城市水体修复技术.ppt

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11秋、12春秋专科水利水电工程与管理班城市水环境海南电大开放教育学院李海华Tel:

139760926252012-8-13,学习内容,五、城市水体生态修复技术生态修复的概念水体生态恢复方法城市河流水生态系统修复技术城市湖泊水生态系统修复技术河岸生态缓冲带构建,五、城市水体生态系统修复技术,1、生态修复的概念生态修复是利用生态系统原理，以生物修复为手段，结合各种物理修复、化学修复以及工程技术措施，重建受损水生态系统的生物群体及结构，强化水体生态系统主要功能的一种综合修复污染环境的方法，并最终实现生态系统整体协调、自我维持、自我演替的良性循环。

城市水体生态系统修复技术,2、水体生态恢复方法：

物理方法：

如疏挖底泥、机械除藻、引水冲淤等。

化学方法：

如加入化学药剂杀藻、加入铁盐（铝盐促进磷沉淀、加入石灰脱氮等。

生物生态方法：

如放养控藻型生物、构建人工湿地和水生植被。

城市水体生态系统修复技术,物理方法：

水体功能受损的主要特征是水体富营养化，同时伴随着水体浊度增加、透明度下降等，这些现象进一步加剧水体富营养化进程，进而导致生态系统崩溃。

根据目前国内外在水环境修复中所采用的主要物理措施有引水冲刷稀释、曝气、机械人工除藻、底泥疏浚等。

引水冲刷稀释：

采取引水冲污稀释等污染水体，增加流域水资源量，加快污染水体流动，加强水体自净功能，提高水环境承载能力，使有限水资源经济效益、社会效益得到保障的条件下，最大程度地发挥环境效益。

引水冲刷稀释在国内外水污染控制中得到广泛运用，取得良好的效果。

城市水体生态系统修复技术,曝气：

厌氧状态，导致溶解盐释放以及臭味气体产生。

通过人工曝气，使水体底层溶解氧得以恢复，溶解铁、锰、硫化氢、二氧化碳、氨氮以及其他还原组分浓度大为降低；同时，人工曝气可以显著提高河流下游水体溶解氧。

因此，该技术可以改善水生生物的生存环境。

此外，人工曝气可以有效限制底层水体中磷的活化和向上扩散，从而限制浮游藻类的生产力。

机械人工除藻：

可在短期内快速有效地去除藻类及避免“水华”的发生。

在某些特定环境，利用自然动力收获藻类可有效地减轻富营养化的危害。

太湖利用自然风能和湖流作用，在水源区域建造富集藻类的专门设施，利用风力、湖流，收集藻类，避免“水华”阻塞取水口并引起水质恶化，取得良好的运用效果。

城市水体生态系统修复技术,底泥疏浚：

水体沉积物为水生生物提供重要的栖息生境，是水环境生态系统中的重要组成部分。

沉积物中的大量污染物向水体的释放，是导致水体污染的一个不可忽视的污染源。

因此，可以采取疏浚等手段降低底泥的释放风险，以及降低水体的内源污染负荷量。

沉积物疏浚能够有效降低污染负荷，而沉积物中重金属、持久性有毒有机污染物等也只能通过疏浚方法从湖泊中去除。

酸碱中和法：

酸性污水、大气沉降等造成水体酸碱度发生变化，影响水体的生态系统结构和功能。

目前，主要通过向水体中添加石灰进行酸碱中和，调整水体酸碱度，以适应水生态系统的物种生长、繁殖等需求。

化学法除藻：

采用各种化学除藻剂，其效果最显著，但也最具有危险性，所以使用时要非常慎重，严格按照要求的用量操作，否则会造成严重后果。

因为这些除藻剂的化学成分均为易溶性的铜化合物（硫酸铜），或者螯合铜类物质，这些化合物对鱼类、水草等生物产生一定程度的伤害甚至导致死亡，并且有致癌作用，还会产生其他的一些不可预测的不良后遗症。

