某河人工湿地生态修复工程措施

2020-01-12寇晓峰

河南水利与南水北调 2020年6期

寇晓峰

（河南方正水利工程咨询有限公司）

1 工程概况

某河人工湿地生态修复工程治理起点位于牧野大桥（30+980），终点位于小河口村（72+350），全长41.37 km。工程主要建设内容有：建设人工湿地，生态护岸，生态步道等内容。某河道人工湿地生态修复工程的实施可以有效改善沿河生态环境，切实增加和改善环境基本公共服务供给，加快某市百城建设提质工程建设，改善投资环境，带动周边区域经济发展，社会环境效益显著。

水环境综合治理是通过修建蓄水建筑物抬高水面，利用现状滩地建设人工湿地，通过生态方法对水体生态进行修复，达到提升水质、重现生态系统结构和功能的目的；另外，采用生态护岸形式改造现状岸坡，既能有效减小水流和波浪对岸坡的冲蚀和淘刷，又能美化造景、维护生态环境；同时，在具有生态旅游开发条件的某市区段河道滩地修建生态步道，增加游览的趣味性，提升城市品位，发展周边生态旅游经济。

2 生态修复治理思路

按照“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的水利工作方针，根据党中央国务院和水利部部署的华北地下水超采区治理、乡村振兴、节水行动、水利现代化建设等一系列工作，以河南省委省政府提出的提高水资源综合利用效益，修复水生态，改善水环境，降低水灾害损失，实施“四水同治”的要求，对某河流域进行生态治理。

按照“诊断精确、功能清晰、生态治理”的基本路线开展项目的推进工作。明确某河的水源及污染源情况、水环境及水生态状况，并进行最严格的水环境综合分析评价；将某河生态治理划分为以恢复河流生态健康稳定的生态功能和以达到人水和谐、环境友好的环境功能两大功能主体；通过种植高密度的水生植物，利用水生植物对N、P的吸收作用，以及植物和微生物在根际系统内的协同净化作用来净化水质。

3 水生植物修复技术

某河人工湿地生态修复工程中河岸大部分是硬化护岸和自然护坡，河岸多处植物稀疏、驳岸裸露，无法起到降解污染物的效果，破坏了河岸景观，需进行生态护坡建设。因此可大范围增加挺水植物面积，并对当前已种植挺水植物的区域进行补种；针对藻类容易聚集的河湾地区，在河湾处种植部分挺水植物。

3.1 浮叶植物群落

浮叶植物在浅水水体里有很好的净化水质作用，容易种植，并有一定的经济和观赏效果，在一定季节可以作为重要的支持系统。大型浮水植物在光照和营养盐竞争上比浮游植物有优势，有些种群的耐污性很强，是良好的净化水质选择。配置如水浮莲、萍蓬草等景观效果好、净化能力强的浮水植物；根据漂浮载体分散，固定放置于水面、参考水体的水面大小比例、种植床的深浅等进行设计。其中睡莲因具有花叶品种多：红色、黄色，白色，蓝色等，花期长：5-10 月均开花，净化效果好：不仅具备普通水生植物对水质的净化效果，对重金属也有吸附净化的作用，因此成为水面绿化浮叶植物的主要品种。但在河流生态系统中，由于水流的影响，浮叶植物的生长容易受到限制，浮叶植物一般集中在河湾以及水流较缓地区。

3.2 原位修复技术

原位生态修复系统是在遭受破坏的生态系统基础上，通过在生态修复系统内激活水环境中土著的微生物，微生物被连续不断的激活并且快速繁殖的技术，激活后水体中的PGPR 微生物总数约为原来的100 倍，其数量可达到105.00～108.00 cfu/ml。使其大量繁殖后再随循环系统的水流进入水体，从而丰富水体的生物群落，促进生态系统的修复，并建立高效的食物链，改善水体的自净功能。

3.3 生态修复剂

生态修复剂通过微包覆技术制成的均匀颗粒。它能够把这些营养物质持续提供给环境中的PGPR 微生物，从而使得PGPR 微生物被激活并且快速繁殖。生态修复剂可完全被微生物利用，无二次污染。比表面积约为900.00 m2/m3，为PGPR微生物提供了较大的附着空间，提高了激活效率。

