時間:2023-03-01 16:26:37
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇生態修復技術論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
隨著社會的發展和人類對河流開發力度的增大,河流的管理問題面臨著多方面的挑戰。一方面河流要發揮防洪、供水、灌溉、發電、航運、旅游等傳統水利功能,另一方面要兼顧河流生態系統健康和可持續性的需求,實現水利功能和生態修復功能的統一,并在開發利用水資源與保護河流生態系統之間尋求相對平衡。目前河道治理主要解決的問題是河道渠道化,傳統的護坡工程側重于工程安全和人類單方面的需要,設計時往往采用不透水的硬質結構,對河流的環境效應和生態補償重視不夠。因此修復河流生態和優化河流管理是保障河流健康的先決條件?;谶@一觀點,從河流健康的理念出發。對河流的現狀、發展及治理進行分析。
1 河道現狀
1.1 河道管理現狀
近年來,我國在河流管理方面,已采取了許多措施,但是仍有區域性的水污染嚴重、水資源緊缺、水生態退化、洪澇災害等問題尚待解決.流域多頭管理、職責不明、公眾參與不足等現象仍然嚴重存在。雖然水利工程建設取得了很大成就,但也改變了原有河流生態系統的功能。其主要表現在河流干涸,水生態環境消失;河流功能降低,地表水和地下水污染加重。因此.基于環境變化及社會發展的需要,探討河流治水方略,修復河流生態刻不容緩。
1.2 存在問題
大多數集鎮、村莊、農田及交通等基礎設施均零星分布在河道兩側。由于建設用地和耕地資源不足,占用河道水域的現象比較普遍。同時,早期河道的建設規劃受歷史因素的限制,河道行洪斷面偏小,與集雨面積不成比例,甚至出現倒置現象。另外,由于歷史上對水土保持工作缺乏足夠的重視,造林育林力度不夠,水土流失較為嚴重。此外,防洪堤、堰壩等河道建筑物大多建設年代久遠.已運行了30—40年,甚至更長的時間,工程老化現象比較突出。
2 河道治理原則
河道是水生態環境的重要載體。河道治理首先是要利于生物的多樣性,為水生、兩棲動物棲息繁衍提供生存環境,這樣既有利于保護河道水生態環境,又有利于提高河流的自凈能力。論文參考,河道整治。除滿足渲泄洪水要求外,還應盡量保持河道的自然特征及水流多樣化。為此,河道的整治要從生態、經濟、人文、社會效益等多方面考慮,既要修復自然河道的功能,又要滿足人類依賴生存的要求。論文參考,河道整治。
2.1 平原河道治理原則
2.1.1 平原河道特點
平原河道縱向坡降較緩.橫斷面一般呈復式,河道較寬,階地、河漫灘較發育,水深較淺。枯水期河道內水量很小或無水,洪水期河勢變化劇烈,水流泥沙運動規律復雜,河床沖淤變化無常。近年來由于干旱少雨,河道徑流量減少,河床、河灘裸露,有的河段行洪區域內栽植了大量樹木及高桿作物,致使河道行洪斷面縮窄.影響河道正常行洪。
2.1.2 平原河道治理原則
治理平原河道,要求既滿足河道體系的防護標準.又利于河道系統恢復生態平衡。論文參考,河道整治。所以應根據岸坡穩定、正常行洪、表面異質、材質自然、內外透水、成本經濟等原則進行。目的是在滿足人類需求的同時,還要使工程結構對河流的生態系統沖擊最小化,不僅對水流的流量、流速、沖淤平衡、環境外觀等影響最小,而且要創造動物棲息及植物生長所需要的多樣性空間。治理原則為宜寬則寬、宜彎則彎、寬窄交替、深潭與淺灘交錯、急流緩流并存的多自然型河道。
2.1.3 生態護坡技術
平原河道護坡應盡量減少混凝土用量.優先采取自然的土質岸坡、自然緩坡、植樹、植草、干砌塊石等各種淺護坦.為水生植物生長、繁育及兩棲動物棲息繁衍活動創造條件。土堤可采用植樹、種草和生物袋等工程措施.以利于保護河道和生態環境的改善;為便于河道管理,防止河岸邊坡耕作,可設置防護帶,以確保堤防安全。常用的生態護坡形式有拋石護坡、混凝土預制件護坡鋪砌、生態磚和魚巢、土工織物袋、格賓網護砌等。河北省近年來河道常用的護坡形式為格賓網生態護坡和草皮護坡。從工程效果看,格賓網生態護坡優于草皮護坡,且觀賞性強。從生態環保方面.格賓網生態護坡屬生態環保型護坡,透水透氣性好,一定時間后易于植物生長;又由于其柔性結構,故整體性較好.適應變形能力強.能滿足河道較大流速對岸坡的沖刷,適應凍脹變形,不易破損,尤其適應北方寒冷地區,是理想的護坡材料。
2.2 山區河道治理原則
2.2.1 山區河道特點
山區河道縱向坡降陡.橫斷面一般呈“V”或“U”字型,階地、河漫灘不發育。論文參考,河道整治。河道洪枯變幅大,枯水期流量小,河岸或河堤承受高水位壓力時間短。山區河道集雨面積小,暴雨集中強度大,匯流時間短,水流速度快,挾沙能力和沖刷能力強,其推移質和懸移質多,危害性不容忽視。輕則河岸坍塌、淤塞河床,重則損毀耕地、摧毀城鎮村莊,直接威脅人民群眾的生命財產安全。
2.2.2 河道整治原則
山區河道治理中.要統籌上下游及整個流域相互關系,因地制宜,綜合治理,并遵循自然規律,盡量發揮天然河道功能。所以在規劃治理中。一方面在流域內采取水土保持措施,退耕還林,封山育林.攔截地面徑流,減少泥沙進入河道。論文參考,河道整治。另一方面進行河道整治,采取上堵下排,修建堤防、護岸工程。上堵就是在河道上游修建一定的攔擋壩、沉沙庫,攔截泥沙;下排就是疏導河道,清除阻水障礙,使河道暢通。論文參考,河道整治。其次在關鍵河段修建堤防護岸工程,約束水流,保護岸坡。堤身結構和型式應盡量采用當地的建筑材料。由于山區河流水土流失嚴重,推移質多,大部分河道內都有充足的卵石材料.可采用大塊鵝卵石堆砌、干砌塊石等護岸方式,使河道趨于自然形態。還應注意河道的生態平衡問題,充分遵循自然規律.不宜過多改變河道自然特性,盡量保護天然河道的作用。
3 水質改善及污染源的處理
在河道水質污染嚴重的地區,必須控制點源、面源污染,強調源頭治理。通過河道清淤、水面保潔、控制進入河道的污染物總量,實行雨污分流排水體制,減少排入河流的污水量。改善末端治理,對于必須排出的污水,應逐河段進行總量控制(即功能區的水質目標確定后的河段最小環境容量)。必要時需進行深度處理。提出更嚴格的排放標準。對于易積累的有毒物質,要堅決制止排人河流。根據河流徑流時空分布不均的特點和自凈規律.合理規劃排污口位置和排污時間,按實時水情調度.合理利用水體的環境容量,達到逐步改善水質的目的。
參考文獻:
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論文關鍵詞:生態修復經濟社會可持續發展通渭縣
