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河道清疏和引水工程在解决红花河水体富营养化的应用

减小字体 增大字体 作者:陈维强 朱召兵  来源:本站整理  发布时间:2013-6-20 16:09:02


【摘 要】水体富营养化是水体衰老的表现,将影响国民经济的发展和居民生活的质量,已经出现富营养化的水体可采取多种措施来修复。红花河为秦淮内河,富营养化较为严重,本文提出近期采用河道清疏和引水工程的方法来解决富营养化的问题,取得了明显的效果,远期需采用其他措施如:控制营养盐排入、生物操纵等彻底解决水体富营养化问题。

     【关键词】生态修复  富营养化 河道清疏 引水工程 
    红花河传统的富营养化是指由于氮磷等生源物质超过自然水平,导致水生态系统的初级生产力的不断提高,出现相关的生态系统服务功能的丧失,如藻类过度繁殖,水中溶解氧消耗,水质恶化等现场。营养元素的富集加上水生态系统固有的特征如形态测量学、地理学特征决定了富营养化的速度、程度和形式。

    自20世纪50年代起,富营养化就成为了一个被日益关注的问题,水体富营养化现已经成为困扰世界上很多国家水资源和水环境重要问题之一,联合国环境规划书(UNEP)的富营养化调查结果表明,全世界范围内30~40%的河流和水库遭到不同程度的富营养化影响。

    红花河水体富营养化的危害是多方面的,主要表现在:浮游藻类生物量增加,水体浑浊变色,水体的溶解氧下降,透明度降低,进而造成水质恶化,水体功能下降,水体变成腥臭难闻。随着富营养化的加剧,大型水生植物逐渐减少,水生植被减少引起藻类大量繁殖,使水体透明度(SD)降低,红花河沿岸居民生活环境遭到严重的破换。

      

    一、水体富营养化的修复技术
    水体富营养化问题具有发生机制复杂、影响因素多、治理难度大等特点。尤其营养本底较高的浅水河比深水河更容易富营养化,且治理时间更长。应根据水体富营养化发生机理及实际的经济技术条件,选择合适的防治措施,从而使水体生态系统得以良性循环。富营养化河道的恢复是一项综合性的生态治理工程,包括藻华控制、水草控制和低溶解氧恢复等方面。在过去的几十年,有许多控制水体富营养的技术方法被提出并在实践中被验证。目前国内外针对水体藻华的富营养化控制技术主要包括:污染源控制技术(包括面源治理和水体内污染源)、生态工程治理技术、工程、生物治理。这些技术的应用,一般应根据富营养化的成因,采取水体外截留和水体内治理的综合控制办法。

    河外控制。河外控制主要是减少营养盐的输入。在流动性较小的或比较稳定的河流发生富营养化,主要是营养盐特别是磷的浓度增加所致。外在众多的水体富营养化治理技术中,降低外源负荷是第一步。

    虽然可以通过提高牧食和光限制藻类的生物量,但是藻类增加的主要原因是高浓度的营养盐。外源营养负荷应首先被降低。其它的外源控制技术包括污水除磷、拦截在源营养盐的输入与周边环境管理等。

    河内治理。在过去的30年里,控制水体内源污染的很多原位修复技术已经建立起来,水体内修复技术涉及河道环境物理修复技术、生物修复技术和化学修复技术。

    磷钝化。内源磷是重要的污染源,它可延迟水质的恢复和改善。

    底泥磷的释放可通过向水中加入铁盐或铝盐,将河水中溶解的无机磷转化为不溶性磷酸化合物沉淀,从而抑制河中生物的生产力。铁、钙、铝的盐类能吸收或钝化水体中的有机磷,或将含磷颗粒物质以絮状的方式除去。由于能在广泛的生态条件下,包括在溶解氧低,甚至为零的情况下与铝盐紧密结合,所以最常被选用的是铝。实践中,多用硫酸铝(明矾),如果加入的铝盐量足够,则底泥表层将会覆盖上一层3~6cm的Al(OH)3,使底泥中的磷钝化,从而阻止磷进入水中。

