淺析生態(tài)治河新技術(shù)在豐臺(tái)河西河道的應(yīng)用

李福利

(北京市豐臺(tái)區(qū)供排水管理所，北京 100165)

1 工程概況

1.1 工程位置

大興灌渠又名永定河灌渠，是一條人工開(kāi)挖的渠道，原建設(shè)目的是從永定河引水用于大興的農(nóng)田灌溉。大興灌渠北起盧溝新橋上游左岸進(jìn)水閘，緊鄰永定河左堤由北向南至北天堂村南進(jìn)入大興區(qū)境內(nèi)，豐臺(tái)境內(nèi)長(zhǎng)約7.5km，設(shè)計(jì)流量30～40m3/s，為豐臺(tái)河西地區(qū)區(qū)管河道之一。

1.2 河道現(xiàn)狀

現(xiàn)狀大興灌渠河底為C20混凝土方磚鋪砌，兩側(cè)岸坡為AS 生態(tài)水工砌塊及 WE 滲濾砌塊，河道內(nèi)設(shè)有5道混凝土截流攔擋設(shè)施，高度60cm，頂寬30cm[2]。河道起點(diǎn)處進(jìn)水閘全年幾乎不開(kāi)閘放水，河道內(nèi)沒(méi)有原水進(jìn)入，現(xiàn)河道內(nèi)的水體主要是曉月苑污水處理廠處理后排放的中水、自然降水以及河道兩岸部分居民生活污水。

1.3 存在問(wèn)題

現(xiàn)狀河道內(nèi)存在生活垃圾棄置不規(guī)范的現(xiàn)象，部分河段泥沙淤積，影響河道整體生態(tài)環(huán)境；河道內(nèi)缺少必要的生物過(guò)濾地帶。河道雖進(jìn)行過(guò)治理，但目前植被構(gòu)成單一，降低了生物多樣性，河流自凈能力較低；河道內(nèi)5處截流攔擋設(shè)施，高度均為0.6m，頂寬0.3m，采用混凝土澆筑，外觀生硬，與河道整體景觀效果不協(xié)調(diào)。截流攔擋設(shè)施間距較長(zhǎng)，水深較淺，水深僅10cm，不利于構(gòu)建生物通道以及后期的生化處理。

兩岸居民區(qū)部分生活污水直排河道，造成河道內(nèi)水體污染較為嚴(yán)重。根據(jù)河道管理單位水質(zhì)指標(biāo)自測(cè)結(jié)果，COD檢測(cè)最高值為207mg/L；氨氮最高值為55.7mg/L；總磷最高值為18.8mg/L。除汛期外，COD全年檢測(cè)最低值為60mg/L，氨氮全年檢測(cè)最低值為10.6mg/L，總磷全年最低值為3.56mg/L。

2 工程建設(shè)目標(biāo)

2.1 施工范圍

此次水質(zhì)保障工程選取大興灌渠曉月苑至大興交界處河道，長(zhǎng)約5.0km，治理面積約為10萬(wàn)m2，平均水深30cm。

2.2 建設(shè)目標(biāo)

河道內(nèi)無(wú)影響水質(zhì)的生活、建筑垃圾；截流攔擋生態(tài)化改造，改善河道景觀效果； 構(gòu)建水質(zhì)凈化生物通道，提升河道水生態(tài)環(huán)境；降低河道下游出境水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)，達(dá)到基本符合北京市環(huán)境檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，減少出境水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。

3 工程總體布置及措施設(shè)計(jì)

3.1 項(xiàng)目方案總體布置

通過(guò)構(gòu)建水生態(tài)系統(tǒng)與微生物凈化系統(tǒng)，輔助投撒微生物結(jié)合無(wú)害化學(xué)藥劑(主要包括好氧厭氧復(fù)合微生物菌劑、生物酶、化學(xué)氧化劑、有機(jī)酸解毒劑、除磷劑)對(duì)大興灌渠水生態(tài)進(jìn)行綜合治理。

第一個(gè)區(qū)域?yàn)樯鷳B(tài)景觀區(qū)。曉月苑污水處理廠的出水口位于第一道截流攔擋設(shè)施上游，污水處理廠排出的中水水質(zhì)情況良好，在該區(qū)域內(nèi)布置生態(tài)濾床及盆栽水生植物，在凈化水質(zhì)的同時(shí)提升該區(qū)域整體景觀。

