沉水植物技術在龍騰路明渠生態修復中的應用探討

李 坤，徐 建，梁同心

（安徽水利生態環境建設有限公司，安徽 蚌埠 310030）

引言

城市河道作為承載城市現代化發展的重要載體，不僅具備對現代城市市容面貌的美化作用，也承載著現代城市降雨泄洪、水體凈化等核心功能[1]。但是，城市化的推進和經濟社會發展的無序擴張，逐漸帶來了各種城市病[2]，其中最為顯著的就是城市河道的水污染。城市河道污染的表現是污水排放進入河道的量比河流水體自我凈化能力增長得更為迅速[3]。對河道污水的治理可以調整城市經濟社會發展的和諧程度，進一步推進生態文明建設，提升人們的幸福感。那么如何實現對城市河道生態的良治？對這一問題的解答要從城市河道的水體凈化修復工作著手[4]。目前傳統的河道修復存在后期返修成本高等問題，因此利用沉水植物實現河道的生態化治理引起了相關人士的關注。水生植物具有安全高效及低耗的基本優勢，其對河道的修復可以避免二次污染，充分實現對河道的可持續治理[5]。因此，沉水植物技術在修復城市河道領域的應用前景廣闊。

本文針對安徽蚌埠龍騰路明渠河道的生態修復治理進行技術方案的設計和研究，以期取得預想效果，并希望能為城市河道生態修復提供借鑒和參考。

1 河道概況及污染原因分析

1.1 現狀水質

龍騰路明渠總長約為950 m，采用復式斷面，渠底寬15 m，渠頂寬26～29 m；河道兩側多為漿砌石直立駁岸，護坡坡度為1∶2.5；明渠常水位為17.50 m，洪水位為19.00 m，渠底標高介于15.60～16.50 m之間，常水位時水深為1.0～2.0 m。

明渠起點為龍湖西路閘站，終點為龍子湖，功能定位為排澇、泄洪及生態景觀。明渠上游采用箱涵承接周邊匯水區內的雨水，暴雨季節開啟閘門排放澇水入龍子湖，旱季多為封閉水體。

由于前期上游截污未完善，大量雨污、垃圾、淤泥等在暴雨時期涌入明渠，導致水體黑臭現象明顯，水生態環境破壞嚴重，水體感官效果較差。其水環境系統生態基本功能已經受損，河道自我凈化能力逐步降低。

1.2 生態現狀

經現場實地調查得知，河道兩邊的側岸為漿砌石材料構造，此構造所在的駁岸水位經常維持在1.6～2.0 m，并且明渠兩側不存在對綠色植被的廣泛維護，因此兩岸所受侵蝕較大。河道水體的純凈程度非常低，河道淤泥較多，阻塞較大，整體流動性較差，水生態系統呈現不穩定狀態。

1.3 水質污染原因分析

1.3.1 沿岸污染

明渠兩側護岸的主要制作材質是垂直砌石，在暴雨時，地面積累的污泥經過雨水的運輸，將會從高處的地面逐步進入到低處的河流，進一步對河流造成不可避免的污染。

1.3.2 閘口點源污染

明渠閘口設有攔水閘，但由于未改造雨污合流管道，降雨量大時，經常有污水從閘口流出，尤其是發生暴雨時流出的水量更大。

1.3.3 自凈能力差

明渠水體基本處于靜止狀態，雨季污水未能及時排放出去，導致水環境中的水生植物逐漸死亡。明渠河道中并沒有原生的水生植物，這導致明渠河道的水體自凈能力極為脆弱。因此，在明渠缺失水體自凈能力的情況下，污染物不斷堆積，最終造成水體富營養化現象的普遍出現。

2 生態修復工程方案

2.1 技術思路

明渠河道生態治理的設計目標是在相關治理工程完工的基礎上，通過豐富水生植物群落，改善生物多樣性，提高水體自凈能力，改善明渠水生態環境，促進水生態系統的健康穩定；并于暴雨期結束7天內恢復水體透明度（透明度≥1.0 m），有效改善明渠水面景觀效果。河道生態修復治理是一項復雜的工程，依靠單一技術或思維會導致生態環境無法在短時期內得到有效恢復和持續治理，因此我們必須清醒地意識到河道的水體自凈將是一件非常復雜的工作，不采取綜合性措施不能達到最終目的，實現河道水質的根本改善。

