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關鍵詞:生態修復 生態護坡 河道
河道生態修復是利用生態工學原理、技術,通過河道水污染控制、水量和水流態的調節,河道河底和岸坡的形態結構的生態改造,恢復河道生物多樣性,重建河道生態系統的結構和功能,使之達到良性的自然生態平衡。面對社會發展的需要,面對水利工程建設新的理念,如何更好的發揮與造就河道各項功能,使水環境、水景觀、水文化更適應社會發展需求,并與其協調發展,在總結的基礎上,值得我們進一步探討。本文著重從生態護坡與水質生態修復兩方面闡述河道的生態修復理念和措施。
1生奈護坡技術
生態護坡是一種新型的護岸技術,它集防洪效應、生態效應、自凈效應和景觀效應于一體,是融現代水利工程學、生物科學、環境科學、生態學、美學等學科于一體的水利工程。
1.1 河道生態護坡建設原則
河道生態護坡建設因地制宜,強調近自然特征,重建河道坡岸植被緩沖帶,其建設原則為:(1)生態邊坡必須能夠營造一個適合陸生植物、水陸兩生植物、水生動植物生長的生命環境;(2) 生態護坡應滿足渠道功能和堤防的穩定要求,并降低工程造價,盡量采用自然材料,減少剛性結構,避免二次環境污染;(3)護坡栽種植物的選擇應充分考慮到栽種植物與周邊環境的協調、地域適應性及生態平衡的問題,選擇對土壤要求低,抗病蟲害能力強,易維護管理的品種【1】。
1.2生態護坡類型
生態護坡是既滿足河道護坡功能,又有利于恢復河道護坡系統生態平衡的系統工程。生態護坡技術可以歸納為3種:
1.2.1全自然護岸
全自然護岸又叫全植被護岸,通常是指在經過平整處理的岸坡上,種植不同品種的護坡植物而形成的護岸,通過植被根系力學效應和水力學效應來固土保土、防止水土流失和綠化坡岸,具有生態和景觀的雙重功能【2】。可以采用土壤生物工程技術和水生植物全(半) 技術,對河道開展以生態修復和穩定坡岸為目標的全自然護岸技術,使河岸土壤侵蝕得到有效控制,坡岸的結構穩定性增強;同時河岸生境得到改善,本地植物快速恢復,生物多樣性增加,河岸植物群落結構由單一結構向復雜結構轉變,生態穩定性得到增強【3】。全自然護岸中植被防護能力有限,適用于護坡角度較小、河流流速平緩、防洪需求較低的河段。但這類護岸接近自然狀態下的護岸,對坡岸平衡生態體系影響小,自然融合能力較強,完整地保留了陸地與河流的物質、能量、信息等交換能力,也為多種物種的生存和繁衍提供了棲息地, 施工快速、簡便,造價也十分低廉。
1.2.2半自然護岸
半自然護岸是利用一定的工程措施,采用植被與石材、木材等自然材料相結合,使坡面既有一定的防洪能力,又為植被生長提供適宜的基質【4】。結合植被使用的天然材料通常有石塊、卵石、木樁等,使用的組合形式多種多樣。如安徽某農業觀光園區河用草皮、水生植物、木樁營造了一個具有江南水鄉特色的水景觀,半自然的生態護坡為村民提供了休閑的地方,為發展旅游觀光農業提供了良好的環境。如半自然護岸修復中,對坡面做削坡和壓實處理之后拋石,拋石護岸是既省資金又施工方便的一種施工工藝。在半自然護岸中,石材、木材等自然材料的使用起到了一定的框架和加固作用,岸坡的穩定性和抗沖刷能力得到了提高,隨后通過植被根系的加筋糾結作用,以及植被莖葉的緩沖吸能作用,使坡岸能有效抑制暴雨、徑流對坡岸的沖刷作用。
1.2.3多自然護岸
多自然護岸是利用工程措施,較大規模地使用混凝土、高分子材料及藥劑等人工材料與植物結合形成一個具有較大抗侵蝕能力的護岸結構【5】。隨著材料科學的發展,多自然護岸出現了很多不同的結構類型。常用的有生態石籠和生態袋。生態石籠用網塑結構框將石塊固定在河岸上,是集石籠結構的穩定性,卵石等填料的凈水性、水生植物的保護性和凈水性為一體的新型護岸結構,該新型護岸結構兼有景觀功能、生態功能和親水功能;生態袋是用高分子聚丙烯及其它材料制成,耐腐蝕性強,抗UV,不降解,對植物友善。具有透水不透土的過濾功能,既能防止填充物(土壤和營養成分混合物) 流失,又能實現水分在土壤中的正常交流,并且隨著根系的生長,邊坡穩定性加強,維護費用降低。多自然護岸對生態干擾較大,施工較為復雜,造價也相對較高,但護岸作用明顯而牢固,也有相應的生態功能。多用于對護岸抗沖擊能力要求較高,或坡岸陡峭不適合修建以上兩種類型護岸的河道岸坡。
2水質生態修復技術
水質修復主要從生態一生物修復技術考慮。
2.1生態調水
通過水利設施(閘門、泵站等) 的調控引入污染水域上游或者附近的清潔水源沖刷稀釋污染水域,以改善水環境質量。河道整治在治本的同時,治標的措施也各種開展,通過內河水閘積極引清調水,改善水質。
2.2曝氣復氧
曝氣復氧是人工向水體中充入空氣或氧氣,加速水體復氧過程,以提高水體的溶解氧,修復和增強水體中好氧微生物的活力,促進有機污染物的降解速度,從而改善受污染水體的水質,進而修復水體的生態系統。通過生物治理和曝氣復氧逐步修復水生態系統,可以提高河水的自凈能力,水質明顯改善。具體方法為:一是采用“生態壩”的方法,對污水進行阻截過濾,營造出一個相對獨立的水環境;二是在河中安上了曝氣增氧的裝置,增加水中的含氧量可以抑制藻類繁殖;三是在水邊、水面和水下種植“三水植物”,發揮這些植物天然的自凈能力,并放養了螺螄、魚蝦蚌等生物,優化水體水生生物的多樣性。
2.3底泥疏浚
底泥疏浚是水域污染治理中普遍采用的措施之一,一般而言,疏浚污染底泥意味著將污染物從水域系統中清除出去,可以較大程度地削減底泥對上覆水體的污染貢獻率,進而解決內源釋放而造成的二次污染。這種方法較為簡單,而且應用已較多。生態疏浚仍處于研究和開發當中,但已經有一些生態疏浚的方法和技術被投入使用。這種疏浚技術充分遵循了自然界的自身規律,通過強化自然界自身的自凈能力去治理被污染水體,這是人與自然和諧相處的治污思路,也是一條新的技術路線,是人們遵循生態系統自身規律達到治污目的的一種嘗試。
2.4生物修復技術
生物修復指生物(特別是微生物) 對環境中的污染物進行吸收或氧化降解,從而減少或最終消除環境污染的受控制或自發的過程。污染水體的生物修復技術主要包括投加菌種、投加營養物、提高生物可利用性、人工投放動物或植入植物等修復方法。還包括生物操縱技術、人工生物膜技術、濕地凈化技術等。
3結語
生態修復是河道治理的發展趨勢和新需要,既要滿足行洪防洪的基本需要,又要盡可能地從生態的、可持續的角度來看待河道的修復。河流生態修復具有多學科交叉性,修復方案要從多方面進行完善,今后對河道的開發和治理一定要在保護河流生態環境的前提下進行,堅決避免先破壞后修復的不合理模式。要用生態的手段來解決生態的問題,使可持續性發展的生態理念在河道建設中得到落實和體現。
參考文獻
[1]顧秋平,徐乃文,徐國強.生態護坡技術在生態河道建設中的應用研究[J].上海水務,2008,(3).
