分析水力因素對河道生態修復系統凈化效果的影響

張鸝 殷小煒

摘要：本文針對某河流流域實際情況，在簡述其生態修復設計的基礎上，對系統水質凈化效果受流域水力因素影響進行深入分析，以此為確定適宜、有效的修復措施提供可靠參考依據。

關鍵詞：河道治理;生態修復;水質凈化;水力因素

中圖分類號：X171 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）11-0-01

Abstract：Based on the actual situation of a river basin，this paper briefly analyzes the impact of water quality purification on the water quality of the river basin on the basis of its ecological restoration design，so as to provide a reliable reference for determining suitable and effective restoration measures.

Key words：River regulation;Ecological restoration;Water purification;Hydraulic factors

如今，科技水平不斷提高，人們對河道采取的生態修復措施越來越多，但不同的生態修復措施會受到流域水力因素直接影響。對此，為了保證所選生態修復措施合理性與有效性，首先需要掌握措施對水質的凈化效果受水力因素影響。

1 項目概況與實驗方法介紹

1.1 項目概況

某河流總長60km，流域總面積在468.5km2左右，年均徑流量為1.30×108m3，流域范圍內有森林公園、濕地公園和度假村。其中，濕地公園包含了災害預防與治理、基礎工程、科研、宣傳與濕地資源恢復等內容。流域范圍內年均降水量約600mm，年均氣溫在5℃左右，年均徑流量達2.98×108m3，年均徑流深度210.1mm。在每年的11月中旬開始進入初凍期，到次年3月下旬開始回暖和解凍，每年的6—9月為該流域汛期，降雨集中，降水量由東南至西北遞減，東南部最大年均降水量可以達到750mm。

1.2 流域生態修復設計

流域污染來源十分復雜，如農業、污水、有機污染，根據流域地勢與污染的實際情況，設計結合有水質凈化、綜合生態池及人工濕地等部分的生態修復系統。設計在分叉測流入口部位安設攔污柵，濕地入口之前還安設了泄水渠道;將生態浮島投放于生態池當中，并在河道、生態池及濕地重要部位設置水質實時監測點位，以此根據水質情況及其變化對生態修復起到的凈化效果進行綜合評判[1]。

1.3 水樣的采集和監測

采樣瓶為聚乙烯瓶，采樣前用清水與洗滌劑完全清洗，將采樣瓶瓶口對準水流流向并浸入到水中進行取樣，取樣數量為500mL，在采樣的過程中應避免對水底沉積物造成攪動。完成采樣后，把水樣放到恒溫箱中，盡快送至實驗室，專業到冰箱中進行冷藏。所有生態措施進口與出口均需設置實時監測點位，以氣象與環境等條件為依據對采樣的頻率進行確定。對水樣的測定項目有：TP測定，方法為分光光度法;NH4+-N測定，方法為納氏比色法;TN測定，方法為分光光度法;COD測定，方法為重鉻酸鉀法[2]。

2 生態修復系統水質凈化效果受水力因素的影響分析

2.1 去除率受水力負荷因素的影響

對于水力負荷，它表示的是單位時間內單位面積對應的凈化水量，可采用以下公式通過計算確定：

式（1）中，S表示場地面積，單位：m2;Q表示進水流量，單位：m3/d;HL表示水力負荷，單位：m3/（m2·d）。

在動態監測過程中，水力負荷表現為波浪形下降，最大和最小值分別為0.3844m3/（m2·d）、0.245m3/（m2·d）。

生態修復系統對上述幾種污染物質都有一定去除作用，從去除率和水力負荷之間的關系可知，去除率和水力負荷之間呈負相關，TN去除率和水力負荷的相關性為0.4602，NH4+-N去除率和水力負荷的相關性為0.4646，COD去除率和水力負荷的相關性為0.5882，可見，當水力負荷增大時，去除率降低。另外，TN去除率和水力負荷之間沒有線性關系，這說明當水力負荷減小時，TN去除率并不會增加[3]。

