城市河道水生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究

高 嵩，金 勇，錢 軍，沈 杰，朱澤中，趙揚搏

(揚州市勘測設(shè)計研究院有限公司，江蘇 揚州 225007)

1 研究背景

城市河道是指位于或者流經(jīng)城市用地范圍的河道。長期以來，受城市發(fā)展需求，河道被人為建設(shè)改造，河道平面、縱向、垂向形態(tài)較自然河道發(fā)生較大變化，城市河道平面形狀直線化、斷面形狀規(guī)則化、護岸型式硬質(zhì)化。城市河道的建設(shè)改造，降低了河流水環(huán)境承載能力，破壞河流連續(xù)性，削弱了河流的生態(tài)功能，威脅河流的健康。因此，修復(fù)被損壞的河道，恢復(fù)水體原有的生物多樣性、連續(xù)性，使水生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入良性循環(huán)，是當(dāng)前社會經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的迫切需要。

2 水生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究

水生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要是通過一系列生態(tài)工程技術(shù)措施，創(chuàng)造適宜多種生物棲息繁衍的環(huán)境，恢復(fù)河流水生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)水體生物多樣性，實現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，如圖1所示。

圖1 城市河道水生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系

2.1 地貌形態(tài)修復(fù)技術(shù)

城市河道因為防洪、用地等原因，很多河流被截彎取直，堤岸硬化，斷面形態(tài)單一，水動力條件單一，降低了水體自我凈化能力，減少了生態(tài)的臨界面，大大降低了生物的多樣性。因此，進行河流生態(tài)修復(fù)，河流形態(tài)多樣性恢復(fù)至關(guān)重要，縱向上，設(shè)計丁壩、跌坎、石墊湍灘等，為生物提供多樣性的生境條件和生存空間；橫向上，根據(jù)河岸穩(wěn)定、過流能力要求以及生態(tài)需求，設(shè)計水體岸線生態(tài)護坡，如拋石護岸、生態(tài)袋護岸、生物毯護岸等，同時在河道內(nèi)盡量設(shè)計生態(tài)潛壩、遮蔽物等，恢復(fù)河道內(nèi)生境。

2.2 生態(tài)護岸技術(shù)

生態(tài)護岸是指通過工程措施將河道護岸恢復(fù)到自然狀態(tài)或者具有自然護岸特性的人工型護岸。生態(tài)護岸主要采用植物、自然材料與人工材料相結(jié)合的方式對河岸進行防護，保證護岸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、保全河道生態(tài)結(jié)構(gòu)、維持物種多樣性。護岸生態(tài)改造方案應(yīng)以河道前期調(diào)查為基礎(chǔ)，包括河道類型、河床形態(tài)、河岸結(jié)構(gòu)、生物物種分布，對河道護岸進行生態(tài)改造或修復(fù)。生態(tài)護岸主要包括下列類型：水生植物柔性護坡、生態(tài)砼連鎖塊護坡、生態(tài)袋護岸、綠化混凝土護岸等，護岸優(yōu)缺點詳見表1。

表1 生態(tài)護岸方案比選

2.3 生態(tài)補水技術(shù)

為了改善城市河流的流態(tài)，修復(fù)河流水環(huán)境，建成人水和諧的生態(tài)河道，可以通過優(yōu)化城市河流的閘泵調(diào)度方式，恢復(fù)、增強水系的連通性，在滿足人類對水資源利用需要的同時，進行城市河流的水動力調(diào)度，優(yōu)化河流水體流態(tài)，保持河道具有一定自凈能力的水量，維持河流水生生物繁衍生存。

2.4 水生動植物修復(fù)技術(shù)

(1)水生植物修復(fù)技術(shù)

水生植物，是指植株的部分或全部可以長期在水體或含水飽和的基質(zhì)中生長的植物，按照結(jié)構(gòu)層次分為沉水植物、挺水植物、浮游植物和漂浮植物等。水生植物通過物理作用(過濾沉淀)、生物化學(xué)作用(吸收富集、光合作用、呼吸作用)、協(xié)同與競爭作用提高水體透明度、吸收營養(yǎng)鹽、富集重金屬、轉(zhuǎn)化和降解有機物，并形成多樣化的生境，達到清水的功效。水生植物的存在能夠有效地增加周圍生物的多樣性。

(2)水生動物修復(fù)技術(shù)

水生動物的修復(fù)是指在適當(dāng)?shù)臈l件下，通過合理的生物操縱，使得浮游動物、底棲動物、魚類在種類、密度、配比處于適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)下，有效地控制河道內(nèi)藻類的過量生長，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，促進物質(zhì)循環(huán)，達到改善水質(zhì)的作用。

