基于水生態文明建設的城市河流生態治理措施

張 強

(徐州經濟技術開發區水務處，江蘇 徐州 221000)

城市河道能夠為城市進行水量輸送發揮抗旱抗澇作用。城市河道大多數是后天人工開挖的水道。近年來，隨著文明城市建設對城市河道進行生態治理已經迫在眉睫。傳統觀念對城市河道排水能力的注重，很少對城市河流生態環境進行治理，造成城市河道河水污染嚴重，水體中含有大量的生活垃圾，并伴隨著水體富營養化、水生態系統生物顯著減少等河流生態問題[1]。

傳統河道生態治理措施是先進行流水量排導，用水流量帶走水體污染，通過澆注混凝土、塊石對護坡進行改建，實現排水河道的順暢運行[2]。但是在河道未考慮生態化的情況下，由于混凝土、塊石等硬質化材料對水體中的部分微生物會產生影響，導致微生物的生存環境改變，降低了其生物的存活率，加上城市河流生態的抗性較低，很容易造成河流生態的二次破壞[3]。針對上述問題，本文基于水生態文明城市建設的城市河流生態治理措施。對河道斜堤進行重新設計，采用多種方法對河道修復，修復河道生態環境，制定水資源配置和河流監管制度，完成城市河流生態治理。為了保證設計方案的可行性進行模擬實驗，試驗結果表明設計方法具備極高的有效性。

1 城市河流生態治理方案

基于水生態文明城市建設的城市河流生態治理措施，需要對河道現狀以及施工能力規劃調研，開展河流生態環境的調查，結合城市對河流的需求以及環境因素，制定早期的城市河流生態治理方案，通過實際調取生態環境樣品，對早期制定的方案進行優化[4]，最后擬定出一套有效的治理方案。本文設計的城市河流生態治理方案流程如圖1所示。

圖1 城市河流生態治理方案流程

1.1 河道堤坡設計

河道斜坡的設計首先要滿足最大排水流量以及最小過水斷面面積要求，由于城市河道面積的限制，城市內河道多數采用斜坡設計或者垂直于水面的U型過水斷面[5]設計，如圖2所示。考慮到在城市生活著大量的人口，采用河道斜坡設計，此類設計能減少小型動物或者人等不慎落水，緩坡能夠方便搭救，同時為河流生態提供良好的生態聚集地。河底采用“包堤”形式，使用植生型防滲材料對河底進行防滲處理，保證城市河流水體量。

圖2 河道斜坡設計

1.2 城市河道修復

城市河道修復過程主要針對水體以及水底泥沙。城市河流普遍存在水體富營養化現象，如果突然減少或者截斷營養物的輸入，可能會造成依附水體營養物質富集的生態崩潰，從長遠生態治理來看，從根本上控制營養物的輸入才能改善城市河道水質[6]。本文采用先治理后修復的原則，首先控制外源性營養物的輸入，從根本上斷絕污染物進入水體的路徑，對內源污染物采取截污、污水過濾、除磷等手段進行水質凈化，長時間以來，微度污染源排放的污染物相對穩定，其有效的特性、種類、排放量基本相同，因此已經在小范圍內形成一個依附于污染的生態圈，此生態圈是建立在非良性循環基礎上，因此對水質產生的影響為逆向影響。實踐證明，截斷營養物的排放能夠提升水質，并不會摧毀滋生在污染富集地的生態圈。根據河流水體水質的特性，控制排入水體的營養物總量，為城市河道修復創造條件[7]。

城市河道水質污染得到有效治理后，可以對水底泥沙進行修復。不同地質環境下水底泥沙的組成是不同的，加上不同水體類型造就了不同的水體凈化特點，水底泥沙的改善方式比較復雜。本文采取底泥疏浚法對水底泥沙進行改善。挖掘水底泥沙不當可能造成水質氮、磷營養元素的過量富集。而底泥疏浚期間，河流的水流量、蓄水能力不會受到嚴重的影響，水流量會避免富養物的聚集，防止底泥對環境造成的二次污染。底泥疏浚法雖然前期一次性投入較大，但是治理水底泥沙效果最好，并且能夠長時間的保證水體質量。

1.3 修復河道生態系統

隨著研究的深入以及修復技術的提升，河道生態環境修復技術已經十分成熟。修復河道生態環境能夠構建一套良好的河流生態圈，保證水質、生物、環境、能量交換等良性運作[8]。

使用植物吸收作用[9]改善河道生態環境中的氮、磷等營養物質的富集狀態，對于河道生態有毒害作用的重金屬元素采用綜合吸附的形式進行降解，第一類營養物質被吸收后能夠促進水生生物的自身繁衍，為河道生態系統提供基礎養料，第二類元素脫毒后能夠存儲在生物體內或者產生沉積，即使水生植物被剝離了河道生態系統，河道生態系統依然能夠正常的運行。

水生植物群落穩定后，河道生態環境中會滋生很多微生物和微型生物，這些水生微生物能夠棲息在水生植物群落中，為水生植物的根系進行有機膠體或懸浮物的轉化[10]，將大量的養分供給給水生植物群落，大大減少截留過程中河道生態修復時間，增加正向生態循環能力。

長時間微生物沉積后浮水植物發達的根系會增加與水體的接觸面積，由于水生植被達到一定的密集程度后會形成一個過濾網絡，水流經過后，許多帶電離子以及不溶性膠體會沉積下來，為水生生物提供一個繁衍的場所，特別是有機碎屑沉淀，會滋生浮游細菌供養給小型的水生動物，并附著于水植物的根系，河道生態進入內源生長階段后，小型動物會以凝聚的形式進入生態系統中，實現河道生態重新建立

2 試驗驗證

為了保證本文提出的基于水生態文明城市建設的城市河流生態治理方法的有效性，設計仿真實驗。實驗過程中，以某城市護城河為實驗對象，對其河流生態系統進行綜合治理。為了保證實驗的有效性，使用傳統河流生態治理方法與本文提出的基于水生態文明城市建設的城市河流生態治理方法進行比較，觀察試驗結果。

2.1 數據準備

為了保證仿真試驗過程的準確性，對測試的試驗參數進行設置，本文試驗對象是城市河流治理過程，由于不同治理方法中河流的治理能力不同，因此，試驗過程中需要保證外環境參數的一致。本文實驗數據設置結果見表1。

表1 實驗數據設置結果

2.2 對比試驗結果分析

試驗過程中，由于兩種河流治理方法無法進行直接對比，因此使用第三方軟件對試驗進行記錄，本文設計的試驗結果如圖3所示。

圖3 試驗對比結果

如圖3所示，有機生態循環率能夠反應城市河流生態運行能力，循環率越大說明生態系統越穩定，圖中本文設計的方法明顯優于傳統方法，說明本文方法在治理過程中城市河流生態恢復比較完整穩定；ARR指數是反應治理過程中的城市生態指標，ARR指數變化幅度越大，說明治理的越徹底。觀察圖像發現，本文方法比傳統方法ARR指數變化幅度高出2倍。綜上所述，本文設計的基于水生態文明城市建設的城市河流生態治理方法具備極高的有效性。

3 結語

本文基于水生態文明城市建設的城市河流生態治理措施，通過實驗驗證了其有效性，在河流生態治理中導入了水生態文明城市建設的思想，有效提升了河流生態系統的運行能力，為創建水生態文明城市提供河流生態治理的規劃藍圖。