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【關鍵詞】生態水利工程;水利建設;現存問題;作用
1水利工程建設中生態水利工程設計的意義
在環境管理和生態設計這一領域中,水利工程生態設計的理念正在悄然興起,并逐漸成為水利工程設計中一項重要的環節。所謂的生態水利工程設計,就是對水利建設過程中,會造成的環境污染以及生態破壞程度進行評估,研究,并根據具體情況調整,改善施工方案,以及采取相關的保護手段,從而將環境污染,以及生態破壞程度,降至最低。生態水利工程設計具有很強的綜合性,相較于普通的水利工程設計,生態水利工程不僅僅要滿足河流綜合治理中總的要求。
2生態水利工程設計在水利建設中的重要性
眾所周知,傳統的水利工程建設,會對其河流的生態系統造成很大程度的影響甚至是破壞,具體體現在兩個方面:首先是自然河流的非延續性,因為水利工程建設,往往是順河流方向進行的,因此會對河流的延續性帶來影響,原本連續不斷流動的河流,因為水利工程的建設,變成了靜止的湖泊,其生態系統為了適應這樣的改變也會發生一定的變化,不僅如此,河流流速,河水深度都于以往有所不同。而一些長期生活在過去水域環境的動植物,又不得不重新適應新的生存環境,而一些適應能力,調整能力較差的生物,就不得不面臨優勝劣汰這一實際狀況;其次自然的河流變成了溝渠,天然河流被改造成人工湖泊,水利工程對水流進行了攔截,上游的水無法順利流至下游,水量也因此增加,上游蓄水量的增多,迫使上游的水面深度,水面寬度有所增加,于是乎就需要淹沒更多的陸地。
3水利工程建設中的生態水利設計的基本原則
所謂的生態水利工程建設,首先要確保人與自然的和諧,其次要確保資源開發與資源保護的平衡,從而讓水利工程服務于社會,并且改變、調整相關的體制,觀念,使水域環境得到不斷的優化,保證水域安全,讓水域生態得到改善,從而讓可持續發展戰略能夠落實到位。除此之外,還要重視水利工程的防洪安全,必要時,要建設水安全體系,建設防洪工程以及采取其他相關措施,從而提高水安全體系的防御能力。與此同時,還需要對水資源的保護、節約和合理配置等問題提高重視程度,從而在一定程度上,提高水資源治理、保護和改善的承載能力。另外,還要將護岸工程落實到位,做好河道清淤工作,并加強監督管理,從而保證生態水利工程建設的順利開展。
4生態水利工程設計中存在的問題
4.1生態水利工程和水利工程的結合問題
伴隨著社會的快速發展,人們對于水利工程建設的要求也越來越高,首先要確保水利工程建設不會對環境造成污染,生態造成破壞,其次才是確保供水、供電的有效進行。而當前,我國在這些方面上,仍有許多問題等待解決,其中最主要的問題,便是生態水利工程和水利工程結合還不夠充分,進而造成生態水利工程發展受到限制。
4.2水利工程相關設計人員的生態意識還不夠高
當前,人們的環保意識都在不斷的加強,對環境的重視程度也日益提高。為了確保水利工程建設不會對環境以及生態造成影響,相關的設計人員,在工程設計的過程中,應結合當前水域狀況以及周邊環境進行設計,除此之外,設計人員應該提高自身的環保意識和相關環保知識。但當前我國的水域工程設計人員只注重水利工程的實用性,很少結合實際狀況對設計方案進行調整,這些問題,都直接影響到生態水利工程的順利發展。
4.3生態水利工程設計不標準
當前,我國的生態水利工程仍處于剛起步的狀態,相較于其他發達國家,還有很大的進步空間。我國生態水利工程的設計人員在設計方案時,總是參照以前的設計方案來,并未有專門的水利工程設計要求和標準,設計時鮮少從實際出發,導致水利工程在施工時常常會出現不可預估的實際問題。另外,有的生態水利工程在設計時,選擇的地理設計環境與實際地理環境有較大差異,設計方案投入施工時才發現難以開展水利工程,有些設計人員實地考察過,但并不重視環境差異這個問題,選擇繼續保持原有設計方案,有的設計人員甚至忽略實地考察這一過程,直接著手開始設計,導致設計方案并不能在實際環境中運用,造成時間成本和人力資源的浪費,當地的生態結構也因此遭到破壞。
5生態水利工程設計的具體應用
5.1為水生態中的生物提供空間生存和繁衍
在整個生產水利工程中,每一條河道、每一道堤防、每一株河畔植物都屬于一個大整體。在水生態系統中,專門設計了堤防,在堤防底部的護底上,設計人員專門設計了流速不同的變化帶,為魚類提供活動場所,同時,設計人員設計直徑不同的孔隙,專門為生物生長和繁衍準備,加上每條河流兩旁都會建造草叢和綠樹,供鳥類和昆蟲類生長、覓食和繁衍,共同促進水生態系統的循環發展。
5.2增強水體的自凈作用
當水體中有機污染物受到氧化作用的影響,便會直接轉化為無機物,該過程也被成為水體的自凈。在水利工程中,專門設計出流速不同的雨道,在促進魚類繁衍活動的同時,也提高了水中的含氧量,水的溶氧能力不斷增強,水中大量需氧微生物也因此生長。水生態系統中還有一定數量的需無機鹽的營養物,這些物種根上有需要微生物附著的生物膜,所以增大了無機鹽的需求量,也同時增大了有機污染物的轉化需求,整個水體凈化能力得以加強,水系統的水質也因此得到改變。
5.3調整流域尺寸
水利工程在設計時,必須考慮整個生態系統的結構,有的河流在進行生態修復工作前,必須設計出完備的修復計劃,河段的空間尺寸和短期尺寸都不是修復的考慮區域,整個流域的尺寸才是修復的主要內容,這才應當是修復計劃的考慮內容。生態水利工程便很好地掌握了河段流域的性質,注重了整體修復的修復方案,實現修復的長期性和實用性,從根本上提高生態系統的穩定性,盡可能減小人為操作的痕跡,以最大限度地保證生態系統的完整性。
【關鍵詞】青年湖;富營養化;生態修復
遼寧省政府對遼寧友誼賓館青年湖水質改善工程非常重視,同時我國在污染湖泊的治理方面,工藝技術相對成熟,可確保湖水水質得到有效改善。為了更好地迎接2013年12屆全運會在遼寧召開,遼寧省政府與沈陽市政府加快了對市區環境的整治,為城市污染湖泊治理工程建設提供了資金保障。
1.工程概況
青年湖歷史上隸屬于北陵公園,1971年,為了改善接待環境,確保政務接待的安全,省政府決定將北陵公園西側12萬平方米的青年湖區劃入友誼賓館范圍。1985年,省政府投資對青年湖進行了清淤改造;2002年,省政府對青年湖及周邊環境進行了綜合改造,按照與北陵公園建筑風格相協調的原則,修建了仿古圍墻,沿湖甬道。同時為了防滲在青年湖底鋪了一層無紡布。
遼寧友誼賓館青年湖平均水深5m,青年湖湖水來自其臨近的北運河河水。每年補水50萬m3。由于北運河河床高于青年湖湖面,故青年湖只能從北運河引水,無法向北運河排水,使整個青年湖形成死水。
2.水環境問題分析
在對友誼賓館青年湖基本情況進行了解之后,遼寧省環境科學院對遼寧省友誼賓館青年湖進行多次采樣調研。
首先,遼寧友誼賓館青年湖大部分點位總磷為0.5-1mg/L之間,個別點位總磷達到2mg/L。大部分點位總氮為2.3-3.5mg/L之間,個別點位總氮達到4.5mg/L。
其次,從監測結果來看,青年湖大湖水質COD指標介于《地表水環境質量標準》III類水質和IV類水質之間。總氮和總磷指標屬于劣V類水質。