論文摘要:生態修復是對生態系統停止人為破壞,以減輕負荷壓力,依靠生態系統的自我調節能力與自身組織能力,使其向有序的方向進行演化;或者利用生態系統的這種自我修補能力,輔以人工措施,使遭~l,at壞的生態系統逐步恢復或使生態系統向良性循環方向發展。主要指致力于那些在人類活動影響下受到破壞的自然生態系統的恢復與重建工作。
通渭縣鹿鹿山流域水土保持生態修復試點項目于2004年被列入黃河水土保持生態工程試點項目,經過3a實施,項目區內生態環境得到了明顯改善,林草覆蓋率從52.30%提高到60.29%,農戶人均純收入由1613.80元提高到1967.20元;生態、經濟系統開始良性循環,該項目的實施為本區域經濟社會的可持續發展打下了堅實的基礎。初步實現了人與自然和諧相處。
1基本情況
通渭縣鹿鹿山水土保持生態修復項目是黃河水土保持生態工程生態修復試點項目。實施期為2004—2006年,項目區年均降水量500ram,年均氣溫3~5oC,適宜各類生物生長,屬黃土丘陵溝壑區第三副區。該地區為石質山地,項目區轄隴陽、北城、寺子3鄉,12個行政村54個村民小組,總人口7839人,人口密度84人/km,全部為農業人口,農業勞動力4706人。人均土地1.19hm,人均耕地0.26hm,總面積93.30kmz。完成封禁面積56.25km2.人工補植9Ohmz,人工種草277.5Ohm2,設立封禁工程圍欄5km、標志碑5座、標語牌9O個、封育區“四至”邊界標志界碑600個;新建管理房3間、示范養殖圈舍150座。布設植被監測點5個、氣象觀測點1個、徑流泥沙監測點1個,選擇監測典型農戶60戶。
2生態修復成效
生態修復是指對生態系統停止人為破壞,以減輕負荷壓力,依靠生態系統的自我調節能力與自身組織能力,使其向有序的方向進行演化;或者利用生態系統的這種自我修補能力,輔以人工措施,使遭到破壞的生態系統逐步恢復或向良性循環方向發展;主要指致力于那些在人類活動影響下受到破壞的自然生態系統的恢復與重建工作。
該項目實施后,項目區水清、山綠、水土流失減輕,群眾的思想觀念轉變,實現了生物、產業趨于多樣化,取得了明顯的生態效益、蓄水保土效益、經濟效益和社會效益。據測算,到項目實施年限末期,林草覆蓋率從52.30%提高到60.29%;監測區年土壤侵蝕模數由1430t/km?!降為964.40t/km項目區內農戶人均純收入自1613.80元提高到1967.20元;農、林、牧、副各業產值結構由基期的76.70:0.94:17.30:.5.06變為50.30:.1.07:29.50.:19.13;土地利用結構調整為農地:林地:草地:荒地:其他=21.12:20.97:34.30:4.30:18.56。舍飼養殖數量6000多(只),實現牛、馬、豬、兔、雞、鴿等多元化養殖。各產值機構有了較大變化,土地利用結構更加合理,使區域生態、經濟系統開始良性循環。該項目的實施為本區域經濟社會的可持續發展打下了堅實的基礎。初步實現了人與自然和諧相處。
3幾點啟示
3.1科學規劃,對位配套措施是實施生態修復工程的前提
水土保持生態修復是一項系統工程,直接關系到群眾的生產和生活,在項目實施過程中,始終堅持以科學發展為指導,以構建和諧社會為目標,堅持以人為本理念,科學規劃。在生態修復技術措施運用上,以保護和利用水土資源為核心,依據“源于自然,還于自然”的思想,為大自然恢復其自我修復能力創造條件,對位配置各類措施,以封為主,封禁、補造、撫育、管護并重,工程、生物、農藝措施相結合,生態修復與群眾脫貧致富相結合的原則。使項目區形成一個相對獨立的生態隔離區,減少或禁止人、畜活動對生物群落的干擾和破壞,促使土壤質量正向發育,生態系統自我調控能力向健康狀況演化。取得了良好的生態效益和經濟效益。
3.2加強組織、建章立制、加大宣傳是生態修復工程順利實施的基礎
生態修復是新時期水土保持生態建設的重大戰略調整,縣委、縣政府高度重視,加強生態修復的組織領導和部門協調,專門成立項目執行領導小組,健全管理機構、配備工作人員,明確和落實各部門的責任權屬。制定和頒布有關項目建設的法規及管理制度,對生態修復區林草及其設施的管護管理提出具體的操作要求。做到管理有章可循,有法可依。利用集市、廟會等多場合、多形式、多渠道對農民進行廣泛宣傳教育,印發傳單、公告、宣傳畫及日歷和手冊。為生態修復的順利實施提供組織保證和營造良好的輿論氛圍。
3.3建立部門聯動機制,整合項目,為生態修復項目的實施提供資金保障
水土保持生態修復涉及農、林、水、環保、畜牧、財政、扶貧、科技等諸多方面,綜合性很強,我們利用中央資金的主導作用和退耕還林草的機遇,深化投資管理機制改革,整合項目資金,統籌兼顧,合理規劃,相互配套,鑲嵌實施,達到資金技術、土地和勞動力資源的合理配置,使有限的投入資金發揮最佳使用效益。在項目建設中,與相關部門在工程實施、科研和監測等方面密切配合,加強合作,全面提升生態修復的科技水平和效益,加快生態修復進度。在管理上實行目標管理責任制,形成部門之間“各負其責,各盡其力,各投其資,各計其功”的工作機制。為生態修復工程建設提供了資金保障。
3.4立足實際,政策引導,狠抓落實是實施生態修復的關鍵
自然生態系統的承載能力是有限的,土地資源的開發必須符合自然生態系統的內在規律,使其得到休養生息。必須按照“順應天時,遵循自然規律;順應市場,遵循經濟規律;順應科學,遵循市場規律”的原則,堅持川臺河谷區發展全膜覆蓋玉米、淺山區種植馬鈴薯、深山區發展畜草產業的種植結構調整思路,大膽探索,積極挖掘本地資源潛力,引導農民轉變觀念,大力發展玉米、洋芋、畜草、中藥材等富民產業。通過政策引導,利益驅動,解決了許多與群眾切身利益息息相關的實際問題,使支柱產業開發和扶貧攻堅取得了明顯的成效。通過生態修復,既滿足了生態系統的自我修復條件,又確保了當地社會經濟可持續發展、社會安定團結、人民安居樂業。為社會主義新農村建設起到了示范帶動作用。
3.5依法監督,狠抓管護是生態修復效益正常發揮的保證
生態修復能力的體現根本在于徹底控制人為活動對生態環境的一切干擾因素和防止水土資源的污染,關鍵是水土保持監督執法和封禁成果管護。為此,要采取以下強有力的措施:
①建立健全水保監督執法網絡??h、鄉、村、社四級執法網絡組織機構健全,并逐級簽訂監督管護目標管理責任書,做到責、權、利絕對明晰。
②依法具體落實“三區”劃分與“三權一案三同時”制度,嚴格管理,獎懲兌現。加強修復成果管護。
同時,對水保預防監督執法的檢查情況納入鄉鎮年終綜合考核評比的內容,推行獎勵機制,以管促封。使生態修復效益能夠正常發揮。
3.6合理布設監測網絡,為生態修復提供科學依據
