平原地区农村中小河道生态修复技术集成研究

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平原地区农村河道尤其是中小河道、毛细管河道因人类生产、生活的影响,自然生态遭到破坏,造成很多负面影响,突出表现在水质严重污染、水量衰减甚至干涸、河床的结构和稳定性下降、滨河带的生态功能退化、河流生境多样性及生物多样性显著下降、洪涝隐患严重等方面。农村河道生态环境问题的不容乐观,加之人们生活水平的提高,居民对河道的整治要求越来越高,迫切需要加大农村河道综合整治力度,从而改善生活环境。本文选取典型性的镇域作为研究区域,运用AHP-综合指数评价法构建了以自然结构健康、生态系统健康、社会服务状况为准则层的平原地区农村中小河道诊断体系,并对苏州地区农村中小河道生态问题进行了诊断,根据诊断的结果,提出生态护岸、生态浮床、生态湿地、底泥疏浚、生态补水、沟通水系等生态修复技术,并通过室内试验,从水质理化指标、各污染物的降解系数及浮游生物量三个方面对各生态修复技术的特点进行研究分析,以此为基础拟定各生态修复方案,如生态补水、沟通水系及各生态修复技术的联合方案等,并对修复后的效果进行预测和评价。论文的主要结论如下:(1)在构建的平原地区农村中小河道诊断体系中,准则层中生态系统健康、指标层中河道生态需水保证率所占的权重最大;河道渠化程度、珍稀水生物存活状况、水资源开发利用率、水景观舒适度处于病态水平;苏州地区农村中小河道健康总体水平处于亚健康-健康之间,其中自然结构健康、生态系统健康、社会服务状况分别处于病态-亚健康、亚健康-健康、亚健康-健康水平。(2)从水质的理化指标来看,各代表河段水体的COD和BOD5分别处于25~40mg/L和4.0~9.0mg/L之间,且未治理﹥砌块护岸﹥生态护岸﹥底泥疏浚﹥生态浮床﹥生态湿地;DO处于2.0~6.0mg/L之间,且生态湿地≈生态浮床﹥底泥疏浚﹥生态护岸≈砌块护岸﹥未治理;NH3-N、TP、TU分别处于0.6~2.4mg/L、0.10~0.35mg/L和5.0~56.0NTU之间,且未治理﹥砌块护岸﹥生态护岸﹥生态浮床﹥生态湿地﹥底泥疏浚。(3)从污染物的降解系数来看,各代表河段水体的KCOD:生态湿地﹥生态浮床﹥生态护岸﹥未治理﹥砌块护岸﹥底泥疏浚;KBOD5:生态湿地﹥生态浮床﹥生态护岸﹥未治理﹥砌块护岸﹥底泥疏浚;KNH3-N:生态湿地﹥生态护岸﹥生态浮床﹥砌块护岸﹥底泥疏浚﹥未治理;KTP:生态湿地﹥生态浮床﹥底泥疏浚﹥生态护岸﹥砌块护岸﹥未治理。(4)从浮游生物量来看,代表河段水体的浮游生物种群类别数:生态浮床﹥木桩+自然护岸﹥生态护岸﹥砌块护岸﹥底泥疏浚;浮游生物密度:木桩+自然护坡﹥生态浮床﹥生态护岸﹥砌块护岸﹥底泥疏浚;Margalef多样性指数:生态浮床﹥木桩+自然护岸﹥生态护岸﹥砌块护岸﹥底泥疏浚。(5)生态补水方案中,河道断面距补水口的距离、补水的时间、补水的水流方向、补水流量、补水口位置以及补水口的个数对水体的代谢率都有一定的影响。其中,以尧太河闸为补水口,5m3/s为补水规模(方案1-3)和以石路浜闸、尧太河闸为补水口,2 m3/s和3 m3/s为补水规模(方案3-7),在补水20h的水体平均代谢率分别为46.3%和51.3%,在补水80h的水体平均代谢率分别为96.9%和97.7%。(6)水系沟通前后各断面水体的代谢情况有所不同,水系规划后河网的整体代谢率高于规划前,且水系规划前断头浜的滞水区更多,污染物浓度高的区域更多。如以尧太河闸为补水口,5 m3/s为补水规模时,水系规划前和水系规划后在补水20h的水体平均代谢率分别为46.3%和38.1%(7)研究区域河道的最小生态需水量和生态流速分别在1.41~4.05m3/s、0.40~0.54m/s之间;以石路浜闸、尧太河闸和马庄港闸为补水口,补水流量都为3m3/s时,河网水体流量和流速的平均值分别为1.76m3/s、0.47m/s,满足河道的生态需求,对改善河网的水动力及生态需水量具有良好的效果。根据各补水方案的流量和流速结果,建议在选取生态补水方案时,可从多个补水口补水,使河网各个区域的河道都达到最小需水量,而补水流量不宜过大。(8)考虑到各生态修复技术的互补性,采用各生态修复技术联合方案,修复9个月后,与前一年相比,采用生态护岸+底泥疏浚联合修复方案后,整个修复过程中的COD平均值下降14.6%,DO上升26.1%,BOD5下降21.5%,NH3-N下降18.6%;采用生态湿地+木桩+自然护坡联合修复方案后,整个修复过程中的COD平均值下降23.9%,DO上升44.1%,BOD5下降26.6%,NH3-N下降20.4%;而采用生态湿地+木桩+自然护坡联合修复方案的治理效果最佳,整个修复过程中的COD平均值下降23.9%,DO上升44.1%,BOD5下降26.6%,NH3-N下降20.4%。
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