明渠的水體污染相對嚴重、水體水質不好、水體透明程度非常低，與此同時，水體污染將在長時間內不斷惡化，因此，明渠水體治理修復計劃的核心技術手段將是加強水體生態系統的自我凈化能力，以去除水體污染、提高水體透明度為目的。沉水植物是水循環的主要參與者，其自身還具備吸收氮、磷的能力，是水體自我修復的主力軍[6]。徹底解決水體富營養化現象的主要手段是重建沉水植物循環系統。光照和透明度是沉水植物群落恢復過程中的主要影響因素[7]，該明渠兩端設有水閘，同時不具有泄洪功能，水位可以調控，有助于沉水植物的健康成長，這將進一步積極推動水體修復計劃，并且將會推動其他輔助治理功能的發揮，比如生物處理、水下皮草等輔助手段能夠推動水生態系統的治理進程。因此，項目使用沉水植物來治理明渠水體并改善水面景觀效果，就此構建完整的水生態系統，提高明渠的自凈能力。

2.2 具體實施方法及技術參數

2.2.1 上游截污具體措施為：上游箱涵沿線污水及合流排口的截污均應達到95%以上，確保旱季無污水排入明渠；逐步完善源頭雨污分流，開展海綿化改造，確保沿線雨水排口不存在混接、錯接現象，雨季無溢流污水排入明渠。

進行上游截污，可以實現對上游污水的預處理，進而為污水處理的下一步做好鋪墊，并且攔截上游污水，可以保護河流中游、下游段沿岸的生產、生活狀態，并且在保護過程中，實現對污染的處理，降低經濟成本。因此，上游截污是污水處理過程中的重要方法。

2.2.2 河道清淤

具體措施為：將明渠內淤積的底泥徹底清除，確保河床底部無黑臭淤泥，河道水體表面無浮泥、無浮渣；對清淤后的底質進行氧化改良，降低其中污染物的含量，確保有效滅殺厭氧細菌。

河道清淤是在河流污染的嚴重段進行的，對河道進行清淤，不僅能夠凈化河道水質，同樣，也是保持河流流通的關鍵。因此，對河道進行清淤是徹底消除明渠內淤積的污泥、達到河道水體純凈標準的核心方法。

2.2.3 水位調控

具體措施為：通過水閘來調控明渠水位，在水生植物種植期間保持水深在1.0 m以內，水體透明度不低于1.0 m，清除干凈明渠內的雜魚，以保障水生植物種植的便捷性及存活率；在水生植物生長穩定后，逐步恢復明渠水深至常水位；對明渠內現存的挺水植物進行梳理、剪除，并清除植物周邊的浮渣、垃圾。

在污水處理過程中，前期階段需要動用上游截污、河道清淤等方法對河道水體進行徹底凈化，但是，在做好這些基礎工作之后，必須進行沉水植物的生態修復。但是在修復之前，為了使得沉水植物的生活環境相對較好，就必須對河流水位進行調控，以對沉水植物進行保護，保證沉水植物的健康生長，為河流污水的長期凈化工作做好準備。

2.2.4 植物種植

具體措施為：結合明渠水陸交錯帶及渠底的水文特征，并考慮到明渠的水質凈化及景觀提升等需求，本項目沉水植物主要選擇根系發達、莖葉狹長柔軟、水下景觀效果好的常綠型苦草，搭配種植少量生態安全性高、去污能力及適應能力較強的馬來眼子菜，構建水下沉水植物群落，提升水環境自我凈化功能，不斷實現水質的優化及景觀的持續構建。沉水植物主要種植于箱涵下游300～950 m處的明渠兩側。