第三,青年湖屬于城市深水湖泊,監測結果表明,不同深度水溫差異顯著。但總氮、總磷等指標無顯著差異,說明不同水層之間存在垂直水體交換。水質改善工程需處理的水量為全部湖水,總水量為48.25萬m3。
第四,青年湖水質透明度下降主要是由于湖水中磷、氮含量過高,導致湖水富營養化。從而使湖中藻類大量繁殖,湖水顏色變綠、變深,透明度下降。
3.工藝方案比選及可行性分析
3.1處理水量及設計規模確定
遼寧友誼賓館青年湖水面面積約10萬m2,分為小湖和大湖兩部分。其中小湖5000m2,平均水深1.5m。大湖面積9.5萬m2,平均水深5m。本工程項目處理總水量48.25萬t。
3.2場址選擇
由于考慮到友誼賓館青年湖周邊可用地比較緊張的情況,按照水質凈化與景觀建設相結合,盡量減少工程痕跡,以生態修復為核心的原則,采取原位生態修復,在湖面建造人工浮島,在小島、小湖和大湖西南角各安裝一套循環過濾系統,并做相應隱藏處理,同時為了增加氮的去除效果,可串聯一個沸石過濾裝置,在水下安裝靜音水下風機。
3.3工藝方案比選
根據遼寧友誼賓館青年湖水質現狀及處理目標,共提出4套方案進行比選。一是通過建設凈化設施對來水進行凈化處理,二是采用抽取地下水補水,三是采用投加藥劑的方案,四是采用水質生態修復系統工程。
3.3.1北運河河水凈化后補給青年湖方案
源頭治理是一切污染治理的根本方法[1]。友誼賓館青年湖水質較差的原因主要是由于進水氮、磷含量過高。為了從根本上解決這一問題,提出抽取地下水對青年湖補水和北運河河水凈化后對青年湖補水兩套方案。
目前遼寧友誼賓館青年湖每年從北運河進水3次,第一次進水30萬m3,第二次、第三次進水,每次進水10萬m3。一般進水在5天內完成,每天進水6萬m3。由于友誼賓館場地條件限制,選用相對占地較小的石英砂濾池或者生物活性碳濾池。濾池濾料厚度為2m。濾速可以達到10m/d,處理6萬m3/d的水量,需要濾池有效面積6000m2。加上構筑物墻體、設備間、管道等占地,總占地面積達到近1萬m2。從衛星照片上觀察適于建設進水過濾系統的青年湖東南角除去保護隱私的圍擋等,可用地總面積不足3000m2,不能滿足需要。
目前的進水方式是第一次進水在5月1日前完成,進水30萬m3。這主要是因為:一、經過一年的蒸發,升華,青年湖景觀用水嚴重缺乏,急需補水。二、5月1日前后,大伙房水庫放水用于北運河沿線水田“泡地”,此時水質較好。如果采用全年進水,北運河水質較差時單靠濾池達不到處理目標。三、5月1日過后各種政務接待陸續開始,必須保證青年湖景觀的完整性,短時間,高水力負荷進水。所以將進水時間調整為每年5月至9月均勻進水以降低日進水負荷是不可行的。
由于友誼賓館可用于建設項目的場地有限和短時間、高水力負荷進水的特殊要求。采用北運河河水凈化后補給青年湖方案是不可行的。
3.3.2抽取地下水補水方案
友誼賓館綠化用水每天用水700m3。同時考慮到湖水蒸發等因素,每年補水50萬m3。由于湖水較深,冬季深層湖水并不結冰,補水為全年補水,平均每天補水1370 m3,每小時流量57 m3。采用上海藍升泵業200QJ50-78/6 19.5KW,流量60m3,揚程78m。單價 6048元。運行費用主要是水泵電費和自備井水費。合計年運行費用109.67萬元。
從上述分析可以看出采用抽取地下水補水方案,投資成本和運行費用都比較低。但此方案在進行投資估算中假設了2個前提:1、不用經過地質勘查,可以確定抽取70m深地下水時青年湖水位不下降。2、根據遼寧省及沈陽市相關法規,抽取地下水補充景觀用水是允許的。
通過進一步的調查研究,我們發現友誼賓館青年湖最深處水深達12m,湖水已經與淺層地下水相連接,很有可能抽取70m深地下水時會形成小循環,無法通過抽取地下水補充青年湖水。另外在《遼寧省禁止提取地下水規定》中提出,自2011年4月1日起施行,全省各地禁止提取地下水。
因此,抽取地下水補給青年湖景觀用水,不僅在技術可行性方面存在問題,在政策法規方面是堅決禁止的。
3.3.3投加藥劑方案
投加藥劑是治理重污染水體常用的方法。重污染水體由于厭氧反應產生氨、硫化氫等臭味氣體時,通過投加各種氧化劑可以快速緩解和降低臭氣濃度,取得較好的效果[2]。常用作殺藻劑的化學藥品有硫酸銅和西瑪三嗪。采用藥物,數天內對殺藻會起到效果,但長期使用會造成湖泊退化。
使用化學藥劑除藻,需要向水中引入新的化學成分,這些化學成本不僅對藻類有抑制性,對其他生物也存在毒性。如治理微囊藻水華的方法,多用硫酸銅等藥物清殺,但在生產實踐中發現有時候并不理想,往往在清殺之后,微囊藻水華照樣大量出現[3]。此外,現階段的清殺藥物對藻類并無選擇性,在殺死微囊藻水華的同時,也殺死了其他藻類,污染了水體。
遼寧友誼賓館青年湖湖底鋪設防滲膜,如果采用一般的氧化劑或絮凝劑投加方案,將對整個青年湖的生態鏈造成極大不良影響。所以本次藥劑投加方案選用了一種韓國GCM水處理劑,該水處理劑選用天然無機材料作為原料,通過酸化、煅燒、粉磨等多道工序制作而成,處理效果較好。GCM天然復合無機水處理劑價格是64.9元/kg,GCM是1kg大約能處理40噸的水,所有總水量是95萬噸,所以大約需要是23.75噸。一次投加藥劑的藥劑投資為154.14萬元。一次投加藥劑后可維持較好水質時間為1個月。
由上述分析可以看出,雖然GCM天然復合無機水處理劑生態安全,處理效果好。但由于青年湖水量太大,GCM藥劑價格相對較高,導致單次加藥造價過高,缺乏一定的實用性。
3.3.4生態修復方案
生態修復方案是當前廣泛應用于城市湖泊治理的一種綜合性水質修復方案集成[4]。北京的陶然亭公園內的景觀湖,深圳荔枝湖等眾多景觀水體均采用生態修復方案。
近年北京陶然亭公園補水水源變為再生水,園區水域水質不斷惡化,水華頻繁發生。因此,急需通過水質改善工程提高水體水質,抑制水華發生,提升水體景觀價值。由于水體及水源的營養元素指標超標嚴重,采取綜合的減污措施加以去除;而水體靜止也是造成水華的主要原因,應增加水體的流動性。綜合考慮陶然亭湖水的實際情況,選擇循環過濾、軟性生物膜載體和水生植物等措施去除水體污染物質;通過循環過濾及推流曝氣等措施增加水體的流動性。
深圳荔枝湖湖面總面積10.91萬m2,蓄水量為10萬m3,平均水深1m。荔枝湖污染嚴重,水質達不到地表娛樂景觀水質標準要求,水體感官差,透明度低,湖水呈暗綠色,局部出現黑臭現象。采用水力自動化曝氣過濾、人工濕地凈化、臭氧滅藻湖水大循環的處理工藝。
遼寧友誼賓館青年湖與上述案例最大的區別是湖水深。上述案例的平均水深在1m-1.5m,而青年湖平均水深5m,最深處達到12m。這就使整個工程處理水量遠遠大于上述工程。所以遼寧友誼賓館青年湖水質改善項目采用了人工浮島、循環過濾系統,水下風機曝氣以及生物操縱等工藝在內的綜合性生態修復方案。
生態修復方案安全、可靠運行成本和費用低。而且在改善水質的同時創造出與遼寧友誼賓館相協調的優美生態環境。
4.結論
針對友誼賓館青年湖水體富營養化和無清潔補水的現狀,重點對青年湖內水質進行綜合治理,采用生態修復的方法,確保湖水水質在的改善提高后保持長期穩定效果。
參考文獻:
[1]周懷東,彭文啟.水污染與水環境修復[M].北京:化學工業出版社,2005:249-260.
