生態修復技術在界河流域治理中的應用

趙晨光，趙英東，張 哲

（1.臨沂市水利勘測設計院，山東 臨沂276000；2.招遠市水務局，山東 招遠265400）

界河發源于招遠市鐵夼山南麓，流經招遠、龍口兩市匯入渤海，為招遠、龍口兩市的分界河流故得名界河。界河干流長度45 km，流域面積589.8 km2，占招遠市全市總流域面積的42.7%，為招遠市境內第一大河。

近年來，隨著工農業及第三產業的快速發展和市區人口不斷增加，污水排放量激增。據不完全統計，招遠市區和市區流域以上廠礦日排污水總量已近8萬t。加之近些年招遠市降水量偏少，界河流域自然徑流量大幅減少，河道污染越來越重，生態系統遭受破壞。界河流域綜合治理工程根據流域特點和河道面污染現狀采用生態修復技術新思路，提出上游建設人工濕地系統，中游建設滯留塘——底壩攔蓄凈化系統，下游采取底泥原位置換+生態護坡三種措施。

1 人工濕地系統

人工濕地是指在靠近河道適當的位置，經過人工建設而非自然形成的，類似天然沼澤地的區域。其特點是投資少，后期運行維護費用底，處理效果明顯，能有效降低COD、BOD含量，尤其是大幅度降低TN、SS指標，缺點是占地較多。人工濕地系統特別適用于土地指標不太緊張的中小城市及農村地區。

工程設計在上游（城區污水處理廠排水口以上，設計樁號21+140～22+960）范圍，主河道兩側新建長1 820 m、寬440～670 m，面積104.5 hm2的人工濕地公園，種植蘆葦、香蒲、菖蒲、垂柳等當地深根系水生植物，改善水流狀態，恢復河流蜿蜒曲折的自然狀態；新建親水步道5 800 m，步道兩側栽種各種花卉、灌木和草坪。主河道行洪能力為5年一遇，高于該防洪標準的洪水，經河漫灘、人工濕地減速、滯留后下泄至下游主河道，水中污泥沉淀后作為植物的土壤，為其提供生長所需的營養物質，有機物質、厭氧細菌和部分重金屬離子等污染物經蘆葦等植物根系的吸附、過濾，分解、吸收，達到初步凈化水環境，改善水質的目的。

2 底壩攔蓄凈化系統

滯留塘，也叫穩定塘或氧化塘，是指利用河道或灘地修建人工堤壩，形成具有一定庫容的塘壩，塘壩內種植水生植物或者放養微生物，達到處理污水，改善水質，減少污染的目的。特點是結構簡單，利用河道水面不占用耕地，運行維護費用低，通過投養適量微生物，能有效降低TP指標，缺點是處理效果與水溫、氣溫影響較大，尤其是冬季氣溫較低或設計水深太深，噬菌微生物死亡后，容易造成二次污染。河流滯留塘技術相對易于實施，管理簡單，比較適合于河灘寬闊的小型河流污染治理和修復。

工程設計在中游（設計樁號16+390～21+140）4 750 m范圍，建設11座高出河底0.7 m的溢流壩，壩內清除原河道內河卵石和沙土，換填深0.5 m種植土，種植睡蓮、荷花、水蔥、金魚藻等根莖發達的挺水性和沉水性植物。

設計流量：Q=0.579 m3/s；水力負荷：q=0.096 m3/（m2·d）。污染負荷見表1。

表1 污染負荷表kg/d

設計參數：COD去除負荷：0.480 g/（m2·d）；NH3-N去除負荷：0.096 g/（m2·d）

2.1 溢流壩工程設計

設計11道溢流壩，總長度1 155 m。其中，新建漿砌石重力式溢流壩5座，總長度518.5 m，新建混凝土重力式溢流壩3座，總長度296 m，新建混凝土連拱溢流壩1座，總長度95 m，新建漿砌石連拱溢流壩2座，總長度245.5 m。

進水口與污水處理廠出水口連接，出水口為各溢流壩的溢流段，高程比壩頂低0.1 m，根據河道比降，調整每座溢流壩壩后水位不低于0.3 m。

2.2 水生植物的選擇原則

1）因地制宜的原則。根據當地氣候、土壤類型和污水水質等條件，選擇適合當地生境的植物，并使去污能力高的植物占有一定數量。

2）經濟效益的原則。選擇綜合利用價值高的水生植物。

3）生物多樣性的原則。充分利用本地植物資源，盡可能多的應用鄉土植物，以確保生物多樣性的恢復，同時確保有充足的植物種源。

4）景觀協調的原則。在進行水質凈化的同時，提升河道及周邊地區景觀效果。

經考察比較確定選用水生植物及配置工藝參數見表2。

表2 水生植物及配置工藝參數設計一覽表

3 底泥原位置換+生態護坡

底泥原位置換是指針對河道重金屬污染較重，污染物下沉集結至河沙空隙或附著在沙粒表面，采用人工方法將污染的河沙外運至指定場地，進行專業清洗，清除沙粒表面的重金屬污染物后回填回原位置的方法。該方法優點是見效快，除污較徹底，缺點是工程量較大，工藝繁瑣，如控制不好易造成次生污染。

生態護坡是利用新材料、新工藝及適合當地生境的植物對堤壩坡面進行保護的技術，其特點是突出生態特性，運用透水性、透氣性建筑材料，在滿足強度、抗沖刷的前提下，增加河道水力橫向連通與水體交換，坡面進行草皮護坡。

工程設計在設計樁號8+488～14+426（分期實施，其余為二期）范圍，治理河段長5 938 m，處理規模為14.5萬m3。工程按照工作場所分為河道作業區和岸上作業區。按照施工順序分為河道雜物清理清理→底泥疏?！啄嗪Y分（含河沙淋洗）→泥漿脫水減容→尾水處理→臨時場地恢復。

底泥疏浚采用工程干法疏浚，底泥篩分采用滾筒洗石機、螺旋洗砂機和多級自控篩分系統，采用直接淋洗的方法對分選后的重金屬仍然超標的物料進行處理，經分離后的泥漿采用離心脫水機進行脫水減容，脫水后的泥漿投加穩定劑、固化劑進行穩定化、固化工藝處理，底泥脫水上清液采用重金屬捕集+強化絮凝工藝方法，最后對臨時場地采用景觀綠化與生態修復。

一級河堤采用C25透水混凝土重力式擋土墻，高0.8 m，主河道滿足河道10年一遇防洪標準，高于該防洪標準的洪水可通過灘地行洪，灘地和二級河堤栽種根系發達、抗旱耐澇的當地植物結縷草。

4 結語

項目于2017年12月底建成運行以來，除污效果良好，河道水質明顯改善，水生態環境顯著提高，各項指標達到了設計要求，省環保部門常年觀測水質達到地表水Ⅳ類標準。