河流濕地水環(huán)境污染控制指南
(送審稿)
編制說明
中國環(huán)境科學(xué)研究院
二〇一七年十二月
目 錄
1 總則 1
2 術(shù)語和定義 1
3 河流濕地水環(huán)境污染評(píng)估和控制目標(biāo) 1
4 河流濕地水環(huán)境保護(hù)技術(shù) 7
5 河流濕地水污染分階段控制措施 32
6 河流濕地水環(huán)境監(jiān)測 32
7 河流濕地水環(huán)境污染控制管理 33
1 總則
本條界定了指南的適用范圍、編制依據(jù)、指導(dǎo)思想和原則。
2 術(shù)語和定義
本條描述了河流濕地、水環(huán)境污染控制、污染底泥、環(huán)保疏浚、生態(tài)護(hù)岸、河流緩沖帶、河床、河漫灘等術(shù)語的定義。
3 河流濕地水環(huán)境污染評(píng)估和控制目標(biāo)
3.1 本條描述了河流濕地水環(huán)境污染評(píng)估的技術(shù)路線。
3.2 綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)項(xiàng)目選取:總磷、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、氨氮、透明度、氧化還原電位、揮發(fā)酚、汞、鉛、石油類等項(xiàng)。
計(jì)算式為:
其中為綜合污染指數(shù),Ci為污染物實(shí)測濃度,Coi為污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),Wi為權(quán)重系數(shù),n為污染物個(gè)數(shù)。
3.3 在具體進(jìn)行河流濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)時(shí),無論采用何種評(píng)價(jià)方法,都應(yīng)按一定的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行,本條文為推薦評(píng)價(jià)技術(shù)方法。
濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指通過研究濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(包括組織結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu))、功能(生態(tài)功能和各項(xiàng)服務(wù)所對(duì)應(yīng)的功能)、適應(yīng)力(彈性)和社會(huì)價(jià)值等綜合特性來判斷其健康狀況,可以對(duì)由于自然和人類干擾引起的濕地生態(tài)系統(tǒng)破壞或退化程度進(jìn)行診斷,以此發(fā)出預(yù)警,可為管理者、決策者調(diào)整策略提供科學(xué)依據(jù),以期更好地保護(hù)、恢復(fù)或重建、合理利用濕地資源。只有充分理解和定量評(píng)價(jià)濕地生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和功能過程,才能制定出適應(yīng)性的管理策略,以恢復(fù)或維持濕地生態(tài)系統(tǒng)的整體性和可持續(xù)性。
生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)(Health Index,HI)的度量指標(biāo)和方法如下:
HI=V×O×R
式中,V為系統(tǒng)活力;O為系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)指數(shù);R為系統(tǒng)彈性指數(shù)。
針對(duì)河流濕地生態(tài)系統(tǒng)的特征,根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)應(yīng)用擴(kuò)展,河流濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)主要包括濕地壓力評(píng)價(jià),濕地狀態(tài)評(píng)價(jià),濕地響應(yīng)評(píng)價(jià)三個(gè)方面的內(nèi)容,通過應(yīng)用擴(kuò)展,得到評(píng)價(jià)模型:
式中:EHI為總健康指數(shù);Wi為各指標(biāo)的權(quán)重;Xi為各指標(biāo)數(shù)據(jù)的歸一化值;n為指標(biāo)項(xiàng)數(shù)。
指標(biāo)選取的原則:1)在確保合理性和可能性的基礎(chǔ)上,指標(biāo)層選取了一些可獲得、操作性強(qiáng)的指標(biāo)變量;2)為避免單一要素的片面性和監(jiān)測的不精確所造成的誤差,指標(biāo)主要以綜合指數(shù)形式表示。
指標(biāo)權(quán)重的確定采用層次分析法(AHP),首先在專家咨詢的基礎(chǔ)上構(gòu)建判斷矩陣,然后計(jì)算判斷矩陣的特征向量和最大特征根,確定要素層和指標(biāo)層的單排序權(quán)重,最后計(jì)算出指標(biāo)層相對(duì)于目標(biāo)層的總排序權(quán)重,并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。根據(jù)權(quán)重計(jì)算結(jié)果,得到各層次指標(biāo)歸一化后的權(quán)重。
表3-1 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重
(1)壓力評(píng)價(jià)指標(biāo)
土地利用強(qiáng)度:濕地范圍內(nèi)建設(shè)、圍墾養(yǎng)殖面積統(tǒng)計(jì)。
人口密度:單位面積人口數(shù)量,單位為人/hm2。
農(nóng)藥、化肥施用強(qiáng)度:以每年每公頃施用農(nóng)藥量、化肥量統(tǒng)計(jì),單位為kg/hm2。
工業(yè)、生活污水處理指數(shù):以污水廢水處理率計(jì)。
物種入侵控制率:外來入侵物種所占比例。
自然災(zāi)害:自然災(zāi)害的發(fā)生頻次及破壞力度。
(2)狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)
水質(zhì)綜合指數(shù):采用3.2條中計(jì)算公式。
河岸穩(wěn)定性:河流岸線平面位置的穩(wěn)定程度,用河岸侵燭度或橫向穩(wěn)定系數(shù)表示。
Φb=Q0.5/(J0.2B)
式中: Q為平流灘量;
B為實(shí)際河寬;
J為比降。
防洪安全指數(shù):采用FC公式計(jì)算,
式中: m為河流分段數(shù);
Fi為第i段實(shí)際防洪能力;
Foi為第i段規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
河岸土壤有機(jī)質(zhì):單位體積土壤中含有的有機(jī)物質(zhì)的數(shù)量,以有機(jī)質(zhì)占干土重的百分?jǐn)?shù)表示。
生物多樣性指數(shù):采用Shannon-wiener 指數(shù)計(jì)算方法。
生物均勻度指數(shù):采用Pielou均勻度指數(shù)計(jì)算方法。
河岸植被覆蓋率:河岸植被面積占濕地總面積比。
物種瀕危狀況:根據(jù)物種的珍惜程度、狀況確定。
初級(jí)生產(chǎn)力:根據(jù)《中國濕地保護(hù)行動(dòng)計(jì)劃》,一般濕地的初級(jí)生產(chǎn)力為1000~4000 g/m2,可根據(jù)具體情況選取,按面積計(jì)算。
濕地面積變化:以現(xiàn)有濕地面積內(nèi)退化濕地面積的百分比來表示,可以濕地的鹽堿化,沙化,植被退化面積來衡量。
(3)響應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)
物質(zhì)生產(chǎn)功能變化:以水產(chǎn)品捕撈收獲量增加或減少率表示。
科考、旅游功能:科研價(jià)值、景觀美學(xué)價(jià)值的高低,由參加科考旅游人數(shù)來反映/以娛樂日的增加數(shù)或減少數(shù)來表示。
濕地管理水平:采用定性方法,以濕地管理隊(duì)伍的整體水平來衡量。
