水生態(tài)修復(fù)技術(shù)在河道治理中的應(yīng)用與研究

金星 強(qiáng)超 閆東宇 金揚(yáng)泉 江蘇省水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司

王克磊 山東省海河淮河小清河流域水利管理服務(wù)中心

在眾多學(xué)者的研究中指出，水生態(tài)修復(fù)技術(shù)強(qiáng)調(diào)自然生態(tài)與環(huán)境的恢復(fù)，強(qiáng)調(diào)利用水生態(tài)系統(tǒng)中的動(dòng)植物、微生物來降解、轉(zhuǎn)化以及吸收河道中的污染物。該技術(shù)的良好運(yùn)用能夠?yàn)樗飫?chuàng)造出一個(gè)良好且適合的生存環(huán)境，同時(shí)，還能有效推進(jìn)水生態(tài)系統(tǒng)的建立以及保護(hù)，推動(dòng)城市水環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，為構(gòu)建環(huán)境友好型社會(huì)作出積極貢獻(xiàn)。

1.水生態(tài)修復(fù)概念

在學(xué)者黃鑫宗（2016）研究中指出，完整的水生態(tài)系統(tǒng)需具備水生植物群落以及水生動(dòng)物、微生物群體等等，而水生態(tài)修復(fù)技術(shù)正是運(yùn)用栽培植物以及微生物的方式來達(dá)到降解污染物的目的，進(jìn)而使得水生態(tài)環(huán)境得以恢復(fù)，起到凈化水環(huán)境的作用。在該學(xué)者的研究中指出此技術(shù)的運(yùn)用具有著成本低的優(yōu)點(diǎn)，受到眾多水環(huán)境治理人員的關(guān)注。而在一座城市中，由于工程建設(shè)、工業(yè)污染等等，對(duì)于河道中的水生物以及水環(huán)境治理造成了較為嚴(yán)重的影響，最終使得城市水生態(tài)系統(tǒng)不斷退化。為有效推進(jìn)城市水環(huán)境的治理，除了要依靠水體的自凈能力之外，更需要充分利用水生態(tài)修復(fù)技術(shù)。

2.水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的種類

水生態(tài)修復(fù)技術(shù)從誕生之初發(fā)展至今已經(jīng)有多年的歷史了，水生態(tài)修復(fù)技術(shù)在城市水環(huán)境治理中得到了較為廣泛的運(yùn)用，且在總的水生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系下還有著生物處理技術(shù)、人工濕地處理技術(shù)、人工浮島技術(shù)等等，這些都需要水生態(tài)治理人員更多地去了解，認(rèn)知每一類技術(shù)的特點(diǎn)與具體的運(yùn)用，進(jìn)而根據(jù)城市水環(huán)境的具體情況來選擇合適的修復(fù)技術(shù)，切實(shí)推進(jìn)水環(huán)境治理。

2.1 生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)是水生態(tài)修復(fù)技術(shù)中最為常用的一種，在學(xué)者劉莎（2019）研究中指出生物處理技術(shù)其實(shí)就是利用人工篩選微生物的這一方式來獲取具有特定功能的微生物菌種，在篩選微生物時(shí)，需要結(jié)合城市水體的實(shí)際情況，結(jié)合城市河道中污染物的排放性質(zhì)，讓特定的微生物菌種發(fā)揮積極作用。一般情況下，利用生物處理技術(shù)來對(duì)河道進(jìn)行處理需要以人工的方式進(jìn)行增氧，營造好微生物生長的良好環(huán)境，讓微生物能夠在適宜的水體環(huán)境中生存、繁衍，進(jìn)而發(fā)揮其最大作用。但同時(shí)，在具體的運(yùn)用過程中，還需要依據(jù)城市河道的污染面積，水流情況等等進(jìn)行綜合考慮。圖1為微生物處理污水的具體示意圖。

