杭州市平原河道生態(tài)治理措施設(shè)計(jì)研究
——以江干區(qū)十號(hào)河為例

馬華華，王雯雯

(1.浙江廣川工程咨詢有限公司，浙江杭州 310020；2.浙江省杭州市江干區(qū)城市管理綜合監(jiān)管中心，浙江杭州 310000)

河道是城市環(huán)境的重要組成部分，具有改善城市景觀、美化環(huán)境等生態(tài)功能，此外還承擔(dān)著防洪排澇、調(diào)節(jié)小氣候、維持生態(tài)平衡等社會(huì)功能[1]。城區(qū)河道作為城市重要的環(huán)境和資源載體，直接關(guān)系著城市的生存，制約著城市的發(fā)展[2]。杭州是我國(guó)著名的風(fēng)景旅游城市，因水而名、因水而美、因水而興，杭州市區(qū)內(nèi)河網(wǎng)縱橫交錯(cuò)，水資源非常豐富[3]，但城市化快速發(fā)展使得杭州水生態(tài)系統(tǒng)面臨巨大壓力，河道水污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，大部分河道水質(zhì)為劣IV類(lèi)水體，直接影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和市民的生活品質(zhì)[4]。近年來(lái)杭州市大力開(kāi)展河道生態(tài)整治，城區(qū)部分河道水質(zhì)有了明顯改善，但受制于治理理念、手段的局限性，距離“水清、流暢、岸綠、景美、宜居、繁榮”的治理目標(biāo)仍有一定距離[5]。為認(rèn)真貫徹落實(shí)浙江省委省政府“五水共治”戰(zhàn)略部署，打造親水型宜居城市，杭州將大力開(kāi)展河道生態(tài)治理建設(shè)。筆者以杭州市江干區(qū)十號(hào)河為例，初步總結(jié)平原河道生態(tài)治理的主要措施，以期為同類(lèi)項(xiàng)目治理提供參考。

1 項(xiàng)目概況

十號(hào)河位于杭州市江干區(qū)九堡鎮(zhèn)三衛(wèi)村，沿杭海路走向，長(zhǎng)1 260 m，平均寬度43 m，水域面積5.4萬(wàn)m2，河道護(hù)岸部分為塊石駁坎，部分為自然土質(zhì)駁坎(未整治)。十號(hào)河底部淤積嚴(yán)重，且淤泥內(nèi)含大量腐爛的枯枝落葉、水生植物尸體以及人類(lèi)活動(dòng)丟棄的垃圾等。無(wú)清水水源補(bǔ)給，河道補(bǔ)水主要靠?jī)砂渡钗鬯?、生產(chǎn)廢水和降雨等。根據(jù)2014年9—12月4次現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告，十號(hào)河水質(zhì)均維持在劣V類(lèi)水(具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1)。十號(hào)河水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，發(fā)黑發(fā)臭，浮葉植物生長(zhǎng)比較茂盛，沉水植物和水生動(dòng)物稀少，河道生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞，直接影響周邊群眾的生產(chǎn)生活。

表1 十號(hào)河水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

2 河道污染分析

在進(jìn)行河道治理前對(duì)河道污染情況進(jìn)行全面科學(xué)分析，找出問(wèn)題根源，制訂合理的河道治理方案及治理措施。根據(jù)實(shí)地調(diào)查結(jié)果，十號(hào)河河道污染源分為內(nèi)源污染和外源污染。

2.1內(nèi)源污染

2.1.1底泥污染。十號(hào)河主要內(nèi)源污染源是河道底部淤泥，底泥厚度為1.0～2.0 m，嚴(yán)重超出正常底泥厚度范圍。河道水體長(zhǎng)期接納外源污染而沉積于底泥，現(xiàn)底泥富含腐爛有機(jī)質(zhì)，已經(jīng)發(fā)黑發(fā)臭，并不斷向水體釋放，導(dǎo)致河道水體被污染。