社區(qū)參與度:以周邊居民具有濕地保護(hù)意識(shí)的人員占總?cè)丝诘谋壤齺碛?jì)算。
有效財(cái)政支出:統(tǒng)計(jì)與濕地保護(hù)相關(guān)的財(cái)政支出。
執(zhí)行力度:以接受到相關(guān)政策法規(guī)的人員占總?cè)丝诘谋壤y(tǒng)計(jì)。
對(duì)上述指標(biāo)按照適宜的標(biāo)準(zhǔn)開展數(shù)據(jù)歸一化處理到[0~1]區(qū)間范圍,根據(jù)各指標(biāo)的權(quán)重值計(jì)算得出濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康評(píng)價(jià)值(介于0~1之間)。根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù),可以判斷研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。
3.4 濕地的生態(tài)服務(wù)功能是指濕地生態(tài)系統(tǒng)所具有的潛在或?qū)嶋H維持、保護(hù)人類活動(dòng)以及人類未被直接利用的資源,或維持、保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)的過程的能力,是濕地生態(tài)系統(tǒng)在生態(tài)過程和生態(tài)結(jié)構(gòu)之間發(fā)生的相互作用的結(jié)果。濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能常用的評(píng)價(jià)方法如下:
(1)市場價(jià)值法:指對(duì)有市場價(jià)格的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和功能進(jìn)行估價(jià),用產(chǎn)品或功能的市場價(jià)格來計(jì)量濕地生態(tài)系統(tǒng)提供的產(chǎn)品或服務(wù)價(jià)值。
V=×Pi
式中:V為物質(zhì)生產(chǎn)總價(jià)值,Yi為某類產(chǎn)品產(chǎn)量,Pi為單位物質(zhì)產(chǎn)品價(jià)格。
(2)影子工程法:是指以人工建造一個(gè)工程來替代生態(tài)功能或原來被破壞的生態(tài)功能的費(fèi)用。
V=v×h
式中:V為濕地調(diào)節(jié)功能的價(jià)值,v為濕地生態(tài)系統(tǒng)氣候調(diào)節(jié)的計(jì)算量,h為達(dá)到相同效果的人工替代工程的單位造價(jià)。
(3)造林成本法:計(jì)算濕地生態(tài)系統(tǒng)所固定的CO2和釋放的O2的量。根據(jù)年總生物量換算年固定的CO2和釋放的O2,再根據(jù)國際和國內(nèi)對(duì)CO2排放收費(fèi)將生態(tài)指標(biāo)換算成經(jīng)濟(jì)指標(biāo),得出CO2的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,根據(jù)國內(nèi)工業(yè)氧的現(xiàn)價(jià),得出O2的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
(4)生態(tài)價(jià)值法:生物棲息地功能是指生態(tài)系統(tǒng)為野生動(dòng)物提供棲息、繁衍、遷徙、越冬場所的功能。根據(jù)美國經(jīng)濟(jì)生態(tài)學(xué)家Robert Costanza的研究成果,即全球濕地生態(tài)系統(tǒng)中單位面積上的濕地功能和自然資本價(jià)值來推算。濕地的避難所價(jià)值的價(jià)值量為每年每公頃304美元。
(5)費(fèi)用替代法:濕地通過物理、化學(xué)、生物等過程吸附、交換、吸收水中的污染物以降解污染、凈化水體。根據(jù)進(jìn)入濕地的未經(jīng)處理和處理不達(dá)標(biāo)的廢水污水總量,乘以污水處理廠處理的平均價(jià)格,可得到濕地降解污染、凈化水質(zhì)的價(jià)值。
通過比較濕地肥力與因土壤侵蝕而廢棄的土地肥力之差,折算成化肥價(jià)格。計(jì)算公式如下:
V=S×h×R1×R2×P
式中:V為濕地減少土壤肥力流失的價(jià)值,S為濕地面積,h為無植被的土壤中等程度的侵蝕深度,R1為土壤容重,R2為單位土壤養(yǎng)分的平均含量,P為我國化肥的平均價(jià)格。
(6)旅行費(fèi)用法:休閑娛樂功能的價(jià)值估算常采用旅游費(fèi)用法,采用旅游者費(fèi)用支出的總和(包括交通費(fèi)、食宿費(fèi)等一切用于旅游方面的消費(fèi))作為該景觀旅游功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,公式如下:
Pa(t)=TV(t)+Pb(t)+Pc(t)
式中:Pa為濕地休閑娛樂功能價(jià)值,TV為旅游費(fèi)用支出,Pb旅游時(shí)間價(jià)值,Pc為其他消費(fèi),t為年度。
(7)替代價(jià)值法:濕地的科研價(jià)值通常根據(jù)濕地的科研投入估算,或利用我國濕地平均科研價(jià)值382元/hm2和全球濕地功能價(jià)值861美元/hm2的平均值3897.8元/hm2作為科研價(jià)值,按濕地面積進(jìn)行估算。
4 河流濕地水環(huán)境保護(hù)技術(shù)
4.1 本條描述了河流濕地水環(huán)境污染源的分類。
(1)點(diǎn)源污染負(fù)荷計(jì)算方法
1)工業(yè)污染源負(fù)荷計(jì)算方法
點(diǎn)源污染中確定工業(yè)污染源負(fù)荷的計(jì)算方法主要有實(shí)測法、物料平衡法和單位負(fù)荷法。
①實(shí)測法
通過實(shí)地測量廢水中的污染物濃度及其流量,計(jì)算出各污染物的絕對(duì)排放量。計(jì)算公式為:
G=Q·C平均
式中,G為廢水中某種污染物絕對(duì)排放量;
Q為廢水排放總量
C平均為廢水中某污染物若干次實(shí)測的算術(shù)平均濃度或按流量加權(quán)的平均濃度。
②物料平衡法
對(duì)于無法進(jìn)行實(shí)測的情況,可依據(jù)質(zhì)量平衡定理,采用物料平衡法。計(jì)算公式為:
G3=G-G1-G2-G4
式中,G為投料量;
G1為產(chǎn)品折合的物料量;
G2為副產(chǎn)品折合的物料量;
G3為流失物折合的物料量;
G4為回收物折合的物料量。
③單位負(fù)荷法
既不可以實(shí)測,又缺少衡算所需的數(shù)據(jù)而無法進(jìn)行物料平衡計(jì)算時(shí),可采用較為簡單的單位負(fù)荷法技術(shù)。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際中取得的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算得出污染物的排放量。計(jì)算公式為:
G=K·ω/1000
式中,G為廢水中某污染物年排放量,t/a;
K為單位產(chǎn)品排污量,即排放系數(shù),kg/t;
ω為某產(chǎn)品年產(chǎn)量,t/a。
2)生活污染源負(fù)荷計(jì)算方法
點(diǎn)源污染中確定生活污染源比較可靠的方法是實(shí)測法,在無條件進(jìn)行實(shí)測時(shí),可采用比率法進(jìn)行估算,計(jì)算方法如下:
當(dāng)生活污水與其他污水混雜難以實(shí)測時(shí),可經(jīng)過統(tǒng)計(jì),求得生活污水量與廢水總排放量的比率。排水總量乘該比率即為生活污水排放量。計(jì)算公式為:
Q= K·ω
式中,Q為生活污水量;
K為生活污水占廢水總排放量的比率,范圍為0.1(工業(yè)區(qū))~0.9(居民區(qū)),通常取0.2~0.3;
ω為廢水總排放量。
(2)面源污染負(fù)荷計(jì)算方法
面源污染的定量化主要有兩種途徑,一是通過受納水體所接受的污染物量進(jìn)行觀測、分析和計(jì)算,推算匯水區(qū)域的污染物輸出量;另一種是通過對(duì)面源污染污染物輸出過程的模擬,計(jì)算污染物的輸出量。主要方法為單位負(fù)荷法與模擬法。
