水生態(tài)修復(fù)技術(shù)在河道治理中的應(yīng)用

張曉蕊，范洪凱，許珊珊，呂 哲，馬田力

（山東省環(huán)科院環(huán)境工程有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

水資源是人類繁衍不可缺少的重要基礎(chǔ)資源。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高的背景下，河道環(huán)境破壞問題嚴(yán)峻，環(huán)保部門應(yīng)及時(shí)采取有效的技術(shù)手段對河道環(huán)境進(jìn)行修復(fù)及治理。河道環(huán)境修復(fù)及治理是一項(xiàng)長期、系統(tǒng)的工作，所以應(yīng)根據(jù)河道污染實(shí)際情況，科學(xué)合理地運(yùn)用各種技術(shù)手段，改善河流生態(tài)系統(tǒng)，提高河流自凈能力，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)。

1 水生態(tài)修復(fù)技術(shù)概述

動植物、微生物及其他原生動物能夠共同組成一個(gè)穩(wěn)定的水生態(tài)系統(tǒng)，在水生態(tài)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用期間，技術(shù)人員可利用種植水生植物或放養(yǎng)水生動物等措施，消除或降解水體內(nèi)部的有毒有害物質(zhì)，改善水體環(huán)境，實(shí)現(xiàn)凈水工作目標(biāo)。在水污染治理過程中，水生態(tài)修復(fù)技術(shù)已取得了明顯的應(yīng)用成效，獲得了社會各界的廣泛認(rèn)可。該項(xiàng)技術(shù)不僅應(yīng)用成本低，應(yīng)用效果也極為顯著。據(jù)相關(guān)研究顯示，在河道水體治理過程中，應(yīng)從源頭出發(fā)做好污染源控制工作，將水生態(tài)修復(fù)技術(shù)與各個(gè)環(huán)節(jié)相互整合，實(shí)現(xiàn)治理目標(biāo)，有效恢復(fù)水體的生態(tài)環(huán)境。

2 河道治理中水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)是指通過水體中的植物、動物及微生物，對水體內(nèi)部的有毒有害污染物進(jìn)行吸收及轉(zhuǎn)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水環(huán)境凈化目標(biāo)，使水生態(tài)環(huán)境得到恢復(fù)[1]。在應(yīng)用生物修復(fù)技術(shù)過程中，技術(shù)人員既可以選擇單一植物、動物或微生物，也可將不同種類的植物、動物及微生物搭配使用，共同修復(fù)水生態(tài)環(huán)境。植物、動物及微生物在河道生態(tài)修復(fù)過程中所起的作用存在著明顯的差異性，但均能夠取得顯著的修復(fù)效果。植物修復(fù)技術(shù)是指依托植物的吸收作用，在對水域景觀進(jìn)行美化的基礎(chǔ)上，通過植物對水體內(nèi)部的有機(jī)污染物及無機(jī)污染物進(jìn)行吸收、降解、過濾與去除，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化的目的；動物修復(fù)技術(shù)是指利用動物群落直接或間接地吸收、分解水體中的污染物，改善河流的污染情況。技術(shù)人員可將具有較強(qiáng)污染忍耐能力的魚類或蟲類投入到被污染的水體中，利用食物鏈吸收水體內(nèi)部的有毒有害物質(zhì)，或通過分解的方式對水體環(huán)境進(jìn)行改善；微生物修復(fù)技術(shù)是指應(yīng)用與動物植物共存的微生物去除水體內(nèi)部的有毒有害物質(zhì)。技術(shù)人員可將水上植物種植在河道中，將水生動物放養(yǎng)在河道內(nèi)，為微生物的生存及繁衍提供有利條件，并利用微生物吸收或降解水體內(nèi)部的氨、氮、磷等元素，吸收水體內(nèi)部的富營養(yǎng)成分，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化要求。

2.2 生態(tài)岸坡技術(shù)

