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一种均匀布水的近自然河口湿地建设方法

摘要

本发明涉及一种均匀布水的近自然河口湿地建设方法,包括调查区域来水情况;计算污水量和测算污染物量;确定河口湿地工艺;确定湿地规模;根据河口湿地类别,完善河口湿地的布水系统;保护河口湿地区域原有地貌,适当创造不同水深的多生境条件;保留原植被特征,适当引种乡土物种;帮助逐步恢复天然河口三角洲。本发明通过依据不同的河口湿地类别,结合指定区域的污水量和污染物量,选取湿地工艺,并确定湿地规模,完善河口湿地的布水系统,在河口周边地势相对低洼的区域采用自然多级布水,让来水通过浸流、渗流、漫流或水平推流的方式均匀进入湿地,实现既能发挥湿地净化效果,又最大限度的保存了湿地的自然属性。

著录项

说明书

技术领域

本发明涉及水环境治理方法,尤其是一种均匀布水的近自然河口湿地建设 方法。

背景技术

河道作为连通上游水体与湖泊的通道,在进入湖泊前水流向外扩散, 动能显著减弱,使所带的泥沙堆积下来,形成一片向湖泊、水体伸出的平 地,外形常呈三角形状,所以被称为河口三角洲。河口三角洲区域也常常 会由于其与水体形成的水陆交错地带而形成湿地。而我国近几十年来为了 防洪考虑,将河流由弯改直、河岸“三面光”硬化现象极为普遍。河流三角 洲也由于河岸“三面光”的改造,使得河水直接进入水体、湖泊,其原有河 口三角洲的形态被极大改变,河水通过“三面光”河道快速进入湖体,进入 水体前通过三角洲的湿地堆积泥沙、水质净化的功能被极大削弱。

同时,近年来由于城市快速发展与基础建设的不均衡,使得水体富营 养化问题日益严重,大多流入湖泊的河流混杂了一定数量的生活废水。虽 然近年来城市污水处理体系建设及河道治理逐渐减轻了河道的污染状况, 但截污不彻底、雨污混流以及雨季混合水仍然会给河道的水质带来影响。 掺杂了生活废水的河流水直接流入湖泊,会进一步加剧湖泊的富营养化问 题。因此为了最大限度的削减河流带入湖泊水体的污染负荷,改造目前广泛存在的“三面光”河口,恢复河口冲积三角洲的形态,建设河口湿地是极 为必要的。

目前的湿地恢复建设方式主要分为两种,一种是以处理污水为目标的 人工湿地,一种是以恢复生态系统为目标的天然湿地。人工湿地占地面积 小,处理污水效率高,环境效益较好。但由于多采用人工痕迹较重混凝土 沟渠或管道布水,加之需要动力的人工布水方式,使得人工湿地造价高、 运行费用高昂,且人工痕迹重。而天然湿地的恢复则以恢复或重建原有生 态系统为目的,通过创造水文、地势条件及部分的土著植物人工引种,让 水生植物得以恢复生长,生态效益较好。但恢复的天然湿地由于人为干预 措施不足,常常出现配水、布水系统不完善,致使水体与湿地,以及湿地 与上游汇水不能充分交换的现象,影响湿地环境功能的发挥。

因此,为了同时发挥河口湿地的自然保育及水质净化功能,有必要设 计一种湿地建设方法,在恢复河口冲积三角洲形态,发挥湿地净化效果的 同时,还能最大限度的保存湿地的自然属性,增加湿地生物多样性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种均匀布水的近自然 河口湿地建设方法。

为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种均匀布水的近自然 河口湿地建设方法,所述方法包括:

调查区域来水情况;

计算污水量和测算污染物量;

确定河口湿地工艺;

确定湿地规模;

根据河口湿地类别,完善河口湿地的布水系统;

保护河口湿地区域原有地貌,适当创造不同水深的多生境条件;

保留原植被特征,适当引种乡土物种;

帮助逐步恢复天然河口三角洲。

其进一步技术方案为:调查区域来水情况,包括以下具体步骤:

调查在主要河道来水水质及污染物汇入情况,其它来水情况,是否有 污水处理厂出水、未纳入截污范围内的分散村落污水、农田排水、雨季地 表径流水;

分析不同水体进入项目区域的方式,地理位置是集中进入还是分散进 入,时间方式是连续进入还是断续进入;

调查河道上游水土流失情况,是否有突出面源污染,雨季河道泥沙含 量较高的问题。

其进一步技术方案为:计算污水量和测算污染物量的步骤,包括以下 具体步骤:

确定污水来水性质与类别;

计算旱季及雨季、初期各类污水的数量以及污染物量。

其进一步技术方案为:确定河口湿地工艺的步骤,包括以下具体步骤:

确定其在水体污染物排放控制体系中的定位;

根据来水组成及其性质确定采用河、塘库、沟、布水系统以及表流湿 地相组合的生态净化工艺作为河口湿地净化工艺;

依据河口区域原有地貌,两侧湿地低于或与河道基本齐平或需建设、 依靠壅水建筑物的考虑表流湿地工艺为主;地势低洼区域考虑塘库系统工 艺为主;若来水溶解态氮和磷浓度较高,且地形条件允许,则可以布设多 级植物净化塘系统。

其进一步技术方案为:所述确定湿地规模包括以下具体步骤:

根据河道来水水量及其组成情况,河口湿地工艺路线,结合不同河口 湿地工艺组成部分的水力表面负荷,综合考虑恢复区占地面积大小,同时 考虑投资规模。

其进一步技术方案为:根据河口湿地类别,完善河口湿地的布水系统, 具体包括:

分析河水常年平均水位与两侧土地高程关系:若两侧区域50%以上区 域土地高程低于河水常年平均水位或基本齐平,采用河道水自流进入两侧 湿地的自然多级布水方式;若两侧区域50%以上区域土地高程高于河水常 年平均水位,则需建设或依靠已建的壅水建筑物,将河水水位抬高,帮助 河水进入河流两侧区域,采用一级雍水多级布水的方式;

分析计算河水的泄洪功能,在进行布水系统设计的同时,需综合设计 区域布水系统改造后对整条河流泄洪能力的保障;

