水生態(tài)環(huán)境質量改善技術工程應用探析

梁榮勝,蔡育賓,劉曉波,李紅桔

（深圳市鐵漢生態(tài)環(huán)境股份有限公司,廣東 深圳 518000）

1 生態(tài)溝渠

生態(tài)溝渠是指具有一定體積，由水、植物、土壤、微生物及動物組成，擁有一定生態(tài)功能的排水系統(tǒng)。生態(tài)溝渠對農(nóng)田退水的凈化效果十分顯著，對退水中的N、P去除效果好，同時還具有占地面積小、可直接由農(nóng)田排水溝改造、水力停留時間長、可種植經(jīng)濟作物創(chuàng)造價值等優(yōu)點。

根據(jù)Woltemade對美國及加拿大農(nóng)田利用生態(tài)溝渠進行退水的研究，溝渠系統(tǒng)截留的污染物占流域內污染物輸入總量的60%-90%，可見生態(tài)溝渠在氮、磷的截留方面表現(xiàn)突出。我國大部分水域周圍往往伴隨著有農(nóng)田分布，農(nóng)田退水成為了進入水體中的重要污染來源。而我國農(nóng)田間的退水溝渠一般以傳統(tǒng)土渠或硬質化溝渠為主，這兩種形式的溝渠系統(tǒng)都只注重到其排水的功能效果，對固體懸浮物、氮和磷的截留作用收效甚微。

構建生態(tài)溝渠的兩大基礎是基質和植物，從這兩方面入手，對傳統(tǒng)土渠和硬質化溝渠進行生態(tài)化構建或改造，使其在排水的同時具備水體凈化的效果。生態(tài)溝渠的基質可選用砂土、礫石等透水性好，價格低廉的材料，此外也可添加吸附性強或利于微生物生長的基質，例如沸石及火山巖等?；|的鋪設厚度應滿足植物種植的要求，一般以大于20cm為宜，以保證植物的根系有足夠的生長空間。生態(tài)溝渠中對于植物的選種，可以傳統(tǒng)的濕地挺水植物為主，例如蘆葦、菖蒲、千屈菜等，同時搭配間種對農(nóng)藥去除效果好的植物，如黑麥草、地膚草等，此外也可以種植經(jīng)濟作物，如茭白、魚草等。

2 生態(tài)護岸

在河道流經(jīng)的城市段，仍以硬質化的傳統(tǒng)護岸為主，遵循用最經(jīng)濟斷面輸送最大流量的原則，在結構設計和材料選擇上追求斷面渠化和較小的水力糙率，在使用功能上側重防洪固岸。河岸在整體硬質化后在一定程度上破壞了河流的自然功能，隔絕了水體與天然岸基的交互。

生態(tài)護岸是指利用植物與天然岸基土壤或者植物與土建工程相結合，對河道坡面進行防護的一種生態(tài)型護坡形式。生態(tài)護岸具備傳統(tǒng)整體硬質化河岸物理防護作用，還保留了河水與天然岸基土壤相互滲透，與植物、微生物的交互作用，提高了河流自凈能力及對污染物的截留能力，為河流水質改善的長效性提供了保證。根據(jù)河道岸基的地形地貌特征，可選用不同的生態(tài)護岸技術，例如從坡腳至坡頂依次種植沉水植物、浮葉植物、挺水植物、濕生植物等一系列護坡植物，形成多層次生態(tài)防護的全系列植物生態(tài)護坡技術，主要可以應用在出現(xiàn)表層土壤侵蝕、植被稀少、景觀要求較高的河段；采用有生命力的植物根、莖或完整的植物體作為結構的主要元素，種植在邊坡的不同位置，在植物生長過程中實現(xiàn)穩(wěn)定和加固邊坡的土壤生物工程技術，可以運用在土壤侵蝕較嚴重、土質松散、景觀要求較低的郊區(qū)河段；依靠植生基質材料和植被的共同作用，達到對坡面進行綠化和防護的植物-工程措施復合護岸技術，適用于壤侵蝕較為嚴重，又要求能達到一定河道生態(tài)景觀效果的河段。

3 退化濱岸帶修復

濱岸帶是水體流域中陸地生態(tài)系統(tǒng)和水域生態(tài)系統(tǒng)之間十分重要的緩沖區(qū)域，對流域水體有過濾屏障、生境保護和植物護岸的重要功能。然而由于長時間以來，沿岸耕種養(yǎng)殖、宅基地和碼頭邊坡硬化等人為活動因素侵占岸濱灘地，使得水體濱岸帶原有的完整架構及其對水域的生態(tài)保護作用嚴重損毀。濱岸帶的退化會造成生物多樣性下降和自然景觀的損毀，同時還會引起水體水質下降，水體富營養(yǎng)化更易發(fā)生。