[2]劉正文.湖泊生態系統恢復與水質改善[J].中國水利,2006,(17):31-33.
關鍵詞:綏芬河流域 緩沖區 保護規劃
綏陽林業局施業區內擁有大小綏芬河兩大水系,作為自然界最重要的生態系統之一,她的存在為林區生態提供著重要的基礎保障,為切實使大小綏芬河兩大水系保持良好運行態勢,實施對大小綏芬河流域兩岸緩沖區進行規劃整治和保護,為此特提出大小綏芬河流域緩沖區恢復保護規劃。
1.施業區地理位置
綏陽林業局地處黑龍江省東南部,南北長150千米,東西寬50千米,施業區總面積516451公頃。局址設在東寧市綏陽鎮。
2.水文概況
施業區區內有大小河流160多條,屬綏芬河水系,主要有大綏芬河、小綏芬河、大黃泥河、小黃泥河、大寒蔥河、小寒蔥河、細鱗河、黃金河、瑚布圖河等。
大綏芬河源于吉林省琿春市西北部的森林山(圖門山),全長443千米,施業區內流長160千米,總體流經汪清縣、東寧縣、俄羅斯,注入日本海。
小綏芬河源于雙橋子林場北部神洞山,全長133千米,施業區內流長101千米,在河灣施業區匯入大綏芬河。
3.其它資源
區內有國家重點保護的動、植物資源十分豐富。有紫杉、松茸、東北虎、東北豹等珍稀動、植物。
4.設置緩沖區的意義
緩沖區是河流生態系統與陸地生態系統進行物質、能量、信息交換的一個重要過渡帶,成為兩者相互作用的重要紐帶和橋梁。在河流兩岸各設置一定寬度的緩沖區是重要的河流生態修復方法,緩沖區修復可起到分蓄和削減洪水的功能,其次,河流與緩沖區河漫灘之間的水文連通性是影響河流物種多樣性的關鍵因素。此外,河岸緩沖區還具有其他修復作用,包括將洪水中污染物沉淀、過濾、凈化,改善水質;截留、過濾暴雨徑流,凈化水體,提供野生動植物的生息環境,保持景觀的自然特征;為人類提供良好的生活、休閑空間等。因此,修復緩沖區生態對增加動植物物種種源、提高生物多樣性和生態系統生產力、治理水土流失、穩定河岸、調節微氣候和美化環境等均有重要的現實和潛在價值。
5.流域緩沖區現狀
施業區內大小綏芬河及溪流流域緩沖區視河流的寬度、受干擾情況而確定。
大小綏芬河流域緩沖區的寬度為:無人為干擾區(山地、濕地、丘陵和林地)兩岸各10米;人為干擾區(耕地、兩荒地、地栽木耳擺放地)兩岸各20米、人為干擾區(居民區、道路)兩岸各30米。
大小綏芬河區域內緩沖區總面積為321.4公頃,其中大綏芬河流域緩沖區為150.6公頃,小綏芬河流域緩沖區為170.8公頃;其中大綏芬河流域緩沖區各段無人為干擾區面積為112.2公頃、各段人為干擾區面積為38.4公頃,小綏芬河流域緩沖區各段無人為干擾區面積為128.7公頃、各段人為干擾區面積為42.1公頃。
緩沖區內各段無人為干擾區由于是水保林、封山育林區,所以這段流域生態系統連續完整。
緩沖區內各段人為干擾區由于受人為對河流的開發治理修建的道路、堤防和硬質化邊坡等,對自然緩沖區的連續化,對河流生態系統造成不同程度的損傷;各段人為干擾區內來自耕地、地栽木耳擺放地及居民點潛在影響主要體現為,農藥、化肥的使用因地表徑流致使殘留農藥、氮和磷流入河中,產生的食用菌廢料、生活垃圾被人為傾倒于河岸,對緩沖區的功能造成不同程度的影響,所以恢復緩沖區內各段人為干擾區的生境是十分必要的。
6.改善和恢復緩沖區的方法
6.1植被恢復
植被恢復具體講就是對緩沖區內各段人為干擾區的耕地逐年進行規劃退耕還林,恢復緩沖區的固有功能,減少緩沖區內各段的人為干擾,逐步增大緩沖區的連續性;同時利用濕地植物構建新的水生植物系統綜合人工濕地、微生物及水生動物協同凈化等原理設計的生態修復系統,可除去流如河中水體的營養鹽和有機物,從而達到構建具有完整營養級結構的水生動植物生態緩沖系統。
6.2生態護岸恢復
對河岸進行加固,防止河道淤積、侵蝕和下切,同時多孔護岸材料也為植物的生長提供了有利條件,為野生動物提供棲息地,保障自然環境和人居環境的和諧統一。透水的護岸保證了地表徑流與地下水之間的物質、能量的交換,也保證了生態脆弱緩沖區的功能的加強。
6.3垃圾清理恢復
在制定林地垃圾管理辦法和組織機構的基礎上,對緩沖區內各段人為干擾區的各種垃圾進行清理,改善該區的林地衛生環境,增強緩沖區多種修復功能,從而達到修復河流水環境的目的。
7.保障措施及時限
7.1制定退耕還林計劃
在已往對緩沖區耕地退耕還林成果的基礎上,逐年對緩沖區內各段人為干擾區的耕地、地栽木耳擺放地進行規劃退耕還林,恢復緩沖區的固有自然生態功能,最大限度地減少緩沖區內各段的人為干擾,還大小綏芬河水系整體優良水環境。
7.2實施專業整治和監督
按照“森林認證”的要求及現實形式,認真執行《綏陽林業局施業區內林地垃圾管理實施方案》和《綏陽林業局食用菌擺放地及廢料處理管理辦法》的通知要求,繪制緩沖區兩岸專項管理區劃示意圖,對緩沖區兩岸進行專項清理和整治,定期檢查監督和總結。
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。
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【關鍵詞】土壤修復;風險評估;設計原則
一、遼寧省實施生態修復的意義
遼寧省已正式被列為全國生態省建設試點,為了建設生態省,遼寧省已制定了《遼寧生態省建設規劃綱要》,將遼寧省生態省建設規劃期限定為20年,分為起步、整體推進、完善提高3個階段。《綱要》提出,到2025年,遼寧省將基本建設成為經濟發達、生活富裕、環境優美、文化繁榮、社會和諧的生態省。其根本目的是要以保護環境優化經濟社會發展,著力建設資源節約型和環境友好型社會,推動區域走上生產發展、生活富裕、生態良好之路,為子孫后代留下良好的生存和發展空間。
遼寧土地生態環境問題主要體現:農田土壤因多種污染源受到污染,工業企業搬遷及固體廢棄物堆放造成遺留污染廢棄地;礦山及基礎工程建設造成土地生態破壞;因自然、經濟及人為因素形成生態脆弱區。煤礦和鐵礦,采礦、地表剝離、礦渣、煤矸石等占用大量土地。
二、生態修復技術及管理現狀
1.土地生態修復技術現狀
生態修復目前還是一個比較年輕的研究領域,它既包括污染環境的生態修復,也包括非污染環境的生態系統的修復,即通過生態系統自組織和自調節能力,修復遭到破壞的生態環境。生態修復具有多學科交叉的特點,需要生態學、物理學、化學、植物學、微生物學、分子生物學栽培學和環境工程學等多學科的參與。生態修復技術還運用遙感影像數據(衛星影像,航片),結合區域綠地、土壤、氣象資料,以及規劃區域的建設歷史和未來發展規劃進行詳細調查,注重社會、經濟、文化、景觀等全方位的生態化。針對于污染土地的修復,又主要包括兩個方面的內容,即對污染農田土壤的修復和針對工業企業搬遷及固體廢棄物堆放造成遺留污染廢棄地的修復。對于非污染環境的生態修復,則包括對礦區、重要基礎工程建設等造成的生態破壞區和處于農牧交錯帶的生態脆弱區進行的生態修復。對于污染土地、生態破壞區和生態脆弱區的生態修復,各國對修復和管理具有特定的規范、方法與程序,雖然在規范的具體內容上有各自的特點,但均涵蓋土地的評價與分析、修復方案與措施及修復實施與管理維護三大部分。