1)單位負(fù)荷法。采用樣區(qū)污染負(fù)荷量方法計(jì)算,由于暴雨徑流過程,徑流量大且變化急劇,污染物輸出量高且變化大,故需對(duì)樣區(qū)進(jìn)行較高頻率的水質(zhì)、水量同步觀測,參考降雨強(qiáng)度過程線,繪出樣區(qū)準(zhǔn)確的徑流量和污染物濃度變化過程線,通過積分求出對(duì)應(yīng)于暴雨過程的污染物量。
2)模擬法。大部分內(nèi)容是對(duì)水文循環(huán)的模擬,通常包括集中參量法和分散參量法兩種途徑。
①集中參量法,是把整個(gè)集水面積或其中需要的一大部分看成一個(gè)單元,把集水面積的各種特性集中在一起,用經(jīng)驗(yàn)方程式將參量的最終形式和數(shù)量加以簡化,把所模擬的單元表示成一個(gè)均勻系統(tǒng)。模型經(jīng)過驗(yàn)證后便可得到一種反映不同水文和氣象條件下的輸出值。
②分散參量法是將集水面積分成性質(zhì)相近、面積較小的單元,各單元分別模擬,然后將各單元結(jié)果相加,就是總的輸出結(jié)果。
(3)內(nèi)源污染負(fù)荷計(jì)算方法
根據(jù)污染物的來源及特性,內(nèi)源污染主要包括污染底泥釋放、船舶及旅游等。
1)污染底泥釋放
污染底泥釋放負(fù)荷是指單位面積單位時(shí)間內(nèi)沉積物-水界面氮磷的擴(kuò)散通量,其隨時(shí)間遷移和環(huán)境條件改變,時(shí)刻發(fā)生著變化。計(jì)算公式如下:
式中:RL為每年釋放負(fù)荷量(t/yr),
Fij為第i個(gè)監(jiān)測點(diǎn)第j天沉積物-水界面擴(kuò)散通量;
Ai為第i個(gè)監(jiān)測點(diǎn)涉及的空間差值面積;
Tj為監(jiān)測時(shí)間。
2)船舶及旅游
船舶產(chǎn)生的污染負(fù)荷主要為含油污水的排放,計(jì)算公式如下:
W==CJQJ++CyQy++CxQx
式中,W為污水含油總負(fù)荷量;
CJ、QJ分別為機(jī)艙艙底水的濃度和水量;
Cy、Qy分別為油輪壓艙水的濃度和水量;
Cx、Qx分別為油輪洗艙水的濃度和水量;
Wij為第i只船第j次航行排污的含油量;
n和m為水域內(nèi)航行的船只總數(shù)和全年平均航行次數(shù)。
旅游產(chǎn)生的污染負(fù)荷主要包括船上生活污水,包括人類糞便、廚房廢物和洗浴水,一般可取37.8 L/人天,22.7 L/人天,90.8 L/人天。
4.2 控源截污措施。納管截污從源頭控制污水向水體排放,沿岸鋪設(shè)污水截流管線,并合理設(shè)置提升(輸運(yùn))泵房,將污水截流并納入污水收集和處理系統(tǒng)。對(duì)存在跑冒滴漏現(xiàn)象的雨污合流制管網(wǎng),應(yīng)加強(qiáng)管網(wǎng)維護(hù)并沿岸布置溢流控制裝置。
4.3 水體強(qiáng)化凈化技術(shù)。
(1)點(diǎn)源污染處理技術(shù)
城鎮(zhèn)生活污染的防治應(yīng)建立完善的城鎮(zhèn)生活垃圾收集、中轉(zhuǎn)運(yùn)輸和處理系統(tǒng),加強(qiáng)城鎮(zhèn)生活垃圾的分類回收與資源化利用,提高生活垃圾處理率和資源化利用率。
分散式生活污染防治可因地制宜,采取以下處理方法:
①生物塘。具有基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、維護(hù)和維修簡單、便于操作、能有效去除污水中的有機(jī)物和病原體、無需污泥處理等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是是占地面積大,可能產(chǎn)生臭氣,處理效果受氣候條件影響等。適用于有可供利用土地、地價(jià)較低、氣溫適宜、日照良好的地方。
②生活污水凈化槽。特點(diǎn)是占地少(可埋于地下)、安裝簡易、管理方便,出水效果好等。它可用于無下水道地區(qū)的生活污水處理,也可作為賓館、飯店、住宅小區(qū)、旅游別墅等的污水處理設(shè)備。
③厭氧濾池(沼氣凈化池)法。水力停留時(shí)間為1~2d,水溫要求10~12℃以上。對(duì)污染物的去除效率較高,適用于普及水沖式廁所的地區(qū),運(yùn)行費(fèi)用低,建設(shè)投資省,適宜在農(nóng)村推廣。
④生物接觸氧化法。具體技術(shù)內(nèi)容參照《生物接觸氧化法污水處理工程技術(shù)規(guī)范(HJ 2009-2011)》執(zhí)行。水力停留時(shí)間8~12h,填料層高度宜為2.5m~3.5m,有效水深宜為3~5m,對(duì)污染物去除效率較高。
⑤膜生物反應(yīng)器技術(shù)。具體技術(shù)內(nèi)容參照《膜生物法污水處理工程技術(shù)規(guī)范(HJ 2010-2011)》執(zhí)行。該技術(shù)具有處理效率高、出水水質(zhì)好、占地面積少、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
典型工業(yè)點(diǎn)源污染防治措施中,可供選擇的污水脫氮方法有以下幾種。
①氨吹脫法。用于處理高濃度氨氮廢水,具有流程簡單、處理效果穩(wěn)定、基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)較低等優(yōu)點(diǎn),實(shí)用性較強(qiáng)。
②電滲析法。氨氮去除率較高,但投資成本與運(yùn)行費(fèi)用都較高。
③折點(diǎn)加氯法。該法具有基建費(fèi)用低,穩(wěn)定性好,且不受水溫的影響的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是處理規(guī)模大時(shí),運(yùn)行費(fèi)用很高,殘余氯必須進(jìn)行處理,有可能產(chǎn)生有害的氯胺。
④離子交換法。此法氨氮去除率可達(dá)90%~97%,具有去除率高,不受水溫影響等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是再生時(shí)排出的高濃度含氨液必須進(jìn)行處理,水中鈣離子時(shí)有干擾,運(yùn)行成本高等。
⑤生物脫氮法。去除效率高,效果穩(wěn)定,且不產(chǎn)生二次污染。缺點(diǎn)是運(yùn)行管理麻煩,低溫時(shí)效率較低,占地面積大等。常用的生物脫氮工藝有活性污泥法、氧化溝,生物膜法,流化床法,生物轉(zhuǎn)盤法等。
含磷工業(yè)主要是指磷化工行業(yè),排放污水中含有磷酸鹽、氟化物、二氧化硅等物質(zhì)。目前含磷廢水的處理工藝主要有以下幾種。
①混凝沉淀或混凝氣浮+過濾。在原污水或二級(jí)處理出水中投加混凝劑生成磷的化合物沉淀而被去除,除磷效率很高,運(yùn)轉(zhuǎn)的靈活性較大,但成本高,產(chǎn)生的污泥量大。
②晶析除磷法。該法的原理是鈣離子與磷酸鹽結(jié)合生產(chǎn)磷灰石,利用溶解度隨pH值升高而降低的特性除磷。優(yōu)點(diǎn)是不產(chǎn)生污泥、與混凝沉淀法相比運(yùn)行成本低、除磷效果穩(wěn)定。缺點(diǎn)是需增加新的處理設(shè)施、必須有脫碳酸池和過濾等前處理工藝等。
③生物與化學(xué)并用法。在曝氣池中投加混凝劑,有機(jī)物與磷同時(shí)被去除,該法除磷效果穩(wěn)定,且可以利用已有的處理設(shè)施。缺點(diǎn)是產(chǎn)生的污泥量大,當(dāng)原水中含磷濃度高、投加的混凝劑濃度高時(shí)對(duì)生物相有影響。
④厭氧-好氧法。該法利用厭氧狀態(tài)釋放磷、好氧狀態(tài)攝取磷的特性除磷。優(yōu)點(diǎn)是能夠利用已建成的處理設(shè)施,不必投加藥劑。缺點(diǎn)是比物理化學(xué)法的除磷效率低,必須控制排泥量。
⑤Phostrip系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用厭氧-好氧和化學(xué)法組合流程除磷。優(yōu)點(diǎn)是除磷效果穩(wěn)定,經(jīng)濟(jì)性較高。缺點(diǎn)是必須增加除磷設(shè)施等。
(2)面源污染處理技術(shù)
1)城市面源處理技術(shù)