[2]孫字.河道植物護岸技術[J].水科學與工程技術,2005,(1).
[3]趙廣琦,奉樹成,邵飛,畢華松.植物護坡及其生態效應研究[J].園林科技,2008,(4):31-38.
關鍵詞 生態修復;河道;景觀;生態護坡;植被選擇
中圖分類號 X171.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2014)09-0254-01
隨著社會的不斷進步,物質生活水平的提高,人們對生存環境的要求也日益提高。特別是近幾年國家層面提出的國家級園林小城鎮、國家級園林生態小城鎮等概念的提出,更促使人們加深了對環境建設重要性的認識。建設中更加注重建設與保護相結合,保留鄉村風貌、特色已經深入人心。改革開放以來,在建設過程中走了不少彎路,尤其在發展過程中對環境污染的認識不充分,使得污水、生活用水、雨水等大量排放,而污染治理沒有及時更進,使得河道水體自凈化超過預期,導致許多水體變質,有的發黑、發臭,給人們的生活和水體景觀帶來嚴重危害,治理水體已經刻不容緩。
生態修復是運用生態學原理,以生物修復為基礎,采用工程技術措施以及結合各種物理修復、化學修復等優化組合,使之達到最低消耗和最佳效果的一種綜合的污染環境修復方法[1]。由于其具有工程造價低、成本低、效果好等特點,目前已經逐步被人們認識和運用。
1 生態河道概述
1.1 生態河道的概念
生態河道是指河道的建設要具有良好的整體景觀效果;合理的生態系統組織結構和良好的運轉功能;對長期或突發的擾動能保持著彈性、穩定性以及一定的自我恢復能力;河道整體功能表現出多樣性、復雜性,能夠滿足所有受益者的合理目標要求。生態河道是通過在傳統的河道建設和整治中加入生態學原理,并根據河道現狀和功能,對工程進行生態設計,構建符合流域及地域生態特征的河道水生態系統和河岸生態系統,創造適宜河道內水生生物生存的生態環境,形成豐富的物種。
1.2 生態河道的功能
河道是聯系城市與郊野、保證生物物種交換的重要通道,最關鍵的要素是清澈的水體和岸坡的自然生態。河道除滿足水體流淌、物質交換、排澇泄洪等功能外,還兼顧綠化美化的功能,也是景觀不可或缺的組成之一,常作為人們休閑觀光、游賞觀景、散心的場所。
2 河道建設存在的問題及注意事項
2.1 河道目前存在的問題
最初的河道只是注重排洪泄洪的功能,考慮其生態作用很少,以往的河道岸坡基本都是水泥墻的堆砌硬化程度過高,密閉了生物交換的通道,致使河道岸線單一、功能單一,沒有充分發揮其生態功能。隨著人們環境意識的增強,逐步有所改善,20世紀90年代各地河道開始了一輪治理,但也是清淤、修補為主,沒有從根本上解決問題,由于規劃認識的不足,只強調河道的基本功能,單純考慮了防洪、泄洪、改善水質或經濟效益的問題,而忽視了河道作為整體生態和景觀的作用[2-3]。
2.2 河道建設中應注意的事項
河道建設要科學合理,注重生態與自然,盡可能保留原有風貌,切忌硬質堆砌、鋼筋混泥土包裹。河道建設要起到美化景觀的作用,并達到保護河流生態的效果,要為廣大百姓提供休閑娛樂的空間,滿足人們親水、近水的要求,充分體現河流應有的人文和自然景觀,力求做到自然、生態、觀賞、文化、安全和諧統一。
3 河道生態護坡的類型
隨著人們對環境認識的加強及科學技術的發展,多種生態護坡被實際應用到河道景觀建設當中,并且已經初見成效,在各地建設中逐步推廣應用。
3.1 木樁護坡
這種方式主要應用于具有航運功能、河面較寬的河道,由于通航,水波較大,對岸坡沖刷比較厲害,無法栽植植物[4-5]。用木樁成排進行坡腳固定,使得水面沖刷得到緩解,可以在樁基上種植水生植物,如根系發達的黃菖蒲、千屈菜、蘆葦等,既保持生態自然又美化環境,還起到了固定土壤的作用。木樁的選擇范圍大,可以是柳樹段、杉木段等,經濟實用,效果良好。
3.2 生態袋護坡
一般應用于岸坡坡度較大、不能種植植被、打樁易坍塌的河道,采用生態袋堆疊方式,能夠增強護坡的穩固性。生態袋中的填充營養土可用栽植地被植物。
3.3 石塊護坡
河道水景景觀中將石塊散落于河岸線的近水邊坡,模擬自然的山澗、溝壑模式,石塊縫隙中填充土壤,可用種植多種水生植物被或水旱兼備植物,岸線上種植耐水濕的灌木和喬木,形成復層組合景觀,生態效益與景觀效益兼顧。種植植被要注意疏密結合、進退結合、自然大方、增強客觀性。
4 生態河道景觀建設中植物的選擇
河道景觀中植物的選擇十分重要,關系到生態效益的充分發揮,另外還要兼顧景觀效果的適宜性、河道的寬窄、河道水的深淺、水質情況等因素。要充分了解實際情況,因地制宜地選擇種植植物。
4.1 鄉土適生,根系發達,能夠固土
現代河道要求注重生態,通常采用植被護坡,這就要求植被根系發達,尤其是有較強大的須根,無論是生長在水中的挺水植物還是種植在岸線的地被植物、灌木、喬木都有很好的固定土壤的作用。如挺水植物水蠟燭、水蔥、黃菖蒲、千屈菜、蘆葦等。
4.2 具有較高的觀賞性以及管護簡單容易
河道通常是一個地區景觀的重要組成部分,周邊的綠化必須考慮其景觀作用的發揮,為群眾提供欣賞休憩的功能,這就要求選配的植物必須具有較高的觀賞性,滿足人們的需要,另外要充分考慮到后期的維護成本,便于養護管理。
5 結語
河道建設過程只有樹立科學發展的理念,把生態學的理念貫穿整個建設中,以人為本,使得生態效益與景觀效益相結合,才能做到可持續發展。
6 參考文獻
[1] 高曉琴,姜姜,張金池.生態河道研究進展及發展趨勢[J].南京林業大學學報,2008,32(1):103-106.
[2] 董哲仁.河流保護的發展階段及思考[J].中國水利,2004(17):16-32.
[3] 劉曉濤.城市河流治理若干問題的探討[J].規劃師,2001,17(6):66-69.
