河道治理中存在的问题及解决措施

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　　【摘 要】探讨了河道治理中前期所采用的硬质驳岸技术的缺陷，从景观、生态、经济等多角度分析了硬质驳岸对河道的危害，提出了以生物生态技术例如生物菌、水下森林、水上森林、水湿生动植物等，以及曝气造流、生态护坡等工程技术来进行河道水环境修复的优点及技术手段。
　　【关键词】河道治理；硬质驳岸；生态修复；生物生态
　　水和空气是人类赖以生存的基础，但当前由于过度追求经济发展和某些不当措施造成生态环境的破坏，水和空气质量每况愈下。在水环境方面由于污染源增加以及在营建水利工程中偏重于水利安全的考虑，河道成为纳污渠，该现象在我国普遍存在。大量污水和垃圾的排入使得河道生态系统功能逐渐丧失，严重限制了现代城镇生态的可持续发展。历史教训表明，我国大部分城镇正在重蹈欧美国家先污染后治理的覆辙，欧美国家在经济高速发展之后，又花费巨资治理受污染河道，经过几十年的治理后，许多城市河道水质已恢复正常。而在我国沿海经济发达地区，由于疏于管理，重视度不高，经济实力有限，并最终导致水体生态系统退化，水质恶化，黑臭和水华现象频繁暴发，丧失自净能力，水域栖息生物减少或消失，河岸自然生物群落消失、绿地人工化、生物多样性受损等一系列恶果。
　　1 存在的问题
　　1.1 河道硬质化（硬质驳岸）
　　即采用水泥浆砌石块的方法形成排水沟渠
　　河道硬质化主要包括以下三个方面：（1）断面形态的人工化，将蜿蜒曲折的天然河道截弯取直，改造成直线或折线型的人工化河流；把天然河槽复杂多变的横断面改造成梯形、阶梯型和矩形等规则的几何断面。（2）建设材料的硬质化。采用混凝土、块石等材料浇（砌）筑护岸及河床，河槽严重硬质化。（3）滨岸带破坏或消失。滨岸带植被缩窄或消失，自然土壤，植被系统被人造道路、码头、步道等取代。
　　1.2硬质驳岸的缺陷
　　（1）天然美景破坏多少天然美景因硬质驳岸而消失。天然河流中的曲流、深潭、浅滩、河漫滩、积水沼地、阶地、三角洲等丰富的地貌构成了河流形态的多样性，由此形成流速、流量、水深、河床材料等多种生态因子的异质性，为多种类的动物、植物、微生物提供生存环境。整齐划一的河道断面、笔直的河道走向、灰白色的堤防护岸，极大影响了水体的可达性和景观质量。破坏了植被丛旱生向水体的过渡生长，从而使该区域最具生物多样性的景观带消失
　　（2）亲水性下降，动植物失去生存空间。
　　（3）水自净能力下降，水质发黑发臭，水泥等释放有害物质，水温升高；动植物消失导致水中氮、磷等物质不断富集，产生富营养化污染。
　　（4）河岸硬质化，隔断生物交流.直立式的混凝土、浆砌石墙式护岸割裂了土壤与水体之间的联系，使河道处于封闭状态，阻断了水体与土地的物质生物交换，破坏了界面的生态平衡。
　　（5）河岸硬质化伴随着河道截弯取直。深浅不一的河曲是动植物良好的栖息地，例如鱼、虾等动物在夏季深水区域生长，而早春在浅滩处繁衍，汛期在河湾的缓流处避难。截弯取直虽然增加了用地面积但造成鱼虾等动物在汛期极易被洪水冲走，导致其无法生存。
　　（6）地表径流夹带污染物长驱直入，并使下游水位快速汇集。污水失去了滩涂、植物的阻隔、沉淀、过滤、吸附吸收后便可长驱直入。尽管因流水加速消除了上游的安全隐患，但下游水流迅速富集后更易超越警戒水位。而且加快了水流速度后无形中增加了水流的破坏力，根据统计在硬质驳岸化前后雨水流速上涨了2-3倍。
　　（7）涵养水源、保持水土能力下降，流域用水量入不敷出。硬质驳岸使流速加快，地下水转化率降低，致使一些湖泊消失，河道旱季干涸，北京在上世纪五六十年代，地表径流水量的60%有效补给地下水，时至今日仅有10%的地表径流转换成了地下水；
　　1.3 整治过程中存在问题
　　（1）借整治之名，采砂挖石，大量的石块，砂石外出销售，开采过程中导致天然资源破坏
　　（2）大大提高项目成本，硬质驳岸修筑需要大量的石、砂，使生态环境被破坏。而且修筑耗费大量的人力物力，大大提高工程成本。
　　2 河道生态解决措施
