水生态修复技术在清潩河综合治理工程中的应用
2021-04-03张新民张兴亮邵松波
张新民 张兴亮 邵松波
1长葛市水利工程技术推广中心 河南 长葛 461500
2中国电建市政建设集团有限公司 天津 300384
党的十八大以来,国家将生态文明建设纳入了重大国家战略[1]。习近平主席指出:“坚持人与自然和谐共生,坚持节约优先、自然恢复为主的方针,像保护眼睛一样保护生态环境,像对待生命一样对待生态环境,让自然生态美景永驻人间,还自然以宁静、和谐、美丽。”“要牢固树立绿水青山就是金山银山的理念,加强生态保护和修复,扩大城乡绿色空间,为人民群众植树造林,努力打造青山常在、绿水长流、空气常新的美丽中国。”
一、清潩河综合治理工程概况
清潩河是淮河流域沙颍河水系支流 ,发源于河南新郑具茨山,于佛耳湖镇杜庄入长葛市,纵贯长葛市市区,长葛市境内河长20.1km,流域面积105.6km2。出长葛境后流经建安区、魏都区、临颍县,在鄢陵县汇入颍河。
清潩河是长葛市的母亲河,在防洪排涝、农田灌溉、工业生产用水等方面发挥了巨大作用,为沿岸人民带来了无量的福祉。但随着人口增长和工业发展,因沿岸乱倒垃圾、乱排污水,乱开乱垦现象严重,清潩河城区段一度变成了垃圾河、臭水沟,生态环境极度恶化。自1998年以来,长葛市相继对清潩河进行过4次治理,但治理标准不高,工程措施不系统、生态功能不明显,不能满足广大人民群众的需求。因此对清潩河进行系统的综合治理势在必行,迫在眉睫。
长葛市清潩河综合治理工程是长葛市一项重大生态民生工程,按PPP模式建设。2016年批准立项,2017年完成了勘测设计招投标,2018年完成了社会资本方的招标,项目于2018年7月正式开工,目前项目主体已完工。
长葛市清潩河综合治理工程的治理范围包括:(1)清潩河关庄闸—菜姚公路清潩河桥段长15km;(2)西小洪河新岗路桥—入清潩河口段,长1.7km。治理标准:清潩河、小洪河设计防洪标准均为50年一遇。概算总投资12.5亿元。主要建设内容:1、对两条河道进行清淤疏浚及断面开挖长16.7km;2、对清潩河K0+000~K10+300段河底污泥进行开挖换填;3、对河道边坡采用格宾网笼及雷诺护垫进行护砌,总长10.5km;4、修筑滨河道路33.4km;5、新建桥梁7座,新建液压闸4座;6、对原有跨河的15座桥梁进行了景观提升改造及亮化;7、新建4个主体公园,8处滨河游园,20余处景观节点;8、新建沿河截污管道13.4km,封堵54处排污口;9、种植各类乔冠木6万余株,植被310公顷。10、建设生态滤坝6座,生态浮岛3处,生物膜强化技术应用段2.65km,仿生水草段应用2.8km,生物飘带设置3.15km。经过初步运行,项目社会效益、生态效益、经济效益显著,深受广大人民群众好评。
二、水生态修复技术应用
1、清淤疏浚及底泥换填
由于清潩河区域(0+000~10+300)长期蓄水淤积,加之雨污混流排放,导致河底淤积严重,淤泥深度在0.5~1.5m之间,淤泥物含有大量有机物及其他污物,是造成河水长期污染的主要原因,为了消除内源污染,对河道进行全面清淤的基础上对城区段10.3㎞河底进行了开挖换填,平均换填厚度1m。从而根除了内源污染。
2、实施雨污分流,封堵沿河排污口
在清潩河综合治理工程中,推行雨污分流体系,将雨水系统与污水系统彻底分离,污水收集后统一排入污水干管,输送至污水处理厂;雨水系统收集后经过入河前沉淀后排入河道。此外还在老城区封堵了54处排污口,为防止水质恶化提供了工程保障。
3、河道边坡采用生态护砌技术措施
在主河槽的梯形断面采用雷诺护垫衬砌护坡,厚度23㎝,基础采用100×150㎝格宾石笼;浅水区的垂直护岸采用自嵌式挡墙和框格式生态挡墙。该工艺有四特点:一是不隔断地表水与地下水的水力联系;二是不隔段能量的传递和转换;三是不影响生物的生长繁衍;四是降低工程造价,实现了生态低碳工程。本工程共修建雷诺护垫21km,生态效果十分显著。
4、生态滤坝技术应用
