CN105236578B - 城市河道水环境改善方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市河道水环境改善方法，它包括：水位保持，使城市河道水位高度保持在一定范围；水质改善，对水体使用絮凝剂和/或氧化剂，使水体的悬浮液混凝，然后沉降，以提高水体的透明度；底泥改善，细化底泥粒径，改善底泥氧化还原条件，消杀底泥有害生物；上游浮渣截留去除，在所述城市河道上游设置用于去除水面漂浮物的格栅；生态驳岸防护，通过包括生态六角砖或/和湿生植物或/和藤蔓植物对驳岸进行保护，增进边坡稳定。本发明既改善了河道水质质量，又满足了人类对河道的感官要求，丰富了河道生物物种多样性。
Description
技术领域
本发明涉及水生态修复技术领域，具体涉及一种用于改善低流量城市河道水环境的方法。
背景技术
人类喜欢濯水而居，城市也引水而起，但随着人口的增长，工业化、城市化的不断发展，城市化进程不断加速，城市内河甚至周边的河道逐步沦为巨型下水道，造成河流水质不断下降，恶臭难闻。根据《2014中国环境状况公报》显示，全国423条主要河流、62座重点湖泊(水库)的968个国控地表水监测断面(点位)水质，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、劣Ⅴ类水质断面分别占3.4％、30.4％、29.3％、20.9％、6.8％、9.2％，主要污染指标为化学需氧量、总磷和五日生化需氧量。这与2013年的环境状况公报：Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为71.7％、19.3％和9.0％相比较更为恶化。这说明全国河流水体污染整体仍较为严重，污水仍然在不断进入河道，连同水利发电行为，大部分河道丰水期洪涝不断，枯水期干河床一片一片，河道已不适合大型动物生存，鱼虾不见，恶性循环。因此，改善河流状况迫在眉睫，且又极其复杂。
健康的生态系统构建的核心是恢复脆弱的高等水生植物系统，构建相对完整的生物网。特别指出的是沉水植物，其在水体中可以净化水质、通过竞争抑制浮游藻类的生长、为动物提供栖息地和躲避攻击的场所，是维持水域生态系统良性循环中非常重要的功能性结构。
河道水生态修复技术根据实施方式分为三大类：
1、河流形态、河道纵断面、河床和边坡结构形式、水动力条件等河道特性的修复，通过修复能使河道为生态系统的自循环提供良好的条件；
2、河道沿岸保护的植物种植、水生植物(包括挺水植物、浮叶植物、沉水植物)、水生动物和微生物的恢复性投放，以恢复水生生态系统的功能，提高生态系统的自我调节能力，逐渐达到为破坏的状态；
3、借助于人类工程手段，如清淤、生物接触氧化、曝气等方法，加速污染水域的水质改善，提高水生态系统的净化恢复能力。
将河道自然弯曲改直是人类的一厢情愿的错误行为，硬质驳岸或河底使河道更加不健康。恢复河道自然状态，回归本真是最终极目标，但很多城市内河道周边已经地产开发，已不具备改变河流形态、河道纵断面、河床和边坡结构形式、水动力条件等的条件，其生态修复的主要原则应建立在直立人工驳岸特点上研究。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种城市河道水环境改善方法，用于解决如何改善城市河道水环境的技术问题。
考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：
一种城市河道水环境改善方法，它包括：
水位保持：使城市河道水位高度保持在一定范围，主要目的为通过对河道断面的改变，设置局部斑点型深潭，其一、保证河水尽量不断流，减少沉水植物因脱水死亡；其二、即使断流在深潭保留一部分水是鱼类等水生生物得以避难；
水质改善：对水体使用絮凝剂或氧化剂，使水体的悬浮液混凝，然后沉降，以提高水体的透明度；
底泥改善：细化底泥粒径，改善底泥氧化还原条件，消杀底泥有害生物；
