分析水力因素對河道生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)凈化效果的影響

張鸝 殷小煒

摘要：本文針對某河流流域?qū)嶋H情況，在簡述其生態(tài)修復(fù)設(shè)計的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)水質(zhì)凈化效果受流域水力因素影響進行深入分析，以此為確定適宜、有效的修復(fù)措施提供可靠參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：河道治理;生態(tài)修復(fù);水質(zhì)凈化;水力因素

中圖分類號：X171 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）11-0-01

Abstract：Based on the actual situation of a river basin，this paper briefly analyzes the impact of water quality purification on the water quality of the river basin on the basis of its ecological restoration design，so as to provide a reliable reference for determining suitable and effective restoration measures.

Key words：River regulation;Ecological restoration;Water purification;Hydraulic factors

如今，科技水平不斷提高，人們對河道采取的生態(tài)修復(fù)措施越來越多，但不同的生態(tài)修復(fù)措施會受到流域水力因素直接影響。對此，為了保證所選生態(tài)修復(fù)措施合理性與有效性，首先需要掌握措施對水質(zhì)的凈化效果受水力因素影響。

1 項目概況與實驗方法介紹

1.1 項目概況

某河流總長60km，流域總面積在468.5km2左右，年均徑流量為1.30×108m3，流域范圍內(nèi)有森林公園、濕地公園和度假村。其中，濕地公園包含了災(zāi)害預(yù)防與治理、基礎(chǔ)工程、科研、宣傳與濕地資源恢復(fù)等內(nèi)容。流域范圍內(nèi)年均降水量約600mm，年均氣溫在5℃左右，年均徑流量達2.98×108m3，年均徑流深度210.1mm。在每年的11月中旬開始進入初凍期，到次年3月下旬開始回暖和解凍，每年的6—9月為該流域汛期，降雨集中，降水量由東南至西北遞減，東南部最大年均降水量可以達到750mm。

1.2 流域生態(tài)修復(fù)設(shè)計

流域污染來源十分復(fù)雜，如農(nóng)業(yè)、污水、有機污染，根據(jù)流域地勢與污染的實際情況，設(shè)計結(jié)合有水質(zhì)凈化、綜合生態(tài)池及人工濕地等部分的生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)。設(shè)計在分叉測流入口部位安設(shè)攔污柵，濕地入口之前還安設(shè)了泄水渠道;將生態(tài)浮島投放于生態(tài)池當(dāng)中，并在河道、生態(tài)池及濕地重要部位設(shè)置水質(zhì)實時監(jiān)測點位，以此根據(jù)水質(zhì)情況及其變化對生態(tài)修復(fù)起到的凈化效果進行綜合評判[1]。

1.3 水樣的采集和監(jiān)測

采樣瓶為聚乙烯瓶，采樣前用清水與洗滌劑完全清洗，將采樣瓶瓶口對準(zhǔn)水流流向并浸入到水中進行取樣，取樣數(shù)量為500mL，在采樣的過程中應(yīng)避免對水底沉積物造成攪動。完成采樣后，把水樣放到恒溫箱中，盡快送至實驗室，專業(yè)到冰箱中進行冷藏。所有生態(tài)措施進口與出口均需設(shè)置實時監(jiān)測點位，以氣象與環(huán)境等條件為依據(jù)對采樣的頻率進行確定。對水樣的測定項目有：TP測定，方法為分光光度法;NH4+-N測定，方法為納氏比色法;TN測定，方法為分光光度法;COD測定，方法為重鉻酸鉀法[2]。

2 生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)水質(zhì)凈化效果受水力因素的影響分析

2.1 去除率受水力負荷因素的影響

對于水力負荷，它表示的是單位時間內(nèi)單位面積對應(yīng)的凈化水量，可采用以下公式通過計算確定：

式（1）中，S表示場地面積，單位：m2;Q表示進水流量，單位：m3/d;HL表示水力負荷，單位：m3/（m2·d）。

在動態(tài)監(jiān)測過程中，水力負荷表現(xiàn)為波浪形下降，最大和最小值分別為0.3844m3/（m2·d）、0.245m3/（m2·d）。

生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)對上述幾種污染物質(zhì)都有一定去除作用，從去除率和水力負荷之間的關(guān)系可知，去除率和水力負荷之間呈負相關(guān)，TN去除率和水力負荷的相關(guān)性為0.4602，NH4+-N去除率和水力負荷的相關(guān)性為0.4646，COD去除率和水力負荷的相關(guān)性為0.5882，可見，當(dāng)水力負荷增大時，去除率降低。另外，TN去除率和水力負荷之間沒有線性關(guān)系，這說明當(dāng)水力負荷減小時，TN去除率并不會增加[3]。

