生态修复技术在嘉兴市典型黑臭河道治理中的应用

陆惠明 段增强

（1.浙江省嘉善县姚庄镇农技水利服务中心 浙江嘉善 314100 2.中国科学院南京土壤研究所 江苏南京 210008）

生态修复技术在嘉兴市典型黑臭河道治理中的应用

陆惠明1段增强2

（1.浙江省嘉善县姚庄镇农技水利服务中心 浙江嘉善 314100 2.中国科学院南京土壤研究所 江苏南京 210008）

采用由中国科学院南京土壤研究所开发的生态综合修复技术，通过底泥改性覆盖、人工湿地建设、水生植物布置等手段，改善嘉善县姚庄镇庄浜的水质，恢复其生态功能。该技术效果明显，成本可控，值得被今后浙江乃至全国的黑臭河道治理工程所借鉴。

生态修复；底泥控制；水生植物；黑臭河道

我国城镇河水环境质量在近30年中急剧下降，绝大多数河流水质属劣V类，河流黑臭现象日益严重[1]。这不仅阻碍着经济社会的可持续发展，还严重影响了沿岸居民的健康和生活。作为江南水乡的一颗明珠，发达的水系曾是浙江嘉善人的骄傲，而如今水环境却日渐成为切肤之痛。因此为了贯彻浙江省委省政府作出的“五水共治”重大决策，提出将用3年时间，把“五水共治”放到示范点建设重中之重的位置，坚持不懈抓治水，把水环境打造成嘉善的一张闪亮“名片”，为全省乃至全国作好示范。按照“五水共治、治污先行”的思路，重点突破，分步推进，主要清理三河，即：黑河、臭河、垃圾河。嘉善县将按照“五水共治”工作要求，三年（2014～2016年）解决水变浊、变黑、变臭和河道垃圾等突出问题，水环境明显改善；五年（2014～2018年）基本解决污水治理、防涝排涝、饮水安全等重点问题，治水成效全面体现；七年（2014～2020年）确保水质实现质变，“五水共治”成效得到深化巩固。

1989年，Misch和Jorgensn发展了生态工程理论，即为了人类社会和其自然环境两方面利益而对人类社会和自然环境的设计，奠定了受损河道生态修复的理论基础。自20世纪90年代以来，世界各国都开始强调用生态的方法来恢复清洁水质、维护景观多样性和生物多样性。生态技术（Eco-technology）利用动物、植物、微生物的净化作用及多种生物形成的食物链输出转移功能完成污染水体的净化和修复，具有稳定有效、安全持久、节能降耗、管理方便等优点。

1 工程概况

姚庄镇位于素有“银嘉善”之称的浙江省嘉兴市嘉善县东北部，东与上海市金山区枫泾镇相连，两地边界线长达8km，是浙江省接轨上海的第一站。境内地势平坦，土地肥沃，气候温和，四季分明，素有“鱼米之乡”美称。然而随着经济的快速发展，姚庄镇的水环境状态不容乐观，“50年代淘米洗菜，60年代洗衣灌溉，70年代水质变坏，80年代鱼虾绝代，90年代身心受害”，这首歌谣是嘉善地区水环境变化的真实写照。项目段为嘉善县姚庄镇清凉村庄浜，东接出水湾，河水最终汇于清凉塘。治理前水质较差，为劣五类水，水体发黑发臭，漂浮有大量生活、建筑垃圾，并有数个排污口（如图1所示）。

图1 项目区卫星图及治理前水体环境

2 技术路线

该项目生态修复技术路线，如图2所示。

图2 项目实施技术路线图

3 布局思路

农村河流应该是整个乡村水系景观中一个流动的、与陆地生态系统相联系的、相对开放的复杂生态系统[2]。河流是陆地生态系统与水生生态系统连接的主要通道，在两系统间的物质、能量循环中发挥重要作用。

河流生态系统由非生物要素和生物要素两部分组成，其功能的发挥主要依赖于地形地貌、水文特征和水质状况由生物驱动。因此河流生态系统修复时重建与恢复河流的非生物要素是构建相应的生物结构重要举措。

河流生态系统功能特性主要侧重于养分（碳、氮、磷等元素以及有机质等）在系统中的循环，对河流的修复主要目的之一就是增加养分滞留、吸收与转化。河流生态系统对养分滞留具、吸收与转化有两种不同机理：①河流系统中的物化滞留，如缓冲区植被、复杂的地形、树木倒树、河漫滩地、大坝等，降低流速促使养分随泥沙沉降，以及河底与地表水体交换，发生脱氮、脱硫过程，从而降低养分向下游的输送；②食物链对养分和有机质的吸收而引起生物滞留与转化，将养分储存在生物系统内部。因此，河流水质改善就是通过合理构建各种生物的适生性生境条件，如修复基底物化条件供底栖动物、水生植物生长以及促进营养盐和有机质沉降矿化，构建植被型生态护岸滞留、吸收与转化营养物及降解污染物，恢复复杂的并有机联系的生物结构以提高生态系统内部的抵抗力和自净力。

