一種湖泊景觀水體初期雨水污染控制方法與流程

本發(fā)明屬于水體修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種湖泊景觀水體初期雨水污染控制方法。

背景技術(shù)：

在城市形成和發(fā)展的過程中，城市景觀水體作為城市的重要資源和環(huán)境載體，關(guān)系到城市生存，制約著城市發(fā)展，是影響著城市風(fēng)格和美化城市環(huán)境的重要因素。

南方城市景觀水體大都處于嚴(yán)格的閘控狀態(tài)，非行洪季節(jié)基本無過境水量，水體處于緩滯流狀態(tài)，自凈能力低下，加上接納一定量的外源污染物，許多城市景觀水體水質(zhì)惡化、富營養(yǎng)化加劇、水生態(tài)系統(tǒng)退化，景觀水體逐漸喪失其應(yīng)有的環(huán)境和社會功能。

湖泊景觀水體大多數(shù)分布于公園、大型住宅小區(qū)、村鎮(zhèn)風(fēng)水塘等地方，其不僅可以美化環(huán)境，同時具有承載水體循環(huán)、調(diào)節(jié)生態(tài)環(huán)境和解決城市熱島效應(yīng)的作用，其重要而特殊的景觀價值、實(shí)用功能價值和生態(tài)價值越發(fā)受到重視和關(guān)注，而人工景觀水面也越來越多服務(wù)于大眾的日常生活。以杭州西湖為代表的天然湖泊、與以頤和園昆明湖為代表的人造湖泊或者房產(chǎn)開發(fā)區(qū)內(nèi)的人造景觀湖，這些景觀水體都已成為生態(tài)城市建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容和現(xiàn)代化城市的標(biāo)志之一，為城市的魅力體現(xiàn)增添了一道亮麗而獨(dú)特的風(fēng)景。

城市景觀水體面源污染由于短期內(nèi)污染負(fù)荷較高，難于控制，因而成為日益關(guān)注的環(huán)境問題。降雨事件發(fā)生時，雨水流經(jīng)滲透性很差的城市地面，帶走大量城市污染物。城市徑流成分復(fù)雜，與景觀水體的周圍環(huán)境密不可分，尤其是初期雨水，對水體的污染不容小視。據(jù)相關(guān)報(bào)道，美國河流的水質(zhì)污染成分有50％甚至更多來自各種城市徑流的面源污染，其城市下游水質(zhì)有82％為地面徑流所控制，可見面源污染對城市湖泊景觀水體具有巨大的危害。

生態(tài)改善技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種環(huán)保的低投資、高效益、便于應(yīng)用、發(fā)展?jié)摿Υ蟮男屡d技術(shù)。其原理主要是利用培育的植物或者是培養(yǎng)接種的微生物的生命活動，對水中的污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及降解，從而使水體得以凈化。此外，生態(tài)改善技術(shù)還可以與綠化環(huán)境及景觀美學(xué)相結(jié)合，在治理區(qū)建立休閑和體育設(shè)施，創(chuàng)造人與自然相融合的優(yōu)美環(huán)境。結(jié)合我國的國情，這種處理效果良好、工程造價和運(yùn)行費(fèi)用較低、耗能低、無二次污染的水體修復(fù)技術(shù)十分適合我國湖泊治理。

湖泊景觀水體的主要特點(diǎn)是水域面積相對小，水體容量有限，水體置換時間長，不利于污染物的稀釋、擴(kuò)散，大多為靜止或流動性差的封閉緩流水體。較小的景觀水體有的采用的水源是自來水，因而水體中缺少穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，自凈能力極低，使得景觀水體極易受污染，甚至發(fā)黑發(fā)臭，不僅無法起到應(yīng)有的景觀美化作用，反而成了環(huán)境的衛(wèi)生死角。

隨著初期雨水的危害性被人們所認(rèn)知，在我國一些大中型城市的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，已經(jīng)開始考慮到初期雨水的收集處理，但初期雨水的收集量的設(shè)計(jì)計(jì)算及收集率都存在著較大的爭議，初期雨水可采用調(diào)蓄池進(jìn)行收集，待無雨時，排入污水處理廠進(jìn)行處理，但該方法會增大污水處理廠的處理規(guī)模，同時亦會有未收集到的初期雨水流入附近的景觀湖泊水體。在湖泊景觀水體旁建設(shè)初雨處理設(shè)施，雖可有效減少進(jìn)入水體的污染物，但其需要額外占用土地，且對湖泊周圍的景觀產(chǎn)生一定的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種湖泊景觀水體初期雨水污染控制方法。

