生態(tài)修復(fù)技術(shù)在嘉興市典型黑臭河道治理中的應(yīng)用

陸惠明 段增強(qiáng)

（1.浙江省嘉善縣姚莊鎮(zhèn)農(nóng)技水利服務(wù)中心 浙江嘉善 314100 2.中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所 江蘇南京 210008）

生態(tài)修復(fù)技術(shù)在嘉興市典型黑臭河道治理中的應(yīng)用

陸惠明1段增強(qiáng)2

（1.浙江省嘉善縣姚莊鎮(zhèn)農(nóng)技水利服務(wù)中心 浙江嘉善 314100 2.中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所 江蘇南京 210008）

采用由中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所開(kāi)發(fā)的生態(tài)綜合修復(fù)技術(shù)，通過(guò)底泥改性覆蓋、人工濕地建設(shè)、水生植物布置等手段，改善嘉善縣姚莊鎮(zhèn)莊浜的水質(zhì)，恢復(fù)其生態(tài)功能。該技術(shù)效果明顯，成本可控，值得被今后浙江乃至全國(guó)的黑臭河道治理工程所借鑒。

生態(tài)修復(fù)；底泥控制；水生植物；黑臭河道

我國(guó)城鎮(zhèn)河水環(huán)境質(zhì)量在近30年中急劇下降，絕大多數(shù)河流水質(zhì)屬劣V類，河流黑臭現(xiàn)象日益嚴(yán)重[1]。這不僅阻礙著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，還嚴(yán)重影響了沿岸居民的健康和生活。作為江南水鄉(xiāng)的一顆明珠，發(fā)達(dá)的水系曾是浙江嘉善人的驕傲，而如今水環(huán)境卻日漸成為切膚之痛。因此為了貫徹浙江省委省政府作出的“五水共治”重大決策，提出將用3年時(shí)間，把“五水共治”放到示范點(diǎn)建設(shè)重中之重的位置，堅(jiān)持不懈抓治水，把水環(huán)境打造成嘉善的一張閃亮“名片”，為全省乃至全國(guó)作好示范。按照“五水共治、治污先行”的思路，重點(diǎn)突破，分步推進(jìn)，主要清理三河，即：黑河、臭河、垃圾河。嘉善縣將按照“五水共治”工作要求，三年（2014～2016年）解決水變濁、變黑、變臭和河道垃圾等突出問(wèn)題，水環(huán)境明顯改善；五年（2014～2018年）基本解決污水治理、防澇排澇、飲水安全等重點(diǎn)問(wèn)題，治水成效全面體現(xiàn)；七年（2014～2020年）確保水質(zhì)實(shí)現(xiàn)質(zhì)變，“五水共治”成效得到深化鞏固。

1989年，Misch和Jorgensn發(fā)展了生態(tài)工程理論，即為了人類社會(huì)和其自然環(huán)境兩方面利益而對(duì)人類社會(huì)和自然環(huán)境的設(shè)計(jì)，奠定了受損河道生態(tài)修復(fù)的理論基礎(chǔ)。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，世界各國(guó)都開(kāi)始強(qiáng)調(diào)用生態(tài)的方法來(lái)恢復(fù)清潔水質(zhì)、維護(hù)景觀多樣性和生物多樣性。生態(tài)技術(shù)（Eco-technology）利用動(dòng)物、植物、微生物的凈化作用及多種生物形成的食物鏈輸出轉(zhuǎn)移功能完成污染水體的凈化和修復(fù)，具有穩(wěn)定有效、安全持久、節(jié)能降耗、管理方便等優(yōu)點(diǎn)。