    生物操纵。最早提出生物操纵(biomanipulation)概念,就是利用调整生物群落结构的方法控制水质。湖泊、水库、河道中的藻量除受营养物浓度的控制外,也受到浮游动物捕食量的控制。生物操纵通过对食浮游动物鱼类的调节来增加食浮游藻类动物的个体大小和密度及其对浮游藻类的牧食压力,通过调整鱼群结构,保护和发展大型牧食性鱼类浮游动物,从而控制在的过量生长。直接利用滤食性水生生物控制浮游藻类水华也获得一些结果,如在我国东湖鲢、鳙鱼的养殖被认为是东湖蓝藻水华消失的主要因素。

    引水稀释和冲刷。引水稀释和冲刷(以下简称引水)是指从河道外引入低营养的水降低河内营养盐的浓度。磷在河水中的浓度是入河水的磷浓度、河水的冲刷速度(滞流时间)、颗粒物沉降进入底泥的净损失量等的函数。引水稀释是降低河水磷浓度的一个有效方法。冲刷应使藻类冲刷出河道的速度大于在河道中的生长速度,同时冲坏藻细胞以控制藻类的生物量。一般认为,每天冲入水体体积10%~15%的水就足够了。利用此法要考虑出水口的泄水能力及稀释冲刷水中的磷浓度要比河水中的磷浓度低。

    底泥疏浚。底泥疏浚是采用水力或机械方法挖掘水下的土石方,并进行输移处理的一种工程措施。通过疏挖,防止底泥中的营养盐溶出。

      

    二、红花河现状
    秦淮区红花河是一条城市内河,西侧起点为应天大街,河水往东经红花河排涝泵站接入响水河,全场760m,河道宽度18m,水深3.5m,旱季河水为死水,雨季红花河沿岸雨水流入其中,经红花河排涝泵站排入响水河。

    20世纪50年代以前河水水质良好,现在随着工业的发展和人为活动的影响,排入河中的生活污水量逐年增加,每年河水收纳城市污水量约为10万吨,使河水水质污染严重,呈严重富营养化状态。近年来伴随沿河两岸小区雨污分流工程的实施,接入河中的污水量大幅度减少,为彻底解决红花河河水富营养化、水体发黑、发臭的问题,需对河道整治。

    
三、研究目的和意义
    为解决水体富营养化的问题,国内外都有很多措施,比如河道清疏和引水工程等,研究表明,一些河道清疏效果好,清疏后水质好转,水体透明增加,营养盐含量降低。河道实施引水工程后,死水变成活水,彻底解决了河水黑臭的问题。

    本文针对水体富营养化的控制问题,采用河道清疏和引水的手段,解决红花河水体富营养化问题。

      

    四、河道清疏和引水工程的在解决富营养化中的应用
    1.

    河道清疏。在清疏时分别自上而下或自下向上依次清理,清疏河道时,先由人工将河道淤泥挖运上岸,再用挖掘机、装载机和汽车配合清运疏掏土方。在清运淤泥时,就立即派人将道路上撒落的土方清扫干净,给周边市民一个良好的居住环境

    2.

    引水工程。本工程拟从外秦淮河引水,引水泵站设置于现状双桥门泵站西侧空地,DN1200取水管线沿河道漫滩接入泵站前池,出水管线采用DN800压力管沿双桥门路向东铺设,至晨光立交桥下沿非机动车道顶管过应天大街,然后向东沿应天大街南侧人行道穿过宁芜铁路涵洞,DN800管道向东铺设至红花河。

    

五、结论和建议
    1.

    红花河近期工程实施后水质如透明度增加、pH值增大,溶解氧升高,悬浮物未增加。

    2.

    从长期效应来看,河道清疏有利于降低水体的营养盐含量;引水稀释降低了湖水的营养盐含量。

    3.

    针对红花河的水体富营养化问题,近期采用河道清疏和引水工程的方案,初步解决富营养化问题,远期需采取其他措施,如控制营养盐的输入,建立完善的水生生物链系统等。

    参考文献:

    [1]Reuss H S,Edmondson W T,Vallentyne J R.Eutrophication-key elements[J].Science, 1970(170):1153-1154.

    [2]Keeney D R.The nitrogen cycle in sediment-water systems[J].Journal of Environmental Quality,1973(2):15-28.

    [3]黄玉瑶.

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