采用土沟明渠来进行布水,少数重点容易塌陷的区域可以采用干砌石 护坡,避免使用混凝土的硬质沟渠;

对于雨季水土流失较重、泥沙含量高的河流,需在进入湿地前设置沉 淀塘,对来水泥沙进行沉淀;

沉淀塘后开挖或修整的各级布水沟渠整体上依据原扇形河口地域特 点,布水沟渠布设的时候可通过沟渠开挖的深浅,对来水进行不同沟渠水 量的分配;通过沟渠开挖的方向控制进入湿地的水量;

在原有河道的基础上增设布水主沟,在布水主沟顺河水流动方向布设 布水支沟,在支沟方向设置毛细支沟,在来水相对较小时通过浸没的方式 通过主沟、支沟、毛细沟渗流入湿地内部,在来水相对较大时则主要通过 布水主沟排入滇池;

在主沟上开口布设支沟时,对于远端的支沟采用较大开口,近端的支 沟开用较小开口。

其进一步技术方案为:根据河口湿地类别,完善河口湿地的布水系统 的步骤之后,还包括:

清除项目区域外来入侵物种及其它垃圾;

设计进出水水质。

其进一步技术方案为:保护河口湿地区域原有地貌,适当创造不同水 深的多生境条件,包括:

在进行布水系统设计及布水沟渠、沉淀塘的土方工程的时候,依据原 有地形地貌进行开挖,不对原有地形进行较大范围的改造;

对于不满足湿地淹水的局部区域,可采用小范围开挖保障布水系统的 通畅;

对开挖的土方可就地依据湿地鸟类栖息要求造浅滩或小岛;

通过布水沟渠开挖、浅滩小岛的营造,结合原有地貌,创造不同水深 条件的多样生境,为不同鸟类栖息及水生生物创造条件。

其进一步技术方案为:保留原植被特征,适当引种乡土物种,具体包 括:

保留原有植被分布特征,对于密度过大有沼泽化倾向的区域进行局部 干预;

清除外来入侵植物,适当引种乡土植物物种,扩大乡土植物分布范围;

依据水深状况,布设水生植物,在浅水区域,可种植挺水植物,挺水 植物包括灯芯草、泽泻、茨菇、狭叶香蒲,在水深大于0.5米的水域,则 选择以沉水植物为主进行设置,沉水植物包括金鱼藻、菹草、黑藻、苦草; 在部分塘库区域,设置浮岛,浮岛包括以李氏禾、双穗雀稗;

在具备条件的区域,通过泥土种子库调查,创造水文条件帮助恢复乡 土物种的萌发和种群构建。

其进一步技术方案为:所述帮助逐步恢复天然河口三角洲,具体包括:

通过土沟明渠系统布水,让携带泥沙、营养物质的来水均匀进入湿地, 减慢来水流入湖体的速度,帮助泥沙沉淀,逐步帮助恢复天然河口三角洲 形态;当雨季来水量较大时,通过设计计算使雨水通过原河道快速泄洪。

本发明与现有技术相比的有益效果是:本发明的一种均匀布水的近自 然河口湿地建设方法,通过调查区域来水情况,结合指定区域的污水量和 污染物量,选取湿地工艺,并确定湿地规模,完善河口湿地的布水系统, 根据不同地势状况采用一次壅水多级布水、自然多级布水等方式,让来水 通过浸流、渗流、漫流或水平推流的方式均匀进入湿地,同时通过保护河 口湿地区域原有地貌,适当创造不同水深的多生境条件,保护河口湿地区 域原有地貌,适当创造不同水深的多生境条件,适当引种乡土物种,逐步 帮助恢复天然河口三角洲形态,实现既能发挥湿地净化效果,又最大限度 的保存湿地的自然属性,充分发挥其生态修复、自然保育的功能。云南省 昆明市两个入滇池河口湿地——白渔河河口湿地、东大河河口湿地,通过 本方法对其进行改造后,其湿地水质净化效果得到明显提升,减少大量泥 沙直接入湖,同时创造了良好的生态效益,吸引大量水鸟栖息,生物多样 性极大改善。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是本实施例提供的一种均匀布水的近自然河口湿地建设方法的流程 图;

图2是本实施例提供的多级自然布水河口湿地的工艺流程图;

图3是本实施例提供的一级雍水多级布水河口湿地的工艺流程图;

图4是本实施例提供的白鱼河河口的湿地工艺参数表。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实 施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参照图1至图4,为本发明提供的较佳实施例。

本实施例提供的一种均匀布水的近自然河口湿地建设方法,可以运用在滇 池等湖泊的入湖河口湿地建设过程中,实现既能发挥湿地净化效果,又最大限 度的保存了湿地的自然属性。

如图1所示,本实施例提供了一种均匀布水的近自然河口湿地建设方法, 该方法包括:

S1、调查区域来水情况;

S2、计算污水量和测算污染物量;

S3、确定河口湿地工艺;

S4、确定湿地规模;

S5、根据河口湿地类别,完善河口湿地的布水系统;

S6、保护河口湿地区域原有地貌,适当创造不同水深的多生境条件;。

S7、保留原植被特征,适当引种乡土物种;

S8、帮助逐步恢复天然河口三角洲;

河口湿地净化工艺采用河、塘库、沟、布水系统、表流湿地相组合的生态 净化工艺,使河流上游来水与湿地进行充分交换,通过旱季的沉淀、过滤、吸 附处理及雨季的调蓄、沉淀处理作用,实现对河水的净化处理。

对于上述的S1步骤,调查区域来水情况,包括以下具体步骤:

S11、调查在主要河道来水水质及污染物汇入情况,其它来水情况,是否 有污水处理厂出水、未纳入截污范围内的分散村落污水、农田排水、雨季地表 径流水;

S12、分析不同水体进入项目区域的方式,地理位置是集中进入还是分散 进入,时间方式是连续进入还是断续进入;

S13、调查河道上游水土流失情况,是否有突出面源污染,雨季河道泥沙 含量较高的问题.