修復區土地評價與分析包括修復區調查、風險評價和修復目標的確定,污染土地調查涉及土地物理條件、污染特性、暴露途徑、受體調查;生態破壞區和生脆弱區調查包括結合區域生態環境狀況、水土流失狀況、土壤保水能力、礦區塌陷、植被情況、土地利用等,風險評價是判斷污染土地風險水平的重要手段和修復目標制定的重要基礎,生態修復的目標有兩種:一是認為將污染或生態破壞環境恢復到接近于它受干擾前的自然狀態的管理和操作過程,即回復到生態先前或歷史上的狀態;另一張是污染或是生態破壞環境的修復要在于消除對任何生物有害的污染,重建適宜人與動物,植物等生存的生態環境,所以無需回到先前的歷史狀態,而是重新建立新的生態環境。
修復技術的選擇是土地修復的核心內容,根據實施的位置分為“原位修復”和“異位修復”。生態修復是在生態學原理的指導下,以生物修復為基礎,利用特異生物對污染物的代謝過程,借助物理修復、化學修復和工程技術措施,通過優化組合,使之達到最佳效果和最低耗費的一種綜合污染環境修復技術。生物修復技術包括:植物修復、動物修復和微生物修復三種類型。物理修復技術包括:物理分離修復技術、土壤蒸氣浸提修復技術、固化/穩定化土壤修復技術、玻璃化修復技術、熱力學修復技術、熱解吸修復技術和低溫冰凍修復技術等。化學修復技術包括:淋洗技術、溶劑浸提技術、化學氧化修復技術、化學還原于還原脫氯修復技術、原位化學反應處理墻修復技術以及電化學修復技術等。在修復技術選擇的基礎上,針對整個污染土地進行技術集成,形成總體修復技術體系,制定修復方案。對于礦區及基礎工程建設造成的生態破壞區,可采用的生態修復技術包括土地整治、安全防護、生態功能重新設計、植被修復等。礦區生態修復技術主要有:露天采場的工業旅游場地開發、固體廢物處置場、恢復為水面等二次開發用地形式的生態修復;露采場邊坡的生態修復,主要包括兩方面內容:一方面是邊坡的排險,消除崩塌和落石隱患,這是治理的基礎,另一方面是植被恢復,充分發揮植被的固土、滯塵、涵水、同化和改善氣候的生態功能;廢石場、尾礦庫的全面整地覆土、穴狀整地、穴內客土、建立植被的生態修復;塌陷區的安全防護措施建設的生態修復;將礦山廢棄的機械、建筑、道路、礦床以及礦產品堆放場等建設成為礦山公園,將礦山廢棄的水域建成礦山人工濕地,將礦山廢棄的平地建設成為居住用地和工業用地,將礦山廢棄的洼地、盆地建設成為養魚場、垂釣園,將礦山廢棄的坡地建設成為林業和畜牧業基地。公路、鐵路、風電、水利工程等基建項目的生態修復技術包括邊坡錨索加固工程、生態護坡工程、植生層修復、植被層修復、水土保持生態修復,具體體現為大型植物坡面建植技術,坡面植被景觀造型技術,厚層基質錨網噴附技術,棉網狀植生帶技術和連續纖維加固噴附技術、還包括了對退化河流、退化綠洲、退化水庫和退化礦區等生態系統的生態修復。修復方案是指導修復工程實施的依據,方案的合理性、系統性直接決定了修復工程能否順利進行和達到預期的修復目標。盡管現在已經有較多完整的生態修復技術,但目前還不能從整體層面上提出適合于解決遼寧省生態環境問題的技術,因此有必要對這些生態修復技術進行集成,以利于遼寧省對生態修復進行規范化管理。
修復工程的實施、管理與維護則是土地生態修復的具體實施階段,主要包括修復工程實施運行、維護和監測、修復效果評價等三方面的內容。修復工程的設計與實施應根據土地條件,按照修復技術方案,明確修復具體過程;修復工程運行、維護與監測貫穿整個修復過程,以確保修復有效性和修復目標的實現;土地生態修復效果評價則是考察修復目標的達到程度與修復工程成敗的重要參數。
2.土地生態修復評價
不同的受污染地,不同礦山不同開發階段,不同的占地類型,生態修復的制約因素、修復目標和重點是不同的。對于污染土地的生態修復,修復后目標污染物應該達到規定指標限值。評價范圍應該與制度的修復方案確定的范圍一致,根據生態修復報告中定樁資料和地理坐標勘察確定修復范圍和深度,核實修復范圍是否符合修復方案的要求。制訂采樣方案應包括采樣介質、采樣區域、采樣點位、采樣深度、采樣數量、檢測指標。應根據目標污染物與目標修復值進行分區采樣,對于異位修復應在原址邊緣和內部進行采樣,對于原位修復主要在修復區內進行采樣。根據生態修復的面積進行污染物目標值比較,小型修復項目可采用逐一比較法,大型生態修復項目可采用t檢驗法評價修復效果。在對污染土地進行物理、化學以及生物修復后,土地再利用前需要根據再利用目的對可能殘留的污染物或修復劑是否會產生生態安全和人類健康問題進行風險評價,可以采用原位觀察法,實驗室模擬觀察法,微宇宙法和現場經驗與推導方面分析如何對修復土地再用進行生態風險評價。
礦山生態修復考核指標也應根據礦山不同開發階段,不同的占地類型,不同的受污染地,分別設立,分別考核。礦山施工期結束后即為生產期,對于整個工程是以投產為標志。對于單個工程以單個工程投產為標志,服務期以單個工程服務期滿為標志,如有的礦山設有二個以上廢石場,在生產初期用一個廢石場,待第一個廢石場服務期滿后再啟用第二個廢石場,以此類推。礦山塌陷地、受污染地也是一定得范圍為標志,所以礦山生態修復應以單個工程和場地為單位考核較為合理。露天采場、廢石場、尾礦庫、塌陷地具有明顯的時空變化特征,在生產期,只有永久邊坡、平臺可以進行生態修復,因此這類場地在生產運行期只能對這部分進行考核,在服務期滿后應對整個場地進行考核。塌陷地是隨時間推移逐步塌陷、逐步穩定的過程,對塌陷地只能對穩定區進行生態修復,在時間上有滯后效應,對于塌陷地一般是對相對穩定區進行生態修復,進行生態修復考核。工業場地、辦公生活區主要是建構筑物,生產期用綠化率來考核,一般按15%計,在服務期滿后,則要看工業場地是否作其他工業用地,如用作其它工業用地,則仍用綠化率考核,如拆除,則用生態修復率考核。道路管線區達到國家關于道路管線綠化要求即可。臨時占地在施工結束后應立即進行生態修復,生態修復率應達到90%以上。
三、污染土壤生態修復工程原則
1.“以人為本”的原則
農田污染土壤修復可以削弱和降低污染土壤中污染物進入食物鏈的風險,從而保障食品品質,降低對人體健康的潛在風險。
2.農業生產最小化原則
農田是農村農民生活保證的根本,因此,污染土壤修復工程應建立在對農業生產影響最小化的基礎上,最優選擇是不影響農業生產活動的同時,實現土壤中污染物的有效去除。
3.成本最低原則
大面積農田的修復需要考慮農田所有制和修復技術特點。對于承包責任制大面積農田,修復過程涉及不同富裕程度家庭,修復周期會影響政府扶助資金數量,因此修復技術所需材料和工程的成本應保持最低化,從而保障農民的積極配合和政府資金投入。
