中小河道生态治理技术与应用研究
摘要
关键词
中小河道;生态治理;水质净化;形态修复;生物群落构建
正文
一、引言
中小河道是流域水网的“毛细血管”,承担着防洪排涝、水资源供给、生态调节等多重功能。与大型河流相比,中小河道流程短、汇水面积小、自净能力弱,对人类活动干扰更为敏感。随着我国生态文明建设的推进,中小河道生态治理已成为水环境治理的重点领域。传统治理模式多侧重工程硬质化改造(如混凝土护岸),虽能短期解决防洪问题,但破坏了河道自然生态系统,导致“有河无水、有水无鱼、有鱼无景”的困境。
生态治理理念强调“自然修复为主、人工干预为辅”,通过模拟自然河道生态系统,恢复其水文连通性、水质自净能力和生物栖息功能。本文系统梳理中小河道生态治理的核心技术及应用现状,为实现中小河道“水清、岸绿、景美、生态”的治理目标提供实践思路。
二、中小河道生态退化的主要特征与成因
2.1 生态退化的典型表现
中小河道生态退化呈现多维度特征:水质方面,COD、氨氮、总磷等污染物超标,部分河道出现黑臭现象,溶解氧含量显著降低;水文方面,因闸坝阻隔、水资源过度开发导致河道断流或流量锐减,水文节律紊乱;形态方面,河道直线化、断面单一化改造破坏了深潭-浅滩交替的自然格局,护岸硬质化阻隔了水土交换;生物方面,水生植物群落衰退,鱼类、底栖生物等多样性下降,生态系统食物链断裂。
2.2 生态退化的主要成因
人为活动是中小河道生态退化的主导因素。工业废水与生活污水直排或偷排导致点源污染负荷超标;农业种植中化肥、农药的过量使用通过地表径流形成面源污染,加剧水体富营养化;城市化进程中,河道周边土地硬化率提高,雨水径流携带大量污染物入河;此外,过度采砂、围河造地等行为破坏河道形态,水利工程建设(如小型水闸)导致河道连通性下降,进一步削弱了生态系统的自我修复能力。
三、中小河道生态治理关键技术
3.1 水质净化技术
水质改善是生态治理的基础,需结合污染来源采用综合净化技术。针对点源污染,通过建设一体化污水处理设施、人工湿地等,对入河污水进行预处理,去除有机物和氮磷等污染物;对于面源污染,在河道沿岸构建植被缓冲带,利用植物根系吸附、土壤过滤作用拦截地表径流中的污染物。
原位净化技术适用于轻度至中度污染河道,包括:
- 生物膜技术:通过布设生态浮床、人工水草等载体,促进微生物附着生长,利用生物代谢降解污染物,尤其适用于富营养化河道;
- 底泥修复技术:对污染底泥采用原位覆盖(如覆盖活性碳、沸石等吸附材料)或轻度疏浚(避免二次污染),减少底泥污染物释放;
- 水体 aeration 技术:通过太阳能曝气机、跌水设施等增加水体溶解氧,改善厌氧环境,促进好氧微生物活动。
3.2 河道形态修复技术
河道形态修复旨在恢复自然水文地貌特征:
- 平面形态优化:拆除不必要的闸坝,打通断头河,恢复河道自然弯曲度,增加河道长度和水域面积,如通过“裁弯取直”的反向改造,重建深潭、浅滩、河湾等多样化生境;
- 断面结构改造:将硬质护岸改造为生态护岸,如采用格宾石笼、生态袋、植被混凝土等材料,既保证岸坡稳定性,又为水土交换和生物栖息提供空间;
- 滨岸带修复:保留或重建滨岸植被带,搭配乔木、灌木、草本植物形成立体群落,发挥固岸、滞污、提供栖息地的多重作用。
3.3 生物群落构建技术
生物群落是河道生态系统的核心,其构建需遵循“循序渐进、物种匹配”原则:
- 水生植物重建:根据河道水深、流速选择沉水植物(如苦草、黑藻)、浮叶植物(如睡莲、菱角)和挺水植物(如芦苇、菖蒲),形成“水下-水面-岸边”的植物群落,既吸收氮磷营养,又为水生动物提供食物和栖息场所;