城市水体生态系统修复技术,化学方法：

进入水体中的污染物，在水环境中发生复杂的化学反应，污染物形态和化学性质不断发生变化。

因此，根据水体中主要污染物的化学特征，采用化学方法进行处理，改变污染物的形态（化学价态、存在形态等），降低污染物的危害程度。

目前，国内外采用的化学方法主要有化学沉淀法、钝化法、酸碱中和法、化学除藻等。

化学沉淀法：

借助铁盐、铝盐等通过吸附或絮凝与水体中的无机磷酸盐共沉淀的特性，降低水体富营养化的主要限制因子磷的浓度，控制水体的富营养化。

化学沉淀法通过向水体透加铁盐或铝盐，产生化学沉淀。

同时，铝盐能够形成氢氧化铝沉淀，而氢氧化铝在沉积物表层形成“薄层”，阻止沉积磷的释放。

钝化法：

根据铝盐、铁盐、硫酸铝铁、钙盐、泥土颗粒和石灰泥等均能与无机和颗粒磷产生沉淀，减少水体中磷的含量。

美国有一种称为CLEAM-FLOLAKE-CLEASETM的产品，是一种硫酸钙、硫酸铝和硼酸的混合物，可以沉淀水体中的铁和磷，同时也可以降低亚硝酸盐和锰的水平，在许多不同湖泊和水库的应用中能成功地去除藻类和其他水生植物。

城市水体生态系统修复技术,城市河流水生态系统修复技术,3、城市河流水生态系统修复技术河道水生态工程技术主要包括生态型河床和生态型护岸构建技术。

（P98）,

（1）生态型河床构建技术河床是河流生态系统的重要载体，是各种水生生物生存和繁衍的主要空间。

但“裁弯取直”、“渠系化”、“硬质化”等破坏河相多样化的人工措施，致使自然河床消失，水域生态系统严重退化，水资源的使用功能被弱化。

因此，应根据河道的断面形式，重建构建和修复被损坏的河床，恢复河道形态多样性，创造适宜的生物栖息环境，增强河道水体的自净能力。

1）体现河道形态多样性的生态型河床恢复河道的蜿蜒性：

设置弯曲河流长度至少是直线长度的1.5倍。

在河道恢复的弯曲段，水流交替地将凹岸的泥沙“搬运”到凸岸，形成自然河流的冲刷和沉积过程，同时也使得河曲段的河道宽度拓展为直线长度的5-7倍。

这种变化为河流生态的生物多样性提供了条件。

与直河流相比，弯曲河流有更复杂的动植物群落。

多样的河道断面形式：

“U”形断面、梯形断面、矩形断面、复式断面和双层断面五种类型。

“U”形断面：

自然河道断面，由水流常年冲刷自然形成的，非规则断面。

具有一定的多样性特点。

梯形断面和矩形断面：

城市河道常见的规则断面，结构比较单一。

难于满足河道洪水和枯水落差之间的景观生态效应。

复式断面：

分为主河槽和行洪断面两部分，能满足行洪功能和枯水期的过流和水位要求，是城市河道中较为理想的生态型断面形式。

双层断面：

分上下两层，上层（水深在20cm左右）采用天然材料，构建多自然型河道；下层采用混凝土结构，主要用于行洪和排涝，适用于既有行洪、排涝的功能，又要满足生态性、景观性、亲水性要求的城市内河。

城市河流水生态系统修复技术,浅滩和深沟设置浅滩和深沟的形成可通过挖掘和垫高的方式来实现，也可采用植石（也可称为埋石）和浮石的方式形成。

植石：

将直径大小在0.81.0m的砾石经排列埋入河床，以形成浅滩和深沟。

一般适用于比降大于1/500，水流湍急且河床基础坚固的地区。

浮石：

将既能抵抗洪水袭击又可兼作鱼巢的钢筋混凝土框架与植石结合起来的一种方法。

适用于河床为厚砂砾层、平时水流平缓、洪水来势凶猛的地区。

丁坝和挑流坝建设在水流顶冲部位，用拆掉的混凝土碎块建梳齿形丁坝，有护脚和消能功能，丁坝也可以与木制沉床结合，创造多样的水生生境。

建造挑流坝可收缩河道流线，产生紊流，促进低流量季节性粉砂沉积物的冲刷，在挑流坝后铺设石灰岩大鹅卵石，形成一个新的浅滩区，形成了多样的河道环境。

城市河流水生态系统修复技术,2）维持河道生态流量和生态水位的生态型河床设置多级人工落差人工设置落差能减缓坡降，降低洪水流速，起到保护河床的作用，而且能在河道水量较少时通过拦蓄水流维持枯水期河道所需生态水量和生态水位，保持一定的河道水面面积。