【關鍵詞】生態;護岸;人文
1 緒論
目前,城市河流形態單一,“直線化”、“平面化”嚴重,面臨著河流水環境質量惡劣,河流生態系統損壞嚴重,河流斷流,河道萎縮,河道景觀缺乏等諸多嚴重問題。只有從生態的角度恢復和重建生態系統,才能從根本上解決城市河道的水環境、水生態、水景觀問題。從生態系統的角度考慮河道修復,建設生態河堤也必將成為城市河道整治發展的主要方向,也是“工程水利”向“生態水利”發展的趨勢所在。
2 國內外研究現狀
2.1國外的研究
國外在這方面的研究比國內起步要早,早在 20 世紀30 年代起,西方國家把河流治理重點放在污水處理和河流水質保護上。1938 年德國的Seifert 首先提出“近自然河溪治理”的概念,指出治理工程應在實現傳統河流治理的各種功能(比如防洪、供水、水土保持等)的基礎上,達到接近自然的目的。與此同時,很多西方國家對破壞河流自然環境的做法進行了反思,開始有意識的著手對遭受破壞的河流自然環境重新進行修復。河流生態修復意識逐漸在世界范圍廣為傳播。
20 世紀50 年代德國正式創立了“近自然河道治理工程”,提出了河道的整治要符合植物化和生命化的原理。Schlueter認為近自然治理的目標首先要滿足人類對河流利用的要求,同時要維護或創造河流的生態多樣性。
20世紀60年代就出現了連鎖型干壘擋土塊并得到了廣泛應用,自嵌式植生擋土塊作為一種新型護岸材料是對它的引進和創新,目前已開始在我國水利工程中有了應用。
20世紀 70 年代美國就開始投資 5 億美元恢復入湖河道Kissimmee河,而同時,法國、英國、瑞士、芬蘭等歐洲國家也大規模開展河道生態修復與功能重建工程。
20 世紀80 年代后期,西方國家開展了河道的生態整治工程的實踐,如美國已在密西西比河、伊利諾伊河和凱斯密河,實施了生態恢復工程及密蘇里河的自然化工程等。日本在20 世紀90 年代初開展了“創造多自然型河川計劃”,提倡凡有條件的河段應盡可能利用木樁、竹籠、卵石等天然材料來修建河堤,并將其命名為“生態河堤”。為挽救城市河流的生態,堤壩不再用水泥板修造,而是改用天然石塊鋪陳,還給草木自然生長的空間。
2.2國內的研究
我國在河流生態修復方面的研究工作起步較晚,尚處于學習引進國外先進經驗的階段,近年來我國興起了河流生態修復的研究和應用推廣熱潮。
在河道護岸過程中,傳統的硬質堤岸常產生破壞生態的后果。例如,成都市府南河工程是目前國內最大的生態環境治理工程。此城市河流改造項目是以城市河流治理開始進行綜合性整治項目,在截污、清淤、底泥處理、兩岸綠化等方面做了不少工作。
近幾年來,國內許多省市在生態護岸的研究上作了許多嘗試,例如,成都府南河望江公園自然型護岸工程,黑龍江省富錦市松花江堤防工程,水位多變情況下中山岐江公園的親水生態護岸工程,都取得了較好的效果。特別是在城市河道治理中積累了一定的經驗,如上海市在普陀的橫港河、松江新城的張家浜、青浦趙巷的老崧塘等進行了生態護岸的建設,取得了良好的社會和生態效益?!渡虾J泻拥郎鷳B整治實施導則》(試行)規定,在保證河道行洪泄洪功能的同時,應因地制宜,采用自然生態型護岸。重要的防洪排水河道,若必須采用非自然型護岸,在進行河道生態整治設計時,應同時采取生態措施,為恢復河道自然生態創造條件。對于已經裁彎取直和硬化底、岸的河道應考慮采取措施,逐步進行生態恢復。岸線除緊鄰建筑和防洪需要外, 應盡量保持或修復其自然生態屬性。
根據《上海市河道生態整治實施導則》(試行)第十五條,建設自然生態型護岸應采取以下措施:
(1) 生態護岸型式和結構應積極借鑒成功的傳統治河方法和經驗,在滿足行洪和水土保持要求的條件下,適當采用拋石、蛇籠、石籠、填梢沉梢等傳統工程措施,結合植物生態修復工程方法進行建設;
(2) 材料的選用應根據該地區的氣象、氣候和立地條件,選擇具發達根系的植物種類,進行護坡固土;優先應用水力噴草、土工材料綠化網、綠化混凝土、水泥生態種植基、土壤固化劑等新技術和新材料。
(3) 對于非自然生態型護岸,可以采用整體復式斷面,進行垂直綠化。在有條件的河段,設置人工河灣、建設濱水公園等。
在寧波市河道治理中采用了自然生態工法,使河道整治融入生態理念。首先從設計入手,河道設計是否滿足生態要求,應是一個水工設計人員所應該考慮的;其次懂得如何靈活應用自然生態工法,這對整個城市和鄉村河道斷面設計將起著重要作用。 如,化工區排水河道斷面,采用蜂巢格網工法,即以鋼絲復合材料編織成籠形,內裝石渣或卵石等,作為邊坡、擋墻,兩岸搭配植草、植栽,并在軟土地基上不做任何地基處理情況下建造自然生態型高擋墻獲得成功。另外,在寧波市各級河道整治中應用最廣的是河岸綠化和環境護岸工法,目前,所有的河道兩岸均采用不同風格的河道綠化方案,部分河道還進行了專門綠化景觀設計,使河道成為城市的一道亮麗的風景線。
目前,生態護岸的結構型式有多種,如:
①格籠擋土墻(crib retaining wall)
將木塊制成的條塊排成井字形,內部填滿塊礫石,利用格籠內部塊礫石的重量,抵抗土壓作用力量的一種擋土墻。內部填充的塊礫石透水性良好,坡面滲水涌水或濱水地區使用效果顯著。建議每層高度3m以下,總高度不得超過6m。
②砌石墻
在坡面上切出寬0.5~1.0M的水平階段,于離外緣0.1~0.2M處砌塊石,斜率為1:0.3~0.5,高度0.5~1.0M,背后填充混合肥料的砂土,并栽植苗木的工法稱的。地表只鋪貼草皮而有崩塌危險或巖石露出形成凹凸不平的地方,適用本法。
③板狀柵(plate hurdle works)
為防止崩坍土砂后坡面流失,利用松木樁加松木隔柵進行固岸,通常設置在坡腳,耐久性良好。
④格網工法(boxes & mattress)
以鋼絲復合材料編織成籠形,內裝塊石或不溶于水等,作為邊坡、檔墻或軟基安全防護的應用。搭配植草、植栽,適用性較廣、安全性較好。
⑤親水護岸工法(amenity embankment)
河川、湖沼、海岸等的護岸不只著眼于治水、利水機能,同時具有親水性的休閑空間而設置階梯狀緩坡。
⑥柳枝條法(wicker works)
將萌芽力強的柳樹類枝條,切成30~100cm埋入土中,由其萌芽恢復植生的方法。
3發展趨勢和應用前景
隨著我國經濟水平的不斷提高,人們對生活質量要求也不斷提高,人們將與河流和諧共處趨勢。人們在與河流相處的過程中,將呈現以下發展趨勢:
(1)從生態系統角度考慮河道的修復工作,生態河堤建設是未來發展的主流;
(2)融合其他學科,以流域為單位考慮大范圍河道整治工作;
(3)人文因素考慮得更多,“以人為本”的理念更為突出;