4.土地利用決定原則
污染物修復限值由土地利用形式決定,總體上可以將污染土壤分為自然用地、農業用地、商業/居住用地和工業用地,不同土地利用方式土壤修復限值不同。
5.修復技術無害化原則
農產品直接進入食物鏈,影響生態系統和人群健康。因此,修復過程盡量減少污染物中間代謝產物的二次污染和修復技術本身帶來的污染或對土壤生態系統的破壞問題。
四、污染場地土壤污染現狀分析與評價
采用科學的布點方式對修復場地的污染狀況進行詳細調查和科學評價,掌握場地內土壤污染物的種類與含量及空間分布特征,同時,了解污染場地的地址、水文、氣候和土地用途等情況。
五、污染物健康風險評估
在了解場地污染狀況的基礎上,針對土地農業利用方向,根據暴露途徑和暴露人群特征,結合大氣懸浮顆粒物中污染物狀況,進行健康風險分析,并結合污染物遷移特征進行風險預測。
六、示范區建設和運行、監測及效果評價
根據場地評價與污染土壤修復技術適宜性評價結果,選擇有代表性的土壤污染場地,進行征地及試驗示范區的規劃和建設。
對示范修復的運行效果進行連續綜合監測、生態毒理評價,確定修復運行的最佳參數,并進行運行效果評價。
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(貴州師范大學生命科學學院,貴州 貴陽550001)
[摘要]在城市生態系統中城市濕地地位十分重要。在高速城市化的背景下,城市濕地的改造必要且迫切。綜合國內外城市濕地改造理論,認為城市濕地的改造應當尊重其自身特點,結合每個城市濕地的水文氣候、地質生物、人文政治等客觀條件。在科學的理論指導下長期有序地進行改造是未來城市濕地發展的必由之路。
[
關鍵詞 ]城市濕地;生態系統;濕地改造;改造理論
[作者簡介]劉 超,碩士研究生,E-mail:276469607@qq.com
[收稿日期] 2015-04-23
0引言
濕地是介于水域和陸地之間的過渡生態形式,兼具二者的功能特征,具有生態多價值性。城市濕地更是城市生態系統中的重要組成部分,具有不可替代的生態功能,是陸地生態系統中最佳的利用方式[糾。城市濕地不僅是各類生物的重要棲息地,還是人類居住環境的重要調節體。具有包括直接使用價值、間接使用價值、選擇價值、遺產價值和存在價值等多種價值。其表現形式包括河流、湖泊、池塘、農田、水庫、沼澤及濱海等。
1城市濕地特點
城市濕地十分脆弱,自我修復能力較差。人為破壞是導致其不斷惡化的主要原因,許多人為干擾對其的破壞是不可逆的,因此對城市濕地進行有計劃、有步驟地改造是必要且迫切的。城市濕地不同于森林、海洋等生態系統,具有自身特點,尤其是與人類密切的共生關系,決定了對其修復改造理論不同于其他生態系統。
1.1跨度大
天然城市的選擇標準之一是其周邊有相對穩定的水源,如河流、湖泊及沼澤等。歐洲的許多水體,如萊茵河、多瑙河,流經多個國家;我國的長江、黃河及雅魯藏布江等流經省份眾多,單一省份或地區的治理往往達不到預期效果。
1.2改造周期長
許多城市濕地范圍大,被破壞原因多,被破壞程度不同,對其改造必然是個相對漫長的過程。如韓國光州城市濕地的綜合改造項目自2004年開始,中期目標至2009年,長期目標至2014年;美國佛羅里達州南部森林濕地的修復改造則用了3年多才完成預期目標。
1.3破壞原因多樣
城市濕地的破壞包括天然退化和人為干擾,其中人為因素為主要干擾因素。
1.3.1水體
1)水體富營養化 城市濕地水體富營養化原因多樣,主要為工業廢水、生活污水與周邊農業肥料的排放滲入,導致包括大量藻類爆發式生長、水體水質和透明度降低、其他水生生物數量降低并伴有惡臭等現象。
2)重金屬等有毒物質污染 主要污染來源為工廠污水的不達標排放,能在較短時間內對靜態水域產生毀滅性破壞。
1.3.2土壤
1)人工圍填 從單純的農業圍填到多向的商業圍填是城市濕地圍填的發展趨勢,隨著我國城市化進程的加速,這種趨勢更加明顯。
2)工業、農業污染各類污染物的任意排放和化學物質的過量使用,導致土壤酸堿度改變,地下水污染,植物、動物和微生物數量減少。
3)堤岸固化,切割生態環境 類似河岸固化,更為顯著的是水庫大壩的建設對生態環境的切割阻截。這類人工構筑物直接或間接地阻斷了物種間的交流,尤其對水域中具有洄游特性生物的影響最為直接顯著。同時城市濕地上各類構筑物對城市濕地不同程度地切割,導致區域內濕地完整度降低、生態環境破碎嚴重,移除這些不必要的構筑物,對生態環境的恢復有重要意義。
1.3.3生物
1)過度采捕 濕地蘊藏著大量資源,過度采捕極易打破濕地的生態平衡。
2)物種單一化。
3)生物入侵城市濕地屬于城市開放空間,人口遷入與遷出的同時引起了眾多外來生物的交流,這其中就包含許多具有入侵性的生物。例如市民飼養各類新奇寵物的遺棄和走失,就是導致城市濕地生物入侵的重要原因之一。
2行政干預
2.1統籌規劃與法律制定
2.1.1統籌規劃
由于濕地覆蓋相對較廣,通常其跨度內包括多個城市甚至省份、國家,因此濕地改造需要政府宏觀層面的統籌規劃;政府相關部門應根據各個濕地具體情況,從國土規劃、城市總體規劃高度,結合政治、文化、經濟及生態的綜合要求,在整體層面對濕地的保護改造進行合理設計。大規模的濕地恢復通常聯合行動,以應對當地生態系統退化。而生態系統退化的問題常常發生在下游區域,因此,整合一個國家、地區或邊界范圍的各種不同恢復方案的恢復規劃應受到廣泛的關注。在歐洲,這樣的規劃包括了萊茵河行動規劃、多瑙河綠色走廊規劃、不同國家的生物多樣性行動計劃、歐洲人對生活河流的設想等。
2.1.2法律制定
相對于修復改造效果,更重要的是建立起城市濕地可持續利用的協調機制。相關法律的制定則是從行政角度對其進一步地明確。此外跨區域補償也將是城市濕地發展的必然方向。
2.2公眾意識與市場化
濕地是為市民提供教育、休閑、療養等綜合服務的城市開放空間。加強市民的保護和參與意識,是城市濕地得到長期有效的保護及改造的根本途徑。過去國外有學者認為修復改造濕地成本大于直接填埋用于地產建設成本,但近年有研究者發現,城市濕地的間接價值遠遠大于其直接價值,尤其是對生態環境的調節與社會功能方面,是其他人工形式無法比擬和替代的。讓市民真正參與到濕地的保護與利用中來,需要長期的教育宣傳與合理的利益刺激共同作用才能實現。
由于城市濕地對居住環境品質與景觀的提升具有顯著效果,這對于濕地保護利用的市場化和多元化提供了可行空間,可作為城市濕地保護的政府引導下的一種有益補充形式。
2.3標準專業化
對城市濕地的研究從專業角度出發,應首先從每個濕地單體開始,進而研究其所在景觀格局中的地位,最后將濕地規劃與景觀格局研究結合,形成完善的理論框架。建立我國城市濕地信息系統對我國城市濕地資源的保護和利用有著深遠意義,其中監控、評估與可持續管理機制的標準制定,需要相關專家從各自專業角度出發,合理綜合后進行動態編制。
