1、一、綜 述1.1 項目背景慈溪市城河治理建成段水生態修復工程慈溪市城河治理工程指揮部寧波星荷園林景觀發展有限公司慈溪市大塘江、滸山江、邵家路江、東城河、城東新村橫江。慈溪市隨著其經濟的發展,人口的增加,生活水平的提高,水的需求 和消耗量不斷增多,相應的廢水排放量也在不斷的增多,由于污水處理設 施和面源控制的滯后等原因,城市水環境污染嚴重,河網水體己基本失去 水環境功能,飲用水源水庫富營養化問題突出,使慈溪這個嚴重缺水的地 區正面臨著水源型缺水與水質型缺水.日益加劇的水污染,正威脅著慈溪 市經濟的可持續發展、危害慈溪人民的生活質量以及水體生態系統。防治 河流湖泊等水體富營養化已是社會經濟和生態環

2、境建設的一項迫切需求。 對此,慈溪市政府、市人大高度重視,對水資源實行外引內治策略。為了 實現內治的目標,市政府及有關部門從 1997年開始對已發臭發黑城河進行 了分區、分階段清淤、截污治理,治理后的城河水質雖然得到了一定改善, 但水質仍處于重度富營養化狀態。 2004年 3月以來又實施中水調控,以搞活水體,但水質富營養化化情況仍未好轉。為此,慈溪市環局、慈溪市建 設局、慈溪市水產研究所,于 2004年 2月到 2005年 10月,在慈溪市峙山 文化廣場 A 區河道, 開展了 城河生態修復治理技術研究 研究項目, 2005年 11月 3日,通過專家鑒定,并建議抓緊做好推廣應用工作。因此實施城

3、河建成段的水生態修復工程,以控制慈溪城河的水體富營養化,使水體從 富營養型轉到中營養型,使城河治理達到水質清澈、景觀優美,對實現慈 溪市成為生態模范城市的目標具有非常重大的意義。1 慈溪市城河治理建成段水生態修復招標文件 ,慈溪市城河治理 工程指揮部, 2005年 12月;2由業主提供的有關本方案設計的書面答疑文件, 2006年 1月;3 慈溪市城河治理建成段水生態修復工程可行性研究報告 ,慈溪 市城河治理工程指揮部;4 慈溪市城區河道污染治理圖及河道斷面圖 ;5 慈環監報水 -2005-140號及水 -2005-141號監測報告 ;6河道規劃藍線(電子版 ;7 地表水環境質量標準 , GB3

4、838-2002。8 地表水資源質量標準 , SL63-941.2 項目概況本項目位于我國東部海濱城市浙江省慈溪市城區,北臨杭州灣。對已經截污、 清淤的大塘江、 滸山江等 5條 (段 河道進行生態修復, 河 道總長 9146m ,蓄水標高以黃海高程 2. 00m 計.具體見下表: 在污染負荷能夠控制,水位能調控的前題下,達到以下水生態修 復目標:(1水質指標pH :6-9DO :>3mg/LCOD Mn :<10 mg/LBOD 5:<6mg/LNH 3-N :<1.5 mg/LTN :<2.0 mg/LTP :<0.3 mg/LSD :>1.0mCh

5、la :<0.015mg/L(2水生植被修復目標使城河水生態系統食物鏈中的生產者:具有多樣性種群的,暖季、寒 季能自然交替的,以沉水植物為優勢種群的穩定的植物群落。構建的水生 植物面積占工程總水面的 33%50%。1原位治理為主原則。在所治理河道內就地構建水質凈化工程和生 態修復工程。2清潔治污原則:治污過程不產生二次污染。3技術先進性、經濟合理性和可操作性原則相結合。 1.3問題與建議1實踐表明,以水生植物為主體的河道水質凈化生態工程系統有除氮 能力,但有限度,如水生植被覆蓋度高達 70%80%的長江下游某湖泊, 水生植被磷和氮的凈化量僅為 3.78 gP/(m2·a 和 2