共在治理河道内修建了6处生态滤坝。坝体垂直水流方向。生态滤坝从迎水面至背水面分为3部分:迎水区、反应区、背水区,迎水区和背水区由大粒径卵石或块石组成,反应区由卵石、绿沸石、铁渣、活性炭均匀混合组成。坝体外层铺设0.23m厚雷诺护垫。坝体内布置一排DN25反冲洗管,连接气泵,可实现滤坝堵塞后的反冲洗。
5、生物飘带技术应用
在清潩河治理段共铺设5、生物飘带3.10km。生物飘带长2m,宽1m[2]。布置方式:沿河道水流方向每米一段,间隔5m布置,沿河宽方向布置4列,其中2列位于左右岸雷诺护垫护脚。固定方式:位于河底的2列生物飘带固定于雷诺护垫护脚;位于雷诺护垫上的2列生物飘带以镀锌管贯穿后,两端焊接钢筋插入斜面护垫层,镀锌管以扎带固定在石笼上。
6、生态浮岛技术应用
生态浮岛水面以上部分为岛体框架和耐污且景观效果好的植物;水面以下部分生物膜填料。生态浮岛共3处,分别设置于清潩河建设路下游、人民路下游、钟繇大道桥上游。浮岛体由由0.33km2的单元拼接组合成不同的造型。浮岛面积分别为:79.6km2、79.8km2和81.68km2。生态浮岛采用钢管固定于河床,钢管外涂防腐漆,内部灌封水泥,顶端焊接圆盘,防止因水位过高生态浮岛脱落。浮岛框架材料为PVC,分别种植美人蕉、千屈菜、菖蒲、再力花、西伯利亚鸾尾,种植孔中用沸石+净水基质固定植物,生态浮岛下加挂生物膜填料以增强净化效果。
7、生物膜强化净化技术应用
生物膜强化净化载体装于边坡工程中的雷诺护垫体内,位置在水面以下1.5m处,尺寸为1.0m×0.23m×2m。生物膜强化净化技术措施布置在杜村寺人工湿地排水口上下游,每隔100m布置100m。生物膜载体材料由块石、绿沸石(粒径2~5cm)、铁渣(粒径1~5cm)和净水基质颗粒(2~6cm)组成,生物膜载体材料承装在雷诺护垫的镀锌网箱内,网箱上部安装仿生滤草[3],仿生滤草每隔2m设置一段总长1.0m的仿生滤草(长1.2m),每排6株,株距0.2m。
三、生态修复效益
清潩河综合治理工程完成后,经过初步运行,防洪效益、社会效益、生态效益、经济效益均十分显著,实现了河畅,水清、湖净、岸绿、路通、景美的目标,深受广大市民的赞扬。
1、河道防洪抗灾能力提升
治理后清潩河、小洪河的防洪标准由20年一遇提高到50年一遇,河道行洪能力和调蓄能力增强,有效保障沿岸城镇居民的防洪安全,防洪减灾效益显著。
2、河道水质大幅度提升
治理后的清潩河水面面积达到1500余亩,新增调蓄水量300万m3,同时水质得到了较大提升,漫步清潩河边,河水清澈,碧波荡漾,沁人心脾,十分宜人。据检测,河水COD浓度降低达6.48%,氨氮浓度降低达16.75%。总体水质由治理前的V类~劣V类提升到Ⅱ类~Ⅲ类,环境效益十分可观。
3、沿河景观带生态环境优良
随着河道水质的改善,滨河道路的开通,沿岸游园建设,大量植树种草,有效改善了两岸的生态环境,形成了清水绕城,绿树成荫的生态景观带,沿河小气候得到了改善,空气中的负离子浓度升高,环境优美,每天早上及傍晚游人如织,切实提高了人民群众的获得感,幸福感和安全感,有效地改善了人民群众的健康水平,提高了生活质量。
4、社会经济效益巨大
随着清潩河综合治理工程的建成,大幅度提升了城市品位,给城市注入了生机和活力,改善了人居环境,为创建卫生城市、园林城市、森林城市、水生态文明城市打下了坚实的物质基础。同时可有效拉动二河四岸经济带高质量发展,经济效益和社会效益巨大。
四、结论
清潩河综合治理工程是一项综合性系统工程,工程设计遵循了“控源截污-内源治理-防洪安全-环境治理-生态修复”的技术路线,应用了水利、环保、生态等各类技术。工程建成后取得了良好的环境效益、社会效益和经济效益,为新时期黄淮平原中小河流的治理提供了可借鉴的案例。
“生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计。中华民族向来尊重自然、热爱自然,绵延5000多年的中华文明孕育着丰富的生态文化。生态兴则文明兴,生态衰则文明衰。”这些关于生态文明建设的经典金句为广大水利工作者、环境保护科技工作者指明了工作方向和明确要求。