趙王河人工濕地構(gòu)建方法初探

齊元田，汪宗華 ，張?zhí)K娟

（1.菏澤市水利局，山東 菏澤 274000；2.菏澤市洙趙新河流域工程管理處，山東 菏澤 274000）

人工濕地是自20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種污水生態(tài)處理技術(shù)，是由人工建造和控制運(yùn)行、與沼澤地類(lèi)似的地面，將污水有控制地投配到經(jīng)人工建造的濕地上，在污水沿一定方向流動(dòng)的過(guò)程中，主要利用土壤，人工介質(zhì)，植物以及微生物的物理、化學(xué)、生物協(xié)同作用，對(duì)污水進(jìn)行處理的一種技術(shù)。人工濕地是一個(gè)綜合的生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)用了生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理，結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，在促進(jìn)廢水中污染物質(zhì)良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境再次污染，獲得污水處理與資源化的最佳效益。

1 河道人工濕地

目前河道人工濕地在我國(guó)應(yīng)用實(shí)例還不多，有關(guān)河道人工濕地的機(jī)理研究才剛剛起步，理論基礎(chǔ)還很薄弱。如何有效利用現(xiàn)有河道改造成人工濕地，同時(shí)又不妨礙河道行洪要求；如何確保河道內(nèi)水流有足夠的停留時(shí)間進(jìn)行水質(zhì)凈化；如何在汛期、非汛期保證河道內(nèi)水流的穩(wěn)定性；如何確保濕地內(nèi)水生植物的正常繁衍：這些都是需要深入討論的問(wèn)題。

1.1 河道人工濕地的組成和凈化機(jī)理

河道人工濕地主要由自然土壤基質(zhì)、適宜的水生植物、微生物群3部分組成。自然土壤，一方面為微生物的生長(zhǎng)提供穩(wěn)定的依附表面，同時(shí)也為水生植物的生長(zhǎng)提供載體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。當(dāng)污水流經(jīng)人工濕地時(shí)，土壤通過(guò)一些物理和化學(xué)途徑，如：沉淀、過(guò)濾、吸收、離子交換等，來(lái)凈化水中的N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。水生植物是人工濕地中最重要的一項(xiàng)，主要作用是吸收污染物質(zhì)和促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)。河道人工濕地中的微生物是極為豐富的，也是污水凈化的主要執(zhí)行者，通過(guò)微生物的分解和合成代謝作用，能有效去除水體中的有機(jī)污染物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，達(dá)到對(duì)水質(zhì)的凈化作用。

1.2 河道人工濕地的構(gòu)建方法

因國(guó)家最嚴(yán)格土地管理制度的限制，進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)挖、擴(kuò)展河道寬度，形成大面積、區(qū)域性人工濕地非常困難，且投資巨大。而選擇合適的河道，利用河道現(xiàn)狀，對(duì)灘地進(jìn)行適當(dāng)整治，構(gòu)建小規(guī)模的河道人工濕地，則有投資小、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

河道人工濕地為保障汛期河道的行洪要求，只對(duì)二灘進(jìn)行整治，種植各種水生植物。主河槽主要用于汛期行洪，河道灘地進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，構(gòu)筑生態(tài)浮島，既可增加水生植物的多樣性，又可延長(zhǎng)水流在河道內(nèi)的停留時(shí)間，達(dá)到最大凈化水質(zhì)效果。在河道濕地出口的末端一般需要設(shè)置可調(diào)節(jié)水位的控制性閘或壩，根據(jù)季節(jié)、上游來(lái)水情況調(diào)整河道內(nèi)水深，保證河道內(nèi)水利的穩(wěn)定性和植物的生長(zhǎng)；同時(shí)還要加強(qiáng)運(yùn)行管理，對(duì)河道內(nèi)水生植物定期進(jìn)行清理，確保正常繁衍。

2 趙王河濕地工程

2.1 概況

趙王河屬于南四湖湖西水系洙趙新河流域重要支流，長(zhǎng)期以來(lái)，隨著城鎮(zhèn)人口的增長(zhǎng)和工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，水環(huán)境質(zhì)量逐漸惡化。雖然近幾年隨著“一控雙達(dá)標(biāo)”和“再提高”工程的實(shí)施，趙王河污染加重的趨勢(shì)得到了有效遏制，但現(xiàn)狀水質(zhì)仍為地表水Ⅴ類(lèi)。鑒于趙王河流域水環(huán)境治理現(xiàn)狀，建設(shè)趙王河人工濕地水質(zhì)凈化工程是實(shí)現(xiàn)《南水北調(diào)東線治污規(guī)劃》對(duì)洙趙新河治污單元整治目標(biāo)的必然要求。