本發(fā)明方法具體為利用面源污染物削減技術(shù)、生態(tài)改善技術(shù)與景觀水體生物自凈功能強(qiáng)化技術(shù)相結(jié)合對入景觀水體的初期雨水污染進(jìn)行控制，使湖泊景觀水體初期雨水污染得到控制和改善。

本發(fā)明的目的通過下述方案實(shí)現(xiàn)：

一種湖泊景觀水體初期雨水污染控制方法，具體為利用面源污染物削減技術(shù)、生態(tài)改善技術(shù)與景觀水體生物自凈功能強(qiáng)化技術(shù)聯(lián)合形成系統(tǒng)控制初期雨水污染的方法；所述系統(tǒng)包括生態(tài)磚、植物處理系統(tǒng)及水棲動物聯(lián)合處理。

所述生態(tài)磚后依次鋪設(shè)有植物碎石層和土工織物反濾材料。

所述土工織物反濾材料可為無紡布、土工格柵等。

所述土工織物反濾材料鋪設(shè)寬度不得小于15cm，優(yōu)選為20cm。

所述生態(tài)磚包括生態(tài)擋墻磚和生態(tài)魚巢磚。

所述植物處理系統(tǒng)包括中生植物、耐淹中矮莖植物和水生植物。

在其中一個實(shí)施例中，所述系統(tǒng)具體包括無紡布，植物碎石層，生態(tài)擋墻磚，生態(tài)魚巢磚，中生植物，耐淹中矮莖植物，水生植物，水棲動物等部分。

其中，所述無紡布沿湖泊邊敷設(shè)；所述中生植物種植于湖岸上；所述耐淹中矮莖植物種植于生態(tài)擋墻磚水位線以上；所述生態(tài)擋墻磚水位線以下種植水生植物；所述生態(tài)魚巢磚設(shè)于水位線以下最底下兩層。

所述無紡布采用規(guī)格為200g/m²雙層敷設(shè)。

所述植物碎石層選用粒徑為φ10～25mm碎石，厚度為300mm。

所述生態(tài)擋墻磚的規(guī)格尺寸優(yōu)選為500×500×200mm；形狀為不規(guī)則六邊形。

所述生態(tài)擋墻磚的植物栽植坑尺寸優(yōu)選為300×160mm；栽植面積優(yōu)選為擋墻面積的50％；植被覆蓋率為70％以上。

所述生態(tài)擋墻磚的空隙率≥12％，透水性能良好

所述生態(tài)擋墻磚的自重不得小于50kg，抗壓強(qiáng)度≥120kgf/cm²。

所述生態(tài)擋墻磚優(yōu)選為使用一定粒徑(5～10mm)的擊碎骨料和高強(qiáng)水泥為主要材料與混凝土外加劑攪拌經(jīng)二次震動加壓成型工藝制成的無砂混凝土制品。植物根系可透過磚體植生于土壤，種植孔內(nèi)可種植花草等，砌筑后形成擋墻。

所述生態(tài)魚巢磚的規(guī)格尺寸優(yōu)選為500×500×200mm。

所述生態(tài)魚巢磚具有一般魚類棲息的空間，形狀為不規(guī)則六邊形。

所述生態(tài)魚巢磚的空隙率≥12％，透水性能良好

所述生態(tài)魚巢磚的自重不得小于50kg，抗壓強(qiáng)度≥120kgf/cm²。

所述生態(tài)擋墻磚優(yōu)選為使用一定粒徑(5～10mm)的擊碎骨料和高強(qiáng)水泥為主要材料與混凝土外加劑攪拌經(jīng)二次震動加壓成型工藝制成的無砂混凝土制品。

所述優(yōu)選的生態(tài)磚為新一代綠色環(huán)保建材產(chǎn)品，其在確保水棲生物在魚巢磚空隙里的生活環(huán)境的同時，給它們提供充足的氧氣，在生態(tài)擋墻磚內(nèi)栽培生命力頑強(qiáng)、容易繁茂的植物，從而形成豐富的生態(tài)系統(tǒng)。