①透水鋪裝。按照面層材料不同可分為透水磚鋪裝、透水水泥混凝土鋪裝和透水瀝青混凝土鋪裝,嵌草磚、園林鋪裝中的鵝卵石、碎石鋪裝等也屬于滲透鋪裝。其結(jié)構(gòu)應(yīng)符合《透水磚路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T188)、《透水瀝青路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T190)和《透水水泥混凝土路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T135)的規(guī)定。主要適用于廣場、停車場、人行道以及車流量和荷載較小的道路,如建筑與小區(qū)道路、市政道路的非機(jī)動(dòng)車道等,透水瀝青混凝土路面還可用于機(jī)動(dòng)車道。
②綠色屋頂。也稱種植屋面、屋頂綠化等,根據(jù)種植基質(zhì)深度和景觀復(fù)雜程度,綠色屋頂又分為簡單式和花園式,基質(zhì)深度根據(jù)植物需求及屋頂荷載確定,簡單式綠色屋頂?shù)幕|(zhì)深度一般不大于150 mm。設(shè)計(jì)參考《種植屋面工程技術(shù)規(guī)程》(JGJ155)。適用于符合屋頂荷載、防水等條件的平屋頂建筑和坡度≤15°的坡屋頂建筑。
③生物滯留帶。指在地勢(shì)較低的區(qū)域,通過植物、土壤和微生物系統(tǒng)蓄滲、凈化徑流雨水的設(shè)施。生物滯留設(shè)施分為簡易型生物滯留設(shè)施和復(fù)雜型生物滯留設(shè)施,按應(yīng)用位置不同又稱作雨水花園、生物滯留帶、高位花壇、生態(tài)樹池等。主要適用于建筑與小區(qū)內(nèi)建筑、道路及停車場的周邊綠地,以及城市道路綠化帶等城市綠地內(nèi)。
④雨水花園。指在城市地勢(shì)較低的地方種植喬木、灌木和花草等植物的一種工程設(shè)施,其雨水利用院里是將雨水通過植物的截流與土壤的下滲作用過濾、凈化雨水,以達(dá)到消減雨水徑流量的作用。雨水花園的類型雨水花園根據(jù)不同的控制目標(biāo)可以分為以控制徑流污染為目的的雨水花園和以控制徑流量為目的的雨水花園兩種類型。
⑤生態(tài)樹池。一般由種植土層、砂濾層、排水系統(tǒng)以及灌喬木組成。適用于用地較緊張的場地建設(shè),如城市道路分隔帶、人行步道、停車場,以及公園、廣場等。
⑥雨水濕地。利用物理、水生植物及微生物等作用凈化雨水,是一種高效的徑流污染控制設(shè)施,雨水濕地分為雨水表流濕地和雨水潛流濕地,一般設(shè)計(jì)成防滲型以便維持雨水濕地植物所需要的水量,雨水濕地常與濕塘合建并設(shè)計(jì)一定的調(diào)蓄容積。適用于具有一定空間條件的建筑與小區(qū)、城市道路、城市綠地、濱水帶等區(qū)域。
⑦調(diào)節(jié)塘。也稱干塘,以削減峰值流量功能為主,一般由進(jìn)水口、調(diào)節(jié)區(qū)、出口設(shè)施、護(hù)坡及堤岸構(gòu)成,也可通過合理設(shè)計(jì)使其具有滲透功能,起到一定的補(bǔ)充地下水和凈化雨水的作用。適用于建筑與小區(qū)、城市綠地等具有一定空間條件的區(qū)域。
⑧植草溝。指種有植被的地表溝渠,可收集、輸送和排放徑流雨水,并具有一定的雨水凈化作用,可用于銜接其他各單項(xiàng)設(shè)施、城市雨水管渠系統(tǒng)和超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)。除轉(zhuǎn)輸型植草溝外,還包括滲透型的干式植草溝及常有水的濕式植草溝,可分別提高徑流總量和徑流污染控制效果。
⑨植被緩沖帶。為坡度較緩的植被區(qū),經(jīng)植被攔截及土壤下滲作用減緩地表徑流流速,并去除徑流中的部分污染物,植被緩沖帶坡度一般為2%~6%,寬度不宜小于2 m。適用于道路等不透水面周邊,可作為生物滯留設(shè)施等低影響開發(fā)設(shè)施的預(yù)處理設(shè)施,也可作為城市水系的濱水綠化帶,但坡度較大(大于6%)時(shí)其雨水凈化效果較差。
2)農(nóng)業(yè)面源處理技術(shù)
①化肥減量化技術(shù)。為了減少施肥對(duì)農(nóng)田面源污染發(fā)生的影響,應(yīng)從循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念出發(fā),從養(yǎng)分平衡和施肥技術(shù)出發(fā),科學(xué)制定環(huán)境友好的養(yǎng)分管理技術(shù)。科學(xué)施肥是通過合理減少農(nóng)田養(yǎng)分投入,提高氮磷養(yǎng)分利用率,從而減少農(nóng)田面源污染。主要包括精準(zhǔn)化平衡施肥技術(shù)、科學(xué)施肥方式、大力推廣緩釋肥料等。
②氨揮發(fā)控制技術(shù)。施用緩控釋肥、氮磷鉀平衡施用或有機(jī)無機(jī)肥混施等能有效減少田間氨揮發(fā)損失;添加保水劑有利于減少農(nóng)田氨揮發(fā);根據(jù)不同農(nóng)作物不同生長期內(nèi)對(duì)氮肥的利用率來考慮施肥量有助于減緩氨揮發(fā);基于作物階段氮素吸收增加追肥比例和施肥次數(shù)的優(yōu)化施氮能有效減少農(nóng)田氨揮發(fā)損失。土壤氨揮發(fā)速率與氣溫顯著正相關(guān),田間氨揮發(fā)的高峰期主要發(fā)生在白天11:00-13:00之間,避免在中午施肥有利于減少氨揮發(fā)損失。
3)生態(tài)攔截凈化技術(shù)
①生態(tài)田埂技術(shù)。農(nóng)田地表徑流是氮磷養(yǎng)分損失的重要途徑之一,也是殘留農(nóng)藥等向水體遷移的重要途徑。現(xiàn)有農(nóng)田的田埂一般只有20 cm左右,遇到較大的降雨時(shí),很容易產(chǎn)生地表徑流。將現(xiàn)有田埂加高10~15 cm,可有效防止30~50 mm降雨時(shí)產(chǎn)生地表徑流,或在稻田施肥初期減少灌水以降低表層水深度,從而可減少大部分的農(nóng)田地表徑流。在田埂的兩側(cè)可栽種植物,形成隔離帶,在發(fā)生地表徑流時(shí)可有效阻截氮磷養(yǎng)分損失和控制殘留農(nóng)藥向水體遷移。
②生態(tài)攔截帶技術(shù)。生態(tài)攔截帶技術(shù)主要用于控制旱地系統(tǒng)氮磷養(yǎng)分、農(nóng)藥殘留等向水體遷移。將旱地的溝渠集成生態(tài)型溝渠,同時(shí)在旱地的周邊建一生態(tài)隔離帶,由地表徑流攜帶的泥沙、氮磷養(yǎng)分、農(nóng)藥等通過生態(tài)隔離帶被阻截,將大部分泥沙,部分可溶性氮磷養(yǎng)分、農(nóng)藥等留在生態(tài)攔截帶內(nèi),攔截帶種植的植物可吸收徑流中的氮磷養(yǎng)分,從而減少地表徑流攜帶的氮磷等向水體遷移。
③生態(tài)攔截溝渠技術(shù)。生態(tài)溝渠用于收集農(nóng)田徑流、滲漏排水,一般位于田塊間。生態(tài)溝渠通常由初沉池(水入口)、泥質(zhì)或硬質(zhì)生態(tài)溝框架和植物組成。初沉池位于農(nóng)田排水出口與生態(tài)溝渠連接處,用于收集農(nóng)田徑流顆粒物。生態(tài)溝渠的空穴密度,溝底及溝板植物種植密度、植物種類和植物生長,溝長度、寬帶、深度和坡度,水流速度及水泥性質(zhì)等影響生態(tài)溝渠對(duì)農(nóng)田污染攔截效率。
④緩沖帶構(gòu)建技術(shù)。河流濕地應(yīng)在水體岸邊設(shè)立緩沖帶,緩沖帶的寬度應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐闹脖弧⑼寥李愋汀⒌孛病夂颉⑺缹挾纫约爸苓呁恋乩梅绞酱_定,緩沖帶植物群落應(yīng)種植本土植物。緩沖帶一般設(shè)置在下坡位置,與地表徑流的方向垂直。對(duì)于長坡,可以沿等高線多設(shè)置幾道緩沖帶以削減水流的能量。充分利用自然石做成有落差的河道,并將落差分為幾段或做成坡道式,不同的落差可為不同的魚類游動(dòng)提供方便。可在水流較緩處設(shè)置河灘地,高水位時(shí),為魚類及其它生物提供避難場所,低水位時(shí),可種植蘆葦?shù)葷裆参铩?/p>
⑤生態(tài)護(hù)岸邊坡技術(shù)。根據(jù)河流濕地所處的不同特征、群落類型和水深條件,以及不同的群落形態(tài),生態(tài)堤岸的植物配置如下表所示。
表4-1 生態(tài)堤岸植物配置