對于退化濱岸帶生態(tài)的有效修復，一般運用組合技術與系統(tǒng)工程相結合進行設計實施。從生境地形結構重建和生物系列配種恢復兩個層面入手，根據(jù)具體的缺損程度和地形地貌，確定適宜的修復模式。針對不同濱岸帶區(qū)域的地形地貌、植被、土壤條件和具體社會作用，退化濱岸帶生態(tài)修復可以從設置消浪基壩、基底構建和生物恢復這三個層面進行。對生物恢復主要根據(jù)對濱岸帶生物量的調查結果，以某種類型植物恢復為主，兼顧其他類型植物恢復，以及引進底棲動物等方面進行。退化濱岸帶的生態(tài)修復還應配以其它相關的恢復措施，例如相應防護帶的構建，尤其是處于農(nóng)業(yè)區(qū)域結合地帶的水域濱岸修復，相應的可以建農(nóng)業(yè)生態(tài)工程、農(nóng)田林網(wǎng)、環(huán)湖林帶工程、沿岸地帶水土保持工程和水體濕地凈化工程。

4 人工濕地

人工濕地是指用人工筑成水池或溝槽，底面鋪設防滲漏隔水層，填充一定深度的基質層，種植生水植物，利用基質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協(xié)同作用使水體得到凈化。人工濕地系統(tǒng)是一個半開放、半封閉的生態(tài)系統(tǒng)，具有很好的脫氮除磷效果。由于人工濕地建設運營成本低、去污能力強、使用壽命長、工藝簡單、組合多樣化等優(yōu)勢使其具有較好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

人工濕地主要分為表面流人工濕地、水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地，也可以進行組合應用。在我國由于南北氣候差異，需結合不同地域的環(huán)境條件及水體狀況開展工程應用。人工濕地的核心構成主要是基質及植物兩方面，可用于構建人工濕地的基質分為天然材料、工業(yè)副產(chǎn)物和人造材料三種。天然材料主要包括礫石、沸石、火山巖等；工業(yè)副產(chǎn)物則主要包括廢鋼渣、飛灰、粉煤灰等；人造材料主要包括類水滑石、輕骨料、活性多孔介質等?；|的選擇應根據(jù)基質的機械強度、比表面積、穩(wěn)定性、孔隙率及表明粗糙度等因素確定。不同的基質其物理化學性質不同，也可針對不同水質的污水選用不同的基質，并且為了達到更好的處理效果，濕地基質層通常由多種基質組合而成。用于人工濕地中的植物主要有挺水植物、浮水植物和沉水植物。挺水植物可選用蘆葦、菖蒲、千屈菜等；浮水植物可選用莼菜、荸薺等；沉水植物可選用網(wǎng)草、金魚藻等。在工程應用時，人工濕地宜選用耐污能力強、根系發(fā)達、去污效果好、具有抗凍及抗病蟲害能力、容易管理的本地植物。人工濕地出水直接排入河流湖泊等天然水體時，應謹慎選擇外來入侵物種。

5 結語

本文對生態(tài)溝渠技術、生態(tài)護岸技術、退化濱岸帶修復技術和人工濕地技術這幾種水生態(tài)環(huán)境質量改善技術進行了探析，分析了各技術在工程應用上的條件、特點及其優(yōu)勢。在進行水生態(tài)環(huán)境質量改善時，可以因地制宜地采用多種技術措施進行綜合治理。

[1]Woltemade CJ,Ability of restored wetlands to reduce nitrogen and PhosPhorus concentrations in agrlcultural drainage water.Journal of soild and water Conservation,2000,55(03):303-309.

[2]葉春,李春華,陳小剛等.太湖湖濱帶類型劃分及生態(tài)修復模式研究[J].Journal of Lake Sciences,2012,24(06):822-828.

[3]朱季文,季子修,蔣自巽.太湖湖濱帶的生態(tài)建設[J].湖泊科學,2002(01):77-82.

[4]劉真,章北平.人工濕地污水處理系統(tǒng)的分析與優(yōu)化[J].華中科技大學學報(城市科學版),2003(04):64-67+107.

[5]趙家榮.水生花卉[M].中國林業(yè)出版社,2002:315.

[6]田淑媛等.水生維管束植物處理污水及其綜合利用[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),2000(06):54-56.