滇池流域典型河道原位生态砾石层净化效果研究

段怡君，杨逢乐，张春敏，叶金利，张 涛，陈 晨，王舒婷，王 统，周 曼

（1.云南省环境科学研究院，云南 昆明650000；2.云南省重金属污染控制工程技术研究中心，云南 昆明650000）

1 工程概况

新运粮河主干渠西北沙河及7条支流沟渠总长度17.542km，全线为明河。在研究区域内设置5个水质监测断面。一号采样点设置在大普吉路与昆沙公路交叉口；二号采样点设置在距采样断面A西南方约420.28m处的上下游跌水之间的平台处；三号采样点设置在距采样断面B西南方约291.83m处的上下游跌水之间的平台处；四号采样点设置在距采样断面C西南方约418.69m处的黑林铺镇上沙河村村尾跌水平台处；五号采样点设置在二号公路与十七号公路交叉处、距采样断面D约342.66m的下沙河村村口的跌水平台。

新运粮河西北沙河A段两岸河帮内侧建设生态河道主要采用四段阶梯式砾石护岸系统，整个系统采用混凝土构建河帮与河底结构，由5～10cm的公分石填充搭建四段阶梯，用防锈包膜铁丝防护网固定砾石床。河道底部未填充石砾，河水在旱季时基本没有流速，即使是雨季也流速缓慢，流水乌黑浑浊，河道已堆积淤泥与河沙，隐约可见混凝土河底，水面漂浮污物，河道中心自然生长杂草，如图1。

新运粮河西北沙河B、C、D、E段两岸河帮内侧建设生态河道主要采用斜披式护岸手法，其特点是将种植方法简单粗放，以缓坡为主的土框架种植槽护岸种植方式及斜披式浅层生态砾石床护岸手法有效结合，如图2。其中在护坡的上下坎间的上端1/3处用混凝土浇筑成网格状的护坡板，在板槽中填土、种植；在护坡的上下坎间的中下端2/3处于预制或现浇的混凝土护坡板中填充生态砾石（采用本土的较大粒径的砾石填料填充），将防锈包膜铁丝防护网固定砾石床，在河道底部铺设生态砾石浅层，河水在床体的填料缝隙中流动或在床体表面流动，增加接触面积及能量交换。针对城市河流流量小，如果采样机械表面曝气复氧运行维护难，造价高的特点，在西北沙河道中设置分段式跌水，如图2所示。

2 水质监测

2.2 采样点位布设与频率

在课题研究区域内设置5个水质监测断面。一号采样点设置在大普吉路与昆沙公路交叉口；二号采样点设置在距采样断面A西南方约420.28m处的上下游跌水之间的平台处；三号采样点设置在距采样断面B西南方约291.83m处的上下游跌水之间的平台处；四号采样点设置在距采样断面C西南方约418.69m的跌水平台处；五号采样点设置在距采样断面D约342.66m的跌水平台。

3 水质分析结果与讨论

水质监测期间，2010年8月至9月昆明雨水极少，属于旱季水质情况。2010年10月后降雨量有所增加，但全年降雨量都少于预期，研究区域内5个位点的水体溶解氧量，都介于1～12mg/L之间，通常都介于4～8 mg/L之间，基本呈充氧状态，平均情况优于《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准中DO浓度；pH值在7.26～7.36范围内，水体基本处于中性状态。

3.1 生态砾石床对SS、COD及BOD5的去除效果分析

5个位点中SS、BOD5和CODcr的浓度变化趋势基本一致，可见其中悬浮物主要是由水体中的不可溶性有机物构成；其稳定性、SS、BOD5和CODcr的浓度从高到低的顺序依次是：位点E＞位点D＞位点C＞位点B＞位点A。研究区域内主要受农村生活污水，农业面源污染的影响，水体的可生化性良好。于采样点E所测得CODcr平均浓度基本优于地表水IV类水质标准，且优于其他采样点A、B、C、D的CODcr平均浓度。由于降雨量少，水流较缓，生态砾石层对SS的去除沉淀效果明显。