(4)水文化建設更為重要,突顯當地風土人情;
(5)借鑒城市建設史和城市水利發展史上先進的治水思路和治水理念,為河道生態和景觀建設服務。
生態護岸是生態河流的重要組成部分。當今絕大多數護岸是傳統的“三面光”護岸或非生態護岸,雖然滿足防洪、排澇等要求,但與“生態河流,景觀河流,人文河流”的理念想去甚遠。隨著經濟的發展、生活水平和技術水平的提高,生態護岸必將取代傳統護岸,成為人們喜見樂聞的護岸形式。
參考文獻:
[1]蔣屏.河道生態治理工程——人與自然和諧相處的實踐.中國水利水電出版社,2003
關鍵詞:生態河道 治理 回歸自然 以人為本
中圖分類號:TV85 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2013)005-115-02
近年來,隨著我國經濟建設的發展,水利等基礎性工程的建設也得到了較快的發展,防洪、排洪、灌溉等農田水利設施系統進一步完善,水利行業有了較大的改觀,中小河道的治理項目不斷深入,而在生態保護、環境保護等可持續發展理念愈加受到人們關注的今天,水利行業中也涌現出了“生態”、“環境”等詞匯,給水利的建設和發展提出了新的標準和更高的要求。多年來,閔行區在水利工程建設中,一直重視水環境的治理和改善,但大部分河水水質仍維持在劣五類標準,特別是農村地區,由于污水配套設施不完善,很多污水直接排入河道,造成河道水質進一步惡化,為適應現代都市農業發展要求,就須要大力開展農村生活污水處理和河道生態整治工作,改善河道水環境面貌,構建具有良好循環功能的水生態系統,以實現人水和諧的關系,進而促進農業和國民經濟的可持續發展。
1 生態河道治理
生態河道治理是指在河道陸域控制線內,在保證河道防洪、排澇及引水等基本功能的前提下,通過采取一定的人工修復措施,恢復河道水生態系統,從而構建完整、良好的河道水生態系統的活動。
根據生態河道治理的要求和特點,在進行生態河道治理時,需要遵一定的原則,通過確定生態河道治理的目標、利益相關者、分析人類活動對河道功能的影響、識別河道主要天然資產、確定生態河道治理的有限次序,制定出科學合理,符合實際的資產保護和河道改善措施和策略,并對制定的策略和措施進行細化,制定出更加詳細、可以度量的目標,對目標的可行性進行分析,制定和設計修復工程的詳細計劃和評估方案,進行修復工程的組織工作,制定時間進度表,明確施工任務,落實資金來源,在完成以上步驟之后,再進行生態河道治理工程的具體實施,工程完成后,評估確定其達到了生態河道的治理要求后,即完成整個生態河道治理的工程。
生態河道治理需要遵循綜合性、協調性、自然性和經濟性的原則。生態河道治理的綜合性原則,要求在進行修復方案的設計時,既要保證河道的基本功能,又要充分考慮到河流生態功能、景觀等功能的要求,同時還要兼顧人們親水活動的安全;生態河道治理的協調性是指河道要與周邊區域發展的特點、沿線的整體風貌相協調;在進行修復工作時,要堅持以人工修復輔助自然修復的思路,因地制宜,充分地利用河道周圍的地形、水文等自然環境及河岸、水下物種,以保證構建起的水生態系統能夠有較強的自我維持能力;同時,還要考慮到經濟方面的影響,在確保達到河道治理目標的基礎上,最大限度地降低成本,統籌好前期的建設和后期的維護工作,減少維護成本,以實現河道治理的可持續發展。
2 河道生態治理思路
2.1 水利基本概況
閔行區地處上海市中心城區的西南部,區域總面積371.68km2,現轄9個鎮,3個街道,1個市級工業區,現有耕地面積約5754公頃,自解放以來,閔行區水利工程經過了多年的發展,全區的農田水利設施建設都有了很大的改善,基本適應了防汛排澇的要求,但水利建設中還存在著工程老化失修、農田分布零散,灌區規模小、河道引排水不暢、澇漬災害的防御能力不高,田間排水設施有待完善、農田灌排設施配套不能適應現代都市農業的發展等問題,尤其是河道淤積嚴重,引排水不暢,極大地阻礙了農業的發展,給閔行區國民經濟的發展帶來了不利的影響。
2.2 造成河道功能下降的原因
在城市發展的過程中,由于一些企業環保意識淡薄,有時為了追求更高的經濟利益而不惜以環境為代價,將未經處理的工業廢水直接排入河道,造成河道水體的嚴重污染,不僅對危害到河道中生物的生存,還給城鄉居民用水和正常的工業用水安全帶來了威脅。一些城鄉居民生活區沒有建立污水收集網,日常的生活污水直接排入河道,加劇了河道污染。
另外,農業生產中,長期使用磷肥等肥料及化學農藥,對河岸上和河流中生物的生存環境破壞十分嚴重,河流水體的自凈能力逐年下降,水生態循環變差。
而由于水利工程的興建改變了河道斷面,對水流形態及其原有的功能產生了影響,在沒有洪水發生時,水流速度慢,極易造成泥沙的沉積,使水生態循環不暢,而在洪水發生的時候,河道斷面往往不足,無法達到泄洪的要求,造成一定范圍內的洪水災害。
3 生態河道治理整體設計思路
3.1 治理理念
河道生態治理的目的是通過一定的手段,構建起一種既適合人類生存,又能保持生物多樣性的適合自然生存的狀態,從而促進人與自然的和諧發展。這一目的表現在實際中的具體要求為水流必須清澈、河岸須有綠色植物、河道的橫向要保持空氣、水分的流通、河道要盡量保持其原有的形態。
首先是對水體質量的要求,清澈的水流是保證河岸、水下生物生存的基本條件,同時,水流的流勢要自然多樣,生動豐富;兩岸的河濱要有多種類、搭配合理的綠色植物群落,綠色植物選擇時要根據不同的水情選擇合適的物種,盡可能地保留原有的野生植物,營造自然的環境氣息;河道的橫向要保持空氣、水分的流通,以能保障動植物的生存環境;河道的縱向要最大限度地保留期原有的蜿蜒曲折的形態,尤其要避免裁彎取直的設計思路,而要創作條件增加河水自然流勢的多樣性,減少人工痕跡,體現河流及周圍景觀的自然性。
3.2 設計思路
根據河道生態治理的思想,在進行河道生態建設時,要堅持將“回歸自然”和“以人為本”相結合的思路,既要保留河岸原有的水草、礁石等,恢復河道原有的排洪、蓄水、航運等自然功能,保持河道原有的自然特征和水體流勢的多樣想,建設仿自然型的河流,還要處理好人、水關系,建立起親水、安全的人水和諧環境,滿足人類活動對河道的要求。
針對閔行區存在的水污染嚴重的問題,在進行河道生態建設中,應當著重加強截污、治污的管理工作,建立污水處理配套措施,通過沿河埋設管道,設立分級沉淀池對居民生活區的生活污水進行截留、沉淀,將其中對水體有害的物質排除后,再將其排入河道;同時,在建設主要行洪通道的基礎上,還應設立多功能的攔污柵,采取一定的保潔措施,對已整治好的河道進行保護,以保證其功能的正常發揮,實現治理的目的。