6、9.8gN/(m2·a 。因此當 用總氮含量高的污水廠中水作為城河補水時,河道水質難以達到目標。而 用總氮含量高、 C/N比低于 6的中水(慈溪污水廠中水即屬此類補充城 河時水質達標更難,不止于此,還會引起河水總氮含量增加,導致水體嚴 重富營養化和藍藻水華發生。而且總氮含量會有所增加。鑒于此,建議中 止對治理河道的中水補給措施。同時建議加強沿河截污系統的監管。 2調查表明,本工程部分治理河段還污染較嚴重,水質條件難以滿足 水生植物種植等水體生態修復技術的實施,建議對這部分河段可采取對河 道生態環境無不良影響的人為強制清水措施和實行水位調控等,以促進水 體生態修復工程實施。二、工程區環

7、境概況2.1 地形、地貌與土壤概況慈溪市地處杭州灣周邊的沖積平原河網區,地勢平坦,河道密集,地 表沖積和淤積層厚,土壤粘性較強,透氣性較差,偏堿。2.2 水文特征本項目治理河段屬慈溪市內河水系,建有多處泵閘、節制閘、橡膠壩 等控制治理河道與周圍河道的水力連通,治理河道控制水位 2.0m (黃海基 準 ,一般不存在防洪排澇問題 。2.3氣候與氣象特征慈溪市位于亞熱帶北緣,屬東亞季風盛行區,受大陸季風和海洋季風 的交替影響,四季分明,雨量充沛,光照充足,氣溫適中,但有臺風、寒 潮等不良天氣影響。多年平均氣溫 16,最熱月平均氣溫 31,最冷月平均氣溫 1。 多年平均降水量 1170mm , 年最大

8、降雨量 2030mm , 年最小降水量 650mm 。 降雨多集中在 59月,占全年降水的 60%,降水月數較多的在 36月, 其間主要有春雨和梅雨。風向季節變化明顯,全年主導風向偏東南,其次為偏西北。 79月臺 風盛行,并易生強臺風災害,最大風速 40m/s。空氣溫度較高且年變化不大,冷季易生霧天。寒潮在當地 1月和 12月易入侵成不良天氣。2.4 水質污染狀況分析慈溪市環境保護監測站 2003年2005年對滸山江水質進行的監測結果 和 2005年 12月 2日對慈溪市城河十個樣點進行水質監測的結果表明,五 條河的水質均劣于地表水環境質量標準 (GB3838-2002的類,污染 物主要為總磷

9、和總氮,以總氮的污染最為嚴重。五條河中,城東新村橫河和東城河的水質較差。三、工程方案設計范圍、邊界條件與技術指標3.1 工程方案設計范圍對河道總長 9146m 的慈溪市城河治理建成段水體的生態修復工程方案 進行設計。擬實施水生態修復工程的五條(段河道的長度、河寬、水深和河段 起止點列于下表: 3.2工程進度要求根據招標文件要求,本工程方案設計應滿足如下要求:本工程針對水體富營養化的生態學的原因和實質,和以整體觀為指導,結合清淤、截污等多種措施,通過修復水生態系統食物鏈中的生產者高等 水生植物及消費者水生動物,來抑制藻類,疏通與增加河流生態系統中有 機質、營養鹽等在河中遷移、轉化、輸出途徑和量.

10、將原已生態失衡的狀 況,逐步恢復生態平衡,從而改善水質,控制水體富營養化,實現生態系 統的良性循環.具體分以下步驟實施:第一階段 (2005年 12月至 2006年 2月 :調查、設計及管理措施制訂 階段.一是對制約試驗河道中水生植物的主要環境因子,即水文、水質、 底質、生物,以及外源污染負荷等進行調查。二是根據營養平衡、生態平 衡原則,以及主導生態因子、生態適應性、物種耐性、生態位、生物多樣 性等生態學原理,對先鋒物種進行選擇及植物群落的水平空間和垂直空間 進行優化設計。并根據生態系統食物鏈中生產者與消費者初級生產與次級 生產的情況選擇水生動物種類和數量,以協調食物鏈中生產者與消費者關 系。