3.2 生态砾石床对总氮、氨氮的去除效果分析

由图3氨氮的变化趋势在A、B、C、D、E五个采样点中并未在生态砾石床的作用下依次消减，甚至水体中氨氮的浓度依次变大。其中，生态砾石床对TN的去除效果不佳，但在监测后期TN浓度趋于稳定（图4），且平均浓度变化是：位点E＞位点B≈位点C≈位点D＞位点A。这是由于采样断面C：流经农田耕种区，监测期间沿河北岸有少部分农作物耕种，农田施肥。采样断面D：监测期间正在施工修建武昆高速公路。河道紧接壤农田带，均有农作物栽种。采样断面E：河道南端村落依河而建，河道北端紧接农田区，均有农作物栽种。经实地走访，该村的生活污水通过自家管道汇集沟渠直接排入白沙河，故该段河流主要污染源为生活污水及农田灌溉。由于自第一次采样（8月16日）后，昆明一直没有大范围降雨，近一个月的干旱导致河道周围农田无农溉用水，村落无生活污水溢流到西北沙河中，使氨氮、硝态氮（图5、图6）和总氮的变化趋势自8月16日后降至最低，直至9月26日前后的雨水冲刷使农田和道路路面的可溶性污染物溢流进入西北沙河导致河水中氮的浓度回升。

3.3 生态砾石床对总磷的去除效果分析

如图7所示PO3-4的浓度随时间的推移随有波动，但逐渐趋于平稳，A、B、C、D、E五个采样点的平均浓度也随时间有所下降；如图8所示，A、B、C、D、E五个采样点总磷平均值的变化曲线从高到底的顺序是：位点A＞位点C＞位点D＞位点B＞位点E，说明生态砾石浅层能有效去除水体中的磷。其中，浓度的波动是由于降雨条件影响使农田的地表和地下径流中的磷元素冲刷溢流进入河水造成得响应关系。而B点底浓度的稳定是由于采样断面B位于西白沙河穿过云冶专用铁路南侧，紧靠西山云兴仓储有限公司及云南云冶锌业股份有限公司冶炼厂。经过实地走访，云南云冶锌业股份有限公司项目的废水主要是在净化过程中产生的废水，产生的废水经过废水处理站采用石灰石中和，石灰-铁盐法进行两次处理后，可完全达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996），然后通过外排水截流泵站排到螳螂川。生产中产生的洁净生产废水送到锌冶炼冲渣系统中循环使用，彻底截污，对西白沙未造成污染。

4 结语

目前国内外对运用各种生态工程技术治理污染水体的研究较多，并且取得了较好的效果。但在新运粮河上游西北沙河河道的实际水治理工作中采用的浅层砾石床生态技术手段比较单一，因此，开发多维的生态技术，积极导入并合理构筑生态系统，使各种技术相辅相成，相得益彰，同时克服各种单项技术的弊端，充分体现多种生态工程技术结合所带来的强大生态功能，更有利于净化污染水体，更好发挥生态净化功能，更有利于去除富营养化水域中的氮、磷元素，保证水质改善效果。

［1］林 武，陈 敏，罗建中，等 .生态工程技术治理污染水体的研究进展［J］.广东化工，2008，35（180）：42～46.

［2］五华区入湖河道综合整治指挥部办公室 .五华区新运粮河及支流沟渠综合整治情况通报［R］.昆明：五华区入湖河道综合整治指挥部办公室，2010.

［3］罗英明 .河道人工建筑物对复氧及溶解氧扩散影响的研究［D］.成都：四川大学硕士学位论文，2003.

［4］李伟华，袁 仲，张慎举 .农业面源污染现状与控制措施［J］.安徽农业科学，2007，35（33）：10784～10786.

［5］王玉杰 .现代河道治理过程中的生态护岸初探［J］.科技资讯，2008，36：221～222.