2.1.2藻類(lèi)。十號(hào)河河道水體中營(yíng)養(yǎng)鹽含量較高，造成藻類(lèi)大量繁殖，導(dǎo)致水體透明度下降。藻類(lèi)聚集在水體表面嚴(yán)重阻礙大氣的復(fù)氧過(guò)程，同時(shí)，藻類(lèi)過(guò)度繁殖后的死亡殘?bào)w，為微生物的生長(zhǎng)提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，好氧微生物快速生長(zhǎng)繁殖，大量消耗水體中的溶解氧，導(dǎo)致水體進(jìn)入嚴(yán)重缺氧狀態(tài)，破壞水生生態(tài)平衡。

2.1.3水生植物殘?bào)w。十號(hào)河布設(shè)了大面積的生態(tài)植物浮床，但由于缺少維護(hù)和日常管理，導(dǎo)致水生植物大面積死亡，增加了水體中有機(jī)物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，引發(fā)河道二次污染，使微生物大量繁殖，從而快速消耗水體中溶解氧，降低了水體自凈能力。

2.2外源污染

2.2.1農(nóng)業(yè)面源污染。河道西側(cè)存在較大面積農(nóng)田，農(nóng)田中的泥沙、營(yíng)養(yǎng)鹽、農(nóng)藥及其他污染物在降水或灌溉過(guò)程中，通過(guò)農(nóng)田地表徑流、壤中流、農(nóng)田排水等途徑進(jìn)入水體，造成污染。

2.2.2大氣污染物。隨著杭州經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工礦企業(yè)大力興建和汽車(chē)保有量急速增加，導(dǎo)致杭州大氣污染嚴(yán)重[6]。大氣污染物隨降雨進(jìn)入河道，污染水質(zhì)。有研究表明，大量的大氣污染物進(jìn)入河道水體，會(huì)引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，危害水生生物，降低河道自動(dòng)修復(fù)能力，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)平衡[7]。

2.2.3固體廢棄物。十號(hào)河周邊居民生活生產(chǎn)中所產(chǎn)生各類(lèi)生活垃圾經(jīng)雨水沖刷流入河道，部分垃圾物質(zhì)經(jīng)重力作用沉入河道底部，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的作用腐爛變質(zhì)，使河道發(fā)臭。此外，十號(hào)河周?chē)ㄔO(shè)項(xiàng)目施工產(chǎn)生廢棄物等也會(huì)對(duì)河道水體產(chǎn)生不利影響。

2.2.4工業(yè)廢水和城市污水。工業(yè)廢水和城市污水是十號(hào)河最主要的外源污染來(lái)源，主要通過(guò)固定的排污管涵排入河道。前者具有量大、種類(lèi)多、成分復(fù)雜、毒性強(qiáng)、凈化和處理困難等特點(diǎn)，某些有毒物質(zhì)能夠通過(guò)動(dòng)植物的富集作用和食物鏈傳遞對(duì)人體造成危害[8]；后者是各種生活廢水的混合物，以有機(jī)污染物為主，有研究表明，城市污水排入河道后會(huì)大量消耗水中溶解氧，使水生生態(tài)系統(tǒng)惡化，危害水生生物，河道水體失去原有功能[9]。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果：十號(hào)河共有固定入河排污口52個(gè)，接納污水量為661 t/d，其中400 t為附近垃圾發(fā)電廠排出的工業(yè)廢水，230 t為來(lái)歷不明的污水，31 t為廁所、浴室排出的生活污水。十號(hào)河河道面對(duì)大量的污水排入，自身凈化能力遠(yuǎn)不及排污速度，自動(dòng)修復(fù)功能被破壞，從而使得河道迅速變成影響周邊環(huán)境的臭水河道。