導致濕地生態環境破壞的原因多樣,具體的治理改造方式應在尊重當地客觀條件的前提下,結合水文氣候、地質生物、人文歷史等專業評估意見,進行多方位的全面治理改造,避免出現單一治理現象。
2.4尊重本土物種和文化
在具體的修復改造過程中,選用的修復物種,無論動物、植物還是微生物等,都應優先選用本地物種。一方面本土物種更適應當地實際條件,另一方面可減少外來物種入侵的人為引入;此外,濕地在不同地區的政治、經濟及文化的發展和形成過程中扮演著不同角色,因此形成了各自具有相對獨特的濕地文化個性。通常該形成過程比較緩慢,而成型后則較穩定,尊重本土文化是對濕地傳統文化的傳承和時代特征的融合的重要前提。
2.5利用方式
城市濕地在為市民提供改善居住環境、親近自然、調節生態等方面的間接價值早已超出單純獲取其有限的物質資源的直接價值。城市濕地功能利用被賦予更為豐富的社會和生態內涵,應從傳統單一的采捕向服務、醫療、科普、旅游等復合型利用轉變,提高利用效率,實現以最小經濟投入獲得最大社會回報的目標,如濕地公同、博物館、生態酒店等。
關鍵詞:流域生態治理 環境污染 經濟邏輯分析
中圖分類號:X52 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)02(c)-0120-01
近些年來,盡管我國的經濟發展十分迅速,但面臨的生態環境問題也日益嚴峻。流域作為地面水流的聚集區,其不僅對于生態平衡十分重要,而且對于地區經濟的發展也有一定影響。而且隨著人們對生態環境污染問題的關注度日益增大,國家也倡導環保和可持續發展的理念,對流域的生態治理刻不容緩。2012年,我國政府了《國務院關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》(以下簡稱“意見”)。該意見的出臺標志著我國對流域水環境的治理已經迫在眉睫,也標志著我國政府治理水環境的決心。那么,當前我國流域生態環境現狀如何?流域生態治理的經濟邏輯是怎樣的?該如何更好地進行治理?這些都需要我們來進一步探索。下面,該文將以遼河流域為例,對其生態治理的經濟邏輯進行分析。
1 遼河流域生態現狀
遼河流域流經河北、內蒙古、遼寧和吉林,全長1345 km,流域面積接近22萬 km2。遼河流域的上游主要是土石地區、中下游則多為沙丘,遼河東部則主要為山區丘陵地帶。遼河流域周圍多工業城市群,以遼寧為例,其機械、能源、建材、冶金等重工業較為發達,是我國重工業發展的領頭羊。但重工業的發展必然會對水環境造成污染。據統計,遼河流域中超過65%的水域其水質都為V類或劣V類,由此不難看出,遼河流域的污染問題已非常嚴重。大量的工用污水和民用污水被排向遼河,這不僅降低了遼河的水質,而且還會影響城市居的飲水安全。
1.1 土壤污染
據遼河河流斷面表面的檢測,遼河流域土壤中的養分分布十分不均勻,氮磷的含量非常少,而鉀的含量很高。而且其流域周圍耕地的土壤流失問題也很普遍,許多養分含量豐富土層隨著河流而流失。由于這些土層大多都很難在短時間恢復,因此這大大降低了耕地的作物產量,對地區農業經濟的發展造成影響。
1.2 地表水和地下水污染
前面已經提到,遼河流域的地表水超過65%都屬于低水質,其中氮磷的含量很高。而通過對遼河流域地下水的檢測發現,沈陽、營口和錦州等地區的地下水硬度與標準地下水硬度相比要大1倍以上,鐵嶺、遼陽、鞍山、沈陽等地區的高錳酸鹽嚴重超標,大多數城市的地下水污染都很嚴重,這嚴重威脅了城市居民的飲水安全和身體健康。
1.3 植被破壞
據調查發現,遼河流域的植被破壞問題十分嚴重。許多地區流域附近的森林、植被被隨意開墾,這加重了流域的水土流失,對流域的生態環境平衡造成了嚴重破壞,不利于地區經濟的發展。
2 從經濟邏輯角度來分析流域的生態治理
2.1 流域生態治理的主要觀點
前面已經說明,當前我國的流域污染問題十分嚴重,因此迫切需要來找出合適的流域生態治理辦法。就目前來看,流域的生態治理主要有以下幾個觀點。
2.1.1 強調以政府為主導的科層治理
就目前來看,大多數學者都認為在流域的生態治理中政府應當發揮主要作用。因為流域的生態治理具有公共物品特性,不可能通過市場的運行來自行解決,必須要使得其外部成本內部化,以此來達到治理效果。
2.1.2 強調市場產權機制治理
部分學者認為,政府對市場的宏觀調控是導致公共產品外部性的根本原因,因此應當采用市場經濟的方式來治理流域的生態污染,比如通過附加市場價值來使其外部成本內部化,采用經濟激勵的方式來達到治理目的。
2.1.3 以集體行動為主體的自主治理
也有部分學者認為,應當選擇政府主導和市場主導之間的一種平衡治理方式,也就是以集體行動為主體的自主治理方式。這種方式首先不是由政府強制安排的,其是由參與者自主組織并實現的一種治理方法,這可以避免人們出現公共選擇悲劇情況。
2.2 流域生態a治理的本質
整個流域生態系統和許多主體都有關系,比如企業、居民、地區政府、合法團體以及村舍組織等,這些不同主體其利益都會受到流域生態系統的影響,這注定了流域生態治理的本質還是解決各主體之間的利益關系。而流域生態系統其本身具有公共物品的特征,存在一定的外部性,其自身無法承擔由流域污染而產生的成本。因此,若是沒有相關的制度來規范管理,各主體必然不會控制自己的流域污染行為,從而產生“公地悲劇”,也就是流域生態系統的平衡遭到破壞。從以上分析我們不難看出,流域生態系統所涉及到的各利益主體是一種相互影響、相互制約的關系,若是沒有相關的強制措施,則各利益主體都只考慮自身利益,從而造成公地悲劇。因此,任何利益主體的各個體在評價自身行為時都必須要考慮到其他主體,而且單獨行動所獲得的收益必然會比集體行為所獲得的收益低。因此,流域生態治理必須要通過一定的組織和制度規范,將各利益主體組織起來,讓個人的行為與集體行為統一起來,從而獲取最大的收益,也就是流域的生態治理取得顯著成果。從經濟邏輯的角度來說,流域的生態治理一定要得到相關的政策和制度支持,這樣才能最大程度地保證治理的有效性。
3 結語
我國經濟的發展雖然取得了較大成就,但其造成的環境污染問題也日益嚴峻。流域生態系統不僅關系著地區經濟的發展,而且還影響了人們的飲水安全。就目前來看,我國的流域生態污染問題十分嚴重,以遼河流域為例,其土壤、地表水、地下水以及植被等生態要素都遭到了嚴重破壞,如何有效地治理流域生態環境成為迫切需要探索的課題。從經濟邏輯的角度來說,流域生態治理的本質還是要平衡各利益主體的關系。為了避免“公地悲劇”,必須通過相關的制度規范來使得個人行為與集體行為一致,這樣才能更加有效地對流域生態進行治理。
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關鍵詞:污水 泄漏 預測評價 修復能力