3.4 生态修复系统

生态修复系统具有以下共同特性：①能够提供半封闭的内部环境，可以放置生态修复剂，建立起PGPR激活平台；②能够实现水流从外部环境到生态修复系统内部再到外部环境的自循环过程，从而实现水体中PGPR持续不断的送入生态修复系统内进行激活，同时源源不断地将激活后的PGPR投放到水体中的目的。原位修复技术主要操作方式为向受污染水体中投加微生物菌剂或微生物生长促进剂，或固化微生物令其缓慢释放。投放复合微生物菌可以迅速降解底质中营养物质，见效也较快，且易于操作目标可达性分析。

3.5 各生态修复措施

某河人工湿地项目根据各生态措施基本原理，从环境影响、安装难度、成本、后期维护、水体净化效果和生态恢复能力等几个方面进行生态修复措施。

3.5.1 沿河道均匀布置曝气机

溶解氧含量的提高是降解污染物，改善水质的重要前提条件，通过曝气充氧具有见效快，投资省，基本不占地的优点，因此本方案设计在河道中均匀布置曝气设施，维持水体溶解氧水平，同时扰动河面，提高水体紊流程度，抑制藻类生长。在保证溶解氧充足，曝气机工作范围覆盖河道水域的前提下，根据河道景观选择合适的曝气装置。本次设计在河道中均匀布置曝气设施，共100套。

3.5.2 水生植物群落构建技术

水生植物群落是由生长在水体浅水区和滩地的挺水植物、浮水植物和沉水植物构成。挺水植物分布的水深在1 m左右，可短期耐受3 m 以上的水深；浮叶根生植物分布在挺水植物远岸一侧，水深＜5.00 m 的亚沿岸带；沉水植物全部茎叶沉没在水下，对水深适应性最强，通常可在水深6.00 m 以内的范围内生长。

依据水质检测结果，在植物选型和配置上考虑总氮、总磷去除率较高的植物种类。国内外学者已筛选出多种能有效去除水体中氮磷的植物，如：芦苇、香蒲、菖蒲、再力花、梭鱼草和千屈菜等。香蒲对污水中氨氮、总氮、总磷去除率分别可达到87.40%、78.30%、88.00%。水葱和菖蒲对污水中总氮的去除率超过85.00%，对水体中总磷的去除率超过70.00%。另外，茭白、千屈菜、菖蒲对氨氮去除效果较好；再力花、千屈菜、梭鱼草对总磷净化效果较好。同时，根据水位变化较大的特征，选择再力花、黄花鸢尾、水葱等适应水深范围比较广的植物种类。

这些植物种类不仅有较强的水质净化能力，而且栽植后适应环境快，花、叶观景效果佳，因此在景观区设计也大量使用。荷花和睡莲的花、叶都有极佳的观赏效果，适宜静水环境，在设计中考虑水位变化比较小的池塘成片种植，以达到突出的景观效果。沉水植物的选型上，狐尾藻对水位适应性广，在湿生地可以地被形式生长，在浅水区以半沉水半挺水形式生长，在深水区既可漂浮生长又能沉水生长；而且它耐寒性强，水体净化效果良好，在长江流域冬季呈半绿状态，能够填补冬季景观空白，在景观区设计中与挺水植物搭配使用。

某河道人工湿地生态修复工程设计河道及滩地内共种植水生植物24.94 万m2，主要为芦苇、香蒲、菖蒲、再力花、梭鱼草、千屈菜、黄花鸢尾、水葱、狐尾藻、苦草等。

3.5.3 水生动物群落的构建

某河人工湿地生态修复工程根据能量塔原理和食物链食物网的物质流动原理，结合水体中的植物类型与植物结构，搭配腐食性、草食性、植食性、肉食性鱼类及其他水生动物，充分利用动植物之间的交互作用，促进生物多样性恢复，维持生态系统的稳定性，抑制藻类爆发。水生动物的修复应当遵循从低等到高等的进化缩影修复原则开展，避免系统不稳定性。

当植物生态修复和多样性恢复后，开展水系现存物种调查，根据情况选择开展修复工程，首先修复螺类、杂食性虾类，待群落稳定后，引入本地肉食性鱼类。本项目通过污染源头治理、河道清理、生态修复等措施，保障某河水质，以期能持续性实现近期污染物消减目标及中远期河道水质提升和水环境改善，打造水清、水美、水活、水乐的生态水域。