基于中水補(bǔ)給的城市景觀河生態(tài)維護(hù)及運(yùn)行機(jī)制研究

劉 埔，黃鑫磊

（中國礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院，221008，徐州）

我國城市水資源緊缺。據(jù)水利部門統(tǒng)計(jì)，全國669座城市中有400座面臨缺水問題。近年，在科學(xué)發(fā)展觀和環(huán)保理念的推動(dòng)下，水資源在可持續(xù)利用及生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。本文通過研究某城市的人工景觀河補(bǔ)給和運(yùn)行機(jī)制，著重介紹新的水資源保護(hù)和治理方法，為城市水資源的可持續(xù)利用提供參考。

一、景觀河概況

該人工景觀河位于某市南郊，流域地勢南高北低。河流的上游是市民居住區(qū)，離住宅區(qū)不遠(yuǎn)處設(shè)有一個(gè)污水處理站，中游有一個(gè)小型的景觀湖，途經(jīng)人口密集區(qū)，最后注入市區(qū)的一個(gè)大型人工湖。景觀河總長約 2700 m， 寬 100～150 m， 水深0.5～2.0 m，平均流速約為 7.2 cm/s。

二、景觀河的補(bǔ)給特點(diǎn)

景觀河的正常運(yùn)行必須要有足夠的水量保證。與其他河流不同的是，該景觀河所處地區(qū)氣候并不濕潤，年降水量較小，天然降水補(bǔ)給水源相對缺乏，主要以市區(qū)內(nèi)污水處理站得到的中水作為補(bǔ)給源。這種補(bǔ)給方式是該景觀河最突出的一個(gè)特點(diǎn)，其中要解決的關(guān)鍵問題就是水量的控制和維持。

1.中水回用補(bǔ)給景觀河

目前，中水回用技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但把大量的中水應(yīng)用于一條完整河流的情況比較少見。中水補(bǔ)給方式有一定的水量和水質(zhì)要求。根據(jù)實(shí)際資料，該河上游的污水處理站每天可處理約4000～6000 m3水量的中水，居住區(qū)回用水量2000～2500 m3，部分用于居民區(qū)的公共衛(wèi)生及綠化等。根據(jù)景觀河用水水質(zhì)要求，剩余的水質(zhì)相對稍差的中水全部排入景觀河，作為主要的補(bǔ)給水源。

2.布設(shè)人工階梯河道

由于中水補(bǔ)給量有限，為維持景觀河日常水量，采取了人工階梯河道技術(shù)。該技術(shù)利用地勢的高低，在河道上每隔一段距離筑起幾座小型的攔水壩。攔水壩用大的景觀石塊筑成，每座壩體落差約為50～100 cm不等，河水在從上游流向下游的過程中，受到壩體的阻擋，可以防止河水過快地流往下游。由于石塊大小不一，當(dāng)上游來水溢過較矮的石塊時(shí)，水流從景觀石壩體上流下，形成小型瀑布，不僅保證了水量，還具有景觀效用，獲得了很好的效果。

3.河流中游建立景觀湖

為了達(dá)到景觀河的水量要求，在河流中游建立了一個(gè)長約300 m、寬約150 m的人工湖，連接河流的上下游。湖深2～3 m，湖中央設(shè)有大型燈光音樂噴泉。景觀湖的建立同樣對河水起到了滯留作用，人工湖入口處斷面較寬，而出口的斷面較為狹窄，保證了河水不被快速地流掉。

三、景觀河的運(yùn)行機(jī)制

景觀河的正常運(yùn)行還需一定的水質(zhì)作保證。污水處理站生產(chǎn)的中水水質(zhì)概況如下：COD含量為30～60 mg/L，氨氮含量約為40 mg/L，總磷含量為0.5～1.0 mg/L，總懸浮固體約為3 mg/L，河流流速、水量均比較小，有機(jī)元素含量較高，容易形成水體的富營養(yǎng)化。因此，采用了多種生態(tài)技術(shù)相結(jié)合的運(yùn)行機(jī)制，對水質(zhì)進(jìn)行控制和優(yōu)化。

1.人工生態(tài)浮島技術(shù)

人工生態(tài)浮島技術(shù)是綠化技術(shù)與漂浮技術(shù)的結(jié)合體，它的主要機(jī)能可以歸納為4個(gè)方面：凈化水質(zhì)，創(chuàng)造生物（鳥類、魚類）的生息空間，改善景觀，消波效果對岸邊構(gòu)成保護(hù)。植物生長在人工浮島上，浮體一般是由發(fā)泡聚苯乙烯制成的，質(zhì)輕耐用。浮島上的植物不僅可以作為景觀，還可供鳥類休息。景觀河浮島上栽培的植物主要是當(dāng)?shù)氐囊恍┫菜灾参铮饕兴ㄉ⒚廊私兑约肮肺膊莸取Ｋㄉ纳L密集度高，可以有效地保護(hù)生態(tài)浮島的穩(wěn)定，并且可以對河流中的藻類產(chǎn)生吸附作用，防止水華的發(fā)生。浮島植物還具有一定的遮蔽渦流和產(chǎn)生飼料功效，下部植物根系可形成魚類和水生昆蟲的生息環(huán)境，同時(shí)能吸收引起富營養(yǎng)化的氮和磷，排放充足的氧氣，調(diào)節(jié)空氣的水蒸氣濃度，凈化河面周圍的空氣環(huán)境，形成良好的循環(huán)系統(tǒng)。小型島嶼不僅是河流上的一處景觀，還為眾多鳥類提供了棲息地，保護(hù)了河流的生態(tài)環(huán)境。