監測工作所獲取的基礎數據,對于生態自我修復能力的研究及評價意義重大,根據基礎監測指標體系和監測評價體系要求,合理布設監測網絡,采用實地定點、定時,多方位、多層次、多目標、多樣點統計調查的方法進行。著重做好以下監測內容:
①蓄水效益監測。定點觀測和統計徑流、土壤侵蝕、泥沙變化、流域降水量等數據,分析評價項目實施后的蓄水保土效益。
②生態效益監測。林地監測:采用多樣點抽樣調查法。草地監測:選用不同草地類型,采用刈割測定生長量等,分析評價了項目實施后的生態效益。
③社會效益監測。通過布設網點社經調查,采用分層抽樣的調查方法,以定點觀測和典型農戶調查結合,進行統計調查,統計分析,評價項目實施后的經濟及社會效益。
根據監測結果與效益分析評價,為同類地區生態修復的科學研究和可持續發展提供科學依據。
[關鍵詞] 城市濱水區;景觀設計;生態修復;特色
中圖分類號:S759.92 文獻標識碼:A 文章編號:
自古人們依水而居,城市濱水區不僅是構成人類生活空間環境的重要區域之一,也是最易凸顯城市特色的敏感地帶。隨著城市化的迅速發展和人口的集聚效應,城市濱水區景觀生態環境受到了不同程度的破壞。經濟發展問題與濱水生態問題的矛盾日益突出,對人居環境產生了重要影響。以生態修復為導向的城市濱水區景觀設計,是改善濱水生態環境、保障生態系統健康、實現人居環境可持續發展的重要前提。
城市濱水區景觀核心生態問題
1.1 濱水區景觀生態系統破壞嚴重
城市化浪潮中,濱水區不合理的開發與建設性破壞,許多生物喪失了原有的棲息空間。生物種類日益銳減,失去了原有的生態服務功能和環境調控功能,破壞了濱水區生態系統的良性循環。加之周圍區域農業、工業等生產、生活活動的影響,導致水質惡化、生態系統調節功能下降、生態退化等問題,人們對于親水性的需求受到了不同程度的限制。
1.2 濱水景觀特色喪失
濱水區景觀設計時,盲目追求于景觀的美學價值和良好的視覺效果,沒有充分挖掘所在地域的地脈和文脈資源,不能滿足具有地域特色的濱水區景觀設計要求和城市形象的表達,景觀特色喪失。
由于濱水區所處的特殊環境,涉及領域范圍廣,對于土地空間利用的控制和調整不到位,造成現有景觀格局和原有生態格局的矛盾沖突,致使景觀環境混亂。在設計中應深入了解人的心理、生理需求和自然環境的原生態,保障濱水區景觀的歷史延續性和用地布局的合理性。
城市濱水景觀生態空間構成要素分析
20世紀80年代末,德國首先提出“近自然型河流”概念和“自然型護岸”技術[1]。日本于1986年開始學習歐洲的濱水治理經驗,他們運用“多自然型河道生態修復技術”的濱水設計理念,逐漸改建了以往的濱水混凝土型護岸。1988年日本土木學會出版的《濱水景觀設計》結合實例分析了濱水區景觀規劃設計的具體方法,并強調了規劃中公共參與和生態環境保護的重要性。我國的濱水景觀設計研究始于20世紀90年代,劉濱誼教授在《現代景觀規劃設計》中針對濱水景觀設計提出了“尊重自然,維護生態”的建議,并提出了“生態化駁岸”的設計理念。
城市濱水景觀生態修復是指依據景觀生態學原理,運用一定的設計方法和技術手段,來改善和提高濱水區景觀生態環境質量,使城市濱水區景觀格局優化、空間環境美化、濱水生態完整,成為一處特色鮮明、和諧共生的人居環境。生態是濱水景觀環境質量評價的一個重要指標,優質的濱水景觀環境應具備較好的環境承載功能、景觀體驗功能和休閑娛樂功能。整體來講,濱水景觀生態構成要素分為兩大類:自然構成要素(從構成因子上分為空氣、氣候、水體、土壤、動植物等;從平面形態上可劃分為水域、緩沖帶和周邊陸域)和人工構成要素(歷史人文、建筑小品、休閑活動設施、內外交通及護岸、提防等安全防護要素)。不論景觀是均相的還是異相的,景觀中的各點對某種生態過程的重要性都不是一樣的。其中有一些局部、點和空間關系對控制景觀水平生態過程起著關鍵性的作用[2]。這些景觀生態要素共同構筑了濱水區景觀的生態空間格局,彼此相互影響、相互制約,統一于整體的濱水景觀生態環境修復過程中。
3 城市濱水景觀生態修復策略
3.1 整體控制、局部調整
濱水景觀生態修復,不僅僅只是解決技術層面上的問題,它還涉及到政策規劃、公眾參與、經濟文化等諸多的社會因素[3]。因此,在濱水區規劃設計時,應重視濱水區與城市環境關系的處理,協調該城濱水區景觀設計與其他相關規劃之間的關系。正確處理好濱水空間在城市中的定位和價值,并綜合考慮濱水區各景觀功能形態的組織與建構。通過這樣的邏輯關系,使整體與部分相互協調、相互制約,達到整體最優的目標。
3.2 生態修復、理念指引
在遵循景觀生態學為核心的設計原則下,理性運用生態修復機理,正確處理好斑塊、廊道、基質等景觀格局指數之間的生態關系,構架濱水生態走廊。濱水空間的整合上,盡量避免對濱水地表機理的破壞,恢復河道自然形態,優化濱水景觀生態格局。
其次,深入挖掘區域自身特色,通過功能的組織、對地域文化元素的提取與植入,運用設計手法,達到一種意境美的營造,以更好延續濱水景觀的地脈和文脈。此外,應充分利用景觀生態系統的自凈化、自修復等功能,尋求自身獨特的景觀生態修復模式。
植物生態保護方面,恢復濱水區受損的植物,保護鄉土植物和原生性植物種群。依據濱水區不同的水濕條件,對植物群落進行合理配置和有序恢復,營造體現地域文化特色的植物景觀群落。同時,利用植物四季色彩的變化,豐富的植物群落季相景觀,為濱水生物提供繁衍棲息的優質生態環境。
3.3 修復技術、合理運用
(1)GIS和RS技術。運用GIS和RS等技術,以可持續發展理念為標準,建立濱水區景觀生態評價指標體系。對濱水區地形環境、生態環境和水文環境做出定量分析與評價,通過對功能空間的組織、景觀系統的重構,總結濱水特色景觀營造的生態安全策略和規劃調控方向。在生態修復過程中,應做到及時檢測、反饋與再修復,以促進景觀生態系統良性循環。
(2)水質生態修復技術。在保存現有水系自然形態的前提下,利用底泥疏浚、氣體抽取等技術進行水體污染物的收集與處理,控制水域外源性污染源。由于氣候因素,水系有豐水期和枯水期之分,應及時實施水體的調度對策,以確保良好的供水、補水和棄水狀態。
(3)生態駁岸修復技術。生態駁岸是指恢復自然河岸“可滲透性”的人工駁岸,是基于對生態系統的認知和保證生物多樣性的延續,而采取的以生態為基礎、安全為導向的工程方法,以減少對河流自然環境的傷害[4]。這種駁岸應具有提升生態環境、親水性、安全性等綜合功能。從分類上生態駁岸可分為自然型駁岸、柔性生態駁岸和植物生態護坡駁岸等。
在生態修復技術實施過程中,應做到因地制宜,探索出適合自身的生態修復技術。保障生態修復與景觀控制相結合,促使濱水景觀生態環境一體化發展。
4 結論