所述中生植物包括杜鵑花、石楠、麥冬、酢漿草、十大功勞、梔子花等。

所述耐淹中矮莖植物包括香蒲、菱白、蘆葦、水蔥、美人蕉、鳶尾、菖蒲、蘆葦、千屈菜、再力花等。所述耐淹中矮莖植物采用兩種或三種類型交錯種植。

所述水生植物包括金魚藻、苦草、伊樂藻、眼子菜等。

所述的水棲動物包括鯽魚、鯉魚、鰱魚、草魚、梭魚等。

本發(fā)明方法利用面源污染物削減技術(shù)、生態(tài)改善技術(shù)與景觀水體生物自凈功能強(qiáng)化技術(shù)，通過工程手段控制面源污染中的初期雨水污染，從而達(dá)到減少進(jìn)入湖泊的污染物，提高湖泊水體自凈能力，維持湖泊生態(tài)系統(tǒng)的平衡的目的。本發(fā)明方法集合面源污染物削減技術(shù)、生態(tài)改善技術(shù)與景觀水體生物自凈功能強(qiáng)化技術(shù)于一體，通過物理和生物相結(jié)合的方法對進(jìn)入湖泊景觀水體的初期雨水污染物進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對進(jìn)入湖泊景觀水體初期雨水污染進(jìn)行控制的目的，減少封閉及半封閉水體的外源污染，保持湖泊生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定，在提高湖泊水體的自凈能力，同時也提高了湖泊水體的景觀效應(yīng)。該方法解決了初期雨水直接入湖泊，長期污染物的輸入使生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生異變和退化，由此導(dǎo)致湖泊生態(tài)系統(tǒng)失去平衡的問題。

本發(fā)明方法中，面源污染物削減技術(shù)為建設(shè)立體生物堤岸，它是介于湖泊和陸域之間的生態(tài)過渡區(qū)域，是陸生生態(tài)系統(tǒng)與水生生態(tài)系統(tǒng)交錯帶的一種類型，作用特殊的地理位置決定了其具有防治面源污染、營造濱岸景觀、提供生物棲息地、改良土壤生境、保持水土等多種功能。立體生物堤岸是截留陸域面源污染物、改善湖泊景觀水體水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境的有效手段。

可將立體生物堤岸的植物體系劃分為三部分構(gòu)成：中生、耐淹中矮莖植物和水生植物。其中中生植物介于旱生和濕生之間水生植物，其能在水分條件適中的環(huán)境中生活，適合在湖岸邊種植。中生植物、耐淹中矮莖植物區(qū)中的植物主要是對可能進(jìn)入河流、水庫的泥沙、有機(jī)質(zhì)、殺蟲劑和其他有害物質(zhì)起到截留去除以及吸收作用；同時水生植物區(qū)中的植被則進(jìn)一步將坡地流水中的有害物質(zhì)進(jìn)行去除吸收作用，凈化水質(zhì)，改善水體生境。

立體生物堤岸的植物對初期雨水中攜帶的沉積物、有機(jī)質(zhì)等污染物質(zhì)具有良好的吸收、沉淀功能，可以在其進(jìn)入湖泊景觀水體之前起到一個凈化、過濾的緩沖作用，形成一個阻礙污染物質(zhì)進(jìn)入水體的生物和物理障礙，初期雨水在進(jìn)入湖泊之前先通過陸生植物、濕生植物及多孔生態(tài)磚的物理過濾與吸附作用，對初期雨水進(jìn)行初步處理，從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的，也是控制初期雨水污染的一個最為有效的形式，同時增強(qiáng)了湖岸的穩(wěn)定性，且具有景觀美學(xué)等多重功能。