- 水生动物调控:投放滤食性鱼类(如鲢鱼、鳙鱼)控制藻类,投放底栖动物(如螺类、蚌类)促进底质有机物分解,通过食物链调控维持生态平衡;
四、中小河道生态治理技术的应用案例
4.1 城市小型河道综合治理案例
某城市内河全长3.2公里,流域以居民小区和商业区为主,因生活污水直排导致水体黑臭,溶解氧低于2mg/L,水生植物几乎绝迹。治理采用“控源截污+原位净化+生态修复”组合技术:首先改造沿线污水管网,建设分散式污水处理站,削减点源污染;其次在河道布设生态浮床(面积占河道水面15%),种植美人蕉、风车草等植物,搭配太阳能曝气机提升溶解氧;最后将混凝土护岸改造为格宾石笼护岸,滨岸带种植垂柳、菖蒲,投放螺类和鲫鱼。
治理6个月后,水体透明度从0.3米提升至1.2米,COD、氨氮浓度分别下降62%和75%,黑臭现象消除;1年后沉水植物自然恢复,出现鲤鱼、青蛙等生物,河道生态系统初步形成,周边居民满意度达90%。
4.2 乡村中小河道生态修复案例
某乡村河道流经农田和村庄,全长5.8公里,因农业面源污染(化肥、农药流失)和养殖废水入河,总磷浓度超标3倍,富营养化严重,夏季频发蓝藻水华。治理采用“面源拦截+湿地净化+生物调控”技术:在河道入口处建设人工湿地(面积1200㎡),种植芦苇、香蒲过滤农田径流;河道内间隔设置深潭-浅滩结构,浅滩种植苦草、狐尾藻,深潭投放鳙鱼(密度20尾/亩);滨岸带保留自然植被,修建生态沟渠收集村庄生活污水,经沉淀池处理后再入河。
五、中小河道生态治理技术应用的关键问题与优化策略
5.1 现存关键问题
当前技术应用中存在三方面挑战:一是控源截污不彻底,部分地区仍存在污水偷排现象,导致治理后水质反弹;二是技术适配性不足,如在流速较快的河道盲目布设生态浮床,导致植物存活率低;三是后期维护缺失,水生植物过度生长未及时清理,反而引发二次污染,生物群落调控失衡。
5.2 优化策略
针对上述问题,需从三方面优化:一是强化源头控制,结合海绵城市建设(如透水铺装、雨水花园)削减面源污染,建立河道水质监测预警系统,及时发现污染隐患;二是推行“一河一策”,根据河道水文特征(流速、水深)、污染类型选择适配技术,如山区性河道侧重护岸稳定性修复,平原河道侧重水质净化;三是建立长效管护机制,明确管护主体,定期开展水生植物修剪、鱼类种群调控等工作,引入村民或志愿者参与河道维护,确保生态系统稳定。
六、结论
中小河道生态治理需突破“重工程、轻生态”的传统模式,通过控源截污削减污染负荷,结合水质净化、形态修复、生物群落构建等技术,恢复河道自然生态功能。实际应用中,应根据河道类型(城市/乡村)、污染成因制定个性化方案,注重技术组合与后期管护,才能实现生态系统的长期稳定。未来研究需加强低成本、易维护的生态治理技术研发,推动生态治理与景观营造、休闲功能的融合,让中小河道真正成为服务于民生的“幸福河”。
参考文献
[1] 王浩, 周祖昊. 中小河道生态治理技术体系与应用实践[J]. 水利学报, 2018, 49(5): 561-569.
[2] 杨志峰, 刘静玲. 城市中小河道生态修复技术与案例研究[J]. 环境科学学报, 2019, 39(3): 678-687.
[3] 夏军, 张永勇. 乡村中小河道面源污染治理技术集成与应用[J]. 农业环境科学学报, 2020, 39(2): 231-238.
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