1 工程概況

姚莊鎮(zhèn)位于素有“銀嘉善”之稱的浙江省嘉興市嘉善縣東北部，東與上海市金山區(qū)楓涇鎮(zhèn)相連，兩地邊界線長(zhǎng)達(dá)8km，是浙江省接軌上海的第一站。境內(nèi)地勢(shì)平坦，土地肥沃，氣候溫和，四季分明，素有“魚米之鄉(xiāng)”美稱。然而隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，姚莊鎮(zhèn)的水環(huán)境狀態(tài)不容樂(lè)觀，“50年代淘米洗菜，60年代洗衣灌溉，70年代水質(zhì)變壞，80年代魚蝦絕代，90年代身心受害”，這首歌謠是嘉善地區(qū)水環(huán)境變化的真實(shí)寫照。項(xiàng)目段為嘉善縣姚莊鎮(zhèn)清涼村莊浜，東接出水灣，河水最終匯于清涼塘。治理前水質(zhì)較差，為劣五類水，水體發(fā)黑發(fā)臭，漂浮有大量生活、建筑垃圾，并有數(shù)個(gè)排污口（如圖1所示）。

圖1 項(xiàng)目區(qū)衛(wèi)星圖及治理前水體環(huán)境

2 技術(shù)路線

該項(xiàng)目生態(tài)修復(fù)技術(shù)路線，如圖2所示。

圖2 項(xiàng)目實(shí)施技術(shù)路線圖

3 布局思路

農(nóng)村河流應(yīng)該是整個(gè)鄉(xiāng)村水系景觀中一個(gè)流動(dòng)的、與陸地生態(tài)系統(tǒng)相聯(lián)系的、相對(duì)開(kāi)放的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)[2]。河流是陸地生態(tài)系統(tǒng)與水生生態(tài)系統(tǒng)連接的主要通道，在兩系統(tǒng)間的物質(zhì)、能量循環(huán)中發(fā)揮重要作用。

河流生態(tài)系統(tǒng)由非生物要素和生物要素兩部分組成，其功能的發(fā)揮主要依賴于地形地貌、水文特征和水質(zhì)狀況由生物驅(qū)動(dòng)。因此河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)時(shí)重建與恢復(fù)河流的非生物要素是構(gòu)建相應(yīng)的生物結(jié)構(gòu)重要舉措。

河流生態(tài)系統(tǒng)功能特性主要側(cè)重于養(yǎng)分（碳、氮、磷等元素以及有機(jī)質(zhì)等）在系統(tǒng)中的循環(huán)，對(duì)河流的修復(fù)主要目的之一就是增加養(yǎng)分滯留、吸收與轉(zhuǎn)化。河流生態(tài)系統(tǒng)對(duì)養(yǎng)分滯留具、吸收與轉(zhuǎn)化有兩種不同機(jī)理：①河流系統(tǒng)中的物化滯留，如緩沖區(qū)植被、復(fù)雜的地形、樹(shù)木倒樹(shù)、河漫灘地、大壩等，降低流速促使養(yǎng)分隨泥沙沉降，以及河底與地表水體交換，發(fā)生脫氮、脫硫過(guò)程，從而降低養(yǎng)分向下游的輸送；②食物鏈對(duì)養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)的吸收而引起生物滯留與轉(zhuǎn)化，將養(yǎng)分儲(chǔ)存在生物系統(tǒng)內(nèi)部。因此，河流水質(zhì)改善就是通過(guò)合理構(gòu)建各種生物的適生性生境條件，如修復(fù)基底物化條件供底棲動(dòng)物、水生植物生長(zhǎng)以及促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)質(zhì)沉降礦化，構(gòu)建植被型生態(tài)護(hù)岸滯留、吸收與轉(zhuǎn)化營(yíng)養(yǎng)物及降解污染物，恢復(fù)復(fù)雜的并有機(jī)聯(lián)系的生物結(jié)構(gòu)以提高生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的抵抗力和自凈力。

河流生態(tài)系統(tǒng)具有縱向、橫向、垂向和時(shí)間尺度四維特性，在河流修復(fù)時(shí)強(qiáng)調(diào)河流生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)性和完整性，注重河流生態(tài)系統(tǒng)各地帶及空間結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系。