对于上述的S11步骤,来水类别包括河道上游汇水、上游污水处理厂尾水、 农田回归水以及富营养化的湖泊水;河道流经城镇、村庄等,不可避免汇入未 彻底截留的污水;雨季还有未被环湖截污截流而汇入河道的初期雨水;我国城 镇大多污水处理厂出水执行一级A标或一级B标,尾水大多通过河道进入湖泊, 仍为低污染水;携带大量农田流失的农药、化肥,是主要的农业面源污水;上游 水土流失较为严重,雨季河道泥沙含量较高等的区间径流水。

对于上述的S12步骤,分析不同类型水体进入区域的方式,地理位置是集 中地进入还是分散式的进入,时间方式是连续进入还是断续进入。

更进一步地,上述的S2步骤,计算污水量和测算污染物量的步骤,包括 以下具体步骤:

S21、确定污水来水性质与类别;

S22、计算旱季及雨季、初期各类污水的数量以及污染物量。

对于上述的S21步骤,确定污水类别,依据调查结果分析其水质特点,来 水负荷的高低,水质特点是富营养化还是高泥沙含量等特点,雨季集中来水时 水质变化情况。

对于上述的S22步骤,具体是依据往年的水文资料进行计算,对初期雨水 水质状况及污染负荷初步预估,以此作为针对污水类别进行水体污染物排放控 制和净化工艺的确定依据。更进一步地,上述的S3步骤,确定河口湿地工艺, 包括以下具体步骤:

S31、确定其在水体污染物排放控制体系中的定位;

S32、采用河、塘库、沟、布水系统以及表流湿地相组合的生态净化工艺 作为河口湿地净化工艺。

S33、依据河口区域原有地貌,两侧湿地低于或与河道基本齐平或需建设、 依靠壅水建筑物的考虑表流湿地工艺为主;地势低洼区域考虑塘库系统工艺为 主;若来水溶解态氮和磷浓度较高,且地形条件允许,则可以布设多级植物净 化塘系统。

对于上述的S31步骤,通过湿地对上游汇水进行净化后再进入滇池的,进 一步削减污染负荷。

具体地,S31步骤,确定水体污染物排放控制体系的步骤,包括以下具体 步骤:

S311、确定其在水体污染物排放分流制系统中的定位;

S312、确定其在水体污染物的合流制系统中的定位。

对于上述的S311步骤,分流制系统包括雨水和污水截流体系,确定水体 污染物分流制系统的步骤,具体包括:将污水经过排污管道进入污水处理厂, 再通过布水系统进入湿地生态带,将达标水体排入指定区域,将雨水先存储于 初期雨水贮存池,并由生态带中一部分湿地与初期雨水贮存池联合贮存初期雨 水,并进行水量调配,将污水进入污水处理厂处理,再经过布水系统进入湿地 生态带,将生态带处理达标的出水排入指定区域,溢流的雨水在经河道直接排 入指定区域前要先经过预处理系统。

对于上述的S312步骤,合流制系统在旱季时与分流制系统的污水排放体 系一致,雨季时对于初期雨水的处理和分配与分流制系统一样,先在初期雨水 贮存池和发挥存储功能的湿地之间进行水量调配,然后污水进入污水处理厂, 再经过布水系统进入湿地生态带,最后将达标的出水排入指定区域(如滇池中)。

对于上述的S32步骤,河口湿地净化工艺采用河、塘库、沟、布水系统、 表流湿地相组合的生态净化工艺,使河流上游来水与湿地进行充分交换,通过 旱季的沉淀、过滤、吸附处理及雨季的调蓄、沉淀处理作用,实现对河水的全 天候净化处理,即保持原有湿地的自然属性,又发挥对上游来水起到较好的去 除效果。

对于上述的S33步骤,依据河口区域原有地貌,两侧湿地略低于或与河道 基本齐平或需建设、依靠壅水建筑物的考虑表流湿地工艺为主;地势低洼区域 考虑塘库系统工艺为主;若来水溶解态氮和磷等浓度较高,且地形条件允许, 则可以布设多级植物净化塘系统。更进一步地,上述的S4步骤,具体是根据河 道来水水量及其组成情况,河口湿地工艺路线,结合不同河口湿地工艺组成部 分的水力表面负荷,综合考虑恢复区占地面积大小,同时考虑投资规模等。

更进一步地,上述的S5步骤,根据河口湿地类别,完善河口湿地的布水 系统的步骤,具体包括:

S51、分析河水常年平均水位与两侧土地高程关系:若两侧区域50%以上 区域土地高程低于河水常年平均水位或基本齐平,采用河道水自流进入两侧湿 地的自然多级布水方式;若两侧区域50%以上区域土地高程高于河水常年平均 水位,则需建设或依靠已建的壅水建筑物,将河水水位抬高,帮助河水进入河 流两侧区域,采用一级雍水多级布水的方式;

S52、分析计算河水的泄洪功能,在进行布水系统设计的同时,需综合设 计区域布水系统改造后对整条河流泄洪能力的保障;

S53、为保持湿地的自然属性,采用土沟明渠来进行布水,少数重点容易 塌陷的区域可以采用干砌石护坡,避免使用混凝土的硬质沟渠;

S54、对于雨季水土流失较重、泥沙含量高的河流,需在进入湿地前设置 沉淀塘,对来水泥沙进行沉淀;具体地,沉淀塘水深应在1.5米至2.5米之间, 且雨季水力停留时间至少应在2小时;植物净化塘水深应在0.3-1.5米之间,植 物净化塘的驳岸宜采用生态斜坡,向水体中心有个过渡,有利于多种水生植物 的布设和恢复,也有利于多种水鸟的栖息;

S55、沉淀塘后开挖或修整的各级布水沟渠整体上依据原扇形河口地域特 点,考虑到项目区坡降不明显,布水沟渠布设的时候可通过沟渠开挖的深浅, 对来水进行不同沟渠水量的分配;通过沟渠开挖的方向控制进入湿地的水量, 并保障雨季泄洪。

综合考虑河流及进入水体的常年平均水位,布水沟渠的开挖主要针对土地 高程在与平均水位齐平至高于60cm的区域,沟渠开挖深度为50-80cm,从而 使得不同季节水位低于平均水位时,可通过沟渠布水,水位高于平均水位时自 然漫流;对土地高程在多年平均水位以下的区域,基本常年淹水,不再开挖沟 渠,让来水自然漫流;