设置落差必须考虑鱼类的迁徙，最大设计落差不得超过1.5m，在每节阶梯间设置约50cm深的池塘，横断面方向设1/30的倾斜坡度，以维持流量大小发生变化时鱼类上溯的流速和水深。

这样的人工落差易于鱼类迁徙，能增强水体的复氧能力和自净能力，有利于水流和河相形成多种变化，保持生物的多样性。

设置橡胶坝采用锦纶帆布为骨料，与橡胶压合而成的胶囊。

橡胶坝由三个部分组成：

基础土建部分、挡水坝体部分、充排水供给与控制部分。

枯水期充水后形式挡水坝体，使河槽保持一定的水深，维持河道生态平衡。

洪水期排掉橡胶坝内的水，消除挡水坝体，不影响行洪能力。

城市河流水生态系统修复技术,橡胶坝,城市河流水生态系统修复技术,3）改善河道净化能力的生态型河床河道具有天然的自净能力，可以通过植物、动物和微生物等的生理过程来吸收降解污染物质。

水生植被恢复技术水生植被的恢复利于形成“水生植物-微生物-微型生物”系统，改善河道净化能力：

水生植被对氮、磷吸收；微生物和微型动物对有机物降解作用和硝化反硝化作用；根茎叶系统的吸附过滤作用；促进沉降和抑制溶出作用。

城市河流水生态系统修复技术,生物填料技术将天然材料（如卵石、砾石及天然河床等）或人工合成接触材料（如塑料、纤维等）作为填料布置于河床中，创造适宜生物膜生长的介质来强化污染物净化效应。

砾间接触氧化技术：

通过人工填充的砾石，水中污染物在砾间流动过程中与砾石上附着的生物膜接触、沉淀，进而被生物膜作为营养物质而吸附、氧化分解，从而使水质得到改善。

薄层流净化法：

增加河面宽度使水深变浅，增大河水与河床的接触面积，这种方法可将河流的净化能力达到原来的数倍到数十倍。

仿生植物填料技术：

通过比表面积较大的人工立体弹性材料模仿水中水生植物，通过合适的方式布置于河道中，以河水中细菌为微生物源，在填料表面逐渐形成生物膜，通过接触氧化作用净化河道水体。

城市河流水生态系统修复技术,生物浮岛技术生物浮岛是绿化技术和漂浮技术的结合体，植物生长的浮体一般采用聚氨酯涂装的发泡聚苯乙烯制成，岛上的植物要可供鸟类等休息和筑巢，下部植物根系形成鱼类和水生昆虫等生息环境，同时吸收氮、磷。

形成稳定的“植物-微生物-动物净化系统”。

生物沉床技术生物沉床技术是将沉水植物种植在有基质材料的沉床载体上，通过固定桩将沉床在水体中固定，利用沉水植物对氮、磷含量高的水体进行净化。

P101,城市河流水生态系统修复技术,使用生态混凝土建设成适合植物生长的仿自然状态的护坡具有防洪、生态、景观、自净等功能,城市河流水生态系统修复技术,生态护岸构建技术,2、生态护岸构建技术,1）适用于缓流水体河道的生态护岸技术草皮护坡：

通过在岸上铺设草坪增加坡面覆盖度，防止水土流失，改善生态环境。

较陡的岸坡和混凝土坡面不适用。

柳树护岸,柳树护岸,草皮护坡,城市河流水生态系统修复技术,水生植物护岸以芦苇等为代表的水生植物可通过其根、茎、叶系统在沿岸边水线形成一个保护性的岸边带，消除水流能量，保护岸坡，促使泥沙的沉淀，同时净化水体。