河流生态系统具有纵向、横向、垂向和时间尺度四维特性，在河流修复时强调河流生态系统的连续性和完整性，注重河流生态系统各地带及空间结构的相互关系。

4 布局方案

4.1 底泥控制

项目区内底泥深度较厚，含有大量的氮、磷等营养元素，并且不断向水中释放，导致水体发生严重的富营养化。在污染底泥上部覆盖一层或多层材料使底泥与上覆水分隔，从而阻止底泥内源营养盐的释放，是目前国内外具有广阔发展前途的底泥覆盖技术。传统的覆盖材料一般采用沙子和砾石等，国内外已经做了大量的研究，但效果不佳，主要体现在覆盖所需厚度较大，降低河床高度；包覆效果作用时间短，无法长期抑制N、P的释放。在本项目中，采用中科院南京土壤研究所开发的新型改性粘土矿物作为覆盖材料，可以覆盖河道底泥的同时，吸附河水中的色质、有机物等，既控制了底泥营养盐的释放，又改善了水质。

4.2 空间布置设计

《水利工程代码编制规范》（SL 213—2012）的出版为各类水利工程基础资料的编写及管理，信息的采集、存储、检索、分析、输出及交换提供技术规范，为我国水利、防汛抗旱各部门建设防汛抗旱信息系统提供了技术支持。

本项设计针对农村断头浜，特征是：周围土地利用完全，岸线固定，直立式硬质护岸。因此，方案设计只涉及：河道内两侧直立式硬质护岸改造、水域范围内生态环境修复（包括：基底物化与生物修复、水体中植物和动物修复、水表飘浮植物布置）、河道上下游多样化结构设计、植物及生态景观季相配置。

4.2.1 布置飘浮植物

在河道内大面积布置飘浮植物绿狐尾藻，既在水平空间延伸植物，又能净化水质。

4.2.2 较宽河段的中心位置布设生态浮岛

较宽河段的中心位置布设生态浮岛，增强水质净化效果；在较窄的河段不做设计[3]。

4.2.3 通过污染底泥疏浚消除内源污染

在垂向的水底基质方面，疏挖去除严重污染底泥，去除流质层，修复沉水植物生境。

4.2.4 水体三维立体的水生植物布置

4.2.5 植物与生态景观季相配置

植物季节茬口衔接好可以建立常绿型水生植物，履行长效净化机制。同时在植物配置时，考虑利用不同色差、植株高低、叶面形态等挑选植物品种，合理搭配，满足人们的视觉愉悦要求。

此外，植物种植不完全连续开展，适当保留亲水空间。考虑景观设计中的透景、漏景、借景等手法运用，形成合理的视觉效果，包括亲水环境营造与保留。

4.2.6 植物配置注意事项

植物间相克影响。水生植物存在植物间相互作用，如芦苇群丛密度大，且叶片遮盖和垂直分布形态等使其下层很难有植物可以生存，因此芦苇地带常常形成的是单优植物群落。飘浮植物度大，在水面形成较大范围覆盖，阻隔光线在水下传递，对沉水植物在光竞争方面威胁很大。水生植物相互抑制多表现在对种子及幼苗影响，关系到种群的恢复与演替及可持续性发展[4]。因此，在进行湿地恢复时要充分考虑以上因素来合理配置植物群落。

时相搭配。植物的季相和物候也是植物品种搭配要充分考虑的关键参数，可以延长植物群落生态功能发挥，以及冬季水体净化能力与景观效果。

考虑边缘效应。在营造群体景观时，应注意植物形态的对比与调和，充分利用植物茎、叶、花、穗等植物学特征，建设以挺水植物为主体，具有禾、灌、草、莲等复层结构的近自然模式的河道湿地植物，使易修复湿地的不同底部高程的基底上和岸边空间都得到利用，形成水下和水上三维立体的湿地植物空间，充分发挥空间的边缘效应，形成合理的覆盖范围。

增加生物多样性。本工程涉及的水生植物种类较多，在已考虑了种类的搭配中，特别考虑的是以挺水植物为主要建群种，并以沉水植物作为水体搭配植物，在岸边上配置草本湿地的显花植物，从而形成在植物种类上和视觉上的多样性。

根据以往修复技术应用的一般规律，湿地成功修复后，土著底栖生物（如螺蚬类软体动物、摇蚊类节肢动物等）将会自然进入，会自然形成一定的生物种群，与水体中浮游类生物形成生物多样性种类达到一定程度的生态系统。

5 项目实施效果

在这次嘉善县姚庄镇典型黑臭河道治理中，采用生态综合修复技术，多管齐下，通过污染源阻控、底泥治理、人工湿地建设、生态恢复（水生植物布置）等手段，解决了水质浊、黑、臭和河道垃圾等突出问题，不仅提高了生态系统内部的抵抗力和自净力，而且形成了三维立体的湿地植物空间，各水层植物都发挥着净水功能；尤其值得称道的是景观再造部分，较宽河段的中心位置布设生态浮岛，增强水质净化效果，同时考虑景观设计中的透景、漏景、借景等手法运用，植物种植不完全连续开展，适当保留亲水空间，形成合理的视觉效果，营造出风景宜人的美丽画卷，为省委省政府作出的“五水共治”重大决策作出了表率和示范作用。

[1]刘福兴，宋祥甫，邹国燕，付子轼，刘娅琴，薛利红，杨林章.农村面源污染治理的“4R”理论与工程实践——水环境生态修复技术[J].农业环境科学学报，2013，5（11）：265.

[2]王鹤霏.生物—生态技术对水体修复效果的研究[D].大连理工大学，2013，5（10）：98.

[3]NilssonC，EkbladA，GardfjellM，etal.Longtermeffectsofriverregulationonrivermarginvegetation[J].JournalofAppliedEcology，1991，28：963～987.

[4]高尚，黄民生，吴林林.生物净化槽对黑臭河水净化的中试研究[J].中国环境科学，2008，28（5）：433～437.

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1004-7344（2016）03-0113-02

2016-1-5