生態(tài)改善技術(shù)是利用該系統(tǒng)所培育生物的生命活動過程，轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化或降解水中污染物質(zhì)，恢復(fù)水體水質(zhì)，主要包括對水棲類動物控制技術(shù)和水生植物修復(fù)技術(shù)。水棲類動物位于水生食物鏈的頂端，水棲類動物控制技術(shù)是在水中建立一系列的生態(tài)系統(tǒng)，通過無餌放養(yǎng)水棲類動物，讓它們以藻類為食，防止藻類過度繁殖，間接達(dá)到控制水體富營養(yǎng)化的目的。水生植物修復(fù)技術(shù)是通過建立植物群落帶，利用植物生長過程需要吸收水中N、P等營養(yǎng)元素，來去除污染物。通過生態(tài)磚內(nèi)種植的水生植物及生態(tài)魚巢磚內(nèi)養(yǎng)殖的水棲生物及其他微生物的共同作用，實(shí)現(xiàn)湖泊景觀水體初期雨水污染的控制。同時由于水生植物收獲后可作其他用途，該法還能帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明集合面源污染物削減技術(shù)、生態(tài)改善技術(shù)與景觀水體生物自凈功能強(qiáng)化技術(shù)于一體，將湖岸改造成適合生物生長的水體和土體、水體和植物或生物相互涵養(yǎng)的仿自然狀態(tài)，利用生態(tài)磚的吸附、過濾作用，耐淹中矮莖植物發(fā)達(dá)的根系與水體大面積接觸，形成一道密集的過濾層，水流經(jīng)過時，不溶性膠體會被根系粘附而沉降下來，特別是將其中的有機(jī)碎屑沉降下來；水生植物發(fā)揮吸收作用，吸收初期雨水中攜帶的氮元素及一些重金屬元素；水生植物群落為微生物和微型生物提供了附著基質(zhì)和棲息的場所，大大加速了截留在根系周圍的有機(jī)膠體或懸浮物的分解，同時培植耐淹中矮莖植物的水，可破壞藻類的葉綠素a，使其光合速率、細(xì)胞還原TTC的能力顯著下降。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

本發(fā)明的一種湖泊景觀水體初期雨水污染控制方法，是將直接流入湖泊的初期雨水采用面源污染物削減技術(shù)、生態(tài)改善技術(shù)與景觀水體身體自凈功能強(qiáng)化等技術(shù)融為一體的聯(lián)合處理方法，該方法可以充分利用湖泊原有湖岸進(jìn)行改造建設(shè)，無需另外占用土地和太多復(fù)雜的工程措施便能夠達(dá)到對入湖初期雨水的處理的目的，避免了初期雨水對湖泊景觀水體的污染，通過構(gòu)建水下沉水植物群落，逐步恢復(fù)水下生態(tài)系統(tǒng)，同時改善湖岸周邊植物生態(tài)群落，屬于一種湖泊景觀水體的原位處理方法，水生植物不僅承擔(dān)著去除污染物的任務(wù)，同時也具有一定的景觀美化作用。

(1)生態(tài)磚上可以植草、種花，墻體填土中可以種小型喬木，各種水環(huán)境中，水下部分可以種植水草。塊體后緣內(nèi)孔用于填充植生土壤，立體式的植生效果，景觀化良好，且水生植物對水體具有良好的凈化效果，可以有效去除水體中的氮、磷，能耗低，簡單易行。同時植物的根系可以穿過擋土塊，達(dá)到固化墻體的作用；

(2)水力作用帶起的泥沙等物遇到墻體的阻擋減速后，在重力的作用下會沉積在內(nèi)孔中，提供水生植物生長的土壤，而積淀的礦物元素更是植物的生長所需，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的綠化效果；

(3)“魚巢”設(shè)計(jì)和生長起來的水生植物為水棲類產(chǎn)卵繁殖提供場所，發(fā)揮了“以水棲動物養(yǎng)水”的作用，為水體的整體生態(tài)平衡起到一定的作用；

(4)生態(tài)磚由于不用砂漿，擋而不隔的滲透性可以充分保證湖岸與湖泊水體之間的水分交換和調(diào)節(jié)功能，有效抑制藻類的生長繁殖，發(fā)揮水體自凈作用，并調(diào)整生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，重建湖泊的生態(tài)系統(tǒng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明生態(tài)磚的堆砌示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