4 布局方案

4.1 底泥控制

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)底泥深度較厚，含有大量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，并且不斷向水中釋放，導(dǎo)致水體發(fā)生嚴(yán)重的富營(yíng)養(yǎng)化。在污染底泥上部覆蓋一層或多層材料使底泥與上覆水分隔，從而阻止底泥內(nèi)源營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放，是目前國(guó)內(nèi)外具有廣闊發(fā)展前途的底泥覆蓋技術(shù)。傳統(tǒng)的覆蓋材料一般采用沙子和礫石等，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)做了大量的研究，但效果不佳，主要體現(xiàn)在覆蓋所需厚度較大，降低河床高度；包覆效果作用時(shí)間短，無(wú)法長(zhǎng)期抑制N、P的釋放。在本項(xiàng)目中，采用中科院南京土壤研究所開(kāi)發(fā)的新型改性粘土礦物作為覆蓋材料，可以覆蓋河道底泥的同時(shí)，吸附河水中的色質(zhì)、有機(jī)物等，既控制了底泥營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放，又改善了水質(zhì)。

4.2 空間布置設(shè)計(jì)

《水利工程代碼編制規(guī)范》（SL 213—2012）的出版為各類水利工程基礎(chǔ)資料的編寫及管理，信息的采集、存儲(chǔ)、檢索、分析、輸出及交換提供技術(shù)規(guī)范，為我國(guó)水利、防汛抗旱各部門建設(shè)防汛抗旱信息系統(tǒng)提供了技術(shù)支持。

本項(xiàng)設(shè)計(jì)針對(duì)農(nóng)村斷頭浜，特征是：周圍土地利用完全，岸線固定，直立式硬質(zhì)護(hù)岸。因此，方案設(shè)計(jì)只涉及：河道內(nèi)兩側(cè)直立式硬質(zhì)護(hù)岸改造、水域范圍內(nèi)生態(tài)環(huán)境修復(fù)（包括：基底物化與生物修復(fù)、水體中植物和動(dòng)物修復(fù)、水表飄浮植物布置）、河道上下游多樣化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、植物及生態(tài)景觀季相配置。

4.2.1 布置飄浮植物

在河道內(nèi)大面積布置飄浮植物綠狐尾藻，既在水平空間延伸植物，又能凈化水質(zhì)。

4.2.2 較寬河段的中心位置布設(shè)生態(tài)浮島

較寬河段的中心位置布設(shè)生態(tài)浮島，增強(qiáng)水質(zhì)凈化效果；在較窄的河段不做設(shè)計(jì)[3]。

4.2.3 通過(guò)污染底泥疏浚消除內(nèi)源污染

在垂向的水底基質(zhì)方面，疏挖去除嚴(yán)重污染底泥，去除流質(zhì)層，修復(fù)沉水植物生境。

4.2.4 水體三維立體的水生植物布置

4.2.5 植物與生態(tài)景觀季相配置

植物季節(jié)茬口銜接好可以建立常綠型水生植物，履行長(zhǎng)效凈化機(jī)制。同時(shí)在植物配置時(shí)，考慮利用不同色差、植株高低、葉面形態(tài)等挑選植物品種，合理搭配，滿足人們的視覺(jué)愉悅要求。

此外，植物種植不完全連續(xù)開(kāi)展，適當(dāng)保留親水空間。考慮景觀設(shè)計(jì)中的透景、漏景、借景等手法運(yùn)用，形成合理的視覺(jué)效果，包括親水環(huán)境營(yíng)造與保留。

4.2.6 植物配置注意事項(xiàng)

植物間相克影響。水生植物存在植物間相互作用，如蘆葦群叢密度大，且葉片遮蓋和垂直分布形態(tài)等使其下層很難有植物可以生存，因此蘆葦?shù)貛С３Ｐ纬傻氖菃蝺?yōu)植物群落。飄浮植物度大，在水面形成較大范圍覆蓋，阻隔光線在水下傳遞，對(duì)沉水植物在光競(jìng)爭(zhēng)方面威脅很大。水生植物相互抑制多表現(xiàn)在對(duì)種子及幼苗影響，關(guān)系到種群的恢復(fù)與演替及可持續(xù)性發(fā)展[4]。因此，在進(jìn)行濕地恢復(fù)時(shí)要充分考慮以上因素來(lái)合理配置植物群落。