11、三是制訂出保護城河的法規、條例,以及建立一支切實保證治理措施 和管理措施實施的管理隊伍。四是水生生物資源的管理與利用計劃,包括 收割與漁業、畜牧業等利用技術。第二階段:(2006年 3月 消除危及水生植被生存因素。包括外源污 染負荷的控制,消除草食性魚類等。第三階段:(2006年 4月到 5月 實施水生植物與水生動物的修復. 第四階段:(2006年 7月到 2008年 5月 在第三階段的植物群落對其環 境因子改善的基礎上,建立多樣性種群的,暖季、寒季能自然交替的,以 沉水植物為優勢種群的穩定的植物群落。從而控制水體富營養化,建立良 性的城河水生態系統。第五階段:(2006年 3月到 2008年

12、 5月 :包括管理、水生生物資源的收割 與利用以及水質監測等,該階段貫穿于城河生態修復工的始終。3.3 工程方案設計總體目標與具體技術指標在污染負荷能夠控制,水位能夠調控的前提下,達到以下技術要求: 1水質指標pH :6-9DO :>3mg/LCOD Mn :<10mg/LBOD 5:<6mg/LNH 3-N :<1.5mg/LTN :<2.0mg/LTP :<0.3mg/LSD :>1.0mChla :<0.015mg/L2水生植被修復目標使該工程水體生態系統食物鏈中的生產者:具有多樣性種群的,暖季、 寒季能自然交替的,以沉水植物為優勢種群的穩

13、定的植物群落。具體如下:植物種類:應包括挺水植物、浮葉植物、沉水植物,能反映生物多 樣性,生境復雜性。挺水植物、浮葉植物各二種以上,并考慮景觀效果; 沉水植物包括暖季沉水植物與寒季沉水植物,暖季沉水植物以苦草、黑藻 為主,寒季沉水植物以黃絲草等為主。水生植被面積:修復的水生植物面積為該工程整個水體面積的 33%50%。其中,挺水植物與浮葉植物的面積占 10%,沉水植物的面積 占 23%40%。 12月、 1月、 2月,由于是大多數植物的越冬期,水生植 被面積可相應減少 50%。自然繁殖與自然交替:種植的植物經過越冬期或越夏期后,應能自 然繁殖;暖季植物與寒季植物能自然交替。四、工程方案設計4.

14、1水生生態系統現狀分析所有治理河道的水質狀況均屬超 GB3838-2002標準類,超類的 污染物主要為總磷和總氮,特別是總氮的污染尤為嚴重。在列入本項目水體生態修復的五條河中,城東新村橫河水質最差,水 體受總磷、氨氮和總氮的污染嚴重,水體透明度低且處于缺氧-厭氧狀態; 其次為東城河,同樣受總磷、氨氮和總氮的嚴重污染,水體透明度低亦處 于缺氧-厭氧狀態,水質狀況比城東新村橫河的稍好一些;再其次為邵家 路江,水體受總氮的嚴重污染;大塘江與滸山河的水質大致相當,水質雖 好于前述諸河,但仍受總氮的嚴重污染。根據我們 2006年 1月 5日對上述諸河水質的調查, 發現各河底層水均 嚴重缺氧,處于厭氧狀態

15、。城東新村橫河河水還散發惡臭。根據 20032005年滸山江水質監測結果,可以明顯看到,滸山江總磷 和總氮的污染逐年加重,尤其是總氮的污染更為嚴重,值得特別關注。總 氮污染是本工程要解決的關鍵問題、難題。約有 6000m 的河床鋪砌毛塊石,不利水生植物種植。根據 2006年 1月 56日我們對河道底質的調查,發現各河流由于水體流動性很小和受到 污染,底層水均缺氧,其溶解氧含量為 0,因此河底底泥呈黑色,用竹竿觸 動表層底泥時,泥層中放出大量氣泡,表明泥層處于厭氧狀態。對于鋪砌毛塊石的河床,河床上的沉積物較少,泥層厚度比較薄。 東城河底泥呈黑色且有腐質狀爛葉。因河床上未鋪砌毛塊石,底泥稍 厚些。