3.3 生態河護岸在河道生態建設中的應用
生態護岸是指河道恢復后的自然護岸,或是具有自然護岸“可滲透性”的人工護岸,它采用自然材料,形成了一種“可滲透”的界面,具有豐水期泄洪、枯水期補枯,調節水位的作用,還能構成豐富的生態系統,保證河岸橫向的空氣流通、河岸和河流水體之間的水分交換和調節,使河流地貌更加多樣,提高河流的自凈能力,同時還能與周圍的環境構成一道優美的風景線。這一新型的護岸結構在實踐中的不斷應用和推廣是河道生態治理水平發展的中的一大進步。
4 結語
在生態河道治理中,為了更好地實現“治污、防洪、還生態、促發展”的目的,首先應當堅持將以“回歸自然”和“以人為本”相結合的思路,樹立牢固的生態和諧理念,注重開發河道的多種功能,加大河道生態建設的宣傳力度,提高全社會的生態河意識,大膽創新,在綜合性、協調性、自然性和經濟性原則的要求下,進行河道生態建設,實現河道治理的目標,從而促進水生態系統的良好循環,達到人與自然和諧相處的目的,促進社會、經濟的可持續發展。
參考文獻:
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漂浮濕地工程師采用水花生圈養技術,將撈取的水花生放入用鋼筋把泡沫浮球串成的圓形框架中,再用漁網水下包裹水花生,將水花生浮床放置在河道挺水植物外側,用鐵錨加以固定。
植物浮床技術與水花生圍養技術不同,它主要采用毛竹和漁網形成漂浮載體,以大面積圈養水花生,加強水質凈化。用毛竹做成長方形漂浮載體,撈取水花生,放入框架內,再用漁網水下包裹水花生。單體浮床連排后放入池塘,用鐵錨加以固定。
4.1.3疏通河道、破除與降低圩埂
為確保河道水體流通,對河底長期淤積的沉積物采用生態疏浚法進行清理,清理出來的淤泥和淤沙等用于培筑控水土埂;對于原有的分散的小池塘,通過破除與降低圩埂,將其連成一片,移除的土用于構建灘地。
4.1.4林地管理
根據林地的現場地形勘察資料,開挖溝渠,改變地勢不平的地貌,以方便澆灌和排水,避免發生旱災和澇災。開挖出的土用來修建林間小道,供林業管理和居民休閑娛樂。此外,將林地上的所有灌、藤、草等全部清除,并通過翻土、松土來改善林地土壤的理化性質,從而改善幼林成活生長的條件。
4.2恢復工程
4.2.1植物種植
河道兩側緩坡修筑結束后,河岸帶具備了水生和陸生植被恢復的基質條件,隨后根據等高線在新建邊坡和原有淺灘上種植各類植物。
根據當地的實際情況,在岸坡上栽種濕地植物、喬灌木,進行岸邊綠化,美化河岸景觀。增加堤岸的穩定性,并可以降低流速、防止水土流失,增強抗洪、保護河堤能力。水線附近(新建土質緩坡上)、深水處適當引種植物,最終形成高低錯落有致的植物群落,對河道斜坡進行有效護持的同時,增強水體的凈化。
在低位、中位、高位灘地種植適合植物,最終形成高低錯落有致的植物群落,構建自然濕地系統,增強景觀效果的同時,增強水體的凈化。
4.2.2水生動物放養
根據生態平衡的原理,在沙河水庫中適當放養食用不同浮游生物的魚類,改善水體中的生態系統結構,完善水體中物質、能量和信息的流動與傳遞,平衡和調控水域生態系統。
4.3保障措施:
4.3.1加大濕地保護的宣傳力度
【關健詞】:河道景觀;地域文化;文脈傳承
1、河道景觀設計研究的意義
在我國,有多數城市中都有河流經過。在城建工作中,河道景觀也往往是建設的重點或形象工程。城市河道是城市水生態環境的重要載體,在社會經濟發展中發揮著極其重要的作用,既是城市環境獨特的風景線,也是發展國民經濟和保障人民安居樂業的重要載體。城市河道景觀,不僅可以促使河道功能的發揮、提升河道景觀形象,更是提升周邊土地利用價值,促進城市居民人居環境,提高城市的綜合競爭力。所以,通過對城市河道景觀建設的研究,為城市河道景觀設計的生態方法和途徑提供一定的借鑒和理論支持,從這個角度出發,河道景觀設計研究具有一定的現實意義。
2 、城市河道景觀的概念及其文化內涵
2.1河道景觀設計的概念
景觀的概念就是自然要素以及文化現象組成的地域綜合體,是特定地點所能看到的全部地表。那么城市河道景觀,就是在整個河岸帶內所看到的、聽到的、感受到的全部自然要素以及文化現象所組成的地域綜合體。而本文的河道景觀設計則具體是指河道駁岸、護坡、道路、河岸綠地在內的景觀范疇。
在河道景觀范疇內,除了基本的植物、鋪裝、公共設施、雕塑、景觀建筑這些構景元素外,其所特有的、能代表一個地區的文化要素,也是重要的組成要素之一。目前國內外在河道建設的研究中,都很強調文化的重要性。景觀設計是地域文化的載體,地域文化是景觀設計的靈魂。它從整體上決定了一個地區人們的價值取向,具有向導作用,所以說地域文化在當地景觀設計中具有非常重要的地位。
2.2地域文脈傳承的概念
“地域文脈”可以解釋為一座城市的記憶。文脈傳承就是文化的延續。在具體景觀設計中,體現在景觀構筑元素上所運用的文化符號。
地域文化是指一個地域內文化的總和,是民族文化的重要組成部分。由于地域特征、歷史狀況等特殊性,形成了文化的地域特征,這些特征是動態的、發展的。每個地區是通過建筑、景觀等藝術形式來表現該地區人們的文化水準、民族風情、價值取向和對建筑審美的追求。
3 、城市河道設計中的地域文脈傳承
3.1文化符號的運用
“文化符號”是地域文化在漫長發展過程中,抽取最具有代表性的特征,用簡介的形式,一種最直接的表達。符號是抽象的概括,是一個區域特殊文化的標志,通常直接采用符號提取更容易引起人們的認同。
例如大連、青島地區,在河道景觀建設過程中,使用較為常見的裝飾圖案便是海洋生物圖案,裝飾材料會用到貝殼、化石等,這和大連的海洋文化、島嶼文化是相關聯的;又如杭州、蘇州地區,往往會采用傳統亭、臺、樓、榭等民族建筑元素,使用太湖石、卵石、碎瓷片等鋪筑出某些吉祥圖案,這也是和當地的江浙文化密不可分的。人們通過這些文化符號,可以直觀的感受到當地所特有的歷史文化氛圍。
3.2文化屬性的表達
文化屬性是指具有獨立性、唯一性和可辨識性等特點,在景觀設計中往往可以采用對這種屬性的放大、夸張、借用等手法直接應用到設計之中。在著名景觀設計師俞孔堅先生所設計的秦皇島湯河公園中,利用當地所特有的的湯泉文化,根據湯河河道的現狀進行綜合改造,首創“紅飄帶”設計方案,用一條500米長的紅色帶狀“飄帶”,串聯了整個場地,很好的避免了對原有廊道的破壞,同時有滿足了城市化和城市擴張對本地段河流廊道的功能要求,成為了當地較為知名的一處景點。這種對文化屬性的表達,使之成為一處較為典型的實際案例。