S56、在原有河道的基础上增设布水主沟,在布水主沟顺河水流动方向布 设布水支沟,在支沟方向设置毛细支沟,在来水相对较小时通过“浸没”的方式 通过主沟、支沟、毛细沟渗流入湿地内部,在来水相对较大时则主要通过布水 主沟排入滇池,从而保障泄洪,以保障湿地效益的发挥和河道泄洪能力的保障;

S57、在主沟上开口布设支沟时,对于远端的支沟采用较大开口,近端的 支沟开用较小开口,从而实现均匀布水,以保障布水沟渠能够实现均匀布水。 具体地,对于上述的S51步骤至S52步骤,布水系统由原河道、沉淀塘和新建 布水沟渠组成。对于雨季水土流失较重、泥沙含量高的河流,需在进入湿地前 设置沉淀塘,对来水泥沙进行沉淀。沉淀塘水深应在1.5米至2.5米之间,且雨 季水力停留时间至少应在2小时以上;植物净化塘水深应在0.3-1.5米之间,植 物净化塘的驳岸宜采用生态斜坡,向水体中心有个过渡,有利于多种水生植物 的布设和恢复,也有利于多种水鸟的栖息。

同时对原布水沟渠进行改造完善,新建布水干沟,在满足布水要求的同时, 承担分流洪水的任务,整治范围以下河段不再扩宽,湿地布水系统完善工程兼 顾解决泄洪问题。把河道泄洪和湿地布水统筹考虑,平时的小流量通过新建控 制闸布水进入沉淀塘和湿地;雨季洪水通过原主河道和两侧新建的泄流通道下 泄。新建泄流通道同时承担布水和泄洪任务,洪水较大时可能会对湿地造成一 定冲击。该方式解决原有布水沟渠不合理无法发挥功能的问题,对之进行改造, 新建沉淀塘,使其既满足湿地布水需求,又满足泄洪要求,工程规模较小,工 程投资相对较低,施工难度不大,可在短时间内完成。旱季通过新建布水沟渠 和对原有沟渠的改造,尽量将大部分来水布入沉淀塘后,经过支、次沟渠和自 然漫流的方式流入滇池,环境效益尚可;雨季自来水仍然会进入沉淀塘沉积泥 沙,然后由原主河道和改造后的布水支沟保障泄洪能力,将洪水分别均匀布入 湿地,即保证了泄洪,又充分发挥了环境效益;保持老河道和湿地区基本不变, 生态影响较小,且可在短期内得到恢复。

为保持湿地的自然属性,采用土沟明渠来进行布水,少数重点容易塌陷的 区域可以采用干砌石护坡,避免使用混凝土的硬质沟渠;综合考虑河流及进入 水体的常年平均水位,布水沟渠的开挖主要针对土地高程在与平均水位齐平至 高于60cm的区域,沟渠开挖深度为50-80cm,从而使得不同季节水位低于平 均水位时,可通过沟渠布水,水位高于平均水位时自然漫流;对土地高程在多 年平均水位以下的区域,基本常年淹水,不再开挖沟渠,让来水自然漫流。

根据河口湿地类别,完善河口湿地的布水系统的步骤之后,还包括:

清除项目区域外来入侵物种及其它垃圾;

设计进出水水质;

对于上述的S6步骤,保护河口湿地区域原有地貌,适当创造不同水深的 多生境条件的步骤,具体包括:

S61、在进行布水系统设计及布水沟渠、沉淀塘的土方工程的时候,依据 原有地形地貌进行开挖,不对原有地形进行较大范围的改造;

S62、对于不满足湿地淹水的局部区域,可采用小范围开挖保障布水系统 的通畅;

S63、对开挖的土方可就地依据湿地鸟类栖息要求造浅滩或小岛;

S64、通过布水沟渠开挖、浅滩小岛的营造,结合原有地貌,创造不同水 深条件的多样生境,为不同鸟类栖息及水生生物创造条件。

在进行布水系统设计及布水沟渠、沉淀塘等土方工程的时候,应依据原有 地形地貌进行开挖,不对原有地形进行较大范围的改造;对于不满足湿地淹水 的局部区域,可采用少范围开挖保障布水系统的通畅;对开挖的土方可就地依 据湿地鸟类栖息要求造浅滩或小岛;通过布水沟渠开挖、浅滩小岛的营造,结 合原有地貌,创造不同水深条件的多样生境,为不同鸟类栖息及水生生物创造 条件。

湿地系统在进行地貌修整时主要需要为游禽及涉禽两种生态型的水鸟创造 适宜的水深条件以供栖息。游禽,即潜鸟目、

创造适宜游禽栖息的环境,依据地形恢复自由水面,水域水深需大于50cm, 从而为游泳和潜水的游禽栖息觅食创造基本条件;恢复沉水植被适宜盖度为 40%左右,可创造较好的水质环境,并为水体增氧,同时为甲壳动物、软体动 物等创造较好的栖息环境,成为游禽的觅食场所;恢复挺水植被可以为水鸟创 造栖息、藏身的场所,但盖度不宜大于20%,以免过快繁殖而侵占自由水面, 对游禽栖息不利。

创造适宜涉禽栖息的环境,依据地形恢复足够面积的水路交错地带,平均 水位条件下,水深小于50cm,从而为喜爱在烂泥潭里活动觅食的长脚、长嘴涉 禽创造基本生活条件;进行人工引种挺水植物的面积可小于10%,且引种区植 物盖度不易大于30%,以在为水鸟创造躲藏条件的同时,而避免过大密度影响 涉禽觅食。

依据地形恢复的自由水面可与沉淀塘共同考虑设计,在发挥沉淀氧化的同 时,大于50cm水深的自由水面可同时为游禽创造栖息环境;水路交错地带可 与自然漫流区域共同考虑设计,在均匀布水使来水浸没流入湿地发挥水质净化 作用的同时,小于50cm水深的水陆交错地带可为涉禽创造栖息环境。

对于上述S7步骤,保留原植被特征,适当引种乡土物种具体包括,

S71、保留原有植被分布特征,对于密度过大有沼泽化倾向的区域进行局 部干预;

S72、清除外来入侵植物,适当引种乡土植物物种,扩大乡土植物分布范 围;