16、城東新村橫河的底質狀況最差,不僅呈黑色,且腐泥厚有惡臭。河邊 居民反映,夏季有時河水發臭翻泥。1浮游植物2005年 12月 2日取樣測定結果表明, 河水中浮游植物數量已達到 2.12×1067.58×107個 /L,雖然時值冬季,但河水呈綠色,河流已屬富營養型 -重富營養型水體。在大塘江西閘處和滸山江南端橡膠壩前均看到藍藻水華堆集。2高等水生植物高等水生植物稀少,僅在大塘江和滸山江的岸邊看到少量人工栽培的 睡蓮。3浮游動物枝角類和撓足類等大型浮游動物數量稀少,這可能與水體中小型魚類 資源豐富相關。4魚類在大塘江和滸山江的水面上看到數量可觀的小型魚類“曬太陽” 。 5底棲動物

17、由于水體底層缺氧以至處于厭氧狀態,推測深水河床區缺少或根本無 大型底棲動物存在。但在大塘江上看到一些吊養的蚌類、數量不多。1水體主要受到磷、氮特別是總氮的嚴重污染,解決總氮污染問題是 本工程的關鍵與難點。2水體屬藻型濁水態富營養型-重富營養型水體,如何使之逆向演替 并盡快轉變為草型清水態中營養型水體是本工程設計與實施追求的目標與 挑戰。3由于河道物理形態結構上存在的缺陷,水體多處于封閉、流動性差 和無良好水交換的水文特征狀態,以及由于水體地處人類經濟、生產、社 會活動最活躍的地理區域,受人類活動的負面影響大,從而導致本工程所 治理河道的水生生態系統十分脆弱,水底世界在構建和維護良性水生態系 統

18、中的重要功能和巨大作用被嚴重損害和破壞,因此,要在城河建成段水 域建立起回歸自然型的良性生態系統并非易事,應科學地謹慎行事,否則 將欲速則不達。4.2技術路線以生態學和生態修復學原理為指導,針對水體生態系統現狀和治理目 標,采取相宜適用的水體污染原位治理工程技術來達到水生態系統的修復 與良性構建。采用的工程技術主要有:1高等水生植被構建工程技術;2水生動物種群構建工程技術;3高效微型生物凈水系統構建工程技術;4輕便移動式輔助曝氣充氧技術;5水體造流與引清沖污技術。工程工藝流程如下:水生植物構建工程高效微型生物凈水系統構建工程輕便移動式曝氣充氧工程水體造流-引清沖污工程水生態系統長效管理工程4.

19、3工程方案設計慈溪市城河治理建成段水體有 5條河道,其特點:(1約有 70%的河床用 毛塊石鋪砌而成,在塊石之間有小縫隙; (2約有 30%的河床為 泥質,但其中約 50%河床一側的護坡為鋪砌混凝土空心磚護坡; (3部分 河道的兩岸或一岸水下有寬 0.30.8m 的截污渠頂板或底板平臺, 平臺為混 凝土質; (4常水位 2.0m 時河道中心線水深 1.92.4m 。慈溪市城河治理 建成段 5條河道的分布情況如圖 1。根據以上特殊條件,水生植物種植地區和種植技術如下:(1選擇適 于石縫和淺泥層中生長和繁殖的水生植物,根據現場種植條件,靈活采取 栽插式、拋種式、撒播式等種植法種植; (2在截污渠平

20、臺上鋪設 C20預制混凝土種植槽,填土后種植沉水植物; (3采取原位強化凈化水質技術, 盡快提高河水透明度,爭取能在河床深水區種植,以擴大沉水植物面積。 通過以上措施,五條河道水生植物種植面積為 61900,占總水面積 的 46.52%,其中 :挺水植物和浮葉植物的面積 12720,占水面的 9.56%; 沉水植物約 49180,占水面的 36.95% 。 (表 1表 1 慈溪市城河建成段水生植物種植面積設計 注:挺水植物主要種植在人工浮床上,浮床布局在河中水面。浮葉植物和部分挺水植物種植在鈄 坡淺水處。設計在兩岸截污渠平臺上建筑水生植物種植槽,槽內填土后種植,主要種植沉水植物。1河道全長 1

21、172m ,河寬 10m ,面積 11720,常水位 2.00m ,河底 高程 0.13m , 常水位水深約 1.9m 。 左岸為鋪砌 C20預制混凝土空心磚護坡, 右岸 1.03m 高程處有寬 300mm 的混凝土平臺。2設計種植面積約 4510(包括建立在兩岸截污渠平臺上的水生植 物種植槽,其種植面積約 300 ,占總水面積的 38.48%。其中:挺水植物 960,浮葉植物 210,沉水植物 3340。3在南岸截污渠底板上鋪設 C20預制混凝土種植槽,面積約 300, 槽中填泥土后種植沉水植物和少量浮葉植物。由于河底水深 1.9m ,擬設法創造條件采用“淺水-逐步提高水位法” 在深水區種植