3.3文化載體的創新
文化載體通常是指具體的景觀設計元素,諸如鋪裝設計、景墻設計、公共設施設計等,通過這些傳統載體來表達出對當地文化的傳承。當然,可以刻利用聲光電等這類現代的新技術、新材料來重新演繹對文化承載的理解,可以衍生出更多的文化載體。例如韓國著名的清溪川運河(ChonGae)河道景觀項目,在設計中采用獨特的弧形石材,高低錯落的進行組合,既解決了不同季節中不同水位的變化,同時也吸引了大量民眾能參與親水活動,在每塊石頭內側、瀑布下等地方,都增加了燈光設計,讓夜晚的河道更具魅力。另一方面,由于河道小環境內可形成更大的風速,從而降低了空氣污染程度,減輕熱到效應而成為河道設計中的一個創新點。
4 、結束語
一個民族發展的動力是傳承和創新,在景觀設計方案,傳承代表著對傳統的尊重和保留,創新代表著以新的面貌進行展示,所以,我們應該更加合理有效的利用傳統地域文化來進行河道景觀的設計,讓河道景觀形式更加豐富多彩。
【參考文獻】:
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【關鍵詞】中小河流;生態治理;科學治理;因地制宜
0 前言
河流是地球上水分循環的重要路徑,對全球的物質、能量的傳遞與輸送起著重要作用。流水還不斷地改變著地表形態,形成不同的流水地貌,如沖溝、深切的峽谷、沖積扇、沖積平原及河口三角洲等。在河流密度大的地區,廣闊的水面對地區的氣候具有一定的調節作用。
河流為我們提供了大量淡水資源和能源,我國河川徑流量為2.61萬億立方米,居世界第六位,為農業提供了豐富的灌溉水源,我國的農田灌溉水量及灌溉面積均居世界第一位。利用河流還可以進行養殖、航運、發電等,并可借助水利工程為人們提供了生活及工業用水。
但河流也有給人類造成災害的一面,如各類水災、河流通過下蝕、側蝕兩種形式對地表的破壞、河流夾帶大量泥砂在中下游沉積后造成淤積等。
近年來,國家加大了對中小河流的治理工作,各地也紛紛出臺政策,支持鼓勵各種型式的河道治理工作。大連市歷來重視對河道的治理工作,在2009年更是明確提出了生態治河的理念,要利用3年時間,將全市315條20平方公里以上河流的重點河段治理完畢。
1 治河理念
所謂的生態治河,不是簡單的河流綠化,更不是以“美觀”、“檔次高”為目標的形象工程、景觀工程,而是以生態學理論為基礎,將人類社會與自然環境相結合,以達到生態系統的可持續發展,是生物與水工建筑的有機結合。分而言之,生態河要有以下幾個方面特點:
1)盡量維持河流的自然狀態,保留自然曲折蜿蜒、深潭、淺灘和濕地交錯的完整性,目的是減緩流速,提高滯洪補潛能力;
2)河灘地綠化,增加緩洪和蓄滯洪水能力;
3)盡量保持堤岸植物自然護坡,目的是利用植物根系固結堤岸土體,綠化河岸;
4)重視兩岸植被建設,保持水土與人文協調的聚居環境和生態體系。
近年來,某些地方及一些部門在治理河道上存在一定誤區,其出發點不是為了治理河道,而是為了出“政績”,有“形象”,工作中摻入了其他因素,必然導致工作走形。在工程地點選擇上不能夠實事求是,在具體治理措施上好大喜功。表現在:
1)只重視河流城區段及可視段的治理工作,對其他急需治理地段漠不關心、高高掛起。
2)不能堅持科學治理、生態治理理念。不能因地治宜,簡單追求整齊劃一、檔次高,喜歡選擇漿砌石、混凝土比較生硬的治理措施,以為這樣是上檔次,甚至不惜將河流兩岸豐茂的樹木伐掉而砌上漿砌石擋墻;在河里肓目修建攔水建筑物,人為在河道內蓄水;對彎曲的河流實施裁彎取直,將散亂狀態的多叉河流集中成一條主流等,人為地改變了自然河流中主流、淺灘和急流相間的格局;在河道生態綠化上不選擇適合生長的樹種,而采用松樹、銀杏等“上檔次”樹種。
2 生態治河工程措施
大連市在2009年明確提出生態治河理念,要利用3年時間,基本完成大連市流域面積20平方公里以上153條河流的生態工程建設(簡稱3153工程),并提出了《大連市“3153”河道生態工程建設實施方案》。按照大連市政府的統一部署,我市全面加大河道生態工程建設力度,2010以來,共實施生態河項目94個,治理河道長度286公里,完成土石方889萬立方米,河道綠化面積4.2萬畝,栽植各種樹木390萬余株,完成工程投資4.2億元。目前,全市河流水質和水環境進一步改善,重點河段已成為水清、草綠、林茂的綠色生態通道,為經濟社會發展提供了有力支撐。
在具體治理措施上始終堅持生態理念,主要表現在:
1)河道走向與堤線規劃
傳統的河道治理規劃,常常是從防洪的角度出發,對彎曲的河流實施裁彎取直,將散亂狀態的多叉河流集中成一條主流等,人為地改變了自然河流中主流、淺灘和急流相間的格局。而目前,為保持河道生態功能,設計時盡量維持河流的自然狀態,保留自然曲折蜿蜒河道,對局部確需調整的地段先進行論證并采取生態恢復措施。
2)堤岸結構設計
(1)對河流中寬敞、河水沖刷不嚴重的河段,采取砂礫料筑堤,堤頂堤坡栽植當地適宜生長的灌木護堤,在壩炕栽植柳樹、毛柳、楓楊等護堤林帶。
(2)我市小型河流轉彎處的凹岸,由于水流湍急,沖刷力大,單靠植物措施很難保護堤岸不受沖刷,采用天然石材、賓格網、無紡布等生態材料建設水工建筑物進行防護,具體型式有丁壩護岸、賓格網石籠護岸、干砌石護坡等。
①丁壩護岸
丁壩是比較常見的河流水工建筑物,其型式是由大體積干砌石外包賓格網或鉛絲網,插入河岸內并與河岸保持一定角度。主要功能為保護河岸不受來流直接沖蝕而產生掏刷破壞,同時在改善淤積、保全水生物多樣化方面也能發揮作用。
②賓格網石籠護岸
賓格網是包塑鍍鋅鐵絲網,內填塊石,網眼大小以不漏填充的塊石為宜,一般不超過15cm。賓格網石籠能很好地適應地基的變形,同時具有柔韌性高、不易斷裂的特點,其多孔結構也有利于生物的棲息,可與周圍自然環境融為一體。
③干砌石護坡
干砌石護坡可就近取材且施工技術簡單,造價低廉,在坡度較緩的土壩迎水面使用。其基礎配以鉛絲石籠護腳,護坡下設無紡布反濾層,堅固耐用,工程現場顯得大氣、整齊,并且不影響整個河流生態系統循環。
④大塊石護岸
對防沖能力要求不高和水流流速不大的河道,就近取材,選擇當地大塊石干砌護岸,在保護河岸的同時,使河道顯得清新、古樸,有一定的景觀效果。同時石料之間的間隙有利于河道水生物、苔蘚和草本植物的生長,改善河道自凈能力,維持水生態環境。
3 結語
大連地區的河流年際年內徑流分布不均,不同河道(或河段)應有不同治理目標,治理中盡量順應河勢,維系天然河道特征,采用不同的生態水工模式,遵循“因地制宜、因害設防”的原則,同時還要加大后期管護力度,防止河流、河堤遭受人為破壞。