第二個(gè)區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)治理區(qū)域，該段河道沿線分布有豐臺(tái)農(nóng)場(chǎng)生活區(qū)和部分小工廠，大量生活污水直排，在該區(qū)域內(nèi)布置生態(tài)濾床及盆栽水生植物凈化水質(zhì)，并向該區(qū)域內(nèi)投放氧化劑，用于氧化直排污水中的有機(jī)質(zhì)。

第三個(gè)區(qū)域?yàn)樗|(zhì)提升預(yù)處理區(qū)，投放解毒劑，用于絡(luò)合上游來(lái)水中的不明有害物質(zhì)，為下游的微生物進(jìn)行生化處理提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境。

第四個(gè)區(qū)域及第五個(gè)區(qū)域均為生化處理區(qū)，布置生態(tài)生物濾床及人工水草、結(jié)合生物通道對(duì)水體進(jìn)行凈化，并投放復(fù)合微生物和酶制劑，使水質(zhì)得到提升。

第六個(gè)區(qū)域?yàn)閺?qiáng)化處理區(qū)，用于投放除磷劑去除總磷。如COD、氨氮還未達(dá)到考核標(biāo)準(zhǔn)，再次投放強(qiáng)氧化劑，直至基本達(dá)到檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 措施設(shè)計(jì)

3.2.1 河道清理整治

對(duì)河道內(nèi)淤積的泥沙及雜物進(jìn)行清理整治，為進(jìn)一步提升水質(zhì)凈化能力，在河道內(nèi)營(yíng)建生物通道做好準(zhǔn)備。

3.2.2 構(gòu)建生物通道

由于大興灌渠現(xiàn)狀河底采用C20混凝土方磚鋪砌，所以本次構(gòu)建生物通道采用盆栽苗，部分水生植物在栽植時(shí)可直接脫盆，在水生植物分布區(qū)域的上下游分別布設(shè)生物濾床，防止由水生植物構(gòu)建的水質(zhì)凈化生物通道受到水流的沖刷，保證水生植物群體的穩(wěn)定性。

水生植物選擇千屈菜、水蔥、黃菖蒲、香蒲、荷花、黑藻等挺水、浮水和沉水植物，形成生物凈化通道，同時(shí)提升河道景觀效果(見(jiàn)圖1)。

圖1 生物通道布置

3.2.3 截流攔擋生態(tài)化改造

為進(jìn)一步加強(qiáng)生物通道對(duì)水質(zhì)的凈化效果，同時(shí)為微生物定植提供空間，在不影響行洪安全情況下，增加水體駐停時(shí)間，對(duì)現(xiàn)狀河道5處截流攔擋設(shè)施進(jìn)行生態(tài)化改造。主要形式為在現(xiàn)狀截流攔擋設(shè)施上下游分層砌筑300～400mm景石，形成高1.1m、頂寬1.0m、底寬1.5m的生態(tài)截流區(qū)域。改造后每道截流攔擋設(shè)施之間水深0.5～1.0m，可以滿足水生植物栽植和藥劑投放要求。原泄水口處布置直徑為500mm的混凝土管，為增加行洪空間，通過(guò)切割現(xiàn)狀截流攔擋設(shè)施增加溢流口，新增溢流口處安裝混凝土管，混凝土管上游進(jìn)水口處設(shè)置板閘，非汛期時(shí)關(guān)閉板閘，增加駐水時(shí)間；汛期時(shí)打開(kāi)板閘，滿足行洪要求。借助河道內(nèi)的自然流水，一方面可以為水生物提供棲息繁衍空間，另一方面也形成了一定的動(dòng)態(tài)水系景觀。景石間點(diǎn)綴水生植物，提升河道整體生態(tài)景觀效果(見(jiàn)圖2、圖3)。

圖2 復(fù)式斷面截流攔擋改造

圖3 梯形斷面截流攔擋改造

3.2.4 新建生態(tài)跌水

生態(tài)跌水高1.1m，長(zhǎng)8m，頂寬1.0m，底寬2.0m，形成水面高度約1.0m。采用300～400mm厚景石分層砌筑，下部景石間布設(shè)混凝土排水管。非汛期時(shí)，關(guān)閉生態(tài)跌水混凝土管進(jìn)水口處板閘；汛期時(shí)打開(kāi)板閘，滿足排水需求。景石間點(diǎn)綴水生植物，提升河道整體生態(tài)景觀效果(見(jiàn)圖4)。