S73、依据水深状况,布设水生植物,在浅水区域,可种植挺水植物,挺 水植物包括灯芯草、泽泻、茨菇、狭叶香蒲,在水深大于0.5米的水域,则选 择以沉水植物为主进行设置,沉水植物包括金鱼藻、菹草、黑藻、苦草;在部 分塘库区域,设置浮岛,浮岛包括以李氏禾、双穗雀稗;

S74、在具备条件的区域,通过泥土种子库调查,创造水文条件帮助恢复 乡土物种的萌发和种群构建。

对于上述S8步骤,帮助逐步恢复天然河口三角洲。包括:通过土沟明渠 系统布水,让携带泥沙、营养物质的来水均匀进入湿地,减慢来水流入湖体的 速度,帮助泥沙沉淀,逐步帮助恢复天然河口三角洲形态;当雨季来水量较大 时,通过设计计算使雨水通过原河道快速泄洪。

在河流注入海洋或湖泊时,水流向外扩散,动能显著减弱,使所带的泥沙 堆积下来,形成一片向海或向湖伸出的平地,外形常呈“△”状,所以称为三角洲, 三角洲的类型有扇形三角洲、鸟足形三角洲和尖形三角洲,扇形三角洲在海水 浅波浪作用较强能将伸出河口的沙嘴冲刷夷平的地区;对于鸟足形三角洲而言, 在波浪作用较弱的河口区,河流分叉为几股同时入海,各叉流的泥沙堆积量均 超过波浪的侵蚀量,泥沙沿各叉道堆积延伸,形成长条形大沙嘴伸入海中,使 三角洲外形呈鸟足状;对于尖头状三角洲而言,在波浪作用较强的河口地区, 河流以单股入海,或只有小规模的交叉,在此情况下,只有主流出口处沉积量 超过波浪的侵蚀量,使三角洲以主流为中心,呈尖形向外伸长。

根据三角洲形成特点,对于加入湖泊的河流改变其原有通过“三面光”河段 直接入湖的情况,通过土沟明渠系统布水,让携带泥沙、营养物质的来水均匀 进入湿地,减慢来水流入湖体的速度,帮助泥沙沉淀,逐步帮助恢复天然河口 三角洲形态;

同时为了保持河道原有泄洪能力,通过水力计算设计使其在雨季来水量较 大的时候,在通过土沟明渠布水的同时,仍然可以通过原河道快速泄洪。

举个例子1:以云南省昆明市滇池南部白鱼河河口湿地建设为例,该工程 的目标是建成河口湿地前置塘,对泥沙含量大的白鱼河水进行沉淀,减缓河口 淤积速度;在原有布水沟渠的基础上建设完善的河口湿地布水系统,改造316 亩河口湿地布水系统,将旱季河道水(白鱼河雨、污水厂近期尾水及河道来水) 和农田回归水引入湿地;使前置库出水尽量均匀布入表流湿地,最终进入自然 表流湿地,并实现滇池水体与湿地的有效交换,使进入湿地的汇水得到有效净 化,充分发挥河口湿地的环境功能;通过在不同布水区域同时考虑水鸟栖息环 境的要求,分布在沉淀塘设计适宜游禽栖息的水深、在自然浸没区设计适宜涉 禽栖息的水深,充分发挥河口湿地的生物保育功能。

湿地设计出水水质优于Ⅴ类水,主要指标基本达到河道Ⅳ类水质标准(TN 除外);通过湿地净化,对污染物COD、SS、NH3-N和TP的去除率旱季分别 达到30~40%,20%,7%,11%以上;雨季分别达到17~40%,20~70%,5~10%, 9%以上,预计年削减污染负荷COD264吨、SS 26.4吨、TN 19.02吨,TP 0.26 吨;满足白鱼河50年一遇洪水的泄洪要求,并尽可能减少洪水对湿地的冲击。

对于滇池白鱼河而言,其河口湿地类别属于自然多级布水河道,对白鱼河 模拟天然河道入海口“三角洲”情景,重新在河口构建分汊水系,形成“鸟足形” 水网,多个分汊水道入湖,恢复滇池河口三角洲的历史形态。

进入白鱼河湿地的来水共有四类:一为白鱼河河水,二为白鱼河汇集的区 间径流水、污水厂尾水,三为环湖路以下未纳入截污范围的石寨村村落污水, 四为环湖路以下区域农田排水及雨季地表径流水。由于目前污水处理厂对河道 将末端截污的方式全年处理河道水,旱季进入湿地水量即为河道旱季水量3.6 万m3/d,雨季按污、雨水厂按总规模的一半考虑,即尾水按5万m3/d计,进 行接纳,以此为测算依据。

白鱼河采用分流制系统和合流制系统配备的方式进行湿地水体污染物排放 的控制,河口湿地净化工艺采用河、塘库、沟、布水系统、表流湿地相组合的 生态净化工艺,使白鱼河上游来水与湿地进行充分交换,通过旱季的沉淀、过 滤、吸附处理及雨季的调蓄、沉淀处理作用,实现对白鱼河水的全天候净化处 理。白鱼河水质泥沙含量较大,需要通过沉淀塘对来水泥沙进行沉淀,环湖截 污雨污水厂正常运行后取河道水处理会有效减少泥沙含量,但雨季水量会超过 雨水厂的承受范围,仍然需要沉淀塘对泥沙进行沉淀,同时为了即保持原有湿 地的自然属性,又发挥对上游来水起到较好的去除效果,在沉淀塘以下按照具有一定自然属性的表流湿地的思路进行设计。根据现状情况,目前白鱼河河口 区域可利用的面积为316亩,按照此面积大小针对白鱼河口雨季和旱季不同来 水量,测算近期城镇化前、远期城镇化后和远期2030年三个阶段的湿地工艺参 数如图4所示。