城市濱水區是人們休閑交流的重要空間,也是人與自然對話的宜游場所。針對濱水區生態修復問題,在此提出了區域經濟協調發展為目標,生態修復理念為引導的濱水區景觀設計方法,塑造特色濱水生態環境,同時采用生態修復技術維護濱水生態環境。濱水區景觀環境的生態修復不僅需要設計理念的升華和生態修復技術的運用,更需要運行機制與實踐過程中的密切配合和制度保障。
參考文獻
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本學科前身是以原水文地質及工程地質省部級重點學科(我國第一批(1981年)具有博士、碩士授予權的學科點)為依托,在地質資源與地質工程一級學科下增設的。
本學科一直是“211”建設重點學科群之一。近年來以環境污染水文地質研究、地下水資源開發與生態環境保護等為主要特色,在地下水資源與環境這一地球科學優先發展領域,保持著自己的學科優勢。
本學科教師承擔著許多地下水學科的前沿課題,大部分來源于國家自然科學基金或省部級縱向攻關項目,同時也涉及到長江三峽工程、南水北調工程、華北平原水資源開發、清江水電站工程、金沙江溪洛渡水電工程等國家重點工程的生產課題,年均科研經費過千萬。研究領域涵蓋地下水中物質與能量循環規律及其生態環境效應,水-巖相互作用機理,土壤水分和鹽分遷移機制、地下水監測、模擬與評價技術、地下水環境修復與污染防治技術、以及地下水有關的地質災害防治技術、環境同位素測試技術等。許多研究成果處于國內領先或國際先進水平。近幾年獲得國家科技進步三等獎、省部級一等獎各1項、省部級二、三等獎二十多項。出版專著三十余部,在核心期刊近百篇,并有四十余篇論文進入三大檢索系統。
主要實驗室:水土環境修復驗室、滲流模擬實驗室、水化學分析測試實驗室、地下水模擬與3S技術應用實驗室。
畢業生就業方向:大專院校、科研院所、國家有關部委的職能部門(如國土、水利、電力、交通、環境)和各系統(部門)的研究所、設計院等。
關鍵詞:水質;生態;工程設計;自然處理;人工處理
Abstract: The relationship between human and ecological environment more attention, this paper mainly to the Fengxian campus of the Shanghai Normal University campus water as an example, through investigating the status quo of the water quality, sediment, aquatic organisms, riparian, ecological environment, so as to reduce the school in the water replacement cost, save cost and get better campus environment. The method can also be applied to other regional water improvement project.
Key words: water quality; ecology; engineering design; natural treatment; artificial processing
中圖分類號: Q494文獻標識碼:A文章編號:
1.概述
長期城市化與工業化對河流生態系統健康狀況造成了嚴重影響,河流生態系統修復逐漸引起人們的重視。調查顯示,我國90%以上城市河流受到不同程度污染,生態功能喪失現象嚴重[1]。近幾年來,國內許多專家學者對河流水生態治理與修復進行了深入研究,蘇冬艷等人(2008年)對河流治理與修復技術進行了綜述[2],劉輝等(2009年)提出了利用水生態修復技術治理治理杭州河道水生態系統的對策和建議。
以水的自我調節為基礎,遵從“道法自然”的自然依據,按照物質在自然界遷移、轉化、流動與循環的規律,在少量人類輔助功能的幫助下,充分利用自然生態系統,與地方自然條件、社會條件和經濟條件相結合,使之相互聯系成一個有機系統,促進良性循環,同步增加與兼收經濟、生態和社會效益。
城市河道水生態環境問題及治理現狀
2.1城市河道水生態環境存在的問題
2.1.1城市河道渠化破壞河道生態系統
天然的河流、湖泊、池塘是自然變遷和構造運動的產物,但隨著社會的發展,人類的開發活動,尤其是隨著城市人口密集,開發建設強度大,對河道裁彎取直,修建水庫和其他水利設施,以及開辟人工河道等,河道水生態系統自然屬性遭受破壞,呈現出人工化、渠道化與規則化,水文流態受水利設施控制,且受到現澆混凝土、預制混凝土塊體或漿砌石結構的護坡影響,隔斷了地下水與土壤的聯系,導致水生態系統結構單一,恢復和緩沖能力減弱。
2.1.2城市河道水體污染嚴重
部分工業廢水及大部分生活污水未加處理直接排入河道,致使部分區域的河流浮萍藻類生物的迅速生長,水體甚至呈現紅褐色,墨綠色,水體富營養化現象嚴重。另外由于人類保護水生態環境意識較薄弱,隨手向河內丟棄垃圾等,導致部分河段水面雜物漂浮、蚊蠅孳生。據統計,中國80%的城市河流受到不同程度的污染,許多流經城市段的江河水質都劣于Ⅲ類水,河中生物基本絕跡,河流的生態功能惡化[3]。
2.1.3城市河道淤積嚴重
受到不恰當的城市開發的影響,使許多河流的河道變窄,河網被分割,城市建設中廢物傾倒使河床越來越高,并且政府有關部門不重視河道清淤工作,沒有定期對河道進行清淤,致使部分河道淤積嚴重,不但影響了河道水質,也嚴重影響了河流本身所具有的泄洪功能,加劇了城市洪澇災害發生的頻率和程度。
2.2城市河道水生態環境治理中存在的問題
通過對全國各地河道整治資料進行查閱發現,當前大部分城市的河道水質治理方面存在以下幾個主要問題:利用水生態修復技術治理城市河道水生態系統的重要性依然沒有引起相關部門的足夠的重視,現如今河道的主要整治措施還是截污納管、生活污水處理和底泥疏浚;一些地方雖然在整治方案中都強調了生態治水的重要性,但在具體技術上缺乏相應的實施方案和操作措施;在利用生態技術修復河道水生態的認識上存在較大的偏差,許多設計者對于河流的生態修復純粹是從景觀美學的角度出發,沒有考慮河道的基本情況及其功能定位。
2.3城市河道水生態環境的一般修復方法
水生態修復是一項理論復雜、因素眾多、操作困難的工作,既要因地制宜,又要符合科學,更要講究實效。按照水生態系統的理論,結合全國河道、湖泊水生態系統修復情況的分析,修復水生態系統的主要處理技術可以分為:物理技術、化學技術以及生物技術。具體處理方法及其相應的特點見下表(表1):
表1環境修復技術及其特點
3.工程實例