　　所谓河道生态修复即通过采用动物、植物、微生物、基质等形成生物链吸收水体中的富营养物质。目前国内外关于河道水体生态系统的修复主要包括三类：（1）对河流形态、河道纵横断面、河床和边坡结构形式、水动力条件等河道特性的恢复；（2）对河道岸边保护的植物种植、水生植物的种植以及水生微生物和水生动物的投放；（3）借助于生态恢复技术，加速污染河流的水质迅速改善，提高水生态系统的净化恢复能力。而生物-生态修复是近年来国外发展十分迅速的新型河道水体修复措施。河流生物-生态修复是利用生态平衡、物质循环的原理和技术方法，对受污染、破坏或胁迫的水体生物生存和发展状态进行改善、改良或恢复、重现，通过对水中污染物进行转移、转化及降解，使水体得到净化的技术。常见的生物-生态修复方法包括：微生物修复技术、植物净化技术、稳定塘技术、人工湿地技术、生物过滤技术、多自然型河流构建技术等方法，这些技术都有其适用性和局限性，并处在不断的发展和完善中。
　　2.1 微生物技术介绍
　　2.1.1 SG1001脱氮菌简介
　　SG1001脱氮菌是从自然界中筛选、分离得到的具有特定功能的复合菌群，主要含有亚硝化菌、硝化菌、反硝化菌、伴生菌和生物酶、营养盐等成分，具有较高的氨氮去除能力。硝化菌群的适应能力强，能适应多种含氨氮废水。反硝化菌能利用的碳源广泛，在反硝化的过程中，能充分利用废水中现有的COD，从而在去除氨氮的同时也能去除COD。SG1001脱氮菌已在焦化废水、石化废水、制药废水、垃圾渗滤液等废水中得到成功应用。
　　2.1.2 SG1001脱氮菌的使用方法
　　SG1001脱氮菌为液体制剂。
　　SG1001脱氮菌在使用时可直接投加到生化系统，其中硝化菌投加到好氧系统，反硝化菌投加到缺氧系统。也可先在增殖反应器中进行活化，再投加到生化系统，以获得最佳效果。 　　SG1001脱氮菌在使用前，要求储存在低温干燥处，避免与杀菌剂或有毒物质一起存放，避免吸入、接触眼部。
　　2.2 生物膜技术
　　生物膜其原理是利用现代生物工程技术，针对水体污染物成份，高密度培养发酵不同功能的活性菌，按比例混合制成制剂，形成生物膜（也称“生物带”），直接投放到被污染的水体中，对富营养元素进行分解转化，实现净水目的。
　　2.3 阿科蔓技术
　　阿科蔓生态基是一种新型、高效的生态载体，它融合了材料学、微生物学及水体生态学等学科，采用食品级原材料，通过专利编织技术，使其具有高比表面积和高污染去除负荷的特性，它是目前前国内外最先进、最有效的以生态修复的方法从根本上解决水体净化问题的环保产品。具有以下主要特点：（1）高生物附着表面积；（2）适宜的孔结构；（3）采用超级编织技术，两面、两段型结构设计；（4）活性智能的仿生水草形态设计；（5）纯惰性材质、亲和于生态环境。
　　2.4 人工浮岛技术介绍
　　生态浮床技术是以高分子材料为载体和基质，在水面或河道两侧形成人工浮岛带，为水中微生物、水生动物营造适宜的生息空间，构筑水上生态循环系统来恢复水质，修复生态体系。优点：（1）有效去除水体中氮磷等污染物，从而有效控制水体的富营养化。其还能有效改善区域生态环境，增加绿化面积，同时为鱼类、鸟类、昆虫提供了修养生息的场所，增加了生物多样性；（2）其投资费用小，施工简单、工期短、低碳，易管理，维护费用少等优势；（3）生物浮岛去污效果好且投资少，易于推广应用来减轻经济发展带来的环境污染负担，从而缓解当前发展经济和保护环境的矛盾，保证经济的可持续发展；（4）生物浮岛可以抑制藻类生长，防止水华；（5）设备安装运行管理方便，且节约能耗。
　　2.4.1 浮岛材料形式选择
　　目前在人工生态浮岛上采用较多的材料形式分别有泡沫板式浮床、PVC管式浮床、塑料篮式浮床，各种材料的特点不一，具体如下：
　　（1）泡沫板式浮床
　　优点：种植面积大，造价成本较低，植物可选性强，浮力好，采用泥土种植对植物起缓冲作用。使用年限长，管理方便。
　　最适点：适用于水质较差植物在水体内无法成活的水体。
　　（2）pVC管式浮床
　　优点：取材容易材料方便、成本较低、制作简单。
　　缺点：床体自重大，易破损，植物可选性小，管理不够方便。
　　最适点：河道水质较好处。
　　（3）塑料篮式浮床
　　优点：可塑性好，组合花样丰富。
　　缺点：造价高，养护困难，连接处易脱落，植物可选性小。
　　适用点：河道水流较缓或静水。
　　2.4.2 浮岛植物选择
　　首先，水面景观考虑到水绿化及净化污水的双重要求，往往选择耐污抗污、根系发达、繁殖能力强又能开花的植物。如：美人蕉、旱伞草、鸢尾、千屈菜、姜花、再力花、梭鱼草、花叶芦竹、菖蒲、灯芯草等。 其次，考虑到冬季水面绿化需要，往往要选择耐寒极强，且根系发达的常绿植物，如常绿水生鸢尾。 另外，水生观赏植物的布置要考虑到水面大小、水位深浅、种植比例与周围环境协调，植物的种植比例应占水面30%至40%为宜，可选择观花植物与观叶植物错位搭配，如美人蕉与旱伞草的搭配。考虑水生植物的成活率，在施工时间上应避免冬季或早春施工。