圖4 生態(tài)跌水(單位：mm)

3.2.5 生態(tài)生物濾床的布設(shè)

在水生植物分布區(qū)域的上下游分別布設(shè)生物濾床，保證生物通道的穩(wěn)定性。橫向布設(shè)生態(tài)生物濾床，使其作為微生物的附著體，增加水體與微生物的接觸面，強(qiáng)化對(duì)水質(zhì)的凈化功能。每道濾床根據(jù)河道實(shí)際寬度布設(shè)，由鍍鋅鐵絲網(wǎng)制成的1m×1m×0.4m的籠體拼制構(gòu)成，單個(gè)籠體內(nèi)填放陶粒、礫石和火山巖的混合濾料。每道生態(tài)濾床間距為1.5m，共設(shè)置40道生態(tài)生物濾床，并且結(jié)合水生植物的布置布設(shè)部分生物濾床(見(jiàn)圖5)。

圖5 生態(tài)生物濾床(單位：mm)

3.2.6 人工水草的布置

人工水草可作為好氧微生物的載體，形成生物膜，凈化水質(zhì)，它不受氣候的影響，不像天然水草會(huì)枯萎，可一直發(fā)揮作用。人工水草沉入水底，不影響自然景觀。人工水草帶寬度為8～15m，每株人工水草的間距為50cm，每5m通過(guò)固定錨固定在水底。人工水草帶間距為10m，共設(shè)置100組人工水草帶(見(jiàn)圖6)。

圖6 人工水草布置(單位：mm)

3.2.7 后期運(yùn)行維護(hù)管理

對(duì)生長(zhǎng)的雜草及時(shí)清除；在其生長(zhǎng)茂盛、成熟后及時(shí)進(jìn)行收割，防止腐爛對(duì)水體造成二次污染；每天專人清理截流攔擋設(shè)施上的漂浮物，確保水面干凈整潔，無(wú)雜物漂浮積聚。

4 效果綜合分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

此次通過(guò)采取清淤整治、截流攔擋生態(tài)化改造、新建生態(tài)跌水、生態(tài)生物濾床布設(shè)及人工水草布置等措施進(jìn)行的生態(tài)化治理，COD由60 mg/L下降到39mg/L，氨氮由10.6 mg/L下降到7.4mg/L，總磷由3.56mg/L下降到0.46mg/L，出境水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)降幅明顯，基本符合北京市環(huán)境檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，從而減少了出境水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的處罰款數(shù)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4.2 社會(huì)生態(tài)效益

通過(guò)治理，可以切實(shí)解決沿岸居民的民生問(wèn)題，為沿岸居民創(chuàng)造良好的生態(tài)居住環(huán)境，保證了居民的身體健康，同時(shí)提高了政府與群眾的和諧度，維護(hù)了社會(huì)的穩(wěn)定。項(xiàng)目治理后，保證了周邊的空氣質(zhì)量，提高了河道整體水質(zhì)凈化能力，避免了不合格的水體對(duì)下游及地下水的污染，同時(shí)提升了河道的景觀效果(見(jiàn)圖7～圖10)。

圖7 治理前(一)

圖8 治理后(一)

圖9 治理前(二)

圖10 治理后(二)

5 結(jié) 語(yǔ)

生態(tài)治河新技術(shù)此次在大興灌渠的試驗(yàn)應(yīng)用，主要有以下幾方面的意義：證明了想要保證治理建設(shè)理念與方向適應(yīng)河道、能夠改善河道，就必須先明確河道存在的最大問(wèn)題，只有找到了問(wèn)題，方能針對(duì)治理，達(dá)到改善及提升河道的目標(biāo)。此次大興灌渠的治理就是找到了河道存在的中心問(wèn)題，“對(duì)癥下藥”，從而達(dá)到改善及提升河道的目標(biāo)，為接下來(lái)河西其他河道以這種模式治理打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，積累了經(jīng)驗(yàn)，也為日后的河道治理開(kāi)拓了新的方向；這種生態(tài)治河新技術(shù)必定會(huì)給豐臺(tái)河西河道打造出新的焦點(diǎn)，成為河西地區(qū)又一矚目的亮點(diǎn)。