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生态河床在城镇内河的应用与研究

文档作者：林德耀1 林婷2 林晨君2 文档来源： 1福建工程学院 2福州教育学院附属中学		点击数：	更新时间： 2024年09月03日
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上一篇：生态养鱼富营养化生态修复模式探讨

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生怎习床莅墒镇肉习曲皮用与珥究
林德耀1林婷2林晨君2
(1福建工程学院福建福州350108
2福州教育学院附属中学福建福州350001)
摘要提出用科学的方法来构建城市、乡镇内河的生态河床，在河床上豢养浮游动植物，河底、河面上以及河岸边种植些
适合生长的水生生态植物，不断地进行自然界的生态循环来净化水质，达到呵护内河的目的，永久性地实现“内河水质清澈见
底、鱼虾欢快畅游，沿岸落英缤纷、鸟语花香”的景象，尽显人与自然的和谐与统一。
关键词河床生态循环应用研究
中图分类号．X321．013 文献标识码：A 文章编号：1672—9064(2012)02-0083-03
随着工业的发展、城市人口的急剧增长．内河污染日益
严重．治理内河污染和维护内河清洁已成为世界各国政府共
同面对的难题。本文从内河主要污染源查找原因．提出利用
生态循环理论，营造生态河床。对内河进行养护。工程不仅造
价低。而且能做到一次投资．“终生受益”．永保内河水源免遭
污染。
l 内河主要污染源
检测内河污染程度的主要指标有：酸碱度(pH)、悬浮固
体(SS)、溶解氧(DO)、生物耗氧量(BOD)、化学耗氧量
(COD)、某些病原体等。
重点检测生物耗氧量(BOD，)．即在5d内。微生物与1L
污水里的有机物等污染物发生生化反应。生成无害的物质。
折算成所耗氧的mg数．也就是所谓的生物降解效应的耗氧
量(BOD)；化学需氧量(COD)是以化学方法测量水样中需要
被氧化的还原性物质的量。水样在一定条件下。以氧化lL水
样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标．折算成每L水
样全部被氧化后，需要氧的mg数。上述2项均以m玑表示
河水受污染的程度。此值越小表明河水受污染的程度越轻。
(1)耗氧型污染源。在生活污水、食品加工和造纸等工
业废水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物
质属于耗氧污染物。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水
中．可通过微生物的生物化学作用而降解其毒性。
(2)氮、磷、氨氮等植物营养性污染源。植物营养物质的
来源广、数量大，有生活污水(菜叶等食物残渣)、农业(化肥、
农家肥)、工业废水、垃圾、天然水体中所含的磷和氮(特别是
磷)等。
植物营养物主要指氮、磷等能刺激藻类及水草生长、干
扰水质净化，使BOD，升高的物质。水体中营养物质过量所
造成的”富营养化”对于湖泊及流动缓慢的水体所造成的危
害已成为水源保护的严重问题。
适量的藻类及其他浮游植物，不仅能吸附上述污染物，
且在其生长过程中的光合作用所释放出来的氧气．有利于水
生动物的生长，对净化水质是有利的。
在富含营养物的水体作用下．藻类及其它浮游生物迅速
繁殖。当繁殖到一定量时．造成水面透光率降低．水体溶解氧
量下降，水质恶化，先导致部分鱼类死亡。而这些死亡的鱼在
厌氧微生物作用下被分解．不断产生有毒的硫化氢等气体。
水质继续恶化．导致大量鱼类和其他水生生物的死亡．而这
些死亡的生物残体在腐烂过程中．不断消耗水中的溶解氧。
同时又把氮、磷等污染物释放到水中．造成水质其臭无比．臭
沟和臭池塘就这样形成了。
(3)病原体污染物。生活污水、畜禽饲养场污水以及制
革、洗毛、屠宰业和医院等排出的废水，常含有各种病原体。
如病毒、病菌、寄生虫。水体受到病原体的污染会传播疾病。
如血吸虫病、霍乱、伤寒、痢疾、病毒性肝炎等。
(4)化学污染物。主要由化工厂排放的废水造成的。含有
化学品残留物、重金属等污染物。
2内河污染防治
(1)污水达标排放。加大环保监管力度，严控医院、化工
厂等单位的废水排放，杜绝病原体、化学品、重金属污染物排
入内河。
(2)杜绝污水直排内河。把所有直排内河的污水管彻底