2.2 構(gòu)建人工濕地

趙王河人工濕地主要是利用京九鐵路至上海路段6 km的趙王河河道及兩側(cè)灘地。該段趙王河河道底部較為平整，兩側(cè)灘地寬約220 m，濕地總占地面積120 hm2。考慮到現(xiàn)場(chǎng)地形條件，在滿足行洪功能的前提下，盡量少開(kāi)挖土方，保持土方平衡。基于技術(shù)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)可行、管理方便的原則，綜合考慮水質(zhì)凈化與生態(tài)保護(hù)相協(xié)調(diào)、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益并重、工程建設(shè)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整相統(tǒng)一的原則，確定工程采用橡膠壩+生態(tài)滯留塘+表面流人工濕地+生態(tài)護(hù)坡的組合工藝。

通過(guò)在趙王河上海路附近建設(shè)橡膠壩，抬高河道內(nèi)的水位，形成河道滯留塘。調(diào)整河道兩側(cè)的二灘灘地高程，種植蘆葦、蒲草、蘆竹、藕、蓮等多種水生植物，并在原河道堤壩基礎(chǔ)上建設(shè)生態(tài)護(hù)坡工程。濕地主河槽底部高程46.38 m，平均寬20 m，二灘高程47.8 m，橡膠壩全長(zhǎng)150 m，位于濕地末端，正常擋水位48.0 m，主要用于趙王河被污染河水的截留導(dǎo)蓄，控制河道內(nèi)水深，在河道內(nèi)形成一定的容積，提高被污染河水在河道內(nèi)的停留時(shí)間。在濕地內(nèi)河堤兩側(cè)的生態(tài)護(hù)坡，長(zhǎng)度為10.6 km，主要以植被恢復(fù)為主，有效利用植被根系的固土功能和控制面源污染功能。為增加濕地的布水均勻性，在河道二灘內(nèi)修筑了大小不等的土筑島和S型通水走廊，同時(shí)，在一定區(qū)域進(jìn)行開(kāi)挖形成小范圍河道滯留塘，增加水流的停留時(shí)間，確保水質(zhì)得到更充分凈化。趙王河人工濕地設(shè)計(jì)污水日處理能力2.5萬(wàn)t。進(jìn)入濕地內(nèi)的水流凈化后排入下游河道，經(jīng)洙趙新河最終匯入南四湖。

2.3 植物種植

按照耐污性、生長(zhǎng)適應(yīng)能力、根系發(fā)達(dá)程度及經(jīng)濟(jì)價(jià)值和美觀價(jià)值的原則，根據(jù)濕地內(nèi)水深的不同，選擇合適的水生植物。岸邊水深0～0.5 m的淺水區(qū)種植蘆竹、水芹、水蔥；1.0 m水深內(nèi)種植蘆葦、香蒲、茭白；1.5 m水深內(nèi)種植睡蓮、蓮、野菱；2.5 m水深內(nèi)種植金魚(yú)藻、黑藻、枯草。

2.4 凈化效果

趙王河濕地主要接納東明縣、牡丹區(qū)南工業(yè)園區(qū)的達(dá)標(biāo)廢水及菏澤城區(qū)生活污水處理后排放的中水，濕地進(jìn)出口安裝了在線水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。水質(zhì)處理規(guī)模每天可達(dá) 2.5萬(wàn) t，進(jìn)水水質(zhì) COD50 mg/L，氨氮 5 mg/L，出水水質(zhì)COD20 mg/L，氨氮1 mg/L。濕地一次蓄水可達(dá)85萬(wàn)m3，水流進(jìn)入濕地后停留32 d，凈化后的水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅲ類(lèi)水質(zhì)后排入洙趙新河，可以用于農(nóng)田灌溉或工業(yè)用水。通過(guò)濕地凈化每年可削減COD 276.7 t，削減氨氮36.1 t。

2.5 社會(huì)效益

趙王河人工濕地工程以蘆葦、蒲草、蘆竹、藕、蓮、金魚(yú)藻等作為濕地植物，并進(jìn)行優(yōu)化配置，在圍堰及道路兩側(cè)種植垂柳等景觀植物，構(gòu)建景觀帶，不僅為水禽提供豐富的食物來(lái)源，也為水禽提供了棲息繁殖所必須的安全空間，對(duì)于增加河流生物的多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)貧夂蚓哂兄匾饬x，也成為菏澤市打造“生態(tài)菏澤、美麗菏澤”，堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的典范。

3 結(jié)語(yǔ)

在環(huán)境日益惡化的今天，菏澤市把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位，努力建設(shè)美麗家園，極大地促進(jìn)了菏澤市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。趙王河人工濕地工程的建設(shè)方法亦可以為典型北方河流的濕地修復(fù)提供可靠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。