3.1上海師范大學奉賢校區河域概況
由于上海師范大學奉賢校區校內所有水域均流通,故以中心河的水質數據為樣本進行分析,從而對全校水質進行估計。
(1)中心河及其排水口現狀
圖1為中心河的衛星圖,從西面起第一座橋設為橋①(玉蘭前),第二座橋(三教前)設為橋②,東面起第一座橋為橋③。相關數據如下(表2):
圖1中心河的衛星圖
表2中心河現狀相關數據
根據實地調查,大中型排水口個數及分布如圖所示,小型排水口分布如下:
橋①以西,北岸有小型排水口7個,南岸有小型排水口6個。橋①―橋②,北岸有小型排水口16個;南岸無小型排水口。橋②―橋③,北岸有小型排水口14個,5個小型排水口。橋③以東,北岸有小型排水口13個;南岸有小型排水口10個。
(2)中心河水域生態環境現狀
2012年7月對中心河進行了實地考察,對其水域生態環境現狀的初步了解如下:
橋①至橋③的區域,湖水基本清澈,能見度較高,有魚、蝦等水生生物。橋③以東,湖水稍有渾濁,東墻周圍湖水能見度低,總體流動性較小,湖水泛綠,河岸邊緣及角落有浮游類植物。橋①以西區域水質情況較差。湖水呈青綠色,部分區域有輕微乳白色,湖水能見度河岸邊緣大型排水口處有浮沫以及少量的上層浮油,大部分區域水質混濁,能見度低,水生生物稀少。中心河河岸由水泥石塊砌筑,水域底部淤泥較厚。綜上,預估中心河富營養化情況比較嚴重。
3.2水環境試驗與監測
在2011年10月起對四個河段(為方便起見,在下文,橋①以西命名為#1,橋①―橋②命名為#2,橋②―橋③命名為#3,橋③以東命名為#4)進行為期1年的采樣。因分析水域生態環境現狀得出本河段富營養化情況嚴重,故擬測試pH、水溫、DO、COD、BOD5、NH3-N,6項指標來評估富營養化情況,并對未來形成治理方案提供依據。測定方法如下[4][5]:
表3 水環境測定方法
(1)關于中心河水溫T的監測值分析
從圖2中可看出中心湖的水溫分布均勻,4個監測點只有較小偏差,同時最高水溫為#2處的28.5℃,7月; 且1月份水溫均低于5℃,與上海市的氣溫變化同步。由于缺少近十年的當月平均水溫,無法對其級別定位,僅從一年的數據觀察看,水溫指標滿足IV類水標準要求。
(2)關于中心河pH值監測值的分析
從圖3中看出PH值的變化范圍為6.31~7.54,其中5月至10月呈弱堿性, 11月至4月顯弱酸性,其PH值最大值出現在7月和最高水溫相對應。中心河的酸堿度基本滿足景觀娛樂用水水質標準,但1月份測得的酸堿度超過了標準。河水的PH值是河水及其水域各種自然因素綜合作用的結果。在流動河水中,氫離子的濃度并不取決于水分子的離解,而主要取決于河水中各種負離子,例如碳酸根、碳酸氫根、二氧化碳的對比關系。在富營養化水體中,隨著富營養化的發展,由于藻類光合作用消耗水中的二氧化碳,致使水中氫離子減少而導致PH值升高,呈現PH值隨藻類生長而顯著增高趨勢[6] 。
圖2 中心河水溫T監測值 圖3中心河PH值監測值
(3)關于中心河溶解氧DO監測值的分析
從圖4中可知,中心河水體中溶解氧最小值是1.6mg/L,最大值是3.78mg/L。除了7月至8月溶氧量值低于標準外,#1處溶氧量值從5月至8月間亦低于標準值,此處根據實際調查確是存在嚴重的富營養化以及嚴重的污水排放情況。潔凈水體中的溶解氧一般接近飽和,如果水體受到有機物質和還原性物質污染時,溶解氧會低于飽和值,尤其當藻類在水面形成遮光阻氣層時,影響大氣氧和水中氧的正常平衡以及水生植物的光合作用受阻,會使低層溶解氧大幅度降低,甚至趨于零值。此時將會導致厭氧微生物繁殖、水質惡化。
(4)中心河生化需氧量監測值的分析
從圖5中可看出中心河生化需氧量的變化范圍是23mg/L~47mg/L, 明顯高于IV類水體的生化需氧量標準值。生化需氧量越高,表示水中需氧有機污染物越多。
圖4中心河溶解氧DO監測值 圖5中心河生化需氧量監測值
(5)中心河化學需氧量監測值的分析
如圖6中所示,中心河重鉻酸鉀指數較高,變化范圍為62mg/L~110mg/L,最大值出現在6月的#1處。重鉻酸鉀指數是表征水體中可被高錳酸鉀氧化的物質,主要是有機物的含量。是一項重要的水質參數。在富營養化水體中由于浮游植物強烈的光合作用生成了大量的有機體,使水體的化學耗氧量明顯增高。5月至7月間,中心河的重鉻酸鉀指數足以體現。
(7)中心河氮氨含量監測值的分析
如圖7所示,中心河氮氮濃度都較高。最大偏差為1.96mg/L。最大值出現在6月,最小值出現在11月。氮氨濃度較高時必然會導致水域的富營養化。中心湖氮氨變化范圍為1.85~4.97mg/L。達到標準值僅為#3處的1,2,11,12月數據以及#2處的1月數據。且#1處的數據均高于其它監測點的數據,可見#1處的富營養化最為嚴重。
可見對中心湖進行整治規劃勢在必行也刻不容緩。
圖6中心河化學需氧量監測值圖7中心河氨氮含量監測值
3.3水生態環境修復
中心河是貫穿上師大奉賢校區,與新農河和月亮湖等其他水域連通,因此它不僅和其他水體一起調節了局部氣候,同時也具有一定的欣賞價值。但是由于疏于管理,導致目前中心湖富營養化程度嚴重,生物多樣性遭到破壞,因此有必要對該河流進行治理,并需要通過多種方法的結合,已到達徹底修復河道水生態系統的目的。
3.3.1處理河流底部沉積物
富營養化湖泊中的底部沉積物常是一個營養庫,在一定條件下可不斷釋放磷,這稱為內部負荷。當外部負荷減少后, 內部負荷可補償,使富營養化現象繼續存在[7]。底泥疏浚與覆蓋技術是河流污染治理中普遍采用的措施之一,可以較大程度的消減底泥對上覆水體的污染貢獻率,進而解決內源釋放而造成的二次污染問題,并為后續的生物技術介入創造出良好的生態條件。通過挖泥疏??梢灾苯尤コ啄嘀械臓I養鹽含量,減輕內部負荷對湖泊的影響[8]。
3.3.2水生動物修復技術
水體中的藻類除受營養物質的控制外,也受到浮游動物和魚類的控制。因此,可以通過放養浮游動物和魚類來達到改善區域性水水質的目的。常用于攝食藻類的魚類有螺螄、鰱魚、鳙魚、鯽魚等。根據調查,蚌類可以將水中懸浮的藻類及有機碎屑濾食;螺螄主要攝食固著藻類,同時分泌促絮凝物質,使湖水中懸浮物質絮凝;濾食性魚類,如鰱魚、鳙魚等可以有效去除水體中的綠藻類物質。我國的謝平、劉健康等(1999年)提出旨在控制藍藻水華的非經典生物操縱法[9]可供參考。
3.3.3河道補水
可通過增加水利設施并加以調控,引入上游或者附近水源,加快水流速度等。既補充河道水量,又可以沖刷稀釋污染水域,置換死水區的河水,使河流由厭氧狀態變為好氧,在短時期內降低水體的污染負荷,改善水生動物、水生植物的生存環境,提高河流的自凈能力,改善水環境質量[8]。
通過上述三種方法的結合使用,中心河水質有了明顯的改善。