滇池35条主要河道中,流入草海的有7条,流入外海的有28条。而流入 外海的28条河道中,直接入湖、且在滇池有河口的河道有22条,其余6条为 汇入上述22条河流的上游河道,白鱼河是流入外海的其中一条河道,且保存了 一定形式的扇形河口,布水系统由原河道、沉淀塘和新建布水沟渠组成。即界 桩外延100米范围内河段维持现状,增设沉淀塘。同时对原布水沟渠进行改造 完善,新建三条布水干沟,在满足布水要求的同时,承担分流洪水的任务,整 治范围以下河段不再扩宽,湿地布水系统完善工程兼顾解决泄洪问题。把河道 泄洪和湿地布水统筹考虑,平时的小流量通过新建控制闸布水进入沉淀塘和湿 地;雨季洪水通过原主河道和两侧新建的泄流通道下泄。新建泄流通道同时承 担布水和泄洪任务,洪水较大时可能会对湿地造成一定冲击。该方式解决原有 布水沟渠不合理无法发挥功能的问题,对之进行改造,新建沉淀塘,使其既满 足湿地布水需求,又满足泄洪要求,工程规模较小,工程投资相对较低,施工 难度不大,可在短时间内完成。旱季通过新建布水沟渠和对原有沟渠的改造, 尽量将大部分来水布入沉淀塘后,经过支、次沟渠和自然漫流的方式流入滇池, 环境效益尚可;雨季自来水仍然会进入沉淀塘沉积泥沙,然后由原主河道和改 造后的布水支沟保障泄洪能力,将洪水分别均匀布入湿地,即保证了泄洪,又 充分发挥了环境效益;保持老河道和湿地区基本不变,生态影响较小,且可在 短期内得到恢复。

具体地,为了恢复自然的河口湿地生态系统,白鱼河河口湿地配水系统主 要采用土沟明渠来进行布水,少数重点容易塌陷的区域可以采用干砌石护坡; 白鱼河由于泥沙含量高,已冲击形成扇型河口,为了沉淀雨季来水泥沙,通过 沉淀塘对来水泥沙进行沉淀。沉淀塘后开挖或修整的各级布水沟渠整体上依据 原扇形河口地域特点,考虑到项目区坡降不明显,布水沟渠布设的时候可通过 沟渠开挖的深浅,对来水进行不同沟渠水量的分配;通过沟渠开挖的方向控制 进入湿地的水量,并保障雨季泄洪;项目区原有沟渠由于开挖宽度和深度均不 够,水生植物生长过于旺盛,泥沙淤塞严重。因此为了保障布水沟渠长期发挥 功能,并减轻管护投入,需根据来水情况及区域地理现状适当加宽、加深布水 各级沟渠;布水沟渠的开挖主要针对土地高程在1887.0-1887.6m的区域,低水 位时通过沟渠布水,高水位时自然漫流;对土地高程在1887.0m以下区域,基 本常年淹水,不再开挖沟渠,让来水自然漫流;为了保障湿地效益的发挥和河 道泄洪能力的保障,在原有河道的基础上增设布水主沟,在布水主沟相对垂直 方向布设布水支沟,在来水相对较小时通过“浸没”的方式渗流入湿地内部,在 来水相对较大时则主要通过布水主沟排入滇池,从而保障泄洪。

白鱼河已现存较多种类湿地植物,数量及密度也较大,不再另外引种植物, 同时尽量减少对现有本土植物的影响。湿地布局调整后将密度过大的植物进行 疏植,保障植物长期正常生长;具体进行清除外来入侵植物,疏植密度过大植 物,保护原有土著植物,扩大土著植物分布范围。

河口湿地由从东向西穿过的白鱼河分为南北两个区,河道两侧为两个相对 独立的布水系统。北区设沉淀塘一个,面积9850m2,沉淀塘出水进入北表流湿 地;湿地地表高程1887.0~1887.6m,面积15728m2,区域内开挖或改造原有布 水沟渠为布水主沟,在主沟相对垂直方向间隔20米布设布水支沟,在来水相对 较小时通过“浸没”的方式渗流入湿地内部,在来水相对较大时则主要通过布水 主沟排入滇池,从而保障泄洪;北表流湿地出水进入北自然表流湿地,该区域 地表高程1886.6~1887.0m,面积7220m2,不再布设沟渠,通过“自然漫流”的 方式,最后汇入滇池。南区设沉淀塘两个,分别为沉淀塘1和沉淀塘2。南沉淀塘1位于北侧,面积9800m2,用于收集沉淀河道来水;南沉淀塘2位于南侧, 面积4850m2,用于收集南侧三个农田沟渠来水。沉淀塘出水进入南表流湿地, 该区域地表高程1887.0~1887.6m,面积25810m2,改造利用区域内原有沟渠设 置两条布水主沟,主沟上相对垂直方向间隔20米布设布水支沟,保障小流量时 的“浸没”式布水,大流量时的主沟排水;布水支沟水流入南自然表流湿地,该 区域地表高程1886.6~1887.0m区域,面积47730m2,区域内不再布设沟渠, 来水采用自然漫流的方式进入滇池。

由于白鱼河雨、污水处理厂在环湖路上对河道采取末端截污的方式,即旱 季几乎所有的来水均能被雨、污水处理厂处理。但由于目前河道水质中有不少 指标均优于雨、污水厂一级A标,因此白鱼河河口湿地在近期,即城镇化前污 水处理厂未能满负荷运行前,设计进水水质旱季使用河道水现状与污水处理厂 一级A标相对低者。雨季河道水质中BOD5、总氮、氨氮及总磷低于雨、污水 厂一级A标,即雨季无论雨、污水厂排水还是未经处理的雨水来水均可使用这 四项指标的河道水现状,同时CODcr和悬浮物则可通过雨、污水厂处理而得到 降低,但是考虑到雨季超出雨、污水厂处理能力的来水同样会进入湿地,雨季CODcr和悬浮物将河道水现状水质考虑其中。

由于白鱼河湿地,地势较低,区域内水面,在非暴雨时段,水面高程与滇 池水面高程齐平。布水主沟与老河道呈“鸟足”状分布,保障洪水期,通过主河 道、布水主沟同时泄洪;布水支沟与布水主沟接近垂直状分布,保障在来水相 对较小时通过“浸没”的方式进入湿地内部,在来水相对较大时则不会对湿地内 部造成较大冲击,而主要通过布水主沟排入滇池,从而保障泄洪。具体地,北 沉淀塘底板设计高程高程为1886.0m;布水干渠设计水面宽8.0m对应的水面高 程为1887.50m,设计沟渠底高程1886.0m;布水支渠,设计宽1.0m,设计沟渠 底高程1886.5m。南沉淀塘1底板设计高程高程为1886.0m;南沉淀塘2底板设 计高程高程为1886.8m;两条布水干渠设计水面宽8.0对应的水面高程为1887.50m,设计沟渠底高程1886.0m;布水支渠,设计宽1.0m,设计沟渠底高 程1886.5m。