⑥前置庫技術(shù)。前置庫技術(shù)因其費(fèi)用較低、適合多種條件等特點(diǎn),是目前防治面源污染的有效措施之一。前置庫技術(shù)通過調(diào)節(jié)來水在前置庫區(qū)的滯留時(shí)間,使徑流污水中的泥沙和吸附在泥沙上的污染物質(zhì)在前置庫沉降;利用前置庫內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng),吸收去除水體和底泥中的污染物。前置庫通常由沉降帶、強(qiáng)化凈化系統(tǒng)、導(dǎo)流與回用系統(tǒng)3個(gè)部分組成。在設(shè)計(jì)過程中要考慮光照、溫度、水力參數(shù)、水深、滯水時(shí)間、前置庫庫容、存貯能力、污染負(fù)荷大小等因子。對(duì)氮的去除率是滯水時(shí)間和氮磷比的函數(shù),一般氮磷比越小,去除率越大。
⑦旁路多級(jí)人工濕地技術(shù)。在河流濕地的河道周邊修建人工濕地,利用地勢(shì)高低或機(jī)械動(dòng)力將河水部分引入濕地凈化系統(tǒng)中,污水經(jīng)凈化后,再次回到原水體的一種處理方法。通常由預(yù)處理單元和人工濕地單元組成。預(yù)處理單元包括雙層沉淀池、化糞池、穩(wěn)定塘或初沉池。多級(jí)人工濕地可由一個(gè)或多個(gè)人工濕地單位組成。每個(gè)濕地單元包括配水裝置、集水裝置、基質(zhì)、防滲層、水生植物及通氣裝置等。
⑧礫石床技術(shù)。礫石床的設(shè)計(jì)包括可控滲流和凈化效果兩部分。可控滲流主要涉及透水壩的滲流計(jì)算、壩體結(jié)構(gòu)、滲透系數(shù)等;凈化效果主要涉及徑流在透水壩中的停留時(shí)間、筑壩材料、植物等。應(yīng)用滲流力學(xué)中的滲流方程和達(dá)西定律,結(jié)合礫石床的水流方式進(jìn)行,表面流和潛流可以用矩形模型和梯形模型來計(jì)算,垂直流用垂直流模型來計(jì)算,進(jìn)行礫石床的幾何尺寸、滲流量、停留時(shí)間等參數(shù)的推導(dǎo),并確定礫石的級(jí)配和床體結(jié)構(gòu)、植物的種類等。考慮到與礫石床的基建成本,構(gòu)筑材料可以選用石灰石和鵝卵石等天然石塊,推薦粒徑:10~20 cm。礫石床的植物應(yīng)選用根系發(fā)達(dá)、株稈粗壯、枝葉茂盛的種類。推薦使用美人蕉、香蒲、香根草、菖蒲,再力花,蘆葦。
(3)內(nèi)源污染處理技術(shù)
1)底泥污染底泥控制技術(shù)
①物理化學(xué)方法包括沉積物氧化、化學(xué)沉淀、底泥覆蓋等,原理都是將磷束縛于底泥之中,從而抑制內(nèi)源磷的釋放。底泥覆蓋指采用薄膜或顆粒材料(如粉煤灰、沸石等)覆蓋淤泥,可以有效控制底泥中氮、磷等營養(yǎng)鹽的釋放,也可控制重金屬及苯酚等持久性有機(jī)物的釋放。
②安全覆蓋是在污染的底泥上覆蓋一層或多層未污染的底泥、沙、礫石或人造地基材料,隔離污染底泥與水體,防止底泥污染物向水體遷移。安全固化是直接采用石灰等固化劑對(duì)底泥進(jìn)行固化,以消除底泥污染。
③原位修復(fù)技術(shù)主要包括浮島技術(shù)、曝氣技術(shù)等,可在較短的時(shí)間內(nèi)降低水體中的有機(jī)污染物,提高水體溶解氧的濃度,增強(qiáng)水體的自凈作用及改善水和沉積物的性狀,一定程度上恢復(fù)水體生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。主要適用于污染嚴(yán)重、溶解氧含量低、水位較深、透明度低,底質(zhì)為硬質(zhì)或污染嚴(yán)重的淤泥,水生植被難以恢復(fù)的區(qū)域。對(duì)透明度較低、污染嚴(yán)重的景觀水體應(yīng)采用人工浮床、人工水草、曝氣等方法實(shí)施原位修復(fù)工程。
④環(huán)保疏浚技術(shù)。包括疏挖范圍及規(guī)模的確定、疏浚作業(yè)區(qū)的劃分及工程量計(jì)算、污染底泥存放堆場選址、疏挖設(shè)備選配、疏挖施工工藝流程確定、堆場圍埝及泄水口設(shè)計(jì)等。
2)其他控制技術(shù)
航運(yùn)污染防治。加強(qiáng)航運(yùn)船舶污染防治,加強(qiáng)運(yùn)營管理;加快油船改造,使用清潔能源等;建立航運(yùn)船舶油污水和垃圾收集處置長效機(jī)制等。可通過有計(jì)劃地實(shí)施旅游活動(dòng),加強(qiáng)對(duì)旅游垃圾等的收集,加強(qiáng)宣傳活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)管理措施,提高旅游者環(huán)境意識(shí)和環(huán)境道德水平,甚至采取經(jīng)濟(jì)管理手段,減少旅游污染。
旅游船舶的控制方案設(shè)計(jì)應(yīng)盡量遵循如下原則:①一般不考慮在船上安裝污染物處理設(shè)施;②船上所有的污染物都應(yīng)收集、貯存起來,不向水體中排放或拋棄;③收集、貯存設(shè)備應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化,保證通用性;④岸上配合相應(yīng)的中轉(zhuǎn)運(yùn)輸系統(tǒng);⑤污染物的處置應(yīng)因地制宜;⑥管理系統(tǒng)完善。
針對(duì)運(yùn)輸、漁業(yè)等船舶的污染,在控制方案設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮如下幾點(diǎn):①一般不考慮在船上安裝污染物處理設(shè)施,但應(yīng)配備污染物的收集、貯存系統(tǒng);②收集、貯存設(shè)備應(yīng)輕便化、標(biāo)準(zhǔn)化;③含油廢水與生活廢水應(yīng)分開;④碼頭配備相應(yīng)的中轉(zhuǎn)、運(yùn)輸系統(tǒng);⑤一般考慮與旅游船只共用污染物處理系統(tǒng);⑥防止船舶運(yùn)送物資散漏入庫中。
4.4 水生態(tài)恢復(fù)技術(shù)
(1)濕地生境恢復(fù)技術(shù)
1)河流形態(tài)保持技術(shù)
根據(jù)河型、平面形態(tài)和河段特點(diǎn)分類,不同類型河段生態(tài)治理的形態(tài)保持技術(shù)重點(diǎn)和相關(guān)要求總體如下:
①順直型河段。在分析淺灘演變規(guī)律的基礎(chǔ)上,進(jìn)行必要的整治,穩(wěn)定現(xiàn)有河勢(shì),并滿足安全通過設(shè)計(jì)泄洪流量和航運(yùn)相關(guān)要求。側(cè)重河岸的生態(tài)化改造或保留穩(wěn)定的自然岸坡,突出自然屬性,并充分保護(hù)河段淺灘所具有的生境條件。當(dāng)有利于形成穩(wěn)定的河槽時(shí),也可采取必要的疏浚措施改善淺灘。
②彎曲(蜿蜒)型河段。從水利防洪角度,彎道水流所遇到的阻力比同樣長度的順直河段要大,對(duì)宣泄洪水不利。此外,曲率半徑過小的彎道,汛期水流不平順,形成頂沖凹岸的現(xiàn)象,危及堤岸安全。從航運(yùn)角度,河流過于彎曲,航道彎曲半徑將不滿足航行安全要求,且航行視線不利,彎道往往也形成不利航行安全的流勢(shì)、流態(tài)。一般情況下,對(duì)適度的彎曲型河段宜維護(hù)、穩(wěn)定現(xiàn)有的河型、河勢(shì),可根據(jù)情況采取如下措施:
a.穩(wěn)定現(xiàn)狀,防止其向不利的方向發(fā)展。當(dāng)河灣發(fā)展至適度彎曲時(shí),采用防護(hù)工程或控導(dǎo)工程控制凹岸發(fā)展及改善彎道,防止彎道繼續(xù)惡化。
b.改變現(xiàn)狀,使其向有利的方向發(fā)展。即因勢(shì)利導(dǎo),通過人工裁彎工程將迂回曲折的河段改變?yōu)橛羞m度彎曲的連續(xù)河灣,從而穩(wěn)定河勢(shì)。
從生態(tài)保護(hù)角度,彎曲(蜿蜒)型河段形態(tài)蜿蜒曲折,是自然河流的重要特征,河流的蜿蜒性使得河流形成主流、支流、河灣、沼澤、急流和淺灘等豐富多樣的生境,形成豐富多樣的生物群落。生態(tài)治理工程應(yīng)在滿足河道水利防洪、航運(yùn)等行業(yè)綜合整治基礎(chǔ)上,盡量順應(yīng)河道平面形態(tài)的蜿蜒特征,保持岸線和河槽的適度彎曲形態(tài)。平面形態(tài)布置在充分調(diào)查和論證基礎(chǔ)上,可采用經(jīng)驗(yàn)關(guān)系推算、模擬復(fù)制、模型研究等技術(shù)方法,確定適宜的布置方案。