植物的種植是明渠污水治理的關鍵環節，對沉水植物進行有計劃的種植，工作人員可以依據明渠所處溫度、水文、生長狀況等現實條件，對沉水植物進行有針對性地篩選，并在篩選過程中，全面認識明渠水質，有計劃地推動沉水植物的種植工作。因此，植物種植是對明渠水體進行凈化的關鍵，相關人員必須有計劃、有重點地布局和實施。

2.2.5 生物操縱

具體操作為：根據上游污水的排放情況，待水質逐步惡化后，向河道水資源中投放凈化水的微生物群落，通過生物操作的方式穩定并修復生態環境。在大規模種植沉水植物后，等待適當的季節，比如汛期過后，上游污水趨于惡化時，及時進行生物干預，利用生物本身所具備的凈化水體的功效，達到綠色凈化水體的目的。因此，生物操作也是進行河道水體凈化的重要措施。

2.2.6 來水凈化

具體措施為：由于暴雨季節開啟閘門排放澇水，易在明渠內產生較大流速的水流，其水流沖擊力及攜帶的污染物會對沉水植物產生較大危害，因此在明渠下游100～300 m處設置60 m2立體生態凈化浮床，利用其下方懸掛的人工水草對箱涵來水進行阻流、緩沖，并通過生物膜過濾、吸附及植物同化吸收凈化來水，從而改善下游生態環境。

來水凈化是應對河道運動的特殊狀況的一種特殊措施，主要是在暴雨季節進行水流減速的技術處理。上述使用人工水草凈化水體的過程就是一個典型示例。因此，使用人工水草可以降低暴雨季節的水體流速，以保護水體植物并改善水體質量。因此，來水凈化是保護沉水植物和河道環境的具體方式，也是對污水凈化工作的重要鋪墊。

3 生態修復效果

3.1 沉水植物恢復情況

在利用沉水植物治理水體的工作落實后，相關部門將組織工人進行河道生態的常態化維護，以實現對河道的根本性保護。維護一年之后，相關人員在2021年7月開展對明渠沉水植物的現場調查。調查發現，明渠沉水植物長勢良好，成活率達到85%以上，整體實現了沉水植物綠色水下景觀的盛況，水體透明度達到1 m以上。這表明對明渠河道進行沉水植物恢復是比較可行的，并且可以實現理想效果，達到規劃預期。另外，沉水植物區域內的水體環境一直處于動態平衡的自我凈化過程中，這對于生態修復工作來說，是對生態修復理念和技術的肯定，并且這樣的肯定表明，對水體的生態修復工作是一項綠色、環保、可持續的工作。

3.2 河道水質情況

為了對河道的修復情況進行監測和對水體改善效果進行檢查，工作人員進行了長期的跟蹤回訪，相關數據綜合結果表明，明渠水質狀態良好，水體透明程度較高，部分水體清澈見底?？傮w看來，明渠河道水質相較于生態修復之前，水質明顯向好。2021年5月到2021年9月，水體相關指標如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 2021年5月至2021年9月COD的變化情況

圖2 2021年5月至2021年9月TP的變化情況

圖3 2021年5月至2021年9月氨氮的變化情況

由上述各圖可知，自2021年5月到2021年9月，相關數據與工程實施之前相比較，結果表明水體整體向好，COD、TP、NH3-N等數值指標均有下降，河道水質總體達到地表水環境質量標準，同時雨季水量對明渠水體的作用不甚顯著。

根據上述對水體的檢測結果，水體修復項目計劃實現了以沉水植物修復為主、其他手段為輔的綜合治理目標，達到了水體凈化目的。生態修復計劃實施后的效果見圖4。

圖4 生態修復工程實施后效果

4 結語

在水位可控的城市河道內，本項目主要進行了以種植沉水植物為主要手段的河道治理，加之以外部污染處置治理、河道底部改良、增氧修復、生物技術干預等綜合手法的技術治理，最終達到了比較理想的河道治理目標，構建起健康、穩定的水生態系統。此生態修復工程的成功實施為城市污染河道的生態修復提供了寶貴經驗，這些措施的成功推廣將對河道的水體凈化工作做出突出貢獻。