2.5 人工濕地技術(shù)

人工濕地處理技術(shù)是通過對濕地自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物作用的組合來進行水質(zhì)凈化，當(dāng)水通過濕地時，其中的污染物質(zhì)被系統(tǒng)吸收或分解，使水質(zhì)得到凈化。該技術(shù)具有建造成本較低、運行成本很低、出水水質(zhì)非常好、操作簡單等優(yōu)點，同時如果選擇合適的濕地植物還具有美化環(huán)境的作用。

2.6 河道曝氣技術(shù)

河道曝氣技術(shù)是根據(jù)河流受到污染后缺氧的特點，人工向水體中充入空氣(或氧氣)，加速水體復(fù)氧過程，以提高水體的溶解氧水平，恢復(fù)和增強水體中好氧微生物的活力，使水體中的污染物質(zhì)得以凈化，從而改善河流的水質(zhì)。

2.7 人工生態(tài)浮床技術(shù)

人工生態(tài)浮床技術(shù)是運用無土栽培技術(shù)，綜合現(xiàn)代農(nóng)藝和生態(tài)工程措施對污染水體進行生態(tài)修復(fù)或重建的一種生態(tài)技術(shù)。具體是在受污染河道中，用輕質(zhì)漂浮高分子材料作為床體，人工種植高等水生植物或經(jīng)過改良馴化的陸生植物，通過植物強大的根系作用削減水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，從而達到凈化水質(zhì)的效果。

2.8 微生物強化技術(shù)

在河流水環(huán)境中，微生物作為分解者，對水體凈化作用重大。微生物強化技術(shù)通過對受污染水體加入人工馴化培養(yǎng)的活性微生物，快速提高水體中微生物濃度，促進有機物和污染物的降解，加快河道水質(zhì)凈化。

2.9 生物膜技術(shù)

生物膜法在傳統(tǒng)污水處理中應(yīng)用較多，將其應(yīng)用于河流水環(huán)境修復(fù)的本質(zhì)就是對河流中原有的生物凈化過程的進行強化。它通過模擬河流中砂石等材料上附著的生物膜的凈化作用，人工填充各種載體，在載體上形成生物膜，當(dāng)污染河水經(jīng)過生物膜時，污水與載體上的生物膜充分接觸，吸附污染物和凈化水體。

2.10 金剛石薄膜納米電子技術(shù)

金剛石薄膜納米電子技術(shù)以納米金剛石材料為核心，利用材料的負電子親和勢性能，在弱電場的驅(qū)動下向水中釋放大量低能電子，使水中絡(luò)合物離散，形成碳納米點，高效吸收巨大的太陽光清潔能源，降解水體中各類污染物，有效修復(fù)流域生態(tài)環(huán)境。

綜上所述，城市河道水生態(tài)修復(fù)技術(shù)特征見表2。

表2 城市河道水生態(tài)修復(fù)技術(shù)特征表

3 城市河道生態(tài)修復(fù)典型案例

七里河是揚州城區(qū)河道，河道周邊小區(qū)較多，沿線生產(chǎn)生活產(chǎn)生的污水未經(jīng)處理便通過管道直排入河，附近居民和商家隨意丟棄在河岸的生活垃圾經(jīng)雨水沖刷流入了河道，各種現(xiàn)象長期未得到根治，導(dǎo)致了七里河變成了“臟黑臭”。

2019年開展七里河水生態(tài)整治工程，采用抽干河道、控源截污、清除污泥等手段。通過微生物改善河底的生存環(huán)境，使之有利于動植物生長，然后在此基礎(chǔ)之上種植苦草、再力花等水生植物，超過6000km2的河底栽種了100多萬株矮生耐寒的苦草。同時投放螺螄、河蚌等水生動物，塑造健康穩(wěn)定的水生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，并安裝了2臺“曝氣機”，對河道實施了“立體生態(tài)修復(fù)”。最終達到了提高水體自凈能力的目的。

4 結(jié)語

城市河道健康的生態(tài)系統(tǒng)是保障城市生態(tài)安全的必要條件，也是建設(shè)生態(tài)文明城市的基本要求。根據(jù)不同河道的具體情況，采取適宜的生態(tài)修復(fù)技術(shù)，恢復(fù)水體原有的生物多樣性、連續(xù)性，使水生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入良性循環(huán)，最終達到恢復(fù)與重建河流生態(tài)系統(tǒng)的目的。