③分汊型河段。從河段整治的角度,分汊型河段的整治技術(shù)措施一般主要有:汊道的穩(wěn)定、改善與堵塞。從生態(tài)保護(hù)角度,分汊型河段作為一種常見的天然河道形態(tài),可形成較為豐富多樣的生物群落,應(yīng)側(cè)重汊道生態(tài)流量的研究,保護(hù)河流生態(tài)環(huán)境,維持河流健康,科學(xué)開發(fā)和利用水資源。可采用水文學(xué)方法、水力學(xué)方法、生物棲息地或生境模擬法,以及合適的模型研究方法等,提出汊道不同季節(jié)適宜的最小、最大生態(tài)流量要求。
④游蕩型河段。從河段整治的角度,游蕩型河段的整治應(yīng)采取逐步縮小主流的游蕩擺動(dòng)范圍、穩(wěn)定河勢(shì)及流路的工程措施,工程布局宜以壩護(hù)灣、以灣導(dǎo)流、保堤護(hù)灘。從生態(tài)保護(hù)角度,游蕩型河段應(yīng)充分利用水利工程逐步穩(wěn)定下來的河勢(shì),采取必要的工程、生物等措施,發(fā)揮河漫灘及邊灘豐富的生態(tài)價(jià)值,并利用部分灘地串溝,尤其是堤防臨水側(cè)堤腳附近的水溝,構(gòu)筑生態(tài)水槽,提供良好的生物棲息條件。
根據(jù)地區(qū)分類,不同類型河段生態(tài)治理的形態(tài)保持技術(shù)重點(diǎn)和相關(guān)要求可綜合體現(xiàn)如下:
①山區(qū)(包括高原)河流。因山區(qū)地形和地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、氣候差異懸殊、自然條件惡劣,山區(qū)河流具有暴雨后洪峰出現(xiàn)時(shí)間短、洪峰流量大、河道坡降陡、洪水洪枯變幅大、洪水沖刷力強(qiáng)、河岸植被脆弱、水土流失嚴(yán)重等顯著特點(diǎn)。山區(qū)性河流的保護(hù)整治宜首先滿足河道水利防洪整治的需要,以易垮塌、易沖刷、決口損失較大的地段為重點(diǎn)部位。對(duì)河道的岸線、堤線進(jìn)行上下游、左右岸統(tǒng)籌布置,河道轉(zhuǎn)彎半徑不宜太小,適度調(diào)整河勢(shì)和流向,充分發(fā)揮天然河道的作用,提高堤防護(hù)岸迎水面的防沖能力。
從生態(tài)保護(hù)角度,主要可從如下方面重點(diǎn)體現(xiàn):
a.在流域內(nèi)采取水土保持措施,退耕還林,封山育林,攔截地面徑流,減少泥沙進(jìn)入河段;
b.進(jìn)行河段整治,科學(xué)采取上堵、下排措施,修建堤防、護(hù)岸工程。上堵就是在河道上游修建一定的攔沙壩、谷坊壩等攔截泥沙;下排就是疏浚河道,清除阻水障礙,保持河道暢通;
c.關(guān)鍵河段修建堤防或護(hù)岸工程,約束水流,保護(hù)岸坡穩(wěn)定;適宜的水文、地質(zhì)條件下可選擇生態(tài)型護(hù)坡型式。
②平原河流。平原地區(qū)一般人口稠密,農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),地形地勢(shì)平坦,易成為洪澇災(zāi)害的多發(fā)地。平原河流具有線狀分布里程長、河道周邊農(nóng)田分布廣、自然河流和人工運(yùn)河交叉密布(包括行洪、排澇、灌溉等渠道)、水流受人工泵閘調(diào)控等顯著特征。
從河段整治的角度,平原河流以提高地區(qū)河道防洪、除澇標(biāo)準(zhǔn)為主,采取的措施一般有:分洪道(灌渠)或人工運(yùn)河開挖、河道疏浚、彎道裁彎取直、護(hù)岸堤防建設(shè)等。
從生態(tài)保護(hù)角度,排洪、除澇、設(shè)閘等措施可能導(dǎo)致污染轉(zhuǎn)移、河道原有水文條件改變、水體流動(dòng)性變差、納污能力下降以及對(duì)地下水水質(zhì)造成不利影響等情況。根據(jù)平原河流的相關(guān)特征,生態(tài)保護(hù)治理工程技術(shù)應(yīng)注重如下:盡量保持河道岸線原有的自然形態(tài),對(duì)改善行洪排澇條件的人工運(yùn)河、排洪渠、裁彎取直河段以及灌溉渠等宜進(jìn)行生態(tài)化改造或建設(shè)。結(jié)合堤防或護(hù)岸建設(shè)要求,河道兩側(cè)盡量留有一定寬度的緩沖帶范圍(一般不宜少于15 m),改善河岸帶生境條件。進(jìn)行護(hù)岸、堤防建設(shè)時(shí),應(yīng)在滿足河岸穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,盡量采用生態(tài)護(hù)坡形式。
2)基底恢復(fù)技術(shù)
通過采取工程措施,維護(hù)基底的穩(wěn)定性,穩(wěn)定濕地面積,并對(duì)濕地的地形、地貌進(jìn)行改造。基底恢復(fù)技術(shù)包括濕地及上游水土流失控制技術(shù)、濕地基底改造技術(shù)等。主要應(yīng)用于土壤較為貧瘠或缺少壤質(zhì)土的退化濕地的恢復(fù)。通過工程措施對(duì)營養(yǎng)貧瘠區(qū)域回填壤質(zhì)土,增強(qiáng)濕地基質(zhì)儲(chǔ)存水分和營養(yǎng)物質(zhì)的能力,為植被提供良好的營養(yǎng)條件,為鳥類等動(dòng)物提供棲息地。
濕地基質(zhì)恢復(fù)技術(shù)主要包括:分層回填壤質(zhì)土、種植坑回填壤質(zhì)土和種植槽回填壤質(zhì)土。分層回填技術(shù)是在土壤貧瘠的開闊區(qū),分層回填符合濕地植被生長要求的土壤,恢復(fù)濕地基質(zhì)。種植坑回填技術(shù)是在恢復(fù)區(qū)范圍內(nèi),挖掘不同規(guī)格的種植坑回填壤土,恢復(fù)濕地基質(zhì)。種植槽回填技術(shù)是在土壤貧瘠的岸帶,挖掘種植槽,回填壤土,恢復(fù)濕地基質(zhì)。
3)濕地水文恢復(fù)技術(shù)
包括濕地水文條件的恢復(fù)和濕地水環(huán)境質(zhì)量的改善。水文條件的恢復(fù)通常是通過筑壩(抬高水位)、修建引水渠等水利工程措施來實(shí)現(xiàn);濕地水環(huán)境質(zhì)量改善技術(shù)包括污水處理技術(shù)、水體富營養(yǎng)化控制技術(shù)等。需要強(qiáng)調(diào)的是,由于水文過程的連續(xù)性,必須加強(qiáng)河流上游的生態(tài)建設(shè),嚴(yán)格控制濕地水源的水質(zhì)。
4)濕地水域恢復(fù)技術(shù)
濕地水域恢復(fù)技術(shù)應(yīng)用于水文條件遭到破壞的退化濕地。主要是通過工程措施對(duì)水體形狀、規(guī)模、空間布局進(jìn)行調(diào)整,穩(wěn)定水域面積,優(yōu)化濕地恢復(fù)區(qū)域內(nèi)水資源分配格局,重新建立水體間良好的水平聯(lián)系和垂直聯(lián)系,改善濕地生態(tài)環(huán)境,保證濕地生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)物質(zhì)的正常輸入輸出,調(diào)節(jié)濕地生物群落的水分條件。
濕地水域恢復(fù)技術(shù)主要包括:擴(kuò)挖小水面、溝通小水面、局部深挖和區(qū)域滯水四種技術(shù)。擴(kuò)挖小水面技術(shù)是對(duì)過小水面的岸邊進(jìn)行挖掘,擴(kuò)大水面浸潤區(qū)域,增加淹水面積。溝通小水面技術(shù)是通過對(duì)相鄰的過小水面進(jìn)行連通,增強(qiáng)水體間自然滲透,增加水體聯(lián)通性和穩(wěn)定性。局部深挖技術(shù)是對(duì)水體較淺的區(qū)域進(jìn)行局部深挖,增強(qiáng)垂直方向的水文聯(lián)通,增加濕地局部水量。區(qū)域滯水技術(shù)是在區(qū)域下游地帶修建小型滯水、留水設(shè)施,控制水的流失,增加區(qū)域水體面積以及水量的穩(wěn)定性。
5)濕地生態(tài)水位優(yōu)化技術(shù)
根據(jù)河流濕地的功能要求、水環(huán)境狀況,綜合確定河流濕地水位優(yōu)化調(diào)度和水環(huán)境控制的目標(biāo)。以水資源供需分析為手段,對(duì)各種可行的水資源配置方案進(jìn)行生成、評(píng)價(jià)和比選,兼顧水資源、水生態(tài)、水環(huán)境保護(hù)目標(biāo),制定與防洪、用水安全相適應(yīng)的流域水資源優(yōu)化配置方案,維持合理的河流濕地生態(tài)水位。