中圖分類號:X70 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)03(a)-0100-04
在油氣田的開發和處理過程中,將會產生大量的污水,在正常工況下,這些污水都會經過處理安全地回注地層,不會對地下水形成污染,但在非正常工況下,污水污泥池中的污水泄漏將會對地下水產生污染。針對油氣田開發和處理過程中產生的污水可能對地下水環境的影響,前人曾做過一定的分析和研究[1-3]。該文以蘇里格氣田第六處理廠為例,假定在污水污泥池發生泄漏情況下,預測和分析了對地下水的污染,并對地下水遭受污染后的自修復能力和人工修復能力進行了分析,可為地下水的污染防治措施提供技術依據。
1 研究區概況
蘇里格氣田第六天然氣處理廠地處烏審旗巴彥柴達木東南(圖1),距烏審旗直線距離27km,距巴彥柴達木直線距離3km,距海流圖河支流2km,距陜蒙界2km。
研究區位于海流圖河中游地區,毛烏素沙地腹地。地表多為風積砂覆蓋,地形起伏很小,微地貌以灘地為主,灘地間夾有沙丘,沙丘高度2~4m。海流圖河是區內唯一的河流,自西北向東南流經研究區南部,多年平均徑流量0.82億m3/a,多年平均降水量346mm。
研究區含水層主要包括第四系薩拉烏素組含水層與白堊系含水層。兩個含水層上下疊置,其間無有效隔水層,構成了一個統一含水層。第四系與白堊系含水層富水性好,厚度大,是區內重要供水層位。包氣帶巖性主要為滲透性較強的風積砂與薩拉烏素組,地下水位埋藏淺(1~3m),包氣帶防污性能弱,含水層易受污染。地下水主要接受大氣降水補給,開采、蒸發及向海流圖河溢出為主要排泄方式,總體上由東北向西南徑流[4-5]。
2 地下水數值模型的建立
模擬軟件選擇使用美國Briham Young University 開發的GMS(Groundwater Model System),利用MODFLOW模塊來建立水流數值模型,在此基礎上,利用MT3D模塊建立溶質數值模型。
研究區模型東北部以1 216m水位等值線為界,西南部以1 200m水位等值線為邊界,東南、西北部以地下水流線為邊界。模型邊界性質見圖2。東北部、西南部邊界為定水頭邊界,東南部、西北部為隔水邊界。模擬區面積8.28km2。
綜合考慮模擬區面積、計算精度和計算速度,網格剖分為:東西方向上,共剖分為107列,南北方向上,分別剖分為110行。單元格規格32.8×40.9m,整個研究區計剖分為6 313個單元格。在邊界條件、匯源項概化、模型離散基礎上,建立地下水流數值模型,并以此為平臺,建立溶質數值模型。
3 地下水污染預測
第六天然氣處理廠在非正常工況下,可能對地下水產生污染的設施和裝置有脫油脫水裝置、甲醇回收裝置、污水處理裝置、污水回注管線和污水回注井等。這里假定生產污水處理裝置中的污水污泥池在事故狀態下發生泄漏,采用數值法來對其可能造成的地下水環境影響進行預測和評價。
污水污泥池中污染組分有COD、SS、石油類等,這里選擇石油類為預測評價因子。生產污水總量864.65m3/d,考慮到出現滲漏時,滲漏量有不確定性,因此這里虛擬10%、30%兩種不同的滲漏量級,并概化為連續恒定排放的點源。《蘇里格氣田第六天然氣處理廠工程初步設計》中,生產污水處理工藝要求的進水水質含油控制指標為≤500mg/L,因此將500mg/L作為污染因子預測的源強。
基于確定的評價因子和源強,在研究區水流模型基礎上,采用MT3D對污水污泥池的泄漏對地下水的污染進行預測和分析。預測分短期(60d)和長期(730d)兩種時段。
3.1 發生少量泄漏對地下水污染預測評價
設定工業污水在污水污泥池發生10%的滲漏(滲漏量86.47m3/d),短期(60d)及長期730d形成的污染暈預測結果見表1、圖3、圖4。
由預測結果可以看出:工業污水在污水污泥池發生10%的滲漏,無論長期(730d4)還是短期(60d),均會在地下水中形成污染暈。短期形成的污染暈范圍不是很大,順地下水徑流方向擴展距離不超過150m,長期污染暈的擴展范圍相對較大,但不超過300m。
3.2 發生大量泄漏對地下水污染預測評價
設定工業污水在污水污泥池發生30%的滲漏(滲漏量259.40m3/d),短期(60d)及長期730d形成的污染暈預測結果見圖5、圖6及表2。
很明顯,工業污水在污水污泥池發生大量(30%)泄漏時,短期形成的污染暈范圍不超過150m,長期不超過350m。與少量滲漏形成的污染暈相比,形成的污染暈不但面積較少量泄漏時要大,且污染暈內污染物濃度相對也較高。
由此可見,污水污泥池中工業污水一旦在非正常工況下發生泄漏,將會對地下水產生污染,而且泄漏時間越長,污染面積越大;泄漏量越大,污染面積也越大。
4 地下水污染修復能力
4.1 地下水污染自修復能力
假定污水污泥池中工業污水在大量泄漏60d后不再泄漏,污染源終止,這樣以前面預測的工業污水大量滲漏60d形成的污染暈(圖5)為初始濃度場,以研究區水流數值模型為平臺,采用MT3D對污染暈的遷移、擴散及演化進行預測,預測結果見圖7。
由預測結果可見,污水污泥池發生大量工業污水滲漏,60d形成的污染暈,在污染源終止后,如果僅靠含水層自修復能力,就是歷時20年,也難以完全消除;污染暈演化過程中,中心區污染物深度雖有很大程度降低,但污染暈面積在不斷擴大;依靠地下水系統自身修復能力,使地下水環境恢復到污染前狀態,將是一個極其慢長的過程。由此說明:在污水污泥池發生大量工業污水滲漏后,必須人為干預,才有可能使地下水環境得到改善和恢復。
4.2 地下水污染人工修復能力
人工修復受污含水層的效果與具體修復方案有關,通過不同布井與抽水方案比較,最終確定在污染暈下游布置3口應急抽水井,每口抽水量為500m3/d,是較為適宜的人工修復方案(圖8)。依該方案對受污含水層進行修復預測,修復效果預測結果見圖9。
由圖9可以看出:采用施工3口應急抽水井,每口抽水量500m3/d的污染暈修復方案,需連續抽水550d,可以使地下水環境中的石油類濃度恢復到符合《生活飲用水衛生標準》中的限值要求(石油類限值0.3mg/L),這在地質技術和經濟技術上都是可行的。
5 結語
在非正常工況下,污水污泥池中的工業污水發生泄漏時,會造成有限范圍內地下水的污染,而且這種污染依靠含水層自修復能力很難恢復到污染前環境,但通過人工修復,基本可以恢復到污染前的地下水環境狀態。
參考文獻
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[2] 姬園,黃健.蘇里格氣田回注水污染防治措施[J].油氣田環境保護,2012,22(5):41-44.
[3] 岳勇,鄧皓.地下水中石油類污染物運移模擬研究[J].油氣田環境保護,2009,19(4):17-21.