而对于白鱼河的建筑物设计方面,北区沉淀塘利用湿地北区库塘,疏挖至 设计高程形成,沉淀塘梗为土质边坡。面积9850m2,底板设计高程高程为 1886.0m,水深1.5m,容积14775m3;南沉淀塘1利用湿地南区低洼地及库塘, 疏挖至设计高程形成,沉淀塘梗为土质边坡。面积9800m2,底板设计高程高程 为1886.0m,水深1.5m,容积14700m3。南沉淀塘2利用农田沟渠低洼地及库 塘,疏挖至设计高程形成,沉淀塘梗为均土质,面积4850m2,底板设计高程高 程为1886.8m,水深0.5m,容积2430m3。布水干渠是从沉淀塘引水流入湿地, 布水干渠设计水位1887.5m水位时,水面宽8.0m,深1.5m,边坡1:1,河底宽 5.0m,结构形式为土渠。布水支渠从布水干渠分引水流布入湿地,支渠间隔20m 布设,设计顶宽1.0m,设计底宽1.0m,深1.0m,结构形式为土渠。在北区沉 淀塘设布水干渠一条,总长120m,布水干渠右侧为自然表流湿地,无需布设布 水支渠,布水干渠左侧布设布水支渠18条,总长1353m。在南区沉淀塘1尾部 布设布水干渠二条,总长652m,布水干渠两侧布设布水支渠37条,总长1959m。 在南区沉淀塘2,出水直接与南区沉淀塘1布水干渠,来水通过布水干渠布入 自然表流湿地。

南区沉淀塘西侧地形为前期景观整治区域,该区地貌经过景观整治,,但 是水系沟存在问题,为了使该区域水系沟通流动无死水,在该区新开5m宽布 水沟渠82m,设计水深1.2m。

清除原有湿地外来入侵植物,如水葫芦、大漂、水花生、紫茎泽兰、小飞 蓬、三叶鬼针草等具有明显入侵特征的植物,清除区域按照其生境特征利用原 有湿地植物进行补种。如水生区域补种红线草、睡莲;湿生和陆生区域均可补 种李氏禾、双穗雀稗等矮小挺水植物。东北角原海埂村建筑垃圾清运后绿化区 域采用疏植项目区原有杨树进行种植,项目区内原有土著植物,如各眼子菜属 水草、李氏禾、双穗雀稗、芦苇、茭草、香蒲予以保护,尽量不去破坏其生境。

新建布水系统由河道壅水建筑物进水口拦污栅、左右布水干渠、布水支渠、 毛渠和出口稳定塘组成,形成“河道壅水、三级布水”的格局。

上述的白鱼河区域的湿地建设方法还可以运用于东大河、大清河、海河、 南冲河、淤泥河、茨巷河、东大河区域。

通过在河流流入湖泊的河口区域,布设合理的布水沟渠实现均匀布水,进 而通过近自然的方式恢复河口湿地生态系统。充分考虑河道污染物削减、湿地 水体交换、湿地防冲击及河道防洪问因素,模拟建设类似天然河道入水口“三角 冲击洲”形式,开挖自然土沟渠,根据不同地势状况采用一次壅水多级布水、自 然多级布水、多级塘库系统,让来水通过浸流、渗流、漫流或水平推流的方式 均匀进入湿地。通过均匀布水,恢复种植适宜的土著植物,能够充分发挥湿地 对来水的净化作用,同时近自然的建设方式还恢复了河口湿地的天然属性。

湿地水质净化效果:

从水质监测部门对布水系统改造后的监测结果如下表可知,湿地布水系统 改造后,将来水均匀布入湿地,发挥了很好的水质净化效果。东大河湿地监测 部门的监测2018年1-6月半年的数据显示,东大河河口湿地对污染物去除效果 稳定,总磷平均去除率为43.7%,总氮为35.1%。

白鱼河河口湿地在旱季,总磷平均去除率可以达到70.2%,总氮可以达到89.9%,如下表所示。

生态效益:经过近自然方式的布水改造重建,湿地内多样的生境为动植物 提供了多种栖息环境。据调查显示东大河河口湿地共有6个植被型组,12个植 被(亚)型,植物223种,隶属80科176属。经昆明市鸟协调查显示,湿地建 成恢复后,共记录鸟类64种,其中水鸟26种,成为滇池湖滨湿地中鸟类最为 丰富的区域。在64种鸟类中,留鸟有37种,占总数的57.8%;冬候鸟有24种, 占总数的37.5%;夏候鸟有1种,占总数1.6%;旅鸟有1种,占总数1.6%;偶 见鸟有1种,占总数1.6%。对这38种繁殖鸟进行区系分析,其中东洋种鸟类 有23种,占60.5%;古北种鸟类有2种,占5.3%;广布种鸟类有13种,占34.2%。 包括国家Ⅱ级重点保护鸟类4种:普通鵟、黑鸢、黑翅鸢、红隼。是滇池湖滨鸟 类最为丰富的一块湿地。

白鱼河湿地共记录到鸟类34种,种群数量较多的鸟类为红嘴鸥。在这34 种鸟类中,留鸟有23种,占总数的67.6%;夏候鸟1种,占总数的2.9%;冬 候鸟有10种,占总数的29.4%。对这24种繁殖鸟(包括留鸟和夏候鸟)进行 区系分析,其中东洋种鸟类有14种,占58.3%;古北种鸟类有2种,占8.3%; 广布种鸟类有8种,占33.3%。在白鱼河湿地记录到普通鵟1种国家Ⅱ级重点保 鸟类。

上述的一种均匀布水的近自然河口湿地建设方法,通过依据不同的河口湿 地类别和天然河口三角洲,结合指定区域的污水量和污染物量,选取湿地工艺, 并确定湿地规模,完善河口湿地的布水系统,根据不同地势状况采用一次壅水 多级布水、自然多级布水、多级塘库系统,让来水通过浸流、渗流、漫流或水 平推流的方式均匀进入湿地,实现既能发挥湿地净化效果,又最大限度的保存 了湿地的自然属性。