在水生態(tài)修復(fù)過程中，實(shí)施各項(xiàng)工作的目的是修復(fù)已被破壞及污染的水生態(tài)環(huán)境。目前，我國水利工程建設(shè)已由傳統(tǒng)的防洪、排澇建設(shè)要求，轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)及資源節(jié)約要求，治理理念也實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新。應(yīng)用生態(tài)岸坡技術(shù)能夠?qū)拥拉h(huán)境進(jìn)行治理，例如，將降緩坡岸代替?zhèn)鹘y(tǒng)直立坡岸，再做好降緩坡岸上方的植物種植工作，優(yōu)先選擇根系發(fā)達(dá)的植物進(jìn)行種植，對坡岸結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定，避免坡岸結(jié)構(gòu)受到河流沖刷，使坡岸結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，為水生物繁衍提供一個(gè)優(yōu)質(zhì)的棲息場所。

圖1 生態(tài)岸坡

2.3 人工濕地技術(shù)

人工濕地技術(shù)的應(yīng)用原理是依托自然生態(tài)系統(tǒng)的物理作用、化學(xué)作用及生物作用，對水體進(jìn)行凈化。一般情況下，人工濕地系統(tǒng)是指使用土壤或混合料制成填料床，并將其放置在洼地中。洼地內(nèi)部水體能夠在填料床縫隙及表面流動，通過這種方式能夠?qū)λw進(jìn)行過濾。此外，還可將水生植物種植在填料床上方，通過這種方式打造一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，滿足污水處理工作要求。該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢主要有以下幾點(diǎn)：第一，能夠維系生物多樣性，為水體內(nèi)部動物、植物及微生物生長提供優(yōu)質(zhì)環(huán)境。第二，能夠?qū)Φ乇韽搅鬟M(jìn)行調(diào)節(jié)，使泥土含水量更加科學(xué)適宜。第三，能夠降解水體內(nèi)部的有毒有害物質(zhì)，使水資源得到凈化。第四，能夠調(diào)節(jié)區(qū)域的溫度及濕度。第五，能夠美化河道環(huán)境。該項(xiàng)技術(shù)已在我國多個(gè)地區(qū)實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，在西湖濕地及南京江心洲中應(yīng)用取得了明顯的成效。

2.4 人工浮島技術(shù)

人工浮島技術(shù)也被稱為生態(tài)浮床技術(shù)，是一種由人工制造、能夠漂浮在水面上方、供動物植物及微生物生長繁衍的生態(tài)設(shè)施。人工浮島具備一定的水質(zhì)凈化功能，能夠?yàn)槲⑸锓毖苌嫣峁┯辛Φ臈l件，還具備景觀美化功能、水波消除功能、河岸保護(hù)功能。人工浮島技術(shù)在景觀要求較高的河道治理工作中應(yīng)用極為廣泛。該技術(shù)于20世紀(jì)80年代由德國公司研發(fā)，后期在污水處理及水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)過程中得到了一定的應(yīng)用，20世紀(jì)90年代我國引進(jìn)了該項(xiàng)技術(shù)，也實(shí)現(xiàn)了一定的應(yīng)用。人工浮島技術(shù)是根據(jù)自然環(huán)境特征，將具有一定凈水能力的本土植物種植在水面上方，通過植物根部的吸收作用及各類生物的反應(yīng)過程，去除水體內(nèi)部的氮、氨等有機(jī)物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水資源凈化的目標(biāo)，該項(xiàng)技術(shù)在富營養(yǎng)化問題嚴(yán)重的水體凈化工程中應(yīng)用效果更好。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，維護(hù)過程便捷，處理效果好，工作量低，不會出現(xiàn)二次污染問題，使資源能夠得到可持續(xù)利用，并能為多種生物的繁衍生息提供一個(gè)優(yōu)質(zhì)的場所。

3 河道治理環(huán)節(jié)中水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 技術(shù)應(yīng)用緩慢

雖然環(huán)保部門及社會各界已充分認(rèn)識到河道治理工作的重要作用，對水生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了一定的應(yīng)用，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，仍有部分問題亟需完善。近年來，在河道治理過程中，工作重心主要集中在生活污水處理、岸坡建設(shè)、河道規(guī)劃、工業(yè)污水排放管控等工作中，但水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用水平仍未達(dá)到預(yù)期要求，相關(guān)技術(shù)仍有待優(yōu)化。該項(xiàng)技術(shù)在局域河段治理過程中應(yīng)用相對普遍，但未實(shí)現(xiàn)大面積推廣。