22、沉水植物,以擴大沉水植物種植面積。4除在左岸護坡淺水處適當種植挺水植物外,主要采取人工浮床無土 栽培技術種植挺水植物。浮床面積約 900,每個浮床面積為 15,布局 在河道中間水面上。5 沉水植物種類以暖季植物苦草、 黑藻、 馬來眼子菜, 冷季植物菹草, 常綠植物黃絲草為主;挺水植物以水生美人蕉為主,兼種香蒲、菖蒲、千 屈菜;浮葉植物以荇菜為主,兼種睡蓮、金銀蓮花。6水生植物的斷面分布和平面分布見圖 2和圖 3所示。1河道全長 2530m ,河寬 20m ,面積 50600,常水位 2.00m ,河底 高程 -0.37m ,常水位水深約 2.4m 。河床全部用毛塊石鋪砌。兩岸 1.13m 高

23、程處有截污渠底板平臺,兩岸平臺寬 550mm ,東岸平臺寬 350mm ,可設種植槽種植水生植物。2設計種植面積 24300,占總水面積的 48.02%。其中:挺水植物和 浮葉植物 5000,沉水植物 19300。3一部分沉水植物種植于水位高程 0.13-1.13m ,坡比 1:3的毛塊石 鋪砌的護坡上;另在兩岸截污渠底板平臺上鋪設預制混凝土種植槽,種植 槽面積約 1660,填土后種植沉水植物。沉水植物種類以暖季植物苦草、黑藻、馬來眼子菜、狐尾藻,冷季植 物菹草,常綠植物黃絲草等為主。4除在河兩岸護坡上適當地種植浮葉植物外,另在河西岸寬 0.55m 的 水下混凝土上,采用盆栽方法種植適量浮葉植

24、物,種類有荇菜、睡蓮等。 5挺水植物采取人工浮床無土栽培技術種植,浮床布設在景觀節點和 河中心水面,面積約 4500,種類有美人蕉、香蒲、菖蒲、傘草、紙莎草 等。6滸山江水生植物的斷面分布和平面分布見圖?和圖?所示。1河道全長 2620m ,河寬 18m ,面積 47160,常水位水深約 2.4m 。 從嗚山閘至住宅公司的河床已鋪砌毛塊石。2設計種植面積 23000,占總水面積的 48.77%。其中:挺水植物種 植面積約 4000,浮葉植物約 500,沉水植物約 18500。3一部分沉水植物種植于水位高程 0.23-1.03m 的毛塊石襯砌的護坡 上,坡比 1:3。另在滸山江至周家路區間江段兩

25、岸截污渠底板上鋪設的預制混凝土種植槽中,填種植土后種植沉水植物。沉水植物品種有苦草、黑藻、菹草、黃絲草、狐尾藻、馬來眼子菜等; 4浮葉植物種植區域與沉水植物種植區域相同,但呈分散斑塊狀分布 在沉水植物種植區中,種植品種以荇菜為主,兼種睡蓮。5 挺水植物的種植采取人工浮床無土栽培技術, 種類有美人蕉、 香蒲、 千屈菜、菖蒲、紙莎草、傘草等。浮床布設在景觀節點和河中心水面 , 浮床 面積約 4000。6大塘江水生植物的斷面分布和平面分布見圖?和圖?所示。1河道全長 1306m ,河寬 10m ,面積 13060,常水位水深約 2.0m 。 全河道河床均鋪砌毛塊石,其中毛塊石護坡坡比 1:3。2 設