4.結論與建議
相較于化學修復法的易造成二次污染和物理修復法的治標不治本,生物生態修復法具有工程造價相對較低,不需耗能或低耗能,運行成本低廉,處理效果好且不會形成二次污染的特點。近年來這種技術發展很快,在國外已經達到工程實用化的程度,并且積累了系列觀測數據。通過對上海師范大學奉賢校區中心河水質監測與相應的修復處理,可以得出以下結論及建議。
交疏挖底泥處理法,水生動物修復和河道補水法更具有可持續發展性,不僅可以節約財力,更可以全面改善生態環境,利用自然自我修復和凈化的能力改善水質。
富營養化湖泊中的底部沉積物是一個營養庫,單獨采用水生動物修復或河道補水法,很難在短期內有效改變河道水質,所以定期清理河流底部沉積物是必須的。
在水域內放置生態浮床,并放養攝食藻類的魚類等,以構成生物鏈。以達到在修復水質的同時增加河域的觀賞性的目的。
加強點源和面源污染治理,通過加強截污納管建設,加快城鎮污水收集管網工程建設,從而從源頭上根治水生態污染狀況。
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關鍵詞:灤平縣;潮河;生態治理
隨著城市經濟的蓬勃發展,城市人口數量不斷增加。為了滿足生產和生活的用水需求,人們積極進行河道治理。在實際操作的過程中,由于治理方式不符合自然規律,導致河流生態系統遭到破壞,因此需對河流進行生態修復。文章主要以灤平縣域內潮河為例,探討河流生態治理修復的問題和具體方法,保證城市居民安全用水。
1河道現狀與問題
潮河發源于豐寧縣上黃旗哈拉海溝,在古北口入北京市密云區后注入密云水庫。灤平縣域內河長64.1km,是北京的重要水源地。目前,潮河水域內并沒有頗具規模的水利工程?,F存的干砌石河堤由當地百姓自發修筑,缺乏一定的穩定性,而且面臨年久失修的問題,一旦發生洪水,就會對本地村莊、耕地造成較大的威脅,還會影響水庫的水質,導致水庫中的泥沙增加[1]。目前,我國河道水體整體呈現出日益惡化的局面,許多城鎮的河道水體質量較低。由于河道的水體流動性比較差,導致面臨污染的河道無法得到有效的循環,部分中小河流也缺乏有效監管。隨著城鎮建設規模的不斷擴大,城市居民越來越多,但是并未設置更加完善的排水管網,導致污水無法得到及時有效的收集,許多污水在未經處理的情況下就直接排入河道中,影響河流的水質。此外,許多河流與農田的距離比較近,如果河流面臨污染,就會對農業生產造成威脅,甚至會影響周邊居民的正常生活。由于人們長期從事各種生產活動,許多行為已經對自然河道造成了嚴重的影響,從而影響了河流景觀的多樣性。在河流中包含多種水生動植物,其對溫度、有機物濃度的要求不同,若一味地設置硬質護岸,不僅會影響水生動植物的正常生長,還會導致水流速度下降,使得環境日益惡化[2]。盡管自然河道具有一定的自我凈化能力,但若長期面臨污染,水體就會處于缺氧或者厭氧狀態,影響好氧微生物的生存,從而降低河道的自我凈化能力。此外,人們大量地修建護坡工程已對河道周邊的天然濕地造成破壞,會進一步降低河流的自我凈化能力。由于城鎮化進程不斷加速,人們積極在城市土地中興建各種建筑,導致城市用地愈發緊張,也使得許多中小河流面積不斷縮小,數量急劇下滑。由于河流日益萎縮,生物多樣性面臨破壞,天然河道景觀不復存在,生態系統遭到嚴重的破壞。此外,正是由于行洪斷面不斷下降,才會導致洪澇災害頻繁發生[3]。
2河道治理與生態修復原則
2.1生態治理
在進行河道治理與生態修復時,需遵循生態治理這一原則。由于人們長期從事各種生產和經營活動,對自然資源過度開發,導致自然環境日益惡化,河道生態系統面臨嚴重的破壞,因此,在進行河道治理時,要最大限度地保留原有的生態系統,避免對其造成破壞。此外,要及時對生態系統進行修復,如在河岸種植合適的植物[4]。
2.2遠近結合
要積極學習發達國家的經驗,將河道治理視作長期的事業。制訂合理的規劃方案,分階段展開治理。結合地形特征與城市的實際情況,選擇恰當的治理措施,明確治理時間,使治理工作更有針對性。
2.3與區域規劃保持一致
進行河道治理時,要認真分析城市的情況,重視細節,了解生態環境現狀,充分做到以人為本。一旦人與自然發生沖突,需仔細權衡,將生態環境保護放在重要位置,避免環境繼續惡化。要將河道治理與城市規劃相結合,明確治理目標和治理計劃,這樣才能為人們創造良好的環境。
3河流生態修復的意義
3.1改善河流生態
進行河道治理時,技術人員會利用河流與河道的規律,結合實際情況對水流的位置進行調整,使河流的條件得到改善。為了進一步滿足灌溉與航運的需求,技術人員會采用相應的措施,使河道得到有效治理。但在實際操作的過程中,雖然能夠實現對河道的治理,但忽視了對生態環境的保護,導致河流生態面臨不同程度的破壞[5]。一旦發生這種情況,就會影響河流內部水生動植物的正常生長,不利于生物多樣性的構建;頻繁發生洪澇災害,也會影響人們的正常用水;同時,河流沿岸的氣候發生變化,當地植被被破壞,水土流失,會影響河道景觀的完善,甚至導致景觀消失。因此,進行河道治理時,技術人員應采用恰當的生態恢復措施,以保證河流恢復活力,改善河流生態,實現人與自然和諧共生。近些年,人們愈發重視河流生態保護,認真分析人與自然之間的關系,采取了有效的修復措施。對潮河生態進行治理時,要嚴格遵循國家的要求,積極開展生態文明建設,重視生態修復。通過改善河流生態,可以推動區域經濟發展,優化人們的生活環境,提高人們的生活質量,使社會更加穩定,更好地對當地民俗文化進行保護,實現對潮河生態文化的弘揚。
3.2進一步發揮河流功能
灤平縣位于北京市和河北省承德市的交界處,是國家重點生態功能區,因此要高度重視灤平縣潮河生態保護與修復。潮河是首都重要的飲用水源地,其生態功能定位是京冀地區的生態屏障與水源涵養區。灤平縣區域內的植被、地質、水文條件將直接影響京津地區的生態安全。因此,對灤平潮河的生態環境進行治理符合生態環境保護的需求,同時對促進京津冀協調發展具有重要的作用。通過開展河道治理與生態修復,可以進一步發揮出河流的作用。河流的功能主要有航運、防洪、灌溉、供水等,制訂合理的治理方案,可以使河流實現上述功能。但若要保證其功能維持較長的時間,就要開展生態修復工作。比如,修復河流生態,有利于灌溉。從防洪角度來看,河流生態得到了進一步保障,則會進一步提高植被的覆蓋率,使植被能夠發揮出自身的調節作用,降低洪澇災害發生的可能性。
4河道治理與生態修復技術
4.1水質調整