3 治理措施

針對(duì)十號(hào)河水質(zhì)污染現(xiàn)狀，并結(jié)合實(shí)際情況，主要采取了底泥活化改良、微生物菌劑凈化水質(zhì)、生態(tài)基及浮島帶優(yōu)化改造和種植水生植物等措施進(jìn)行綜合治理。

3.1污水預(yù)處理十號(hào)河水中含有高濃度的垃圾滲濾液，且上游短期內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)截污，源頭污染治理成為當(dāng)務(wù)之急，故采取了進(jìn)水預(yù)處理方案，將污水?dāng)r截于上游進(jìn)口區(qū)段，利用高活性微生物群落聯(lián)合降解，對(duì)污水進(jìn)行集中性、高強(qiáng)度處理，保證進(jìn)入中下游段的水質(zhì)得到深度凈化，不會(huì)影響中下游河段的水質(zhì)。

污水預(yù)處理技術(shù)采用曝氣增氧加人工介質(zhì)強(qiáng)化處理相結(jié)合的生物強(qiáng)化處理工藝。在上游進(jìn)水口處設(shè)置一套人工介質(zhì)強(qiáng)化處理區(qū)，用100 m×1 m 的松木樁土壩圍隔起來(lái)，將污水?dāng)r截于人工介質(zhì)強(qiáng)化處理區(qū)，集中處理上游進(jìn)水，經(jīng)處理后的河水從土壩兩端的溢水管流出。

松木樁土壩由松木樁、 細(xì)沙、挺水植物組成，呈“一”字型，外圍打成排的松木樁，內(nèi)部填充土袋，上部種植挺水植物(梭魚(yú)草)。人工介質(zhì)強(qiáng)化處理區(qū)內(nèi)采用人工介質(zhì)強(qiáng)化處理技術(shù)對(duì)攔截污水進(jìn)行集中接觸氧化處理，人工介質(zhì)采用組合填料和仿水草辮簾式填料，凈化后的污水經(jīng)過(guò)土壩兩端的溢水管流出，達(dá)到水質(zhì)改善、營(yíng)造美麗水環(huán)境的目的。

3.2底泥活化改良十號(hào)河底泥富集了高濃度的有機(jī)污染物，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)可知，河流底泥生化需氧量(COD)釋放的平均速率為0.50 t/d[10]。底泥的釋放量是直接入河COD的10%左右，當(dāng)河道外源攔截90%時(shí)，底泥COD的釋放量將是直接入河COD的30%左右。因此河流底泥對(duì)水質(zhì)的影響明顯，特別是中遠(yuǎn)期影響將逐漸凸現(xiàn)。

根據(jù)對(duì)河底淤泥取樣檢測(cè)結(jié)果，底泥主要含氮磷物質(zhì)較多，因此采用了復(fù)合硝化菌底質(zhì)改良劑等，現(xiàn)場(chǎng)控制劑量標(biāo)準(zhǔn)為1 g/m3，通過(guò)人工稀釋、自然沉降措施使改良劑進(jìn)入淤泥，以此來(lái)調(diào)控底泥中的微量元素，使原來(lái)被污染的底泥成為活性污泥和水生植物的營(yíng)養(yǎng)土壤，避免清淤帶來(lái)的二次污染和清淤后沉水植物缺少營(yíng)養(yǎng)土壤而生長(zhǎng)不良的狀況。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，要使改良劑產(chǎn)生較好效果，在改良劑劑量選取、控制、投放、周期等方面需關(guān)注以下幾點(diǎn)：①投放時(shí)要在水面所有位置均勻投放。②要在短時(shí)間內(nèi)迅速投放完成。③保證改良劑無(wú)毒無(wú)害，對(duì)水體內(nèi)生物沒(méi)有影響。④投放周期不能過(guò)于頻繁也不能過(guò)長(zhǎng)。

