生長提供良好的生長條件，同時達到護坡綠化的效果。環(huán)保椰子纖維植生毯護坡如圖2所示。

圖2 環(huán)保椰子纖維植生毯護坡示意圖

4.3.3 蜂巢格室護坡技術

用新型的高強度土工合成材料，經(jīng)高強力超聲波焊接而形成的一種三維網(wǎng)狀格室結構。在坡頂坡面壓固、錨固后，展開成蜂窩狀的立體網(wǎng)格，填入泥土、碎石、混凝土等松散物料，構成具有強大側向限制大剛度的結構體。蜂巢格室梯形河渠襯砌如圖3所示。

蜂巢格室系統(tǒng)為生態(tài)河渠提供了多種型式的柔性護岸。提高護岸抗沖刷能力及穩(wěn)定性。

圖3 蜂巢格室梯形河渠襯砌保護系統(tǒng)

4.3.4 聯(lián)體植生袋護坡技術

聯(lián)體植生袋護坡綠化技術，是通過在坡面上鋪設、錨固聯(lián)體植生卷材，把種子和有機質(zhì)資材以及發(fā)育基質(zhì)，壓送注入到聯(lián)體植生卷材內(nèi)，從而在各類邊坡表面形成長期穩(wěn)定的植物生長基礎層。

聯(lián)體植生袋護坡技術可使混凝土、漿砌石、巖石等硬質(zhì)坡面以及其他無土壤地帶的實現(xiàn)綠化，達到傳統(tǒng)河道硬質(zhì)護岸以及道路兩側高陡巖質(zhì)邊坡的生態(tài)修復目的；也能夠提高土質(zhì)邊坡抗沖刷、抗雨水侵蝕及水土保持能力；構建多自然型生態(tài)河道。聯(lián)體植生袋護坡如圖4所示。

圖4 聯(lián)體植生袋護坡示意圖

4.3.5 生態(tài)混凝土護坡技術

生態(tài)混凝土護坡技術是考慮了環(huán)境因素的新型生態(tài)混凝土護坡技術。解決了護面硬化與生態(tài)化的矛盾，可廣泛用于水利工程邊坡治理和保護。

生態(tài)混凝土護坡的優(yōu)勢：?具有優(yōu)越的力學性能；?具有良好的透水性、孔隙特征；?可實現(xiàn)植物生長、自然凈化水質(zhì)，促進自然生態(tài)環(huán)境。生態(tài)混凝土護坡如圖5所示。

圖5 生態(tài)混凝土護坡示意圖

4.3.6 榮勛擋墻與自嵌式擋墻技術

榮勛擋墻與自嵌式擋墻都是互鎖型，整體連鎖結構，結構穩(wěn)定性強，防洪效果好，施工工藝較簡單，在水利工程上都可代替漿砌石護岸。榮勛擋墻不需另設置反濾措施，自嵌式擋墻還需要加反濾層。

榮勛擋墻與自嵌式擋墻的生態(tài)孔全立面布置，具有保土、透水性、恢復自然河道的生態(tài)功能、滿足工程的生態(tài)景觀性都等點，被廣泛應用。

5 結 論

本文總結海綿城市建設和黑臭河道生態(tài)修復等當前熱點問題，從多目標生態(tài)水系建設理念與路線出發(fā)，闡述整治黑臭水體的技術體系；環(huán)保清淤可有效清除內(nèi)源污染，恢復河流生態(tài)功能。生態(tài)護岸具有防洪效應、生態(tài)效應、景觀效應與環(huán)境效應，是對具有自然積存、自然滲透、自然凈化功能的海綿城市的重要保障。

本文針對新的形勢，樹立創(chuàng)新的理念，開發(fā)環(huán)保清淤等新技術，發(fā)展新型生態(tài)護岸，并介紹了幾項新型專利生態(tài)護岸型式，以適應海綿城市建設的黑臭河道綜合治理的需求。新技術的應用不僅有效改善河流的水環(huán)境，還可逐步恢復河道生態(tài)功能，改進河道親水性。具有進一步推廣的價值。fffffd

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Discussion on black and odorous water treatment technology in construction of sponge city

LAI Youxian1, PENG Yu2, XIAO Mengfu1

(1.GuangzhouHydropowerConstructionEngineeringCo.,Ltd.,Guangzhou510600,China;2.PearlRiverWaterConservancyScienceResearchInstitute,Guangdong510000,China)

In the paper, sponge city construction, comprehensive treatment for black and odorous rivers and current hotspot topics are analyzed. The technology system of treating black and odorous waters, the significance and effect of combining with sponge city construction are described from the aspects of multi-objective ecological water system restoration concept and technology. Basic concept, function and practice of ecological coastline are further described. Innovation concept is established, environment-friendly dredging and other new technology are developed, novel ecological revetment is developed, and several novel patent ecological revetment types are introduced aiming at new situation, thereby adapting to demand of treating black and odorous rivers comprehensively in construction of sponge cities.

sponge city; black and odorous waters; ecological revetment; environmental protection dredging

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.01.012

TV212

A

2096-0131(2017)01- 0038- 04