基于水生態的水環境治理工程

王少倫，汪聰，韓艷梅，宋揚，郭棟，管清坤，周亞坤

（北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京 100082）

1 引言

城市化作為城市的必然發展趨勢，隨著經濟的快速發展，其進程不斷加快，而水環境污染的問題也愈發突出。自黨的十八大以來，生態文明建設已成為國家發展戰略，而水生態文明已成為生態文明建設的重要組成部分[1]。目前，國家已經將環境保護與生態建設提到了前所未有的戰略高度，水環境、水生態的保護與治理更是當務之急[2]。

2 水環境治理現狀

國外學者曾在20 世紀80 年代反思了河道治理工程產生的各類問題，認為河流治理應當考慮將生態學原理融入工程中去，后續學者們提出了“生態型護岸”和“親自然河流”等設計理念[3]。當前，在河道治理中國內外成功應用的措施有重建植被、修復池塘、重塑深灘與淺灘、修建沼澤森林和人工濕地等。實踐表明，在提升水體自凈能力、改善水生態環境和促進水的良性循環等方面這些技術措施發揮著顯著的成效[4]。中國工程院院士曲久輝也曾指出，水環境治理，有時候就是治標不治本，那“本”是什么？本是做到生態恢復，需要有完整的生物鏈。水環境治理工程需要將水生態的構建放到核心位置上，才可以達到治本的成效。

3 影響水生態構建的工程因素

3.1 排水工程

水生態構建的首要要素之一為合理完善的排水工程。生活污水、農田排水、工業污水等諸多污染源的排入是目前造成大部分河道污染的主要因素。水環境治理的關鍵是首先需要從“控源截污”入手，針對不同河道的污染情況，制訂相應的整治方案，改善水環境。針對城區生活污水排河主要受限于其建設年代久遠的排水管網，多采用合流制排水，使得旱季污水直排入河，污染水體。新建地區多采用雨污分流制排水系統，但是局部仍有雨污水管道錯接、混接使得部分污水經過雨水管道排入河流的現象[5]。針對此現象，應盡快進行雨污水分流改造工程，對于改造存在困難的應當采取相應截流、治理等一系列措施[6]。近年來，許多大城市逐步進行了大范圍的雨污水分流改造工程[7]，盡可能減少污水直排入河，從源頭上實現控源截污和河道治理，進而促進城市水生態文明建設。

針對農村生活污水問題，需從源頭出發，制訂相應的整治方案，尤其是對污水處理設施進行統一布置、規劃，將污水收集、處理后統一排放。而針對農田排水問題，需要規劃好土地種植，合理實施休耕制度，同時可以采用秸稈還田等方式提高土壤肥力，從而減少化肥的使用[8]，進而降低污染水的產生、排放。

針對工業污、廢水，也需在處理達到相應標準后，方可排入污水系統或者河流，避免將未經處理的工業污、廢水直排入河。對于大量未達標工業污、廢水漏排、偷排的現象，首先需要對企業進行集中整治，要求建設在河道周圍的企業排放的污水、廢水必須符合排放規定。同時減少排放量，采取在污水、廢水排放處安裝監控，并定期對企業進行檢查[9]。

3.2 景觀工程

水生態構建的又一關鍵因素為景觀工程，它在恢復、構建、維持穩定的水生態系統方面起著重要的作用。首先，景觀工程應注重自然恢復，輔以人工修復，盡可能將原有的地形、地勢、水文等條件綜合利用起來，以適地適生為原則去選擇物種，建立穩定性較強的水生態系統。其次，景觀工程可以采用與原生態相結合的方法，利用先進的生態技術措施，將岸坡生態建設與周邊建筑相結合，既保護原河道兩岸的肌理，又保持自然穩定的生態系統。最后，重視人性化的水系景觀駁岸設計。采用不同的生態斷面形式，結合水生植物、護欄和草坡綠化等各種不同的護岸形式，建設出滿足生物生長、繁殖的仿天然生態河流，實現人水和諧。

3.3 水利工程

水利工程建設是影響水生態構建的重要因素。往往在工程施工過程中，會進行截流施工，這會使大壩附近的水流速度被改變。通常情況下，上游水面便會逐漸變寬，水量加大，而下游水流速逐漸減慢，水面積不斷縮小，不可避免對水生態產生影響[10]。另外，水利工程項目建設往往會產生大量建筑泥沙，在這些泥沙進入河道后，垃圾、懸浮物會持續增加，使得水流泥沙含量越來越多，不僅導致下游水體渾濁，水質被污染，而且水體也會不斷上升，河道上游河床被抬高，下游河床受到嚴重影響，無法確保河流的穩定，最終引發洪澇等諸多災害[11]。所以，合理、和諧、環保、可持續的水利工程就顯得尤為重要。針對不同項目、不同工程應進行合理規劃，因地制宜進行生態化設計，建設環保型、持續型的水利工程項目，充分體現出對水環境的尊重，將和諧可持續的理念貫徹始終。