總之,生態治河不是簡單的河流綠化,而是以水利綜合理論為基礎,將人類活動與河流生態有機結合,以達到河流生態系統的長期可持續發展。
【參考文獻】
【關鍵詞】景觀水;富營養;技術;生態治理
1.景觀水體的現狀
隨著社會的快速發展,人們對居住質量和居住環境的要求也越來越高,對城市生活區內的景觀水面、河道的清潔提出了更高的要求。但由于城市河湖等景觀水體多為靜止或流動性很差的封閉緩流水體,水域面積小、水生態系統簡單、水環境容量小、自凈能力差,加上外來物質的污染,極易造成水體出現不同程度的富營養化問題。水體富營養化不僅使水體喪失觀賞功能,對周圍環境造成污染,而且暴發的藍綠藻會釋放藻毒素,影響居民的身體健康。因此,對景觀水體采取一定的治理維護措施來保證優美良好的水體環境,成為了社會發展的必然方向。
2.景觀水體富營養化生態治理措施
2.1曝氣增氧技術
2.1.1工藝原理
溶解氧的含量是反映水體污染狀態的一個重要指標,水體的自凈能力受水中溶解氧濃度的影響。當水體中污染物濃度較高,耗氧過度時,單靠自然的大氣復氧和水生植物光合作用復氧不再能滿足水體耗氧。這時可用人工曝氣增氧技術增氧,提高水體溶解氧含量、強化水體對有機污染物的好氧分解,減少水中污染物濃度,為水體中水生動植物的生長提供好的生長環境,給好氧微生物的大量繁衍提供氧源。使水體恢復潔凈好氧水生生態系統,強化其自凈功能。同時,曝氣產生的氣流帶動水體的紊動,使形成的藻類不易集聚,從而防止水華的大面積暴發。
2.1.2曝氣的類型
目前曝氣的種類較多,有跌水曝氣、提水曝氣、推流曝氣、微孔曝氣、水車式曝氣、倒傘曝氣、轉盤/轉刷曝氣、空氣揚水筒等。
2.2生態浮床控藻技術
2.2.1生態浮床工藝原理
生態浮床技術是按照自然界自身規律,人工把高等水生植物或改良的陸生植物種植到污染水域水面上,通過浮床基質、浮床植物的過濾吸收、吸附作用、生物降解等作用去除污染物,達到凈化水質、抑制水體中藻類的生長、防止水體富營養化、提高水體自凈能力的目的,并起到美化景觀的作用。其控藻、凈化機理表現在兩大方面。
首先,發達的植物根系可吸附大量懸浮物,并逐漸在植物根系表面形成一種生物膜,通過生物膜中微生物,吞噬和降解水中的污染物,使其變為簡單的營養物質提供給水生植物,人們通過收割浮床上的植物和捕獲魚蝦,減少水中營養物質。
其次,生態浮床通過遮擋陽光抑制藻類進行光合作用,減少浮游植物生長量,這樣可有效防止"水華"發生,提高水的透明度。在浮床的凈化過程中,藻類的附著、沉降以及浮床的遮光作用有時比植物本身的吸收凈化作用更為顯著。
2.2.2生態浮床功能效果
生態浮床處理工藝主要有以下4個功能:
(1)水質凈化功能:通過基質和植物吸收水體營養鹽、生物脫氮。
(2)生態功能:抑制“藻華”,提供水生動物、鳥類、昆蟲的棲息場所。
(3)景觀功能:陸生和濕生景觀作物。
(4)消浪功能:對湖岸和河岸的侵蝕起保護作用。
2.3生態填料技術
生態填料具有很高的生物附著表面積,除了能起到較強的吸附作用,還能為水中微生物和有益藻類等的生長、繁殖提供巨大的生物附著表面,使大量微生物在材料表面能迅速附著并形成生物膜,以有機污染物為能量來源,通過自身的新陳代謝作用降解水體中的有機污染物。在生態填料上,已發現的物種數量多達3000~5000種,有細菌類就藻類和真菌類等。這是其它載體所無法實現的。
利用生態填料一方面可以充分利用微生物群落吸收和降解水體和底泥中的營養物質;另一方面填料可以為水生生物營造棲息環境,從而恢復或建立健康的生態水環境。
生態填料的制造使用百分百的生物惰性材質,在水中不會分解,不會產生二次污染。另外生態填料治理維護系統所需的工程投資低,運行費用為零,實施極其簡單。
2.4底泥疏浚與資源化利用技術
2.4.1底泥疏浚
底泥中含有大量微生物、底棲動物、藻類和水生植物等,在好氧狀態下,這些生物能利用吸收水體中的營養鹽,對有機物進行降解。但在富營養化的水體中,底泥中往往富含過量的營養鹽,這些營養鹽會重新釋放到水體中,造成二次污染。因此,在嚴重富營養化的水體中,就需要進行底泥疏浚消除內源污染。利用專用的底泥疏浚設備清除腐敗的底泥,可以疏通河道,降低底泥污染,增大水體透明度,為水生生態系統的恢復創造條件。
2.4.2污染底泥資源化利用
采用快速干燥措施處理疏挖底泥??焖俑稍?,干化后的底泥,可結合湖岸景觀綠地建設,用作景觀綠化用土、生產肥料、制作建筑材料等。
2.5水下生態修復技術
水下生態修復技術是基于水生態系統構建的綜合技術,通過對水體生態鏈的調控,實現水下生態系統中生產者(水生植被)、消費者(水生動物)、分解者(有益微生物菌群)三者的有機統一,構建水域生態系統實現水域的自凈。
采用水下生態修復工藝對沉水植被、挺水植被和浮葉植被進行合理分布,對水生動物進行放養,適時適量投放有益微生物,可改善水生物種群結構,促進生物的多樣化,不僅能恢復穩定的水生態系統,有效治理水體富營養化,為水生動植物提供賴以生存的自然生態環境,而且能給人們打造水清、水美的優美生態水景,使水體充分發揮其生態效益和社會效益。
3.總結
目前景觀水體富營養化問題已經成為人們必須解決的一個難題。利用單一的物理、化學方法,如機械過濾、化學潑灑藥劑等方法很難從根本上解決景觀水體的富營養化問題。景觀水體的富營養化治理,需要從生態的角度去考慮,利用各種技術措施,增加水體中的溶氧、增加水體中水生動植物、有益微生物等種群,構建完整的水生態系統。利用水生態系統的自凈能力,從根本上解決水體富營養化問題的發生。 [科]
【參考文獻】
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關鍵詞:陜北侏羅紀煤田;地下水保護;開采利用;適量截流;超量疏干
中圖分類號:TU991.11+2 文獻標識碼:A
陜北侏羅紀煤田地下水資源現狀
陜北侏羅紀煤田總面積27140km2,僅埋藏于1000m以淺的煤炭資源就達1400多億t。其煤炭低灰、低硫、低磷、中高發熱量,是國內外罕見的優質動力、液化、化工用煤,是陜北國家級能源化工基地綜合開發利用的主要目標。區內建成了神府煤炭工業開發區,規劃在建榆神煤電化工業區、榆橫煤化工及載能區集中發展煤炭化工產業。但水資源短缺制約著該地區經濟社會的建設與發展。