要對水庫進行合理調度,改變水質,及時恢復河流的生態功能,保證生態平衡,保護自然徑流。此外,也可對水利設施進行調控,在下游污染比較嚴重的區域引入上流水體,改善水質。我國著名的南水北調工程就是通過這種方式達到改善水質的目的。在改善水質時,人們經常會將生態和生物相結合,也會使用化學法、物理法。其中,生態與生物相結合這一方法比較常見,應用范圍最為廣泛,常見的技術有以下三種。第一,生物膜技術。生物膜技術主要是對河床中的生物進行過濾。通過載體填充或者填料,確保細菌生長,由此形成生物膜[6]。由于載體和濾料的表面積較大,微生物數量繁多,因此可確保河流擁有良好的自我凈化能力。第二,生物浮島技術。該技術主要采用生態工學原理,對水中的磷和氮等物質進行降解處理,從而有效改善水質,還起到抑制藻類生長的效果。該技術能夠發揮出植物根系的功效,可吸收大量的富營養化物質,將水中的營養轉移,提高河流水體的自循環能力。第三,人工濕地建設。進行濕地培育時,主要是通過人工培育濕地的方式達到修復的目的。在具體操作中,需發揮出微生物、水生植物的作用,及時對河流中的污染物質進行降解與吸附,確保河流生態盡快得到恢復[7]。利用這一技術可對污水進行有效的處理。在特定的洼池中,將填料和土壤進行混合處理,形成填料床,保證污水在床體表面自由流動,可在床體表面種植壽命長、適應能力強的水生植物。
4.2河道曝氣
一旦河道產生突發性污染,就可采用河道曝氣這一手段。如果河水水質下降或者遭到嚴重的污染,將會消耗水質中的有機物,導致有機物出現分解現象,呈現無氧狀態,還會產生許多有害物質,這些物質味道較重,會對水質造成嚴重的影響。采用河道曝氣這一手段,向河水中注入空氣,能夠加速水體中有機物的分解,有效改善水質,提高河流的自我調節能力。
4.3植物維護
進行河流生態修復時,要發揮出水生植物的維護作用。植物維護成本較低,不會造成較大的能源消耗,而且具有廣闊的發展前景。在許多河流污染區域,人們使用這種方式進行生態修復,可達到事半功倍的效果。采用水生植物進行維護時,可及時吸附水體中的重金屬等污染物質。同時,在光合作用下,植物產生的氧氣能夠提高溶解氧的含量。
4.4堤防建設
加強堤防建設,建設生態護岸,可減少水土流失的現象發生。在堤岸建設中,主要是通過種植植被及設置木材、石材等方式達到護岸的目的。開展堤防建設時,需將其與生態環境保護相結合,以此實現生態平衡,預防水土流失,提高當地經濟效益。
5生態修復技術的主要應用方向
5.1在抗洪方面的應用
在抗洪方面,河流生態修復技術主要用于洪水后退工程。在尚未實施該項技術之前,河流流向均遵循自然規律,一旦發生暴雨,就會造成河流中的水溢出,從而形成洪澇災害。實施洪水后退生態修復技術可確保溢出的河水得到有效治理,使河流恢復到原有的狀態。進行河道設計時,要避免河床有淤泥堆積,這樣才能確保河流得到真正的恢復。洪水后退技術具有一定的使用要求,需確保河流區域尚未進行河堤建設。
5.2在堤防建設中的應用
在堤防建設中使用河流生態修復技術,要維持河道的多樣化形態,這樣才能達到控制自然災害的目的。需將恢復工程放在重要的位置,重視綠化植被種植,使植物可以正常生長,提高河流的自我凈化能力。
5.3兩級河道建設
將河流生態修復技術與兩級河道相結合,主要是將兩級河道作為主要的河道形式。上部分河道可發揮出泄洪功能,另一個河道可用來預防淤泥堆積,使河流的生態環境得到有效保護。為了進一步提高兩級河道的社會效益,可將上部分河道設置成娛樂休閑場所,滿足人們的休憩需求。在設置另一個枯流河道時,要保證其擁有自然流向[8]。
6生態治理修復在潮河治理中的應用措施
6.1對河床斷面與護岸進行修復
要重視河床表面的清淤疏浚與整治,確保清理工作具有針對性。在具體操作中,需對營盤村和后灣村的潮河干流進行清理。選擇開闊的河段,在河道兩側種植睡蓮、荷花等植物,建造完善的景觀河道,提高河道景觀的美觀性。進行護坡建設時,要種植比較低矮的灌木,選擇合適的花草,提高河道的綠化效果。同時,要重視對年久失修的護岸的修復,對其進行加固處理;還可采用干砌石等材料設置透水壩,避免使用混凝土等不透水的材料,完善護岸的性能,實現對生態環境的有效修復。
6.2對河道形態進行修復
在河道治理與生態修復工作中,要將河道形態的修復放在重要位置,可在河流中設置輔助水道,確保河道連續。為了不影響河道的行洪功能,提高生態環境的安全性,需根據河段防洪的標準建設河道護岸,及時對各類淤積物進行清理。為了確保水體正常流動,要將石頭放入河堤中,或者修建生態石籠跌水壩。
6.3重視河岸綠化與濕地建設
要重新構建灌草植被過濾帶,結合河流的水位情況保留常水位以上的區域,保證植被完整,還要補充種植灌木與花草,凸顯出植物的層次感,營造良好的植物空間環境??蛇x擇迎春、景天、金葉女貞等灌木,還可選擇蘆葦、水生鳶尾等水生植物,適當擴大綠化規模,增強河岸的綠化效果。在河岸兩側種植植物時,主要選擇連翹、丁香等灌木,撒播合適的草籽,如白三葉、無芒雀麥。要考慮到河邊公路的綠化,在沿岸公路栽植國槐、旱柳等比較高大的喬木。通過合理增加植被,加強人工濕地建設,不僅可以起到有效的緩沖作用,還能提高河流的自我凈化能力,避免出現水土流失,及時修復生態環境。
6.4護岸生態修復
進行河道護岸修復時,要加強對疊石護岸的改造,或者新建生態壩結構式護岸,確保河道形態得到有效的恢復。對護岸進行加寬處理,使河道具有良好的排澇與泄洪功效。
6.5河道生態生物膜處理
對潮河支流的河道進行治理時,可選擇生物膜處理技術,確保河流中的污染物及時降解,提高水質,使河道生態環境得到有效修復。如果河道面臨的污染比較嚴重或者河流水體中包含的有機物較多,可采用生物膜技術進行處理,確保水體中的污染物在第一時間內得到處理。
7河道生態修復技術展望
7.1制定完善的技術規范
為了進一步發揮出河流生態修復技術的作用,要制定完善的技術體系和相應的規章制度?,F階段,該項工作缺乏明確的參考標準和依據,這樣會增加河流的修復難度。因此,要考慮到每一個修復環節,重視細節,對各項制度和標準進行調整和改進,從而確保河流生態系統得到進一步發展,維持生態平衡。
7.2制定明確的評價標準
河流生態修復是一項持久、復雜的工程,在較短的時間內并不能看到成效。部分河流面臨的污染比較嚴重,需經過一段時間方可看到治理成效。為了進一步驗證最終的修復效果,需制定完善的評價標準,定期對修復情況進行監測。
7.3重視綜合性修復
隨著河流的迅速發展與生態環境的改變,河道治理工作愈發復雜。若采用某種單一的生態修復技術,則很難保證治理與修復達到預期效果。因此,要進一步完善修復技術,綜合多個學科知識,采用完善的河流生態修復理論,確保河流生態得到有效的修復。7.4對水生植物進行合理配置為了進一步提高河流的自我凈化能力,要選擇恰當的水生植物。首先,需對水生植物的抗性進行分析。然后,對水生植物進行合理分類,進一步發揮出植物的功效,降低治理成本,提高凈化效果。