3.2 治理方案內(nèi)容有待完善

相關(guān)研究顯示，在河道治理及景觀設(shè)計(jì)過程中，絕大部分地區(qū)均秉持了生態(tài)優(yōu)先原則，利用修復(fù)河道及湖泊生態(tài)系統(tǒng)的方式，提高水體的自凈化能力[2]。但在實(shí)施過程中，操作方案內(nèi)容仍有待優(yōu)化及完善，這就使得方案內(nèi)容的指導(dǎo)作用無法得到充分發(fā)揮，效果仍未達(dá)到預(yù)期要求。

3.3 認(rèn)識程度有待提高

河流及湖泊水生態(tài)修復(fù)工作是近年來興起的一項(xiàng)工作內(nèi)容，工作環(huán)節(jié)相對復(fù)雜繁瑣，通過簡單的植物種植及水生動物放養(yǎng)，并不能實(shí)現(xiàn)水生態(tài)修復(fù)目標(biāo)。此外，部分技術(shù)人員認(rèn)為河流修復(fù)的主要目的是使河流景觀更加美觀，但卻未充分認(rèn)識到河流的基本情況及功能定位。

4 提高河道治理環(huán)節(jié)中水生態(tài)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用水平的建議

4.1 科學(xué)配置植物

技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)不同污染的實(shí)際情況，選擇相應(yīng)的修復(fù)方法，尤其是在選擇植物種類的過程中，由于不同植物的生長環(huán)境存在著明顯的差異，生長過程中所需要的營養(yǎng)也存在著明顯的不同[3]。為了充分發(fā)揮水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的重要作用，應(yīng)明確不同水生植物吸收及降解污染的能力，在選擇植物過程中，應(yīng)確保其具有良好的生長性能，更好地實(shí)現(xiàn)水體凈化目標(biāo)。第一，對于水下區(qū)域，可通過栽培水下植物的方式，設(shè)置水下植物修復(fù)區(qū)，提高水體質(zhì)量，恢復(fù)原有水下植被群。例如，可通過種植金魚藻、狐尾藻等，使水下景觀更加優(yōu)美。第二，對于水位變動區(qū)，可通過種植蘆葦、香蒲及水蔥等水生植物的方式，利用水生植物葉片延緩水流流速，降低水流對坡岸的沖刷，為動物繁衍提供一個(gè)安全的棲息場地。第三，對于坡岸區(qū)，可通過種植低矮灌木及野生地被植物的方式，降低河水對堤岸所造成的沖刷及雨水對堤岸產(chǎn)生的侵蝕，避免出現(xiàn)水土流失的現(xiàn)象，使堤岸土結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。第四，對于河道陸地區(qū)域，可通過種植水杉、落羽杉等植物的方式，依托發(fā)達(dá)的植物根系，固定護(hù)坡，避免河岸土方出現(xiàn)坍塌。在各項(xiàng)工作具體實(shí)施過程中，應(yīng)將多種植物搭配使用，營造一個(gè)更為多樣的水生態(tài)環(huán)境，使景觀更加優(yōu)美別致。

4.2 提高河流外觀的多樣性

通過對河流進(jìn)行縱向及橫向聯(lián)通的方式，能夠建設(shè)多樣性河流，使河流形態(tài)更加豐富，避免岸坡及河床出現(xiàn)硬質(zhì)化的現(xiàn)象。河流橫向聯(lián)通能夠恢復(fù)河流曲折的流動形態(tài)，河流縱向聯(lián)通能夠形成復(fù)合斷面形態(tài)，戶外地區(qū)可選擇透水防護(hù)結(jié)構(gòu)。此外，還應(yīng)加強(qiáng)天然材料的應(yīng)用，可選擇亂石及柳樹進(jìn)行裝飾及固定，避免河流護(hù)岸出現(xiàn)硬質(zhì)的問題。

4.3 豐富生物群落的多樣性

通過種植植物的方式，為微生物繁衍提供一個(gè)良好的場所，還可投放適量的魚類及蝦類動物，營造一個(gè)完整的食物鏈，實(shí)現(xiàn)對水體的凈化。目前，常用方法是將睡蓮等水生植物種植在水位變化地區(qū)及岸坡地區(qū)，在水下區(qū)域種植金魚藻等水下植物，為微生物提供繁衍場所；將鯽魚、鯉魚投放在水中，用水體內(nèi)部的貝殼及螺絲凈化水體，營造一個(gè)多樣性的生物群落。