在人工濕地系統(tǒng)中，經(jīng)動態(tài)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)其水力負荷表現(xiàn)為波浪形下降，最大和最小值分別為1.5542m3/（m2·d）、0.1374m3/（m2·d）。采用人工濕地措施能起到去除污染物質(zhì)作用，但從去除率和水力負荷之間的關(guān)系可知，去除率和水力負荷之間的線性關(guān)系相對較差，比如TP去除率和水力負荷之間的相關(guān)性只有0.2215，這說明當(dāng)水力負荷處于0.1374～1.5542m3/（m2·d）范圍內(nèi)時，去除率和水力負荷之間基本沒有線性關(guān)系[4]。

在生態(tài)池系統(tǒng)中，水力負荷的最大和最小值分別為1.3734m3/（m2·d）、0.1022m3/（m2·d）。采用生態(tài)池的措施能有效去除污染物，但其去除率和水力負荷之間的線性關(guān)系相對較差，各項指標(biāo)的去除率和水力負荷之間的相關(guān)性都不足0.1，其主要原因為進水流量很小，但生態(tài)池卻有很大容積，此時水力負荷不會影響到系統(tǒng)實際去除率。

2.2 去除量受水力負荷因素的影響

生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)對各污染物質(zhì)都有一定去除作用，從去除量和水力負荷之間的關(guān)系可知，TP去除量和水力負荷之間的相關(guān)性為0.3346，NH4+-N去除量和水力負荷之間的相關(guān)性為0.3690，TN去除量和水力負荷之間的相關(guān)性為0.3234，COD去除量和水力負荷之間的相關(guān)性最高，可達0.6157。當(dāng)水力負荷保持在0.2573m3/（m2·d）時，生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)對TP的去除量達到最大，為0.3367kg/d;當(dāng)水力負荷保持在0.3068m3/（m2·d）時，生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)對NH4+-N的去除量達到最大，為3.1186kg/d;當(dāng)水力負荷保持在0.5545m3/（m2·d）時，生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)對TN的去除量達到最大，為4.5541kg/d;當(dāng)水力負荷保持在0.5941m3/（m2·d）時，生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)對COD的去除量達到最大，為29.9086kg/d。

在人工濕地系統(tǒng)中，TP去除量和水力負荷因素相關(guān)性為0.0845，NH4+-N去除量和水力負荷因素相關(guān)性為0.3046，TN去除量和水力負荷因素相關(guān)性為0.1841，COD去除量和水力負荷因素相關(guān)性為0.2206。若水力負荷保持在10.0187m3/（m2·d），則人工濕地系統(tǒng)對TN的去除量可以達到最大，為13.7512kg/d;若水力負荷保持在1.3465m3/（m2·d），則人工濕地系統(tǒng)對COD的去除量達到最大，為10.4246kg/d[5]。

在生態(tài)池系統(tǒng)中，TP去除量和水力負荷因素相關(guān)性為0.3926，NH4+-N去除量和水力負荷因素相關(guān)性為0.5225，COD去除量和水力負荷因素相關(guān)性為0.4166，TN去除量和水力負荷因素相關(guān)性為0.0226。若水力負荷保持在2.0096m3/（m2·d），則生態(tài)池系統(tǒng)對TP的去除量達到最大，為0.4751kg/d;若水力負荷保持在1.1485m3/（m2·d），則生態(tài)池系統(tǒng)對NH4+-N的去除量達到最大，為2.0691kg/d;若水力負荷保持在2.0300m3/（m2·d），則生態(tài)池系統(tǒng)對COD的去除量達到最大，為9.7813kg/d。

3 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)水力負荷不斷增大時，生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)去除TP與COD的能力不斷減弱，表現(xiàn)為去除率降低，人工濕地系統(tǒng)與生態(tài)池系統(tǒng)中，去除率和水力負荷之間的線性關(guān)系相對較弱。在不同的流域，污染狀況及水力條件均有所不同，需要綜合考慮所有影響因素，按照因地制宜的原則采取合理有效的恢復(fù)措施。

參考文獻

[1]郭巖巖，牛新勝，王蘭明，李良濤.混合植物型生態(tài)浮島對鄉(xiāng)村河道水體的凈化效果[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2019，35（15）：49-53.

[2]劉展羽，杜守帥.基于生態(tài)修復(fù)的無錫市河道景觀重建策略研究[J].大眾文藝，2019（08）：82-83.

[3]葉宇潛.生態(tài)修復(fù)理念在永和河流域河道治理中的應(yīng)用[J].黑龍江水利科技，2019，47（03）：142-144.

[4]孫彥芳.中小河流河道治理及生態(tài)修復(fù)措施分析[J].東北水利水電，2019，37（02）：147-149+255.

[5]李璐.城市河道生態(tài)治理及環(huán)境修復(fù)措施分析[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2019（01）：188-189+247.

收稿日期：2019-06-06

作者簡介：張鸝（1982-），女，碩士，高級工程師，研究方向為環(huán)境科學(xué)。