8結束語
河流的情況比較復雜,在進行河道治理與生態修復時,需考慮生態系統的實際情況,采取有效的治理與恢復技術,確保河流生態環境得到進一步改善。
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論文關鍵詞:污泥,處理處置技術,北京污泥現狀,污泥處置規劃,生態利用
污泥作為一種廢棄物, 是在污水處理過程中分離出來的固體,每處理萬噸污水產生5~10噸含水率為80%左右的污泥。污泥成分及來源均比較復雜,其中含有大量的氮、磷、鉀等多種營養元素和有機質可利用成分;也可能含有有毒、有害( 二唖英) 、難降解的有機物( 多氯聯苯等) 、重金屬( 鋅、銅、鉻、砷、汞、鎘等)、病原菌及寄生蟲( 卵) 等物質, 大量未經處理的污泥任意堆放和排放都容易對環境造成了新的二次污染。因此污泥需要及時處理處置,以達到減量化、穩定化、無害化及資源化利用的目的。
污泥中有機質、氮、磷養分豐富, 是一種值得利用的肥源。北京市污泥中含有豐富的營養物質,2008年北京全市106萬噸濕污泥相當于尿素1.5萬噸、磷酸二銨2.3萬噸、硫酸鉀0.5萬噸和有機質12.9萬噸;但污泥中又含有各種各樣污染物質, 施用不當會造成土壤和地下水污染。按照2015年北京市污泥最終處置規劃,土地修復利用占有很大的比例,因此,開展泥質分析,研究污泥堆肥后符合園林綠化、礦山修復和沙化土地改良用工藝產品是十分必要。
1. 國內外污泥處理處置現狀
污泥處理處置的方式各個國家不盡相同,同一國家的小同地區也相差很大。目前污泥的處理處置手段包括排海、衛生填埋、焚燒以及土地利用等。一些發達國家的污泥處置及利用情況如下:
圖1污泥的主要處置與利用情況 %
污泥填埋占有很大的比例,約40%左右;污泥排海自20世紀90年代后被禁止;污泥焚燒由于價格昂貴處理處置技術,且焚燒過程中容易產生二噁英污染,在很多國家對污泥的焚燒處置都有著嚴格的限制;污泥農用比例在30%以上,但要嚴格控制其中的重金屬含量,而園林綠化、生態改良、市政綠化等土地利用方式表現出較好的應用前景。
我國常用的污泥處置方法包括:堆肥處理、衛生填埋、焚燒處理、水體消納和上地利用(排入江河湖海的方法),但每種方式的具體比例還有待進一步統計。
2 北京市污泥處理處置現狀及存在的主要問題
北京市污泥總體狀況為產生量大,資源化利用率低。其中,中心城區建成污水處理廠9座,日處理能力256萬立方米,污水處理率達到95%;郊區衛星城建成污水處理廠16座,鎮級污水處理廠42座,污水處理率達到48%。2010年北京市污泥總量為3800噸,其中城區污泥量約為2500t/d,郊區污泥量約為1200t/d,預計2015年污泥年產量5000t/d,其中中心城區3200 t/d,郊區1800 t/d。目前,不足50%的污泥進行了堆肥和建材利用等處置和資源化利用,其余污泥進行簡單臨時堆置,缺乏有效的最終出路。
2.1 北京市污泥處理處置現狀
北京市現共有6處污泥處置設施,處理處置技術多樣化,包括清河熱干化廠、方莊和小紅門石灰干化廠、龐各莊堆肥廠、昌平區堆肥廠、北京水泥廠干化焚燒6座污泥處理設施,日處理能力為1810噸,處理能力不足污泥總產量的50%。
(1) 小紅門和方莊污泥鈣化處理廠
小紅門和方莊污泥鈣化廠處置能力分別為500噸/天和30噸/天,采用具有自主知識產權的增鈣熱干化工藝和裝備,該技術以氧化鈣為干化發熱劑取代外加熱源,工藝簡單,干化后污泥渣可用做路基材料或替代部分水泥原料。
(2)龐各莊和昌平污泥堆肥處理廠
龐各莊堆肥廠處理能力200噸/天處理處置技術,昌平堆肥廠處理能力80噸/天,堆肥技術該技術占地大、處置效率受季節波動明顯,但初始投資較小、熟化污泥可進行土地利用(農業、園林、綠化、生態修復等)。目前,該廠熟化污泥主要被周邊省、市的肥料廠以低價收購。
(3) 北京水泥焚燒處理廠
處理能力500噸/天,采用水泥窯余熱干化-焚燒技術,該技術使用進口干化設備,自動化程度高,但初始投資較大。干化后污泥作為水泥窯燃料替代部分焦煤。
(4) 清河熱干化處理廠
處理能力400噸/天 ,采用流化床間接熱干化技術,含水率由80%下降到10%,該技術全部使用進口裝置,以天然氣燃燒為熱源,主要構筑物包括冷卻水泵井、污泥運轉倉間、干燥車間、干料倉、生物除臭池,建筑面積1800平方米,初始投資和運行成本較大。干化后污泥含水率過低、惡臭嚴重,需密閉運輸和后期處置。
2.2北京市污泥處置存在的主要問題
污泥的最終安全消納包括處理和處置與資源化利用兩個階段;一為處理階段,主要對污泥進行穩定化、減量化和無害化處理,包括濃縮(調理)、脫水、厭氧消化、好氧消化、石灰穩定、堆肥、干化和焚燒等。二為處置與資源化階段,是污泥的最終安全消納過程,一般包括土地利用、填埋、建筑材料利用和焚燒等。當前北京市污泥處理處置存在的主要問題為:
(1) 污泥脫水減量化處理程度低。污泥只經過濃縮、脫水等常規處理過程,含水率仍高達80%,運輸過程易遺灑,并影響后續處置。
(2) 污泥處理設施嚴重不足。隨著污水處理量提高,污泥產量急劇攀升,導致污泥處理和最終處置率不足50%。大量污泥簡單堆置于廢棄沙坑和沙荒地,沒有進行穩定化和無害化處理,污泥中的污染物容易隨降雨發生遷移,再次進入土壤、水體,產生二次污染,夏季散發的臭味、孳生的蚊蠅影響周邊環境。
(3)資源化利用率低。污泥資源化處理設施只有龐各莊和昌平2座堆肥廠處理處置技術,產品用于土地改良和園林綠化,年產堆肥產品13.9萬噸,占污泥總量的13.1%。
(4)污泥處理處置政策、標準尚不完善。北京市污泥處理處置監管措施、資源化利用激勵政策尚未制定。目前征收的污水處理費不包含污泥處置費,污泥處置運營資金不足。
2.3北京市污泥處理處置規劃
污泥處置按照因地制宜、協同處置、技術多元和廠內處理優先的原則,綜合考慮技術成熟、經濟合理、運輸條件和征地困難等因素,城區采用熱干化+焚燒的處理處置方式,具有占地較小優點,且可實現污泥減量化、無害化、資源化,實現熱量的循環利用。具體包括三種處置方式熱干化+焚燒,輔以堆肥+農用,以及石灰干化+建材利用的方式,具體規劃如下見圖2所示。在三種主要利用方式中,水泥廠焚燒占31%的比例,主要利用水泥焚燒轉爐的余熱對污泥進行預干化,干化后污泥進入水泥焚燒爐,有機質熱量被利用,焚燒灰用作水泥原材料;污泥制生物碳土用于土地修復的規劃比例為47%,但目前該方式處理和利用方式能力不足,且污泥產品品質評價、利用方式和對環境的影響還需進一步研究;污泥干化后制燃料棒和建材等利用方式占有22%的比例,其熱值折合11萬噸標準煤。