3.3使用強(qiáng)化微生物菌劑凈化水質(zhì)十號(hào)河水質(zhì)發(fā)黑發(fā)臭，根據(jù)河道水質(zhì)取樣檢測(cè)結(jié)果，河水內(nèi)主要含氨氮物質(zhì)較多，為24.24 g/m3，因此采用了芽孢桿菌-硝化細(xì)菌混合劑等強(qiáng)化微生物菌劑，現(xiàn)場(chǎng)投放劑量標(biāo)準(zhǔn)為10 g/m3，通過(guò)人工稀釋、自然沉降措施使混合劑進(jìn)入水體，提高微生物活性，組成一個(gè)良性循環(huán)的微生物生態(tài)系統(tǒng)，從而提高對(duì)河道水體的治理效率以及水體的自凈能力。

3.4生態(tài)基及浮島帶的優(yōu)化改造十號(hào)河前期組織實(shí)施的生態(tài)基掛膜設(shè)施與浮島帶處于無(wú)人管護(hù)的狀態(tài)，導(dǎo)致河道水體出現(xiàn)二次污染，腐爛的草體重新進(jìn)入水中參與碳氮循環(huán)，同時(shí)大面積瘋長(zhǎng)的浮島植物蔓延覆蓋了水體，導(dǎo)致水體與陽(yáng)光阻隔，水體下局部缺氧，水質(zhì)出現(xiàn)惡化現(xiàn)象。該工程對(duì)浮島進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，優(yōu)化植物配置結(jié)構(gòu)，減少污染面積，同時(shí)對(duì)原有生態(tài)基進(jìn)行了更新整理，使生態(tài)基的微生物膜重新發(fā)揮凈化功能，更加高效地利用生態(tài)基系統(tǒng)凈化水體，實(shí)現(xiàn)自凈。

3.5種植水生植物為恢復(fù)十號(hào)河河流生態(tài)廊道，在生態(tài)廊道上種植水生植物，在挺水植物、沉水植物選取方面，選取了鳶尾和美人蕉，鳶尾季節(jié)性較長(zhǎng)，基本可以實(shí)現(xiàn)三季常綠，兩季開(kāi)花；美人蕉葉大花多，景觀效果較好。

種植的水生植物通過(guò)光合作用，吸收CO2，并且吸收水體及底泥中的N、P，將它們同化為自身生長(zhǎng)所需的物質(zhì)及結(jié)構(gòu)組成物質(zhì)，同時(shí)向水體釋放滿足自身呼吸消耗外多余的氧氣，使得植物根際區(qū)域形成有利于微生物生長(zhǎng)代謝的微環(huán)境，促進(jìn)水體污染物轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)凈化污染水體和生態(tài)修復(fù)的目的。

3.6增殖放養(yǎng)在放養(yǎng)水生動(dòng)物選取方面，十號(hào)河治理選擇了放養(yǎng)鰱魚(yú)6 600條，鳙魚(yú)825條，此外還有銅銹環(huán)棱螺、背角無(wú)齒蚌和河蝦。濾食性魚(yú)類(lèi)，可以有效去除水中的藍(lán)藻等浮游動(dòng)植物，提高水體透明度；螺類(lèi)等可以吸食底泥，有助于底泥的消減。

4 結(jié)語(yǔ)

河道生態(tài)治理是融現(xiàn)代水利工程學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生物科學(xué)、生態(tài)學(xué)、城市規(guī)劃學(xué)、園林學(xué)、美學(xué)等多學(xué)科為一體的復(fù)雜的系統(tǒng)水利工程，也是一個(gè)漫長(zhǎng)而復(fù)雜的過(guò)程，可能需要幾年到幾十年。該研究通過(guò)對(duì)十號(hào)河污染現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并針對(duì)污染情況提出相應(yīng)生態(tài)治理措施，可有效治理河道污染，提升河道水質(zhì)，改善水環(huán)境，形成水清、流暢、岸綠、景美的水生態(tài)環(huán)境，并為同類(lèi)污染河道生態(tài)治理提供參考。

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