上游浮渣截留去除：在所述城市河道上游设置用于去除水面漂浮物的格栅；
生态驳岸防护：通过包括生态六角砖或/和湿生植物或/和藤蔓植物对驳岸进行保护，增进边坡稳定。
为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：
根据本发明的一个实施方案，它还包括高等水生植物植被恢复：依靠沉水植物搭配少量浮叶植物进行河底植被构建。
根据本发明的另一个实施方案，通过所述水质改善使水体中溶解氧>5mg/L，透明度达到水深的30％-50％以满足沉水植物的光补偿条件，PH值6.5-8.5之间，水底氧化还原电位>270，叶绿素a含量<20mg/L。
根据本发明的另一个实施方案，所述底泥改善：对泥质进行松化、纯化、氧化，使泥质孔隙水溶解氧>2mg/L，PH值6.5-8.5之间，泥质不发黑发臭、不板结；以满足高等水生植物初次种植后能够得以良好的扎根成活及蔓延。
根据本发明的另一个实施方案，它还包括建设生态植物浮岛：在河道中间和/或岸边设置生态浮岛，利用植物生长基块、固定装置、挺水及浮水植物吸收水体营养盐。
根据本发明的另一个实施方案，它还包括食物网链重建：放养白鲢辅助控制水体中浮游植物的生物量并调整其组成结构，使其向良性结构转变，以及放养肉食性鱼类，调整鱼类系统结构，其滤食性鱼类：肉食性鱼类：杂食性鱼类：其他＝3：5：2.9：0.1，使杂食性鱼类不能过度繁殖。
根据本发明的另一个实施方案，它还包括构建沉积物-水界面生物系统：利用大型底栖动物的刮食性及滤食性作用，刮食沉水植物叶片上的沉降物，为沉水植物叶面光合作用扫清遮挡物，过滤泥水界面悬浮物质；以及利用专属品种的种间竞争关系抑制其他螺类繁殖。
根据本发明的另一个实施方案，它还包括构建微生物附着基加强系统：利用多种微生物填料，向原水体中有益微生物及着生生物提供生境，参与水生态系统健康运行，为鱼类提供饵料，控制浮游植物量。
根据本发明的另一个实施方案，它还包括利用鼓风机、管道、喷气头、刮渣系统对城市河道进行超微气浮增氧，用于辅助去除水体中有机质及悬浮质，以及辅助在工程前期对水体充氧。
本发明还可以是：
根据本发明的另一个实施方案，它还包括构建物种多样性生境系统：在所述城市河道内人工搭建供鱼类、微生物、大型底栖动物、着生生物进行栖息、繁殖、躲避天敌、牧食的场所。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：
本发明的一种城市河道水环境改善方法，能适应当今城市内河丰枯水期特点的河道水环境改善的生态系统，在改善底质及水质水位的基础上其实适合高等植物的存活，适合水生动物的生存，既改善了河道水质质量，又满足了人类对河道的感官要求，丰富了河道生物物种多样性，水生态系统修复在河道的应用促进了城市河道环境改善的发展瓶颈。
附图说明
为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
图1示出了根据本发明一个实施例的一种直立驳岸型河道水生态剖面示意图。
图2示出了根据本发明一个实施例的一种斜坡型河道水生态剖面示意图。
图3示出了根据本发明一个实施例的一种河道曝气设备示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
一种城市河道水环境改善方法，它包括构建临岸绿化带、构建生态驳岸防护系统、基础条件改善(水位保持、水质改善及底泥改善)、上游浮渣截留去除、高等水生植物植被恢复、食物网链重建、构建沉积物-水界面生物系统等，具体而言：
水位保持：使城市河道水位高度保持在一定范围；对枯水期干涸的或流量过小的河道设深水沟及深水潭，对于断流期超过2个月的河段进行分段，采用过水闸或橡胶坝保持各阶段最低水位，最小水深不小于50公分，正常水深应达到1米。分割设施无明显严重的漏水。主要为防止城市内河枯水期流量严重不足，导致水深过浅甚至干涸，从而将沉水植物及鱼类等生物失水死亡，生态系统遭到重创而无法自我恢复。