下列實(shí)施例中的物料均可從商業(yè)渠道獲得。

實(shí)施例1

如圖1，圖2所示，一種湖泊景觀水體初期雨水污染控制方法，包括依次敷設(shè)的無紡布1、植物碎石層2、生態(tài)擋墻磚3、生態(tài)魚巢磚4，生態(tài)擋墻磚內(nèi)種植的中生植物5、耐淹中矮莖植物6，和水生植物7。無紡布1設(shè)置在湖岸最外側(cè)，在無紡布1的外側(cè)鋪設(shè)植物碎石層2，于植物碎石層上設(shè)置生態(tài)擋墻磚3和生態(tài)魚巢磚4，生態(tài)擋墻磚3之間、生態(tài)魚巢磚4之間及生態(tài)擋墻磚3和生態(tài)魚巢磚4之間通過生態(tài)磚連接栓8連接。立體生物堤岸主要采用生態(tài)擋墻磚3構(gòu)筑，生態(tài)魚巢磚4位于立體生物堤岸的最底下兩層。所述中生植物5種植于湖岸上；所述耐淹中矮莖植物6種植于生態(tài)擋墻磚水位線以上；所述生態(tài)擋墻磚水位線以下種植水生植物7。

所述無紡布1選用規(guī)格為200g/m²雙層敷設(shè)，敷設(shè)坡度采用2％。

所述植物碎石層2選用粒徑φ10～25mm碎石，在無紡布上層敷設(shè)，厚度為300mm。

所述生態(tài)擋墻磚3和生態(tài)魚巢磚4的規(guī)格尺寸均為500×500×200mm，可市場上直接購買，也可采用植生混凝土模塊，形狀為不規(guī)則六邊形。

所述生態(tài)擋墻磚的植物栽植坑尺寸為300×160mm；栽植面積為擋墻面積的50％；植被覆蓋率為70％以上。

所述生態(tài)擋墻磚3和生態(tài)魚巢磚4的空隙率均≥12％，透水性能良好

所述生態(tài)擋墻磚3和生態(tài)魚巢磚4的自重不得小于50kg，抗壓強(qiáng)度≥120kgf/cm²。

所述中生植物5包括杜鵑花、石楠、麥冬、酢漿草、十大功勞、梔子花等。

所述耐淹中矮莖植物6包括香蒲、菱白、蘆葦、水蔥、美人蕉、鳶尾、菖蒲、蘆葦、千屈菜、再力花等。所述耐淹中矮莖植物采用兩種或三種類型交錯種植。

所述水生植物7包括金魚藻、苦草、伊樂藻、眼子菜等。

所述的水棲動物包括鯽魚、鯉魚、鰱魚、草魚、梭魚等。

初期地表徑流進(jìn)湖泊之前，種植的中生植物、耐淹中矮莖植物等將初期地表徑流中的懸浮物固體、有機(jī)物、顆粒態(tài)氮和磷污染物質(zhì)進(jìn)行阻截，得到較為干凈的初期雨水進(jìn)入湖泊；在湖泊中通過人工建立的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，水生植物的根系作用、生態(tài)磚自身的吸附及其生長的生物膜及水棲類動物的活動等作用進(jìn)一步對景觀湖泊水體進(jìn)行凈化，從而改善景觀湖泊水質(zhì)，同時也抑制了水體富營養(yǎng)化的產(chǎn)生。

實(shí)施例2

某公園湖泊景觀水體，占地面積為50000平方米，該湖泊景觀水體改造前水質(zhì)為：COD50mg/L，氨氮1.9mg/L，總磷0.15mg/L，透明度40cm，采用上述初期雨水污染控制技術(shù)，將湖岸改造成適合生物生長的水體和土體、水體和植物或生物相互涵養(yǎng)的仿自然狀態(tài)，水生植物種植于湖泊水深75cm以下，種植于生態(tài)擋墻磚植物種植槽內(nèi)，種植品種為金魚藻、苦草、伊樂藻、眼子菜等，耐淹中矮莖植物種植于湖泊水深75cm以上；中生植物種植于湖岸邊與周圍環(huán)境接駁處，種植品種為杜鵑花、石楠、麥冬、酢漿草、十大功勞、梔子花等，湖岸最下面兩層設(shè)置生態(tài)魚巢磚，在湖水中養(yǎng)殖水棲生物，如鯽魚、鯉魚、鰱魚、草魚、梭魚等。經(jīng)過一年的試運(yùn)行，該湖泊景觀水體水質(zhì)為：COD 35mg/L，氨氮1.2mg/L，總磷0.08mg/L，透明度60cm。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。