4 構建技術措施

4.1 微生物處理技術

微生物處理技術是通過投入微生物的方法來減少水體的有機污染物及富營養化[12]。該技術應用廣泛，涉及好氧、厭氧、兩者混合處理等，能降解水體中的污染物質，避免了底泥淤積，增強了水體自凈、納污能力，促進了水生態系統的穩定。該技術的應用需根據不同水體的受污染的程度與范圍等，來確定微生物的種類及數量等[13]，重點區可采用生物強化工藝，如利用掛膜填料、人工水草等對局部污染嚴重點及極易受突發外源污染影響的河道點位進行強化凈化處理，進一步保障水域生態系統的穩定性，提升河道納污能力。

4.2 清淤疏浚、底質改良

河道淤泥等內源污染物影響了河道的水質提升與生態修復，甚至嚴重影響了良性水生態的構建[14，15]。針對不同河道底泥污染情況，可利用原位修復或者異位修復技術。原位修復是通過向水中投加物理、化學或生物類活性物質，減小影響水生動植物生長的物質的濃度，從而使水體滿足水生動植物生長[16]。河道清淤后，可使用水質改良劑去減少河流中有害物質以及病菌病毒，改善水生動植物生存環境，使其生存率提高，同樣改善河道結構，進而增強水生態系統的穩定性[17]。而異位修復技術多采用排干清淤、泵吸式或者絞吸式等水下清淤的技術將底泥從水體中移除后進行處理，盡可能去除其對河流的影響。

4.3 生態岸坡

建造平緩的生態岸坡，在岸坡周圍栽培的植物，使其與工程措施形成護坡系統，充分發揮出生態工程的修復、支撐功能，起到改善水體、土壤與周邊環境的作用。多種類的岸邊植物在充分發揮保持水土作用的同時，也為水生物提供了生長的空間，進一步實現了人類活動、經濟社會、自然生態、水資源與河道的和諧發展[18]。

4.4 濕地生態構建技術

天然濕地具有很強大的凈化功能，能夠利用植物根系及其根系附著的微生物來減少污染物，是天然的水污染治理屏障。同時，碳源等營養物質能被水下植物的根系等吸收，起到了凈化作用[19]。即使在生態遭受嚴重破壞的環境下，也可以通過濕地生態工程的建設，逐漸建立和恢復水生態系統，因而具有廣泛的應用前景。

5 實踐案例應用

張家口市某河道水環境綜合治理工程就是基于構建水生態為核心，在排水工程、水利工程、景觀工程等建設工程中，充分利用微生物技術、異位修復技術、生態技術等多項技術措施對河道進行綜合治理，為后續河道治理工作起到指導性作用。

1）工程首先從“控源截污”入手，針對河道的污染情況，全面完善并加強配套管網的建設，實現污水截流、收集，從源頭上改善城市水環境。

2）針對河道某區段現狀淤積嚴重，河道內植物叢生（見圖1）的現象，本工程首先采用機械挖掘等技術在不改變原有斷面的前提下對河道進行環保清淤，使該段河道恢復原有的行洪能力，后期使用底質改良劑，改善水體環境，加速河道水生態平衡，進而增強水體穩定性。

圖1 張家口某河道現狀圖

3）部分河段兩岸護坡處于裸露狀態，受降雨及道路排水影響，坡面水土流失嚴重（見圖2），威脅護坡安全。本次工程擬采用坡改平的生態砌塊對護岸實施保護，可有效減少兩側護坡水土流失問題及生態問題。坡改平的生態護坡砌塊施工時可根據現狀坡面情況確定外露高度，砌塊適應坡面1∶1.25～1∶3，每平方米布置8 塊，敷設后在砌塊內部回填種植土，栽種沙地柏。某生態砌塊效果如圖3 所示。

圖2 某河道兩岸護坡現狀

圖3 生態砌塊效果圖

4）本項目設計建設表流生態濕地，通過天然沉淀以及植物的吸附作用對建設用地附近雨水實施截流、凈化，規劃建設植被，提高植被的覆蓋率，進而使其面源污染的凈化能力得到提高。水生生物群落、植被、挺水沉水等水生植物組成了豐富的濕地系統。

6 結語

水環境治理是一項綜合性的工程，而今后圍繞水生態的建設勢必會擺在核心地位。通過多項生態技術措施綜合治理河道，建立起良好的水生態系統，才能恢復、提升水體的凈化能力，使得水環境能真正獲得長遠發展。