在人工濕地系統中，經動態監測發現其水力負荷表現為波浪形下降，最大和最小值分別為1.5542m3/（m2·d）、0.1374m3/（m2·d）。采用人工濕地措施能起到去除污染物質作用，但從去除率和水力負荷之間的關系可知，去除率和水力負荷之間的線性關系相對較差，比如TP去除率和水力負荷之間的相關性只有0.2215，這說明當水力負荷處于0.1374～1.5542m3/（m2·d）范圍內時，去除率和水力負荷之間基本沒有線性關系[4]。

在生態池系統中，水力負荷的最大和最小值分別為1.3734m3/（m2·d）、0.1022m3/（m2·d）。采用生態池的措施能有效去除污染物，但其去除率和水力負荷之間的線性關系相對較差，各項指標的去除率和水力負荷之間的相關性都不足0.1，其主要原因為進水流量很小，但生態池卻有很大容積，此時水力負荷不會影響到系統實際去除率。

2.2 去除量受水力負荷因素的影響

生態修復系統對各污染物質都有一定去除作用，從去除量和水力負荷之間的關系可知，TP去除量和水力負荷之間的相關性為0.3346，NH4+-N去除量和水力負荷之間的相關性為0.3690，TN去除量和水力負荷之間的相關性為0.3234，COD去除量和水力負荷之間的相關性最高，可達0.6157。當水力負荷保持在0.2573m3/（m2·d）時，生態修復系統對TP的去除量達到最大，為0.3367kg/d;當水力負荷保持在0.3068m3/（m2·d）時，生態修復系統對NH4+-N的去除量達到最大，為3.1186kg/d;當水力負荷保持在0.5545m3/（m2·d）時，生態修復系統對TN的去除量達到最大，為4.5541kg/d;當水力負荷保持在0.5941m3/（m2·d）時，生態修復系統對COD的去除量達到最大，為29.9086kg/d。

在人工濕地系統中，TP去除量和水力負荷因素相關性為0.0845，NH4+-N去除量和水力負荷因素相關性為0.3046，TN去除量和水力負荷因素相關性為0.1841，COD去除量和水力負荷因素相關性為0.2206。若水力負荷保持在10.0187m3/（m2·d），則人工濕地系統對TN的去除量可以達到最大，為13.7512kg/d;若水力負荷保持在1.3465m3/（m2·d），則人工濕地系統對COD的去除量達到最大，為10.4246kg/d[5]。

在生態池系統中，TP去除量和水力負荷因素相關性為0.3926，NH4+-N去除量和水力負荷因素相關性為0.5225，COD去除量和水力負荷因素相關性為0.4166，TN去除量和水力負荷因素相關性為0.0226。若水力負荷保持在2.0096m3/（m2·d），則生態池系統對TP的去除量達到最大，為0.4751kg/d;若水力負荷保持在1.1485m3/（m2·d），則生態池系統對NH4+-N的去除量達到最大，為2.0691kg/d;若水力負荷保持在2.0300m3/（m2·d），則生態池系統對COD的去除量達到最大，為9.7813kg/d。

3 結束語

綜上所述，當水力負荷不斷增大時，生態修復系統去除TP與COD的能力不斷減弱，表現為去除率降低，人工濕地系統與生態池系統中，去除率和水力負荷之間的線性關系相對較弱。在不同的流域，污染狀況及水力條件均有所不同，需要綜合考慮所有影響因素，按照因地制宜的原則采取合理有效的恢復措施。

參考文獻

[1]郭巖巖，牛新勝，王蘭明，李良濤.混合植物型生態浮島對鄉村河道水體的凈化效果[J].中國農學通報，2019，35（15）：49-53.

[2]劉展羽，杜守帥.基于生態修復的無錫市河道景觀重建策略研究[J].大眾文藝，2019（08）：82-83.

[3]葉宇潛.生態修復理念在永和河流域河道治理中的應用[J].黑龍江水利科技，2019，47（03）：142-144.

[4]孫彥芳.中小河流河道治理及生態修復措施分析[J].東北水利水電，2019，37（02）：147-149+255.

[5]李璐.城市河道生態治理及環境修復措施分析[J].資源節約與環保，2019（01）：188-189+247.

收稿日期：2019-06-06

作者簡介：張鸝（1982-），女，碩士，高級工程師，研究方向為環境科學。