　　2.4.3 浮岛布局设计
　　（1）首先浮岛的应用范围最好是在静态水域或是缓流水域中，而不宜的流速较高的水域中使用；
　　（2）浮岛的面积必须达到总水面面积的30%以上才能起到有效净化水质的作用；
　　（3）浮岛上植物的根必须能直接从所在的水体中吸收营养才能起到净化作用，不能用载体隔离；
　　（4）浮岛的形状设计宽度尽量不超过3米，组合图形应以人或船支能触及便于管理养护为设计原则。
　　（5）浮岛上的植物必须加以管理和收割，一年至少能收割二次，同时建议在加强防护，防止漂移的情况下，种植适当面积的漂浮植物，以便于打捞和更换；
　　2.5 “水上森林”营造技术介绍
　　水上森林指的是在浅水处例如滩涂、湖泊周围等由多种水生乔木为主体构建的生物群落，植株一般基部沉于水下。既能有效吸收水体中的氮、磷，又能改变目前湿地以单一草本植物为主的局面，构建出湖滨生态湿地的乔灌、草植物的立体结构，营建出复杂的湿地生态环境，为各种类型的湿地植物提供良好的生长环境，并且湿地植物发达的根系及树冠吸引了虾、螺丝、鱼等水生动物和鸟类的栖息、繁衍以及各种水生微生物的繁殖。
　　2.6 “水下森林”营造技术
　　“水下森林”即由多种沉水植物在水下构建的生物群落，一般要求透光性较好，以使沉水植物可进行光合作用。可以吸收营养物质，根系固定底泥，减少悬浮，且因为光合作用释放的氧气直接溶解于水中，能提供好氧生物生长，故沉水植物为好氧类生物提供了良好的生态环境，形成多样化的水下生态系统。沉水植物是许多生物生存的基础，生活在上面的细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、线虫等构成生物群落，形成一个错综复杂的食物网。根据相关统计在种植沉水植物的区域中中，原生动物密度降低10多倍，而多样性指数增高了近2倍。水生植物通过增加水生态系统的空间生态位，提高了系统的生物多样性，提高了系统对外界干扰的缓冲能力，使水生态系统结构更加稳定。
　　2.7 造流技术
　　流水不腐即通过造流泵增加水体的流动性。
　　曝气增氧，增加水中溶解氧为好氧微生物提供良好的生存环境。
　　模拟自然跌水，通过水的流动，增加水体中的溶解氧，为微生物在水体中生存，繁殖创造条件，提高水的自净能力。
　　2.8 生态护坡
　　生态护岸工程是结合治水工程与生态环境保护而兴起的一种新型护岸技术，在水陆生态系统之间跨起了一道桥梁，对两者的物流、能流、生物流发挥着廊道、过滤器和天然屏障的功能。生态护坡主要通过以下过程截留和去除地表及地下径流中的污染物：（1）降低地表径流速度并对其中的颗粒态污染物起过滤和拦截作用；（2）护坡内的植物吸收溶解态的污染物；（3）护坡内的土壤吸附溶解态的污染物；（4）促进氮的反硝化。生态护坡建设主要考虑因素是宽度和植物配置。国外研究成果发现，生态护坡的去污效果随着坡宽的增加而提高。但 3～5m 的坡宽也能取得理想的效果。生态护坡在治理水土污染、控制水土流失、加固堤岸、增加动植物种类、提高生态系统生产力、调节微气候和美化环境方面都有着巨大作用。生态护岸的特点是进一步加固堤防，滞洪补枯；修复水域生态系统；为城市景观添光增色。
　　2.8.1 生态护坡的形式
　　（1）水泥块石结合植被区；（2）叠石+植物护岸；（3）生态袋形式；（4）松木桩+土工布；（5）自然缓坡结合植物护坡。
　　2.8.2 生态护坡的优越性
　　（1）生态功效：1）保持水土、减缓水流 ；2）防止冲刷；3改善水环境，净化水质；4）两个黄鹂鸣翠柳，根穴成为鱼家园。
　　（2）景观功效：1）流畅的曲线与植物倒映，婀娜多姿；2）茂盛的水草与景石相映成趣；3）万绿丛中数点红；4）杨柳依依，花儿怒放。
　　（3）施工成本低，生态护坡采用植物+工程材料的形式构筑相比普通的硬质驳岸成本仅为其5分之一甚至更低
　　2.8.3 辩证关系：河道生态护坡并非是一成不变，应该应地制宜，在荷载力大的公路、铁路、高层建筑、行洪要道等处，应考虑到土层结构的稳定而选用硬质驳岸作为主要方法，而在广大农村，公园河道等处生态护坡的优势就显而易见了。
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