举个例子2:以云南省昆明市滇池南部古城河河河口湿地建设为例,该工 程的目标是建成河口塘库湿地,对泥沙含量大的古城河水进行沉淀,减缓河口 淤积速度;在原有布水沟渠的基础上建设完善的河口湿地布水系统,改造403 亩河口湿地布水系统,将河道水和农田回归水引入塘库湿地;塘库系统分为沉 淀塘、一级氧化塘、分级氧化塘和稳定塘。可对进入湿地的汇水得到有效净化, 充分发挥河口塘库湿地的生态和环境功能;湿地出水水质优于Ⅴ类水,主要指 标基本达到河道Ⅳ类水质标准(TN除外);通过湿地净化,对污染物COD、 SS、TN和TP的去除率旱季分别达到30~50%,30-80%,20-50%,30-60%;雨 季分别达到10~30%,50~90%,5~20%,20-50%,预计年削减污染负荷COD 76 吨、SS 120吨、TN 6.4吨,TP 1.7吨;满足古城河50年一遇洪水的泄洪要求, 并尽可能减少洪水对湿地的冲击。

进入古城河塘库湿地的来水共有三类:一为古城河河水,二为环湖路以下 未纳入截污范围的村落污水,三为环湖路以下区域农田排水及雨季地表径流水。 旱季进入湿地水量即为河道旱季水量0.634万m3/d,雨季按6.23万m3/d计, 进行接纳,以此为测算依据。则旱季水力负荷为0.024m3/m2.d,水力停留时间 为47.7天;雨季为0.232m3/m2.d,水力停留时间为4.85天。

由于雨季泥沙含量大,颗粒态总磷浓度也较高,需要在河口布设沉淀塘, 沉淀塘水深约1.7米。同时,为充分把水均衡布入湿地系统,拟在一级、二级 氧化塘和稳定塘,河道来水水面高程按照1888.2m高程设计,沉淀库塘水面高 程为1888.0m高程设计,一级氧化塘水面高程为1887.8米,二级氧化塘水面高 程1887.6米,稳定塘高程为1887.5米。古城河河口塘库湿地区域,现有鱼塘较 多,不涉及工程开挖,仅进行水系连通。各级塘库之间的水位差为10-20cm不 等,依地形而定。

古城河河口湿地原有植被较为单一。乔木以柳树、中山为主,阻隔了视野 的通透。植物工程主要包括地被物清理、移栽破堤口树木、补种景观植物,同 时,加大水葫芦、大薸和水花生的打捞力度等。

举个例子3:以云南省昆明市滇池南部古城河污水处理厂尾水净化塘库湿 地建设为例,该工程的目标是利用现有鱼塘群,建成塘库湿地,对古城河污水 处理厂出水中的溶解态氮和磷等污染物质进一步净化,改造619亩现有塘库湿 地布水系统,将污水处理厂尾水和农田回归水引入塘库湿地;塘库系统分为一 级氧化塘、分级氧化塘和稳定塘。可对进入湿地的汇水得到有效净化,充分发 挥河口塘库湿地的生态和环境功能;湿地出水水质优于Ⅴ类水,主要指标基本 达到河道Ⅳ类水质标准(TN除外);通过湿地净化,对污染物COD、TN和 TP的去除率旱季分别达到30~60%,20-50%,30-50%;雨季分别达到15~40%,10~30%,20-40%,预计年削减污染负荷COD 114吨、TN 9.4吨,TP 3.73吨。

进入古城河污水处理厂尾水净化塘库湿地的来水共有两类:一为古城河污 水处理厂尾水,二为环湖路以下区域农田排水及雨季地表径流水。旱季进入湿 地水量即为1.5万m3/d,雨季按4.0万m3/d计,进行接纳,以此为测算依据。 则旱季水力负荷为0.036m3/m2.d,水力停留时间为30.3天;雨季为 0.097m3/m2.d,水力停留时间为11.4天。

由于来水中悬浮物含量较低,主要污染物质氮和磷多为溶解态存在,可以 不设置沉砂池,设置多级植物净化塘和稳定塘,塘库系统水深为0.3-1.3米,平 均水深约1.1米。为充分把水均衡布入湿地系统,拟在一级、二级氧化塘和稳 定塘,共设置四级布水口27个,宽2m;从上到下布水口的底高程分别为 1887.7m,1887.6m,1887.55m,1887.50m,为了保证布水口高程的稳定性,在 每个布水口合适地段设2米宽浆砌石布水堰,底高程与布水口相同。古城河河 口塘库湿地区域,现有鱼塘较多,不涉及工程开挖,仅进行水系连通。各级塘 库之间的水差为5-10cm不等,依地形而定。

古城河河口湿地原有植被较为单一。乔木以柳树、中山为主,在部分堤埂 上密布。芦苇植株也很高,阻隔了视野的通透。植物工程主要包括地被物清理、 移栽破堤口树木、补种景观植物,同时,加大水葫芦、大薸和水花生的打捞力 度等。

上述的方法通过调查区域来水情况,结合指定区域的污水量和污染物量, 选取湿地工艺,并确定湿地规模,完善河口湿地的布水系统,根据不同地势状 况采用一次壅水多级布水、自然多级布水等方式,让来水通过浸流、渗流、漫 流或水平推流的方式均匀进入湿地,同时通过保护河口湿地区域原有地貌,适 当创造不同水深的多生境条件,保护河口湿地区域原有地貌,适当创造不同水 深的多生境条件,适当引种乡土物种,逐步帮助恢复天然河口三角洲形态,实 现既能发挥湿地净化效果,又最大限度的保存湿地的自然属性,充分发挥其生 态修复、自然保育的功能。云南省昆明市两个入滇池河口湿地——白渔河河口湿地、东大河河口湿地,通过本方法对其进行改造后,其湿地水质净化效果得 到明显提升,减少大量泥沙直接入湖,同时创造了良好的生态效益,吸引大量 水鸟栖息,生物多样性极大改善。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明 的保护范围之内。

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