根據(jù)河流濕地的蓄水量、水量交換周期,確定水利工程調(diào)度周期T和調(diào)度時(shí)段n。根據(jù)河流濕地功能要求及主要環(huán)境問題,確定n時(shí)段的水質(zhì)控制目標(biāo),作為n時(shí)段優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)。以上組成整個(gè)優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型,采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法求解,可得到調(diào)度周期內(nèi)各時(shí)段的最優(yōu)水位過程和其對(duì)應(yīng)優(yōu)化調(diào)度方案。
6)濕地土壤恢復(fù)技術(shù)
包括退耕還濕與生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)、坡面工程技術(shù)等。退耕還濕與生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)是指將被開墾的濕地退耕還濕,減少對(duì)環(huán)境的破壞,可以顯著增加土壤肥力,增強(qiáng)濕地植物的生長能力。對(duì)于無法還濕的區(qū)域,鼓勵(lì)發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染和對(duì)環(huán)境造成的危害。坡面工程技術(shù)是在坡面挖設(shè)水平溝和魚鱗坑,能夠改善微地形,攔截地表徑流,提高土壤含水量,為植物的恢復(fù)提供合適的環(huán)境。
7)濕地地形改造技術(shù)
濕地地形改造技術(shù)應(yīng)用于退化濕地地形的改造,營造濕地生物生存的適宜環(huán)境。主要通過工程措施削低過陡或過高的地貌、平整局部地形(適合鳥類等需要)、營造生境島、規(guī)整小型水面的形狀,改善和營造濕地植被和水鳥的生存環(huán)境,增加濕地生境的異質(zhì)性和穩(wěn)定性。
濕地地形改造技術(shù)主要包括:營建淺灘濕地、規(guī)整小型水面和營造生境島。淺灘濕地營建技術(shù)是通過對(duì)臨近水面起伏不平的開闊地段進(jìn)行局部土地平整,削平過高的地勢(shì),營造適宜濕地植被生長和水鳥棲息的開闊環(huán)境。小型水面規(guī)整技術(shù)是通過規(guī)整小型水面的形狀,增加濕地的穩(wěn)定性。生境島營造技術(shù)是針對(duì)不同種類水鳥的棲息環(huán)境要求,基于原有的地形條件,在距離岸邊一定距離的開闊水面處營造適宜水鳥棲息的島嶼。
8)濕地岸坡恢復(fù)技術(shù)
河流濕地岸坡恢復(fù)技術(shù)與岸坡條件關(guān)系密切,不同的坡度、坡高、岸坡物質(zhì)等條件直接影響采用何種恢復(fù)措施。根據(jù)濕地岸坡護(hù)坡采用的技術(shù)手段和護(hù)坡材料的差異,濕地岸坡護(hù)坡分為木樁護(hù)坡,塊石護(hù)坡,生態(tài)磚、生態(tài)混凝土護(hù)坡,生態(tài)袋護(hù)坡,植物護(hù)坡,生物工程護(hù)坡等方法。
(2)濕地生物恢復(fù)技術(shù)
1)物種選育技術(shù)
植被重建能否成功很大程度上取決于植物種類的選擇,常用的濕地植被恢復(fù)的植物包括以下幾種:挺水植物:蘆葦、茭白、菖蒲、香蒲、水蔥、李氏禾等。浮葉、浮水植物:莕菜、野菱、蓮、水鱉等。沉水植物:金魚藻、狐尾藻、眼子菜、黑藻、菹草、紅線草等。浮島植物:多選擇根系發(fā)達(dá)的美人蕉、茭白、蔥、旱傘竹、李氏禾、狐尾藻等。根據(jù)濕地的具體受損情況和環(huán)境條件,選擇恢復(fù)所使用的植物。篩選完植物后,采用組織培養(yǎng)或快速繁殖方法進(jìn)行培育,生長至一定程度后移植到現(xiàn)場。
2)物種栽植技術(shù)
根據(jù)不同的物種和濕地環(huán)境特點(diǎn)采用不同的栽植技術(shù)。直接播種技術(shù),可有效模仿自然狀態(tài)下種子散播過程和苗木自然更新過程,具有成本低、效率高、播種時(shí)間彈性強(qiáng)、易于大面積作業(yè)等優(yōu)點(diǎn),但是其競爭力較低。繁殖體移植技術(shù),針對(duì)無性繁殖的植物物種,使用根或者莖作繁殖體直接移植栽種,能夠有效提高移植成活率。該技術(shù)需要較長的工作時(shí)間,成本較高。裸根苗移植技術(shù),裸根苗種植與直接播種相比,其受雜草競爭、嚙齒動(dòng)物、草食動(dòng)物及淺水水澇的影響較低,具有容易監(jiān)測、成功率高和初期生長快等優(yōu)勢(shì),但適宜的種植季節(jié)較短。容器苗移植技術(shù),具有培養(yǎng)時(shí)間短、種子利用率高、可以為苗木嫁接菌根、可在生長季節(jié)種植、成功率高等優(yōu)勢(shì),但其成本高、費(fèi)時(shí)、操作困難、難以大規(guī)模種植。草皮移植技術(shù),利用未受到干擾區(qū)域的原始植被,移植到受損或退化的濕地中,使其作為先鋒種恢復(fù)濕地植被。
3)種子庫技術(shù)
種子庫作為重要的用于植被恢復(fù)的工具,具有區(qū)域特有的物種組成和遺傳特性,能夠使用自身資源恢復(fù)退化或受損濕地的植被,并對(duì)維持物種多樣性具有十分重要的意義。主要包括兩種方法:第一種方法直接利用本地土壤或基質(zhì)中殘留的種子庫以及從附近環(huán)境相似的地區(qū)移植種子庫;第二種方法是把含有種子庫的土壤通過噴灑等手段覆蓋于受損濕地表層,然后利用土壤中存在的種子完成濕地植被的修復(fù)和重建。
4)水生植物恢復(fù)技術(shù)
被污染的水體的水生生物群落重新營造時(shí),應(yīng)選擇抗污染和對(duì)水污染具有生態(tài)凈化功能的植物群落。為水生植被的恢復(fù)創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件,利用多樣化的技術(shù)方法,適度恢復(fù)水生植被,并同時(shí)合理配置水生植被的群落結(jié)構(gòu)。主要包括沉水植物恢復(fù)技術(shù)、挺水植物恢復(fù)技術(shù)和浮葉植物恢復(fù)技術(shù)。沉水植物恢復(fù)技術(shù)包括生長床-沉水植物移植技術(shù)、淺跟系沉水植被恢復(fù)技術(shù)和深根系沉水植被恢復(fù)技術(shù);挺水植被在恢復(fù)時(shí)首先要對(duì)基底進(jìn)行改造,做平整處理后再進(jìn)行地形地貌再造,引入先鋒物種,改善環(huán)境條件,逐步營造其他挺水植物群落;浮葉植物恢復(fù)技術(shù),浮葉植物生長和生存對(duì)水質(zhì)和光照無特殊要求,可直接種植或移栽。
5)種植密度控制技術(shù)
結(jié)合整地程度、種植效率、物種特性、物種存活率等因素,通過估計(jì)達(dá)到目標(biāo)植被覆蓋率的目前所需的植物密度。
6)種群競爭控制技術(shù)
主要有兩種種群競爭控制的方法-耕作和除草劑。耕作主要是對(duì)進(jìn)行恢復(fù)的濕地進(jìn)行翻地,可以顯著提高灘地闊葉苗林木的生存率和生長力。除草劑能夠有效抑制草本植物間的競爭。一般在種植前采取控制措施,其他措施如整地、施肥、控制食草動(dòng)物破壞等,需根據(jù)恢復(fù)地的環(huán)境條件決定是否采取。
7)造林技術(shù)
除了種植水生植物恢復(fù)濕地植被外,還應(yīng)盡量栽種防護(hù)林,可以減緩風(fēng)速,降低水分蒸發(fā)量,攔截污染物,涵養(yǎng)水源,為野生動(dòng)植物提供適宜的棲息環(huán)境。防護(hù)林的寬度一般以30~50 m為宜。可采用滴灌技術(shù)、保水劑技術(shù)、集水造林技術(shù)、加深土壤熟化層技術(shù)、秸稈和地膜覆蓋造林技術(shù)等方法提高種植的成活率。
8)群落空間配置技術(shù)