關鍵詞:生態護岸 建設 工藝 要點
目前京杭運河寶應段護岸損壞情景
京杭運河寶應段護岸由于年久失修出現侵蝕堤岸長達20余公里,針對京杭運河寶應段右岸試驗段年久失修的硬質護岸現場考察,分析了護岸侵蝕主要原因:堤岸的框格結構受損不全;堤岸基礎長年受水浪侵蝕造成整片崩塌;成片的破損混凝土澆筑物陷穴等幾種損壞情景。
崩塌。主要發生在坡面較陡、坡長較大的坡面。河道由于土壤的抗蝕性能及邊坡的坡度大,在行船波或洪水的沖刷下,使坡腳失去了支撐,破壞了原來相對穩定的狀態,很容易發生坡面崩塌,或下滲水分的增加改變了原來土體的物理性狀,導致坡面整體或部分崩落。
陷穴。地表徑流沿坡面滲透到地下,由于細粒土體被淋滲至深層,日久天長把下部的土體掏空,形成空洞,上部土體失去頂托而發生陷落,呈垂直洞穴。
滑移。在河水作用、降雨及其他因素的影響下,岸坡物質沿著軟弱結構面或已有的滑動面向河中心發生整體滑移。
同時經對京杭運河全天水位變化觀察,雖然運河不受潮汐影響而變化,但運河同日上下午水位差還是較大,伴隨運河中船舶的航行拍向坡岸的涌浪較大。施工期間水位較大,平均水位在7米(廢黃河高程)左右。
綜合被侵蝕的堤岸的實際情況、受損程度、運河水位變化和缺失坡岸水下基礎平等特征,生態護坡修復的主導思想: 充分采用施工成本低、因地制宜、就地取材修復侵蝕堤岸,恢復原生態。
植生生態護坡方案設想
1、生態護坡方案設計原則
河道生態護坡是在保證岸坡穩定和滿足通航行船要求的基礎上,構建能透水、透氣、生長植物的生態防護平臺并與水體組成良性河坡立體生態體系。
1.1水力穩定性原則
河道生態護坡的設計首先應滿足岸坡穩定的要求,應對影響岸坡穩定的水力參數和土工技術參數進行研究,從而實現對護坡的水力穩定性設計。
1.2生態性原則
生態護坡工程的基礎是恢復生態系統正常運行。在設計生態型護岸時,要使其對環境的破壞影響達到最小,使生態型護岸與自然條件相協調,結合當地自然環境營建一個和諧的生態環境, 這既有利于保護環境,又有利于提高河岸的結構穩定。
1.3因地制宜原則
設計時充分考慮生態和原有未損堤岸再利用原則,充分利用已有堤岸的自然特征和固有的相對穩定的堤岸基礎,在不徹底清除原有的鋼筋水泥框格工程基礎上,對破損的框格工程進行整理,并將整理出的水泥石塊填入凹穴中繼續用作護坡材料使用,因地制宜廢物利用,另外將工地附近的土壤裝入植生袋中用于岸坡的生態修復。
生態修復方案主要包括: 對原有受損堤岸整修、覆土及鋪設植生護坡材料、種植植被等。
2、岸坡修復及生態護坡主要材料
2.1聯體工程排及沙肋
聯體工程排是由高強機織土工布與加筋帶、環扣縫合制成,其主要作為堤岸基礎、反濾、承載加強等作用。聯體排布在本工程中又具有反濾作用,能防止水土流失和讓植物根系穿透作用是生態護坡中不可缺少的工程基礎材料。
沙肋由高強抗紫外日曬的工程紡織材料組成,經過向沙肋內充灌水泥黃沙混合物或純黃沙形成圓柱形水中現筑坡岸基礎,本工程主要為上端構筑生態護坡系統作基礎,沙肋采用聯體工程排上的環扣進行固定。采用沙肋作為坡岸基礎的特征是在沒有圍堰的條件下構筑水中基礎平臺。
2.2植生護坡材料
植生護坡材料是專為生態護坡設計的有高抗拉強度和大孔徑土工復合材料,是生態護坡堤岸主要的承載材料。由于材料自身孔徑較大坡面植被能穿透材料植生護坡材料能讓植被輕松地穿透,同時與植被、三維植生網墊和土壤形成"護坡材料-植物加筋土體系",即把護坡材料、植物當作結構的一部分,來增加土的縱橫向的抗剪強度,防止坡岸坍塌,使岸坡更加穩固。
同時還具有抵抗紫外線的侵蝕,不受土壤中化學物質的影響,不會發生質變或腐爛,不可降解并可抵抗蟲害的侵蝕等作用。其運輸方便,施工簡便,適用于各種坡度護坡。
2.3高強高密植生袋
高強高密植生袋是采用抵御紫外線耐老化的合成纖維材料,它既有抗擊水浪、波涌沖刷又具極大的抗拉、抗撕破強度,同時不會妨礙讓植物根系扎入袋中生長。同樣也具有不受土壤中化學物質的影響,不會發生質變或腐爛,不可降解并可抵抗蟲害的侵蝕等能力。
植生袋具有生態島效應,可以改善局部范圍內植物生長的土、肥、水、熱等環境條件,表現出固土、保墑、調溫和保肥多種生態效應。實驗結果表明:植生袋能夠長時間地維持土壤高含水量,袋內土壤水分的變化范圍較小,而且變化強度較低;在沒有陽光照射(陰天)的情況下,植生袋對土壤的溫度影響不大,在有陽光照射(晴天)的情況下,植生袋在冬季能起到保溫作用,在夏季能夠減緩和降低土壤的最高溫度;植生袋內的土壤基本不因風雨侵蝕而流失,土壤肥效能夠長期保存、緩慢釋放。
施工時將裝入客土的植生袋碼放后用鐵絲與工程排體上加筋帶固定或用射釘固定即可,施工不需要使用更多的專用設備。
2.4三維植生網墊
三維植生網墊是一種由多層凹凸網和平面網復合而成塑料網。網墊內部有90%的空間可以用來充填土壤及播撒植物種子,其表面的波浪狀網包可以減少雨水對土壤的侵蝕,將其鋪設在邊坡表面上后,網墊內土壤中的植物種子發芽生長又能與網墊本身構成坡面防護層,與植生護坡材料共同完成"護坡材料-植物加筋土體系"以達到保護坡面、恢復植被的目的。
3、植生生態護坡結構形式
在平整后的堤岸表面鋪設聯體工程排,用錨固釘固定在岸體上; 沙肋穿入排體下端環扣,將水泥黃沙灌入沙肋內;碼放灌入沙的植生袋并用鐵絲與工程排布加筋帶固定。
在植生袋上端起覆土10~20cm,覆土上鋪設植生護坡材料及三維植生網墊;鋼釬固定沙肋;向網墊內土壤、保墑劑、草種和肥料。
植生生態護坡施工技術要點
1、施工流程
清理雜物,修整邊坡覆土沉降穩定裝袋填土(低洼處)安裝聯體工程排及沙肋(用錨固釘將排布固定在已平整的坡岸上在排布的下端對穿入環扣的沙肋內充灌水泥黃沙或純黃沙)鋪設裝入沙土的植生袋并用鐵絲固定在植生袋上方鋪設三維植生網墊覆土鋪設植生護坡材料鋪設三維植生網墊向網墊內填充營養土、保墑劑、種子、種植苗木和肥料)養護管理。
2、技術要點
坡面清理和修整邊坡。對原崩塌堤岸結構進行坡面填補平整。施工時先采用人工將坡面上所有的巖石、碎泥塊、植物、垃圾清除;對原框格結構受侵蝕堤岸坡面進行覆土填補平整。用裝土編織袋將坡岸上大小坑洼處補平,反復數次后再覆土;對大面積塌陷堤岸修補平整。先用市售編織袋內裝土,將大面積陷穴堤岸缺損處作圍堰,在近水處底部用裝有的土編織袋鋪平,向已圍堰的塌陷處拋入沙土填平,用氣夯將土夯實鋪平,形成一個完整坡面。
覆土調整土壤酸堿度。覆土可采用當地的原生表土,如果坡面現有土壤質地較差不利于植物生長,必須要進行底良。覆土厚度約10~20cm,并用水澆透讓覆土自然沉降穩定。
鋪設聯體工程排及沙肋。從入水位線下約0.3~0.5m處起向上鋪設聯體工程排,并用錨固與岸坡固定(在離排體頂端約30公分處每隔1米左右用鋼桿固定,再在下端釘二排,密度為每排約240根左右鋼桿固定在加筋帶上,鋼桿用量不少于720根)。在工程排排體下端環扣內穿入沙肋共三條,將最下端的第一、二條沙肋安置于水下,向該沙肋內灌入水泥黃沙1:3的混合料,第三條沙肋灌入純沙。
碼放植生袋。在沙肋上方碼放植生袋四至五排, 從下端向上第一排植生袋內用沙灌裝,上面各排植生袋內用泥灌入,袋口用手提縫紉機封口,用鐵絲將植生袋與工程排上的加筋帶固定。
鋪設植生護坡材料及三維植生網墊。縫制植生護坡材料及三維植生網墊組成下端有三維植生網墊的護坡材料, 坡護材料采用自下而向順坡鋪掛。護坡材料與坡面要緊貼,不能產生空鼓,護坡材料與護坡材料之間的搭接處至少有20~30cm的重疊,鋪設后竹簽錨桿定位。
鋼釬固定水下沙肋。鋪設縫制植生護坡材料及三維植生網墊后, 將下端三維植生網墊包入沙肋下端內,用鋼桿在網墊兩端固定,鋼釬打入坡岸基礎內,密度不少于1根/米。
向網墊內填充土壤、保墑劑、草種。先對種子進行適當的處理(浸泡,催芽), 再將曬干后的草種用人工均勻播灑向填充土(密度約30克/平方米),再向草種上播灑保墑劑。
用農膜保護,待草種萌芽后去除農膜再施一次農肥,植被進入養護期。