出于生態環境保護考慮,長期以來該區地下水開采受到限制,工業生產使用地下水基本被禁止。但是,開采侏羅紀煤炭,上部豐富的地下水是采礦安全的嚴重威脅,采煤前必須予以疏干排除。這不僅使限采地下水的環境保護政策面臨嚴峻挑戰,且使采煤疏排水零散無秩序地進行,得不到科學規劃和合理利用,面臨嚴重損失浪費水資源的問題。調整政策導向,充分利用礦區地下水緩解或解決區內的水資源短缺,滿足區內社會經濟發展的水源需求,無疑是有效保護陜北地區水資源與環境的現實選擇。為此,研究影響調整陜北水資源保護政策的基礎科學問題顯得十分必要和緊迫。
煤炭開采對地下水資源的影響
(一)采煤影響地下水的范圍與區劃
陜北能源化工基地地下水勘查研究確定,綜采方式下,采煤不影響上層地下水的覆巖厚度臨界值,在有第四系黃土和新近系粘土層存在的區域為240m,無黃土和新近系存在的區域為300m。依此推斷,采煤將直接破壞覆巖較薄的煤田中東部地區上覆含水層,影響地下水;覆巖較厚的煤田西部地區第四系含水層不會受到采煤破壞,但該區域內的地下水會因同一水流系統中采煤破壞區地下水流場的變化而受到間接影響。由此可見,采煤對地下水的影響是全局性的。
所以從宏觀上可將采煤對地下水的影響區劃分為直接影響區和間接影響區。由于含水層介質組成、厚度及地下水循環條件的差異,直接影響區采煤影響地下水的強度不同。富水性越強,影響地下水資源的強度越大。富水性強弱綜合反映了地下水的補給量大小、滲透性強弱和水資源豐富程度。
(二)煤炭開采對水質的影響
煤炭開采改變了地下水的客觀循環規律,使水質良好的地下水變成了礦坑水,經過采煤工作面的污染變成了礦坑廢水。煤炭開采對水質的影響,主要是受了有機物的污染。水化學類型一般為重碳酸鈣水、硫酸、重碳酸鈣鎂水及硫酸鈣鎂水,硬度普通較大。礦坑水排入河道后,由于河道基流量小,自凈能力差,致使河道水質快速惡化。
(三)煤炭開采對地表水的影響
煤炭開采對地表水的影響主要反映在地表基流上,煤系地層(砂頁巖)區內的天然基流主要來源于基巖裂隙水的補給,并沿地層裂隙層理就近排泄至河道,并且是沿程增加趨勢。采煤后,礦坑附近的基巖裂隙水不再排向河道,而排向礦坑,減少了河道基流來源。隨著采空區的加大,裂縫也隨之加大加深,致使地下水垂直排向礦坑,加速了地表水向地下水的轉化,導致地表基流大幅度的減少。大量資料證明,在煤炭開采嚴重地區,河道基本斷流。由于礦坑排水重新排放到河道,部分河道表面看水量似乎不減,但實際上都是礦坑廢水,天然基流基本很少。
陜北侏羅紀煤田地下水保護與開采利用對策
(一)礦區地下水保護對策
根據采煤影響地下水區劃,建立基于水資源保護的煤炭開采秩序
按照由煤田東南部邊緣向西北部腹地整體推進的秩序設置礦權和開采井田,為統一安排疏排水水源地保證采煤安全和統一利用疏排水向工業區供水做好基礎準備。在現階段水資源需求相對較小的情況下,優先開采植被生態與地下水基本無關以及影響地下水微弱區域的煤炭資源,限制開采對地下水影響強烈區的煤炭資源,禁止開采間接影響區煤炭資源,其中影響明顯區實施煤水共采,并在影響明顯區建設水源地以及適當進行植被生態補償與修復。
制定協調煤炭開采的地下水水資源開發利用規劃和植被生態補償機制
中遠期隨著采煤向煤田西北腹地推進對地下水影響的增大及水資源需求的增加,將影響強烈區設立為煤水共采區,有步驟地建設水源地,加大地下水開采的力度,增大水資源供給量的同時,根據生態植被補償機制,制定區域性修復方案,利用補償費用和開采出來的部分地下水澆灌、修復生態植被,并輔以飛播、植樹等人工干預措施促使生態植被平緩演替,避免生態環境急劇惡化。
(二)礦區地下水保護性開采利用方案
1、保護性開采利用的目標
礦區地下水保護性開采利用目標是要建立集保障采煤安全、城鎮和工業區集中供水于一體的綜合性水源工程。
開采模式
根據水文地質條件,礦區地下水開采適合采用適量截流與超量疏干相結合的開采模式。其指導思想是在間接影響區通過截流方式減少開采井田的側向流入量,在直接影響區按采煤安全要求疏干抽取地下水。由于疏干開采地下水將形成以中開采地段為中心的地下水位降落漏斗,在一定范圍內改變地下水天然流場和運動特征。因此,間接影響區需要從動態的角度確定,將直接影響區中采煤10年影響不到的區域也劃歸間接影響區。
水源工程設計為多個水源地組成,應以地下水水流系統為單元規劃建設,避免以單個井田逐一部署實施??紤]采煤進度和我國各類規劃以“五年”為基本跨度的習慣,水源地設計壽命原則上應控制在20~30年。水源地集中取水地段和開采井布設以保證采煤安全和避免采煤塌陷對水源地的破壞為原則,開采井設計為大口徑管井。截流開采井應垂直于地下水流向,線狀布設在間接影響區一側,開采量要適宜,控制在勘查評價的可采資源量范圍內;疏干開采布設于直接影響區,開采井要相對集中,并適度遠離采區,開采井數量和間距根據地下水富水性強弱和采煤進度等因素確定。開采過程中,截流開采將隨采煤推進向疏干開采轉化,開采量也應隨之逐漸加大。
(三)加強煤礦生產水資源論證制度
煤和水共存于地下巖層中,煤炭開采也是對水資源的開采,對環境的開發,同時,煤炭開采對水資源的影響是非常嚴重的。為了降低煤炭開采對水資源的影響程度,因此,必須加強煤炭工業建設項目的水資源論證制度。論證范圍應為新建、改建、擴建的煤炭工業建設項目,論證內容應包括開采和加工取水用量、礦坑排水量等,對水資源水環境的影響及其防治措施。論證后須經水行政主管部門審查批準,方可辦理取水許可的相關手續。
(四)開展煤炭開采對水資源影響的監測和評價工作
要將煤炭開采對水資源的影響程度降低到最低,就是要在全省范圍內對所有煤礦生產過程進行水資源影響程度的全面實時監測,通過全面監測、分析,評價煤炭開采中水資源的量、水質等變化情況,為煤炭的有續發展和水資源管理與合理利用,提供科學的決策依據和提出采取的防治保護措施。
(五)加大煤礦礦坑排水綜合利用力度
陜北侏羅紀天然水資源不足,一是要大力開展節約用水;二是要合理開發、高效利用現有的天然水資源;三是加大廢污水處理回用和礦坑排水的綜合利用力度。
中水利用是當今世界廢污水資源化的一種新技術,礦坑排水綜合利用,就是經過處理后,作為對水質要求不太高、與人體不直接接觸的場合用水,如噴灑草坪、道路、消防等用水,對控制污染、節約用水有著積極作用。據調查統計和測算,陜北侏羅紀煤礦礦坑排水量每年約為3.0億m3左右,除約30%礦井生產利用外,約70%排放到附近溝谷和河道,既浪費了水資源,又對地表水、地下水及水環境造成嚴重污染。因此煤礦礦坑排水必須經處理達標后,方可排放,同時,必須加大對煤礦礦坑排水的綜合利用力度。
參考文獻
[1]葉貴鈞,張萊,李文平,等.陜北榆神府礦區煤炭資源開發主要水工環問題及防治對策[J].工程地質學報,2000.4.