時(shí)相搭配。植物的季相和物候也是植物品種搭配要充分考慮的關(guān)鍵參數(shù)，可以延長(zhǎng)植物群落生態(tài)功能發(fā)揮，以及冬季水體凈化能力與景觀效果。

考慮邊緣效應(yīng)。在營(yíng)造群體景觀時(shí)，應(yīng)注意植物形態(tài)的對(duì)比與調(diào)和，充分利用植物莖、葉、花、穗等植物學(xué)特征，建設(shè)以挺水植物為主體，具有禾、灌、草、蓮等復(fù)層結(jié)構(gòu)的近自然模式的河道濕地植物，使易修復(fù)濕地的不同底部高程的基底上和岸邊空間都得到利用，形成水下和水上三維立體的濕地植物空間，充分發(fā)揮空間的邊緣效應(yīng)，形成合理的覆蓋范圍。

增加生物多樣性。本工程涉及的水生植物種類較多，在已考慮了種類的搭配中，特別考慮的是以挺水植物為主要建群種，并以沉水植物作為水體搭配植物，在岸邊上配置草本濕地的顯花植物，從而形成在植物種類上和視覺(jué)上的多樣性。

根據(jù)以往修復(fù)技術(shù)應(yīng)用的一般規(guī)律，濕地成功修復(fù)后，土著底棲生物（如螺蜆類軟體動(dòng)物、搖蚊類節(jié)肢動(dòng)物等）將會(huì)自然進(jìn)入，會(huì)自然形成一定的生物種群，與水體中浮游類生物形成生物多樣性種類達(dá)到一定程度的生態(tài)系統(tǒng)。

5 項(xiàng)目實(shí)施效果

在這次嘉善縣姚莊鎮(zhèn)典型黑臭河道治理中，采用生態(tài)綜合修復(fù)技術(shù)，多管齊下，通過(guò)污染源阻控、底泥治理、人工濕地建設(shè)、生態(tài)恢復(fù)（水生植物布置）等手段，解決了水質(zhì)濁、黑、臭和河道垃圾等突出問(wèn)題，不僅提高了生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的抵抗力和自凈力，而且形成了三維立體的濕地植物空間，各水層植物都發(fā)揮著凈水功能；尤其值得稱道的是景觀再造部分，較寬河段的中心位置布設(shè)生態(tài)浮島，增強(qiáng)水質(zhì)凈化效果，同時(shí)考慮景觀設(shè)計(jì)中的透景、漏景、借景等手法運(yùn)用，植物種植不完全連續(xù)開(kāi)展，適當(dāng)保留親水空間，形成合理的視覺(jué)效果，營(yíng)造出風(fēng)景宜人的美麗畫卷，為省委省政府作出的“五水共治”重大決策作出了表率和示范作用。

[1]劉福興，宋祥甫，鄒國(guó)燕，付子軾，劉婭琴，薛利紅，楊林章.農(nóng)村面源污染治理的“4R”理論與工程實(shí)踐——水環(huán)境生態(tài)修復(fù)技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2013，5（11）：265.

[2]王鶴霏.生物—生態(tài)技術(shù)對(duì)水體修復(fù)效果的研究[D].大連理工大學(xué)，2013，5（10）：98.

[3]NilssonC，EkbladA，GardfjellM，etal.Longtermeffectsofriverregulationonrivermarginvegetation[J].JournalofAppliedEcology，1991，28：963～987.

[4]高尚，黃民生，吳林林.生物凈化槽對(duì)黑臭河水凈化的中試研究[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2008，28（5）：433～437.

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1004-7344（2016）03-0113-02

2016-1-5