水质改善：对水体使用絮凝剂和/或氧化剂，使水体的悬浮液混凝，然后沉降，以提高水体的透明度；使水体中溶解氧>5mg/L，透明度达到水深的30％-50％以满足沉水植物的光补偿条件，PH值6.5-8.5之间，水底氧化还原电位>270，叶绿素a含量<20mg/L。主要为满足沉水植被及鱼类等高等生物初次进入系统能够得以良好的成活及繁殖。
底泥改善：细化底泥粒径，改善底泥氧化还原条件，消杀底泥有害生物；通过物理或化学或微生物方法，应急改善泥质条件，具体可对泥质进行松化、纯化、氧化，土质不含较大石块及树木根系，底泥深度不小于20cm，土块粒径不大于10cm，使泥质孔隙水溶解氧>2mg/L，PH值6.5-8.5之间，泥质不发黑发臭、不板结；以满足高等水生植物初次种植后能够得以良好的扎根成活及蔓延。
上游浮渣截留去除：在所述城市河道上游设置用于去除水面漂浮物的格栅；具体可在上游设置格栅，粗细各一道，截留大型漂浮物，粗格栅为竖形条钢，间隙1cm，细格栅采用钢丝网，网目10-20，格渣可采取人工或机械去除。
生态驳岸防护：通过包括生态六角砖或/和湿生植物或/和藤蔓植物对驳岸进行保护，丰富驳岸形式，增进边坡稳定。
高等水生植物植被恢复：在可日常保水的区域内，依靠沉水植物搭配少量浮叶植物进行河底植被构建。具体可依靠沉水植物搭配少量浮叶植物进行河底植被构建。选择苦草、黑藻、金鱼藻、伊乐藻、微齿眼子菜、聚草、水蕴草等矮植株植株体长度10-30公分，马来眼子菜、狐尾藻、菹草、篦齿眼子菜等高植株植株体长度40-100公分，已从3-8株，株距20cm，行距20cm。
建设生态植物浮岛：在河道中间和/或岸边设置生态浮岛，利用植物生长基块、固定装置、挺水及浮水植物吸收水体营养盐，提升悬浮质沉降速率，提升水面景观及水质效果。
食物网链重建：主要为恢复自然水体合理的食物网链关系，并充分发挥水体中各鱼类系统的生态位功能。例如放养白鲢辅助控制水体中浮游植物的生物量并调整其组成结构，使其向良性结构转变，以及放养肉食性鱼类(鲈鱼、翘嘴红鲌、鳜鱼、鲶鱼、乌鳢)，调整鱼类系统结构，其滤食性鱼类：肉食性鱼类：杂食性鱼类：其他＝3：5：2.9：0.1，使杂食性鱼类不能过度繁殖。
构建沉积物-水界面生物系统：利用大型底栖动物的刮食性及滤食性作用，刮食沉水植物叶片上的沉降物，为沉水植物叶面光合作用扫清遮挡物，过滤泥水界面悬浮物质，担任水生态系统中的“清道夫”，利用专属品种的种间竞争关系抑制其他螺类繁殖(如萝卜螺、福寿螺等)。
构建微生物附着基加强系统：主要为利用多种微生物填料，向原水体中有益微生物及着生生物提供生境，参与水生态系统健康运行，为鱼类提供饵料，控制浮游植物量。应用在小流量河道中一个关键作用是通过人为阶级固定能够充分保护水底沉水植物不被水流冲走。可采用1m长，直径1-15cm的生物填料，株距20cm，行距10m，下端坠重物于泥面下30cm以上，顶端系泡沫，将填料株体拉直。
超微气浮增氧：利用鼓风机、管道、喷气头、刮渣系统对城市河道进行超微气浮增氧，用于辅助去除水体中有机质及悬浮质，以及辅助在工程前期对水体充氧，为生态系统的建立创造良好条件。系统间歇式运行，启动2个小时，停两个小时。具体地，如图3所示，图3示出了根据本发明一个实施例的一种河道曝气设备示意图，包括管道10、曝气头11(喷气头)，通过该装置为水体进行超微气浮增氧。
建物种多样性生境系统：在所述城市河道内人工搭建供鱼类、微生物、大型底栖动物、着生生物等进行栖息、繁殖、躲避天敌、牧食的场所。
如图1所示，图1示出了根据本发明一个实施例的一种直立驳岸型河道水生态剖面示意图，包括浮床桩基1、浮床植物2、鱼类3、沉水植被4、生物附着基5、底栖系统6和浮床7，浮床7位于水面，浮床7通过浮床桩基1相对河底固定，浮床植物2生长于浮床7上。水底为沉水植被4、生物附着基5、底栖系统6。对于浮床7的固定除了采用浮床桩基1外，还可以采用重物型或船锚型。