椰植卷。

用椰子外壳的纤维与其卷成的细绳所构成的圆筒构造物。

2）适于急流水体的生态护岸技术利用三维网垫、混凝土框格、混凝土砌块的植草护坡利用粗木桩、石笼、钢丝固定的柳树护岸利用石块、混凝土槽的水生植物护岸以木材和石材为主的木桩木格框护岸抛石砌石、植岩互层。

城市河流水生态系统修复技术,3）适用于水位变化较大河道的生态护岸技术复式护岸：

由主河槽和河漫滩构成栅栏阶梯护岸4）适用于面源污染严重河道的生态护岸技术景观型多级阶梯式人工湿地护岸以无砂混凝土桩或无砂混凝土槽为主要构件，在岸坡上逐级设置而成的护岸形式。

通过在桩板与岸坡之夹格或无砂混凝土内填充土壤砂石、净水填料等物质，并从低到高依次种植挺水植物和灌木，从而形成岸边多级人工湿地系统。

通过“系统内植物-填料-微生物的协同作用，净化水质，同时美化河道岸坡。

适合不同面污染源汇流量的斜坡式变渗径生态护坡技术：

设置变厚度反滤层、调水槽和导流坎等，实现不同强度降雨径流变渗径，保证径流水体在系统中的停留时间，起到护坡和净化氮磷目的。

潜流型和表面流型人工湿地护岸（P104）5）适用于创造生物栖息地的生态护岸技术萤火虫护岸雨巢护岸,城市河流水生态系统修复技术,城市湖泊水生态系统修复技术,4、城市湖泊水生态系统修复技术

（1）改变水动力要素，改善水体交换能力在营养盐输入量一定情况下，水动力要素是影响湖泊水质的第一要素。

良好的水体交换能降低水体在湖泊的滞留时间，提高周转速率，从而输出水体中的营养盐。

如果水体交换缓慢，会造成水体养分量不断上升或随泥沙在湖底大量沉积，在这种情况下，采用工程手段改善湖泊水体交换能力。

目前，我国大型的湖泊治理工程都基本上采用了这一措施。

如太湖的引江济太工程、滇池引水入滇工程等，操作过程中要注意合理控制水位。

（2）底泥生态疏浚用装有搅吸式离心泵的船只在湖中抽出底泥，经过管道输送到岸上一个专用的堆积场所。

（3）沉水植被恢复草型湖泊以水生植物为主要初级生产者，水质较好，水生生物多样性程度较高，一般不存在浮游植物特别是蓝绿藻大量发生。

因此在适宜的湖泊水域恢复沉水植被，净水水质。

（4）漂浮植被恢复种植水葫芦等水中漂浮植物。

水葫芦在生长过程中需要大量的氮、磷，并对重金属离子、农药和其他合成化合物等有极强的富集能力。

同时，水葫芦发达的根系所分泌物质，能有效降毒杀酚、灭蚊灵、氰等多种有机毒物。

（5）水生动物生态恢复（6）人工湿地建设利用自然生态系统中基质、水生植物和微生物之间物理、化学和生物的共同作用来实现对水体污染物的高效净化。

人工湿地的显著特点之一是其对有机污染物含量有较强的降低能力。

城市湖泊水生态系统修复技术,河岸生态缓冲带是介于河道和河岸之间的生态过渡带，具有调节气候，涵养水源、滞洪补枯、防止土壤侵蚀、降解环境污染的作用,河岸生态缓冲带构建,5、河岸生态缓冲带构建,城市湿地调蓄雨洪,补充地下水,降解污水，净化水质调节气候，改善环境,为动植物提供独特的生存栖息地为城市居民提供休闲娱乐场所,城市绿地,使现有的水环境尽可能的接近自然状态，不仅能美化城市，改善居民的居住环境，还可以提高居民对城市的认同,生态浮床,通过植物根系的吸附和吸收作用，富集水中氮、磷等营养盐，降解、富集其他有害无毒污染物，从而达到净化水质的效果，同时又可营造水上景观,布置作业：

1、生态修复定义是什么？

2、水体修复的方法有哪些？

3、简述生态型河床构建技术和生态护岸构建技术4、简述城市湖泊水生态系统修复技术,