圖1 微生物處理污水示意圖

2.2 修建生態(tài)岸坡

合理修建生態(tài)岸坡能夠較好地發(fā)揮治理河道的作用，且在一定程度上還能起到美化環(huán)境的作用。經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展，生態(tài)岸坡的形式以及作用已經(jīng)和以往大不相同了，其作用更加多元化，區(qū)別于傳統(tǒng)的防洪、排澇，現(xiàn)階段下生態(tài)岸坡的修建更具有安全、生態(tài)的作用。其在修建的過程中，強(qiáng)調(diào)了恢復(fù)原有的自然規(guī)律，因而生態(tài)岸坡的修建需要貼合自然環(huán)境，在修建過程中要能夠不斷吸收原有的環(huán)境保護(hù)理念，保證生態(tài)岸坡能夠發(fā)揮其原本的作用。而在部分學(xué)者的研究中指出岸坡的植物選擇，邊坡的形式以及材料等等的選擇都會(huì)對(duì)最終的成果產(chǎn)生較大的影響。因而在利用生態(tài)岸坡修建的這一方式進(jìn)行水環(huán)境治理時(shí)，更需要讓水環(huán)境治理人員學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，充分考慮到城市河道的具體情況，進(jìn)而選擇適宜的生態(tài)岸坡進(jìn)行修建，深入貫徹環(huán)境保護(hù)的理念，積極發(fā)揮其原本的作用。圖2為某地區(qū)生態(tài)岸坡的修建示意圖。

圖2 某地區(qū)生態(tài)岸坡

2.3 人工濕地處理技術(shù)

相比于以上兩種水生態(tài)修復(fù)技術(shù)，人工濕地處理技術(shù)則是一項(xiàng)更具綜合性質(zhì)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)。在人工濕地處理技術(shù)的實(shí)施過程中，需要將生態(tài)系統(tǒng)中的化學(xué)、生物、物理等等各方面的相互作用進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并以此來達(dá)到對(duì)水環(huán)境的凈化作用。在相關(guān)學(xué)者的研究中，指出人工濕地處理系統(tǒng)需要具有一定的坡度區(qū)域，這樣才能方便工作人員的施工，共同打造濕地，發(fā)揮濕地的積極作用。在人工濕地的組成中，需要有著微生物、植物群體，除此之外，還需要合理選擇人工填料。在填料的這一過程中，需要留有一定的縫隙，這是為了給水的流動(dòng)提供一定的空間，以此來達(dá)到水循環(huán)的作用，進(jìn)而做到保持水土。在部分學(xué)者的研究中指出了積極打造好人工濕地能夠很好地維持水環(huán)境中的生物多樣性，由此能夠?yàn)樗h(huán)境中的各類生物提供良好的生存環(huán)境，通過人工濕地、水體環(huán)境、水生物共同營造良好的水生態(tài)系統(tǒng)[3]。且人工濕地還具有著美化環(huán)境的積極作用，由此，人工濕地處理技術(shù)在多個(gè)城市中得到了廣泛的運(yùn)用，很多城市中的環(huán)境治理部門都利用人工濕地處理技術(shù)的優(yōu)勢來積極打造人工濕地，以達(dá)到美化城市的環(huán)境，凈化城市空氣的目的。

2.4 人工浮島技術(shù)

人工浮島技術(shù)同樣是一項(xiàng)具備著綜合性質(zhì)的水生態(tài)修復(fù)技術(shù)，如在學(xué)者張磊（2015）研究中就明確指出了在城市中利用人工浮島技術(shù)來積極打造生態(tài)浮島，充分利用水生植物以及浮床作為載體，通過水生植物的根系來對(duì)河道中的污染物進(jìn)行吸附，進(jìn)而達(dá)成降解污染物，美化環(huán)境的積極作用。在該學(xué)者的研究中指出了人工浮島技術(shù)的運(yùn)用需要水環(huán)境治理人員了解人工浮島的特性，根據(jù)城市河道中的污染程度，水體流動(dòng)等來合理選擇水生植物，切實(shí)將微生物固定于浮島材料中。由此，人工浮島技術(shù)的運(yùn)用相對(duì)較為靈活，浮島的修建也較為簡單，除此之外，浮島的維修并不需要耗費(fèi)過多的時(shí)間與人力。由于人工浮島的這些優(yōu)點(diǎn)，使得該項(xiàng)技術(shù)在城市河道治理中的運(yùn)用越發(fā)廣泛。人工浮島的大面積運(yùn)用對(duì)保護(hù)河岸，改善城市水環(huán)境同樣有著積極作用。在很多時(shí)候，人工浮島的修建與具體運(yùn)用，甚至成為了城市中的一道風(fēng)景線。透過對(duì)人工浮島技術(shù)的分析，發(fā)現(xiàn)人工浮島主要用于解決河道近2m高水位落差的這一情況下，采用濕式浮床，并結(jié)合水體條件來培養(yǎng)出根莖繁殖能力較強(qiáng)的浮島植物，這樣一來，既能很好地降解河道中的污染物，起到凈化水體作用，同時(shí)也使得這些植物形成一道特殊的風(fēng)景。而選用的植物主要有著千屈菜、旱傘草、鳶尾等等。圖3是某地區(qū)人工浮島示意圖。