26、計種植面積 6500, 占總水面積的 49.77%。 其中沉水植物 5500,挺水植物和浮葉植物 1000。3沉水植物種植在水位高程 0.20-1.12m 兩岸毛塊石鋪砌的護坡上, 種植品種有暖季的苦草、黑藻、狐尾藻,冷季的菹草,常綠的黃絲草等。 4浮葉植物種植區域與沉水植物種植區域相同,但呈分散斑塊狀分 布在沉水植物種植區中,種植品種以荇菜為主,兼種睡蓮。5挺水植物采用人工浮床無土栽培技術種植,種類有美人蕉、香蒲、 菖蒲、紙莎草、傘草等。浮床布設在景觀節點與河中心水面。1河道全長 1508m ,河寬約 7m ,面積約 10556,常水位水深 2.3m 。河床未做毛塊石鋪砌。2設計水生植物種植

27、面積 3590,占總水面積的 34.00%。其中沉水 植物 2540,挺水植物和浮葉植物約 1050。3本河道水質很差,透明度太低,須先采取特殊處理,待透明度提高 后,再種植沉水植物。特殊處理技術有:原位生物膜法凈水技術;在截污 渠平臺鋪設水生植物種植槽種植水生植物;其他臨時性預處理技術等。 4 本河道在部分河段的兩岸 (如三北大街橋處往南至大塘江處, 兩岸有 截污渠平臺 或一岸有寬約 0.8m 的截污渠平臺, 可在其上鋪設填土的種植槽 種植水生植物,種植的種類有沉水植物黑藻、狐尾藻、苦草、金魚藻等, 有浮葉植物荇菜、睡蓮、金銀蓮花等,有挺水植物香蒲、菖蒲、美人蕉等。 5挺水植物主要種植在人工

28、浮床上,面積約 800,種植種類有美人 蕉、香蒲、菖蒲、紙莎草、傘草等。人工浮床布設在景觀節點與河中心水 域。由于治理河道中總氮和氨氮的含量較高,水體氮營養的去除主要依靠 硝化-反硝化微生物生化過程脫氮其次為水生植物營光合作用吸收氮后通 過收割移出水體而去除。但本工程按招標文件要求設計構建的水生植物凈 化系統的脫氮能力不能完全滿足河水氮的去除,而依靠水體本身的硝化-反硝化微生物生化過程除氮又受到河水 C/N的比值低和溶氧量高的制約, 因此,必須構建強化水體硝化-反硝化微生物生化除氮過程的高效微型生 物凈水系統。本設計的這一系統是采用原位凈化工藝,即直接在河床內建設生物膜法凈水系統。據調查和測算

29、,共需布設生物膜軟性載體 4500(東城河 800,城 東新村橫河 800,大塘江 1300,滸山江 1600 。軟性生物膜載體用 懸掛式成排安裝于河道各斷面低于控制水位 1m 的下層水體,每排間距依據 水質和河道結構情況設定。為構建能利用水體中數量和生物量都極其龐大的浮游生物、微生物、 各類碎屑的食物鏈(生物鏈環,有效提高水體的自凈能力,使水質和高 等水生植物的生境得到顯著改善,須實施構建水生動物種群工程。1主要底棲動物種群構建向水體放養銅銹環棱螺、蚌類等,放養量按每畝水面各 10kg 計算,總放養 量約為 4000kg 。放養方式:蚌類采用吊養;螺類要于水生植被構建起來后水體底層溶 氧狀況

30、達>3mg/L時才能放養,主要均勻灑投于水深 1.5m 的沉水植物種植 區。2魚類種群構建放養吃水草碎屑的魚類種群,如放養鲴類;補充放養吞食藻類的魚類種群,如放養白鰱;清除食草性魚類種群,主要清除草魚、鳊魚;控制吞養螺、蚌等的種群數量,如青魚和鯉魚的種群數量;放養適量的兇猛性魚類,如烏鱧、鯰魚、紅鲌等,以控制吃浮游動 物的小型魚類種群。由五臺微型輕便移動提水式曝氣機組成,用于缺氧水體進行輔助曝氣 充氧。本工程項目中,主要用于污染且缺氧較嚴重的東城河和城東新村橫 河生態修復工程,其他河道需要充氧時可臨時統一調動使用。輕便移動式曝氣充氧機是有機物微污染水體水質改善與管理中常用的基本設備,如同水產養殖水體必須配備應急曝氣機一樣。由于東城河和城東新村橫河目前還污染較嚴重,水體流動性差,有部 分河道