根據(jù)濕地的形態(tài)、底質(zhì)、水環(huán)境乃至氣候等多重條件來確定群落的水平及垂直結(jié)構(gòu),復(fù)合搭配各類生活型的植物物種,豐富物種多樣性,加強(qiáng)群落的穩(wěn)定性,提高群落的適應(yīng)力。主要包括物種多樣化模式、優(yōu)勢(shì)種主導(dǎo)模式、水質(zhì)凈化型模式以及景觀功能型模式。物種多樣化模式:陸生、濕生、挺水、漂浮、沉水等濕地植物依序構(gòu)成濕地恢復(fù)區(qū)植被系統(tǒng)的組成部分,并逐步形成一個(gè)有機(jī)和諧統(tǒng)一的組合體,各組成部分比例協(xié)調(diào),景觀層次和色彩豐富。如挺水植物選擇蘆葦、菰、香蒲、旱傘竹、藨草、水蔥等,濕生植物包括斑茅、紅寥、野薺麥等;浮葉植物主要包括睡蓮、荷花、芡實(shí)等;沉水植物主要包括竹葉眼子菜、黑藻、穗狀狐尾藻等;漂浮植物有水葫蘆、浮萍、豆瓣菜等。優(yōu)勢(shì)種主導(dǎo)模式:優(yōu)勢(shì)種在濕地恢復(fù)區(qū)起主導(dǎo)作用,是植被恢復(fù)工程的主體部分,也是濕地景觀的特色部分,其他物種為伴生物種。如在水產(chǎn)池塘中以大片的荷花種植形成的景觀,點(diǎn)綴有香蒲、茭白和水蔥。水質(zhì)凈化型模式:以凈化功能較強(qiáng)的濕地植被為主,水域內(nèi)點(diǎn)綴少量其它的水生植物,主要以保持水質(zhì)良好,水體透明為主。如:蘆葦、香蒲為主,點(diǎn)綴睡蓮、浮萍等。景觀功能型模式:主要用于水邊的植物配置、駁岸的植物配置、水面的植物配置、堤、島的植物配置等。配置時(shí)要考慮物種搭配和生態(tài)功能,做到觀賞功能和水體自凈功能統(tǒng)一協(xié)調(diào)。物種搭配應(yīng)主次分明,高低錯(cuò)落,符合各水生植物對(duì)生態(tài)環(huán)境要求。如種植蘆葦、水蔥,搭配千屈菜、鳶尾、香蒲、菖蒲、慈菇等,形成多色彩的濕地植被景觀。
9)水文環(huán)境變化配置技術(shù)
包括常水位以上灘地植被帶恢復(fù)配置模式、常水位以下植被帶恢復(fù)配置模式、濱水帶(水陸交界地帶)植被恢復(fù)配置模式、隔離帶植被配置模式以及固坡及護(hù)岸植被帶配置模式。常水位以上灘地植被帶恢復(fù)配置模式。以種植低矮濕生植物的幼苗為主。如:斑茅、紅寥、野薺麥等。常水位以下植被帶恢復(fù)配置模式。以種植高大挺水植物的幼苗或繁殖體為主。如:蘆葦、香蒲、水蔥等。濱水帶植被恢復(fù)配置模式。以種植濕生灌木繁殖體或幼苗為主。如:檉柳、旱柳、天目瓊花、灌木柳、紫穗槐、榆樹等。隔離帶植被配置模式。以種植高大喬木和灌木為主。如:楊樹、刺槐、柳樹、榆樹、檉柳、君遷子、紫穗槐等。固坡及護(hù)岸植被帶配置模式。以種植根系發(fā)達(dá)的灌木為主。如:紫穗槐、天目瓊花、紅瑞木、絲棉木等。
10)植被帶恢復(fù)技術(shù)
進(jìn)行植被帶恢復(fù)時(shí),先在所選區(qū)域進(jìn)行先鋒“水草”帶建設(shè),通過選用新型、高效的人工載體,將“先鋒植物”放置在選定的區(qū)域中作為生態(tài)基,改善水體環(huán)境。
11)群落鑲嵌組合技術(shù)
根據(jù)植物種群的特性,將不同生態(tài)類型的種群斑塊有機(jī)地鑲嵌組合在一起,構(gòu)成具有一定時(shí)空分布特征的群落,使不同的季節(jié)均有植物存活生長并充分發(fā)揮其生態(tài)功能,綜合考慮不同季節(jié)物種鑲嵌組合栽植以及喬木、灌木、草本植物間的配置比例。
12)功能區(qū)劃技術(shù)
在對(duì)受損或退化濕地進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)時(shí),可以根據(jù)不同的植被特征與環(huán)境條件把恢復(fù)區(qū)劃分成多個(gè)功能區(qū),之后再分區(qū)進(jìn)行修復(fù)與重建。既有利于提高恢復(fù)效率,又有利于日后對(duì)濕地進(jìn)行管理和監(jiān)測。
(3)濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)技術(shù)
濕地生態(tài)恢復(fù)技術(shù)的研究既是濕地生態(tài)恢復(fù)研究中的重點(diǎn),又是難點(diǎn)。目前急需針對(duì)不同類型的退化濕地生態(tài)系統(tǒng),對(duì)濕地生態(tài)恢復(fù)的實(shí)用技術(shù)(如退化濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù),濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的優(yōu)化配置與重構(gòu)及其調(diào)控技術(shù),物種與生物多樣性的恢復(fù)與維持技術(shù)等)進(jìn)行研究。
生態(tài)系統(tǒng)自我平衡技術(shù)。生態(tài)系統(tǒng)是否能夠健康穩(wěn)定發(fā)展依賴于生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能是否完整,在所有因素中,生態(tài)鏈(食物鏈)的完整性是完整性和維持自我平衡的關(guān)鍵。因此,濕地修復(fù)的同時(shí),應(yīng)注意選擇一些附生功能菌比較豐富的土著物種,提高系統(tǒng)對(duì)自身生物殘?bào)w的降解能力,同時(shí)在栽植水生植物時(shí)需要注意每類植物的密度,為底棲動(dòng)物、魚類留出空間,維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的平衡。
5 河流濕地水污染分階段控制措施
5.1 本條描述了河流濕地水環(huán)境污染控制的目標(biāo)劃分。
5.2 本條分階段描述了河流濕地水環(huán)境污染控制應(yīng)采取的措施。
5.3 本條描述了河流濕地水環(huán)境不同類型的突發(fā)污染事件應(yīng)采取的相應(yīng)的應(yīng)急處置措施。
6 河流濕地水環(huán)境監(jiān)測
6.1 本條描述了河流濕地監(jiān)測應(yīng)遵循的原則和監(jiān)測的主要目標(biāo)。
6.2 濕地監(jiān)測涉及范圍廣、類型多,應(yīng)充分利用3S技術(shù)(遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng))和專家預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng),采用宏觀與微觀、點(diǎn)與面、空中與地面、固定監(jiān)測與連續(xù)觀測等相結(jié)合的監(jiān)測方法。濕地水環(huán)境監(jiān)測參照《全國濕地資源調(diào)查技術(shù)規(guī)程(試行)》、《自然保護(hù)區(qū)生物多樣性調(diào)查規(guī)范》、《生物物種監(jiān)測技術(shù)指南》等相關(guān)內(nèi)容。
7 河流濕地水環(huán)境污染控制管理
目前,我國河流濕地水環(huán)境污染控制管理存在的主要問題包括:
(1)管理責(zé)任機(jī)制不完善
我國河流濕地的管理工作存在職能交叉,導(dǎo)致管理機(jī)構(gòu)分工不明確、職責(zé)模糊和管理機(jī)制不到位的問題,由于不具備完善的責(zé)任機(jī)制,導(dǎo)致不能落實(shí)到人,并且相關(guān)的管理機(jī)制不能有效銜接。
(2)管理力度不到位
我國河道濕地的水污染控制重建設(shè),輕管理,制定的管理制度比較粗放。現(xiàn)有的管理工作重視不夠,對(duì)破壞河流濕地的處罰力度不夠,對(duì)河流濕地的保護(hù)宣傳教育力度不夠,給行政執(zhí)法帶來一定的難度。
(3)法律意識(shí)淡薄,水環(huán)境污染現(xiàn)象仍然存在
群眾到管理人員的管理意識(shí)薄弱,部分地區(qū)仍存在濕地周邊的居民或企業(yè)隨意向濕地內(nèi)傾倒固體垃圾、廢水的行為,加重了水污染,嚴(yán)重影響了濕地水環(huán)境健康。
(4)管理資金不充足
政府財(cái)政資金是河流濕地的管理經(jīng)費(fèi)的主要來源,因?yàn)橘Y金下達(dá)具有一定的額度限制,這使得相關(guān)的治理工程不能根據(jù)實(shí)際的資金幅度進(jìn)行管理,因而下達(dá)的資金只能作為輔助資金來使用,管理資金不足現(xiàn)象嚴(yán)重。
(5)缺乏監(jiān)測信息采集和共享制度
隨著城市化進(jìn)程步伐的加快,許多地區(qū)的水系發(fā)生了較大幅度調(diào)整,然而,由于部分河流濕地管理部門信息采集滯后,掌握的數(shù)據(jù)信息與現(xiàn)狀脫節(jié)。
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