4.4 科學(xué)配置人工濕地

人工濕地是一種應(yīng)用相對廣泛的水生態(tài)修復(fù)措施，在河道水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)時(shí)，其應(yīng)用優(yōu)勢不可忽視。受地形及環(huán)境因素的影響，部分人工濕地可通過人工方式進(jìn)行改造，部分人工濕地可通過對原有地形進(jìn)行利用再展開布置。技術(shù)人員還可將石塊與小島相互整合，不但具有水體凈化的作用，還能夠起到相應(yīng)的裝飾作用。此外，在放養(yǎng)水生物過程中，還應(yīng)做好水生生物結(jié)構(gòu)調(diào)整工作及營養(yǎng)結(jié)構(gòu)完善工作，做好動物植物搭配工作，為微生物繁衍提供一個(gè)更合適的空間，從而實(shí)現(xiàn)水資源凈化的目的，并從多角度出發(fā)提高河道的綜合效益。

4.5 加大政府扶持力度

各地政府應(yīng)充分認(rèn)識到河道生態(tài)修復(fù)工作的重要性，加大資金投入力度，適當(dāng)給予政策扶持，并根據(jù)不同地區(qū)的具體特點(diǎn)，推動水生態(tài)修復(fù)工作的展開。此外，政府部門不僅要做好基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)工作，還應(yīng)重點(diǎn)扶持相關(guān)單位的科研項(xiàng)目，及時(shí)出臺相關(guān)優(yōu)惠政策，為河道水生態(tài)修復(fù)工作的展開提供有利保障，進(jìn)而使生態(tài)環(huán)境得到明顯提高。

5 河道治理環(huán)節(jié)中水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用成效

近年來，我國在河道治理過程中，水生態(tài)修復(fù)技術(shù)是不可缺少的重要技術(shù)之一，應(yīng)用該技術(shù)明顯地改變了河道的面貌，并使河道整體的美觀性得到了明顯提高，河道污染問題也得到了控制。第一，通過對河道治理工作的實(shí)際情況分析可知，植物凈化系統(tǒng)及水生物富養(yǎng)化去除系統(tǒng)已建設(shè)完成，在應(yīng)用了各項(xiàng)技術(shù)后，水體透明度得到了明顯提升，水下植物更加清晰，河道水質(zhì)也得到了明顯改善，富養(yǎng)化問題也得到了解決。而污染相對嚴(yán)重的河道，在應(yīng)用水生態(tài)修復(fù)技術(shù)后，雖然河道狀況得到了一定的改善，但效果仍未達(dá)到預(yù)期要求，可通過設(shè)置截污納管的方式，提高生態(tài)修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用水平。第二，水土流失問題得到了有效控制?？茖W(xué)合理地搭配喬木灌木及草本植物，能夠提高坡岸水土的保持能力，邊坡加固作用尤為顯著。在實(shí)際應(yīng)用過程中，土壤流失速度隨植物生長而降低。對于水位變動區(qū)域及常水位區(qū)域而言，當(dāng)水生植物種植完成后，水流沖刷情況與未種植區(qū)域相比深度更低，防沖效果極為顯著。第三，生物多樣性得到了明顯提升。應(yīng)用水生態(tài)修復(fù)技術(shù)后，水體中的動物繁衍生息，植物生長茂密，動植物又為微生物生長提供了一個(gè)優(yōu)質(zhì)的環(huán)境，與治理前相比有了明顯的改善。

6 結(jié)語

總之，水生態(tài)修復(fù)技術(shù)是現(xiàn)階段河道治理應(yīng)用極為廣泛的技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用原理是依托水系統(tǒng)中的微生物、動物及植物吸收、分解、凈化水體中的有毒有害物質(zhì)，降低水體內(nèi)部有毒有害物質(zhì)的含量，實(shí)現(xiàn)河道凈化目標(biāo)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)充分考慮多項(xiàng)要素，并根據(jù)河道實(shí)際情況，做好相應(yīng)的調(diào)整工作，以充分發(fā)揮水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的重要作用及價(jià)值。