圖3 人工浮島示意圖

3.水生態(tài)修復(fù)技術(shù)在河道治理中的具體運(yùn)用分析

3.1 合理選擇植物

水生態(tài)修復(fù)技術(shù)中，不論是人工浮島、人工濕地或是生態(tài)岸坡的打造都需要利用各類植物，由此，合理選擇植物是有效運(yùn)用水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵一環(huán)。選用植物的種類需要體現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，同時(shí)也需要符合城市中河道水體污染的具體情況。選用的植物要能夠針對(duì)城市河道中的水污染進(jìn)行有效治理，植物的根系要能夠提取河道中的污染物質(zhì)，且將各類污染物質(zhì)進(jìn)行有效的降解與吸收。因每一個(gè)城市的污染排放不同，生產(chǎn)出來的污染物不同，對(duì)于城市河道水體的影響也不盡相同，若是盲目地依據(jù)其他城市在利用水生態(tài)修復(fù)技術(shù)中所用到的各類植物，產(chǎn)生的效果也將大不相同，同時(shí)，也難以發(fā)揮水生態(tài)修復(fù)技術(shù)在城市河道治理中的具體作用。在選擇植物的時(shí)候，需要結(jié)合城市河道的水環(huán)境狀況，以多種植物相配合的方式來進(jìn)行河道治理，這樣一來，既能夠保證城市河道水體中生物的多樣性，又能夠很好的增設(shè)景觀效益。比如成都白馬湖就采用了高耐污的水生植物來進(jìn)行水質(zhì)凈化，而在人工湖生態(tài)系統(tǒng)基于穩(wěn)定之后，水下森林以及水下草皮的覆蓋率基本能夠達(dá)到60%，進(jìn)而在城市水環(huán)境中增設(shè)了水下景觀。

3.2 注重河流形態(tài)的多樣性以及生物群落的多樣性

水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的運(yùn)用與其他的河道治理技術(shù)有著本質(zhì)上的區(qū)別，運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行河道治理時(shí)，相關(guān)人員需要考慮到城市河流所具有的不同的生態(tài)系統(tǒng)，若在修復(fù)過程中破壞了河流自身的生態(tài)系統(tǒng)，將會(huì)對(duì)后續(xù)工作造成不可逆的不良影響。如在自然狀態(tài)下，很多河流都會(huì)呈現(xiàn)出蜿蜒曲折的形態(tài)，這對(duì)于保障河流中的生物群落多樣性有著積極意義。而城市發(fā)展過程中，為了更好地對(duì)河道進(jìn)行管理，通常會(huì)對(duì)河道進(jìn)行整頓，使得城市河道與自然狀態(tài)下的河道有著明顯的區(qū)別，加之城市污水、污染物的排放等，都將對(duì)河道的水體環(huán)境造成危害，河流形態(tài)的多樣性以及生物群落的多樣性都將受到影響。而水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的運(yùn)用，則要求相關(guān)人員在注重河流形態(tài)的多樣性以及生物群落多樣這一基礎(chǔ)上合理選擇水生植物、微生物、藻類植物等等，利用魚、蝦等水生動(dòng)物共同構(gòu)建一個(gè)良好的水循環(huán)系統(tǒng)。除此之外，還需要積極建立人工水草設(shè)施、修建生態(tài)護(hù)岸等等，以此來共同展開對(duì)河道中污染物的降解、吸收等工作，凈化水體環(huán)境。在利用水生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行河道治理工作時(shí)需要注意的要點(diǎn)如圖4所示。

圖4 水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的運(yùn)用要點(diǎn)

4.結(jié)語

總而言之，隨著國家對(duì)于環(huán)境保護(hù)的越發(fā)重視，構(gòu)建環(huán)境友好型社會(huì)已經(jīng)刻不容緩。而城市發(fā)展中由于各類污染物、廢水的排放，對(duì)城市河道水體環(huán)境造成了較大的影響，破壞了城市水體的生態(tài)系統(tǒng)。如何治理河道，修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)則成為了該領(lǐng)域?qū)＜摇W(xué)者們的研究熱點(diǎn)。水生態(tài)修復(fù)技術(shù)能夠在河道治理的過程中發(fā)揮積極作用，有效治理河道污染，且能在此基礎(chǔ)上起到美化環(huán)境，凈化空氣的作用。以上論述主要說明了水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的種類及運(yùn)用要點(diǎn)，希望能夠引起相關(guān)人員的重視，并切實(shí)發(fā)揮水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的作用來展開河道治理工作。