改道至城市污水管网中．结束污水直排内河的历史。
3构建生态循环护河保障体系
生态河泥能吸附和降解河水中的污染物．河泥中富含的
微生物等又是水生动、植物的“美味佳肴”；水中藻类及水草
等植物能吸附氮、磷、氨氮等污染物；河岸边的水生植物，能
吸附雨天沿路边倾泻而下的部分污水。同时又是蛙类动物的
天然栖息地；水中的鱼、虾能吃掉水中的浮游微生物(包括藻
类的种子)．使藻类不会无节制地繁殖，不会造成水面透光率
降低导致水体溶解氧量下降而影响水质。
成年青蛙在岸边草丛中嬉戏、觅食，浮游植物、蚊虫的幼
作者简介：林德耀(1962-)，男，福建闽侯人，高级工程师．主要研究电子信息工程、智能化农庄与环境保护工程等。
万方数据 201 2．No．2， O
卵、蛙卵是鱼的上等饲料，鱼的排泄物又成为水中微生物的
饲料，而水中微生物又是虾的食物，这样不断地进行着有趣
良性的生态循环，起着不断净化水质的作用．使内河的水质
越来越好。
3．1 生态循环护河的构想
3．1．1构建生态河床
在清除内河污染物并依据科学的方法处理后．根据具体
情况再铺上一层有一定厚度的未污染河泥(生态河泥)．即构
成生态河床．
生态河泥是一种由有机物(如树木尸体)残片、微生物
(如细菌菌体)与悬浮物质、无机颗粒(如二氧化硅)、胶体物
质等组成的极其复杂的非均质体茶褐色或浅灰色的絮凝体．
有机污染物对生态河泥中的微生物来说就是营养质．微
生物能与污水里的有机物等污染物发生生化反应．生成无害
的物质，这就是所谓的生物降解效应。
3．1．2引入水生动、植物
青蛙(已放生) 河中鱼种之一
图l水生浮游动物隆一’ !i霹蛰鼬a两翌’嘲 河底生态复合型水草1 河底生态复合型水草2
图2 河底生态复合型水草
岸边湿身植物l 岸边湿身植物2
圈3河岸边湿身檀物
河床上漂游的植物l 河床上漂游的植物2
图4河床水面上的浮游植物
2∞2．N02．
(1)在河中引进浮游动物如青蛙、金鱼、非洲鲫鱼，鲢鱼
等．部分图片见图l。
(2)在内河的底部多种些生态复合型水草如图2所示，
增加水下植物光合作用所产生氧的含量。在河岸的两侧有选
择性地种植些可观赏性的水生(湿身)植物。如图3所示。在
河床的水面上适当引进些如浮莲、藻类的浮游植物如图4所
示。这些生态循环所需的环境因素。不仅保护了水质，而且也
能成为一道城市内河亮丽的风景线。
3．2生态护河数学模型的建立
3．2．1 内河水质模型的建立
内河水质模型采用多宾斯一坎普(Dobbins—Camp)BOD—
DOS水质模型，以COD代替BOD，其中溶解氧(DO)、生物耗
氧量(BOD)、化学耗氧量(COD)，设碳有机物的生化降解动
力数学表达式：
，r 芈=一H。·￡(1)
d￡
式中：L为河水COD质量浓／鏖／mg／L；H。为COD降解速
率／d．1．
(1)多宾斯一坎普水质数学模型认为：
COD降解速率与DO降低速率相同：
(2)河底释放与污水的汇入引起COD的变化速率，用R
表不，mg／(L·d)；
(3)由于光合作用或河水的流动引起DO变化，以P表
示，mg／(L·d)，弥散作用略去不计。
那么在河水稳定状态下．河流COD和DO沿途变化规
律数学表达式如下：
p粤一(HJ+日3)+R
口茹
p—d-C=H1．￡+H2．(Cs—C)一(JP卜P1) (2)
d．X
￡I手￡o·CI；庐Co
式中弘为问沉透／度／m／s；HI为COD降解速翠或DO氧降
低速率／d一’；H：为河水表面复氧速率；H，为沉淀作用引起的
COD损失率／d～；C为河水中溶解氧质量浓度／mg／L；Cs为水体
饱和溶解氧质量浓度，mg／L；R为河泥释放和沿途污染引起
的COD变化率／mg／(L·d)；P。为河泥耗氧引起的河水溶解氧
降低速率／mg，(L·d)；P2为藻类光合作用氧的净生产率／(mg／
L·d)。
积分后：
￡=L。。一+j71毛7_(1一一)
c=丽H而I啦。矗)．(一一R)
+巳一(Cs—co)融【百Pz-Pl+稿‰】(1-R)
一≈印[-盥磐]
F：=exp【一警] ㈣
河水在静I}状杰下水质变化速率为．
万方数据 国
设H=Hl+H3
旦兰一H．L+R
出
掣一H(L—R／H) m
．d(L-，WH)一：-K(L—R／H)
出
设Y=L—IvH代人上式
掣：一日l，
dt
y|=yo·e-4k
R—K(L1-叫YQ。．e-扯)一(4)
3．2．2计算与分析
(1)上述数学模型中要确定参数Hl、H2、H3、R、Cs、Pl、P2
的值：当河水有关参数确定后．河道内水质COD和DO达到