2.凈水植物組合種植

水生植物的存在能較明顯地提高水體的透明度和溶解氧的濃度。有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明,如果在景觀河里種植不同的單一水生植物,所起作用不同,有些可以較好地吸收水中營養(yǎng)物質(zhì),有些則較差；同時(shí)單一水生植物對外界因素變化的適應(yīng)性較差。但是如果選取適當(dāng)?shù)乃参镞M(jìn)行組合種植，則可以充分利用種群間的優(yōu)勢互補(bǔ)，進(jìn)而保持營養(yǎng)元素及有機(jī)物的較好吸收及凈化。另外，物種多樣性為維持生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定、減少病蟲害以及構(gòu)建食物鏈提供了基礎(chǔ)。

考慮到景觀河的不同河段可能存在不同的水質(zhì)、水量、水深、水動(dòng)力條件以及上下游的水力聯(lián)系等，應(yīng)根據(jù)不同情形選擇適合的水生植物來控制不同水域的水質(zhì)。該景觀河采用挺水植物、沉水植物和浮水植物3種水生植物進(jìn)行組合種植，河道中分別間隔種植荷花、菹草、浮蓮等，起到凈化水質(zhì)、降低營養(yǎng)元素及有機(jī)物含量的作用。

3.水生生物放養(yǎng)

景觀河的植物生態(tài)系統(tǒng)比較簡單，受植物生長適應(yīng)性差異和生長特點(diǎn)的影響，加上季節(jié)的變化，可能會(huì)產(chǎn)生某個(gè)種群的過度繁衍，植物之間的協(xié)調(diào)性難以達(dá)到平衡，水體同樣會(huì)遭受污染和富營養(yǎng)化。為此，在植物種植的基礎(chǔ)上，該景觀河采取了水生生物放養(yǎng)措施。凈水植物為動(dòng)物的生長提供了條件，河流里放養(yǎng)了魚、河蝦、河蚌等，并放養(yǎng)一定數(shù)量的鴨和鵝，從而進(jìn)一步豐富了景觀河的生物多樣性，生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈結(jié)構(gòu)也得到完善，河流的生態(tài)效應(yīng)達(dá)到最佳，整條河顯現(xiàn)出生機(jī)勃勃的活力。

4.植物護(hù)岸措施

景觀河采用植物護(hù)岸措施來減少岸邊陸生生物和人類活動(dòng)對河流造成的負(fù)面影響。護(hù)岸帶是水域生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息交換的過渡帶，對水體乃至河岸邊坡的污染有著重要的抑制作用。在該景觀河河岸，采用凈水石籠網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行護(hù)岸，在石籠網(wǎng)中種植了大量的黃菖蒲和美人蕉，有效地減少了岸邊污染物向水體的運(yùn)移量；在邊坡植物生長較好的河段種植了灌木，利用植物的根系維護(hù)岸邊過渡帶的生態(tài)平衡，防止水土流失和水體對邊坡的侵蝕。

四、人工調(diào)控與維護(hù)

景觀河在正常運(yùn)行中，受到周圍居民以及環(huán)境的影響，生態(tài)的穩(wěn)定性需要人工調(diào)控措施來進(jìn)行日常維護(hù)。人工調(diào)控重點(diǎn)在于景觀河的監(jiān)測和管理。

監(jiān)測工作包括水文監(jiān)測和生態(tài)監(jiān)測。水文監(jiān)測主要包含流量水位的觀測以及對水質(zhì)的定期檢測，比如DO值、COD和BOD指標(biāo)的測試，檢測有機(jī)物含量的變化等，此部分工作在污水處理站的實(shí)驗(yàn)室中完成；生態(tài)監(jiān)測主要是監(jiān)測景觀河生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、效用和演變的趨勢等。管理工作主要在于維持景觀河的正常運(yùn)行，比如對河流兩岸垃圾的清理、與景觀河配套的一些公共設(shè)施的管理等，以保證景觀河的良性運(yùn)行。

通過監(jiān)測，對景觀河的運(yùn)行狀況作出評價(jià)和分析，然后發(fā)揮人工調(diào)控的管理作用，根據(jù)運(yùn)行期間產(chǎn)生的問題比如富營養(yǎng)化趨勢等，對景觀河上的生態(tài)措施作進(jìn)一步改進(jìn)和完善，滿足生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和合理性的要求。

五、結(jié) 語

對于城市景觀河而言，中水補(bǔ)給是一種特殊的補(bǔ)給條件，對水量、水質(zhì)進(jìn)行控制，采用生態(tài)修復(fù)措施，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的人工調(diào)控和管理，這些運(yùn)行機(jī)制對于水資源的保護(hù)和再利用都具有現(xiàn)實(shí)意義。景觀河給當(dāng)?shù)貛砹司薮蟮纳鐣?huì)與環(huán)境效益，不僅起到美化環(huán)境的作用，還為居民提供了游玩休閑場所，其獨(dú)特的補(bǔ)給和生態(tài)運(yùn)行機(jī)制也為景觀水體設(shè)計(jì)提供了參考價(jià)值。

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