如图2所示，图2示出了根据本发明一个实施例的一种斜坡型河道水生态剖面示意图，在以上实施例的基础上，本实施例的斜坡型河道还包括湿生植物8和六角空心砖9(六角砖)，六角空心砖9铺设在河道的斜坡上，以及该斜坡上构建湿生植物8。
以上海某硬质基底小型河道为例，该河全长1.1km，河宽平均为20m，河深平均1.8m，底泥厚约0.7m，河道条石直立驳岸，水流较缓；河道周边是市政道路及绿化等，主要收纳周边市政雨水，水体浊度较大，河水水质为劣Ⅴ类。
另一实施例，河道全长1公里，宽25米，生态修复2个月后实验区河道水体水质净化效果明显，TP、TN、CODcr的去除率分别为70％、65％和53％，SS下降明显，从120下降到13，河道水体水质明显提高，由原来的Ⅴ类提高到Ⅳ类。
另一实施例，宜宾某河道全长1.7km，河宽平均为15m，河深3.1m，底泥厚约0.5m，河道条石直立驳岸，水流较缓；河道周边是市政道路及绿化等，其中一段自古镇穿过，上有廊桥，主要收纳周边市政雨水、生活污水及上游农业用水，下游出口进入长江，水体浊度较大，河水水质为劣Ⅴ类，每年夏季比发生水华。经过两个月的净化处理，实验区河道水体水质净化效果明显，TP、TN、CODcr的去除率分别为68％、51％和49％，SS下降明显，从80下降到22，河道水体水质明显提高，由原来的劣Ⅴ类提高到Ⅳ类。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (6)
1.一种城市河道水环境改善方法，其特征在于它包括：
水位保持：使城市河道水位高度保持在一定范围，设置局部斑点型深潭；
水质改善：对水体使用絮凝剂和/或氧化剂，使水体的悬浮液混凝，然后沉降，以提高水体的透明度；
底泥改善：细化底泥粒径，改善底泥氧化还原条件，消杀底泥有害生物；对泥质进行松化、纯化、氧化，底泥深度不小于20cm，土块粒径不大于10cm，使泥质孔隙水溶解氧>2mg/L，pH值6.5-8.5之间，泥质不发黑发臭、不板结；以满足高等水生植物初次种植后能够得以良好的扎根成活及蔓延；
上游浮渣截留去除：在所述城市河道上游设置用于去除水面漂浮物的格栅；
生态驳岸防护：通过包括生态六角砖或/和湿生植物或/和藤蔓植物对驳岸进行保护，增进边坡稳定；
构建沉积物-水界面生物系统：利用大型底栖动物的刮食性及滤食性作用，刮食沉水植物叶片上的沉降物，为沉水植物叶面光合作用扫清遮挡物，过滤泥水界面悬浮物质；以及利用专属品种的种间竞争关系抑制其他螺类繁殖；
食物网链重建：放养白鲢辅助控制水体中浮游植物的生物量并调整其组成结构，使其向良性结构转变，以及放养肉食性鱼类，调整鱼类系统结构，其滤食性鱼类：肉食性鱼类：杂食性鱼类：其他＝3：5：2.9：0.1，使杂食性鱼类不能过度繁殖。
2.根据权利要求1所述的城市河道水环境改善方法，其特征在于它还包括高等水生植物植被恢复：依靠沉水植物搭配少量浮叶植物进行河底植被构建。
3.根据权利要求1所述的城市河道水环境改善方法，其特征在于通过所述水质改善使水体中溶解氧>5mg/L，透明度达到水深的30％-50％以满足沉水植物的光补偿条件，pH值6.5-8.5之间，水底氧化还原电位>270，叶绿素a含量<20mg/L。
4.根据权利要求1所述的城市河道水环境改善方法，其特征在于它还包括建设生态植物浮岛：在河道中间和/或岸边设置生态浮岛，利用植物生长基块、固定装置、挺水及浮水植物吸收水体营养盐。
5.根据权利要求1所述的城市河道水环境改善方法，其特征在于它还包括利用鼓风机、管道、喷气头、刮渣系统对城市河道进行超微气浮增氧，用于辅助去除水体中有机质及悬浮质，以及辅助在工程前期对水体充氧。
6.根据权利要求1所述的城市河道水环境改善方法，其特征在于它还包括构建物种多样性生境系统：在所述城市河道内人工搭建供鱼类、微生物、大型底栖动物、着生生物进行栖息、繁殖、躲避天敌、牧食的场所。
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