要求的情况下，根据式(2)、(3)、(4)，可求出河流流速“，进
而就可以判定内河进水开闸的大小。
(2)根据经验值和有关标准，在假定河流流速斗等参数
为已知情况下，可求式中的其他任何值，如P2为藻类光合作
用氧的净生产率的值等。
(3)若实测值与经验值偏差太大，如P。为河泥耗氧引起
的河水溶解氧降低速率。如实际测量值为计算值好几倍。原
因有2种：①藻类及其他浮游生物繁殖太多。造成水面透光
率降低，水体溶解氧量下降，水质恶化。②由于水体中存在
富含植物营养物的污染．引起藻类及其他浮游生物迅速繁
殖。当繁殖到一定量时，造成水面透光率降低。水体溶解氧量
下降，水质恶化等。
若是第1种原因．可适当清除些藻类及其他浮游生物的
数量。若是第2种原因，应查找污染源并予以根除后，再来适
当清除些藻类及其他浮游生物的数量。
4生态河床的制作实例
4．1人造生态河床
我们选择一块受污染的空地．本学院北区离垃圾场约
60m的一处浅沟。原生活污水从此经过，成为蚊虫孳生的地
方做为实验区。
(1)清淤。我们花了整整2个月业余时间，亲自动手把污
泥(微生物的尸体以及重金属沉淀物等污物)全部挖走集中
填埋，制造出“河床”长6m，宽2．5m，深1．5m。
(2)冲洗、暴晒。确保污泥清除干净后，将“河床”围起，
然后对“河床”的两壁及河底用自来水进行清洗．清洗粘在河
壁、河底上的污物，以便日后做为水生植物、生物的温床．。清
洗出的污水万万不可排入内河，应全部抽城市污水管网中。
河底抽干后暴晒在太阳下2周以上．进行天然紫外线消
毒。
(3)垫铺沙石。河底清淤冲洗后．先铺沙后再铺细石子
并分别夯实，沙子夯实后其高度经验值不低于6cm为宜。细
石子高度一般不低于4cm为宜，这样做可起到隔离原河床
底部的作用．便于其上制造出生态河床。
(4)垫铺生态河泥。最后到无污染的河边或地下挖出无
污染的生态河泥。垫铺在其上，厚度一般不小于8cm，制造出
一种人造生态河床，由于生态河泥不仅能降解污染物。而且
能使内河水质更清．对水上生物能提供极其丰富的营养物
质．以便水生植物、浮游生物繁衍生息。
4．2引入天然溪水(雨水l
引入天然溪水(雨水)来代替外河江水。模拟制造出一款
“生态河床”．后又到农村收集20只幼蛙和20只泥鳅放人池
塘中。均已全部健康成长并不断地繁殖。现已成为青蛙、泥鳅
的乐园，图l即为本池塘的青蛙．此物种的青蛙对水源质量
要求非常苛刻．稍有污染就活不了，在其它地方已频临灭绝。
月光下的人造(生
态河床)池塘．水质
清澈．水上的植物
倒影如墨．水中的
蛙鸣声此起彼伏．
仿佛在告诉人类
要善待它们．才能
达到人与自然的
和谐(图5)。
5结束语
围5人造生态池塘
城镇内河污染制约着当地的经济发展．治理内河污染已
成为人们的共识。怎样治理和呵护内河，各地的措施不尽相
同。据我们调研和实地观察。虽花费了大量的人力、物力和财
力来治理内河污染，其效果仍不尽人意。本文推出采用生态
河床来呵护城镇内河。希望能起到抛砖引玉的作用，共同治
理好内河污染的顽疾，保护好我们的生存环境。呵护好我们
母亲河的生命之水。
参考文献
1 田英．李敏玲，郭艳春．农业灌溉浑河冲污水量与水质污染分析．现代
农业科技．2011(7)
2苏春海，丛海兵。王东京．扬州城区水系朴水优化调控技术研究．环境
科技．2011．24(3)
3余金星．陈虹．福州内河水环境问题及综合治理建议．环境科学与管
理，2∞6(11)
4刘兴固。刘兆普。襞思乐。等．上海大莲水潭地污染的生物学评价与生
态修复建议．责潭环境．2011．33(2)
5孛置．三捷河水质状况及治理对策研究．能源与环境，2011(3)
一帅l¨一¨h··，“‰·—H●-一。‘lhl·一“‰·，1¨．—■¨一q‰，m¨H—¨h—恤-，呻lI-—Ⅵ_-—吨—啃州Ⅵ^椭—嘶p—_¨·．—H●—州Ih一—h—岫h—Ⅶ—。_II-_■¨—咻F—‰-—oH●-—‰，”t●-—帅—一¨—_h_—●●-，_I--一¨—■I●一Ⅵ-—■h—--1．-—州_一_I—h—q咐
我国大力开展大气污染防治工作
当前我国大气污染排放总量依然较大．大气环境形势严
峻。应下大决心、高标准，采取更有力的措施，加强大气污染
的综合治理。推动空气质量的持续改善：①加快淘汰电力、钢
铁、建材、化工等落后产能；②提高环境准入门槛；③深化污
染减排；④狠抓机动车污染防治；⑤加强地区协同防控。

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