【关键技术】近自然河流生态完整性修复与水质净化功能提升集成技术

一、技术简介

    本技术针对丘陵山区流域地形复杂、河流流速快、水位变幅大、湿地难以发育等难题,综合考虑河流的水文和水系特征,运用河流连续体理论和洪水脉冲理论,集成河岸生境改良、梯级生态滤坝建设、旁路湿地净化、河口沉水植被恢复四大模块,形成近自然修复集成技术模式。技术具有源头污染控制、河道生态修复与过程净化、入湖河口末端治理的完整技术链特征,兼具改善河流自然生态景观、促进美丽乡村建设、带动地区社会经济发展等优点。

二、技术内容

    本技术旨在改良退化的生物栖息地生境条件、恢复河流生物多样性、提升系统功能完整性,提高河流水质自净能力,改善沿河生态景观。主要技术工艺包括:

    1. 河岸生境改造工程:通过工程改造河流岸线,营造河岸带生态护岸带植被恢复的生境条件,形成可固岸并可有效拦截净化岸边带流失氮磷等污染物的自然生态护岸带。具体包括基底改造、修筑沿岸带缓坡和构建生态浅滩等。

    2. 梯级生态滤坝建设:削减洪峰、减缓水位大幅波动,改善滤坝下游水生植被恢复所需的水文条件。同时,滤坝经科学设计能快速沉积泥沙,并保留鱼类洄游通道,减少对河流生态连通性的影响。

    3. 旁路湿地净化:针对河流临近水体鱼塘养殖高氮磷尾水排污问题,通过地形改造连通河流干流与鱼塘、沟塘等水体,将其改造为旁路净化湿地,减少源头污染并扩大湿地净化处理规模。

    4. 河口沉水植被恢复:在河流下游河口处进行水动力改造和湿地工程建设,恢复沉水植物群落,进一步滞留泥沙与净化污染物,增强河口生态稳定性和弹性。

    5. 植物种植工程:通过水生植物的人工抚育恢复,构建良性湿地生态系统,提升河道水质净化能力,同时起到固土保沙、防止雨水冲蚀和拦截面源污染的作用。

1 近自然河流生态完整性修复与水质净化功能提升集成技术流程图

三、技术优势

    本技术克服了传统技术人工设施多、设备曝气耗能高、微生物菌剂和植物浮床治理效果不稳定性、河道硬质化、洄游生物通道阻断、治理成本高等缺陷。探索出一套行之有效的低成本可持续的近自然河流生态系统修复技术协同优化与应用集成模式,有效提升河流生态系统完整性,使河流生态系统实现整体协调、自我维持和自我演替的良性循环。

1 主要技术指标及优势

四、应用场景

    本技术适用于丘陵山区农村及城市近郊河流生态修复和水环境改善,对河网平原地区类似河流的生态修复和水质净化也有借鉴作用。特别适用于:

    水源地型湖库流域:支撑构建水源地型湖库流域环境综合治理的最佳技术组合模式

    河流流速快、水位变幅大的丘陵山区河流:解决湿地难以发育的生态修复难题

    水产养殖污染区域:开展生态养殖与尾水湿地净化

    入湖河口区域:滞留泥沙与净化污染物,增强河口生态稳定性。

五、典型案例

    案例名称:溧阳市天目湖洙漕河河道综合治理工程

    工程地址:江苏省溧阳市天目湖镇洙漕河河口

    工程规模:生态修复工程共修复挺水植物44920平方米,沉水植物76130平方米和漂浮植物29120平方米。修复洙漕河河道长5.4km,河口湿地1.9平方公里。

    项目投运时间:20211月至今

    验收情况:已完成工程竣工验收

    治理成效:经修复后洙漕河氮和磷的拦截净化能力分别提升了12%21%,每年去除氮、磷分别16.2吨和3.4吨;洙漕河修复段水质由地表水Ⅴ类提升至Ⅱ~Ⅲ类;支撑了大溪水库水源地水质稳定达到国家地表水Ⅱ类;区域生态环境显著改善。

六、科技支撑

    项目:中国科学院A类战略性先导科技专项,湖库水源地小流域环境综合治理示范,XDA23020403

    获奖:一种利用沉水植被草皮恢复沉水植物群落的方法,国家知识产权局,中国专利优秀奖,2020年(陈开宁、古小治、孙淑、黄蔚、刘淼)

    专利:1) 陈开宁,古小治,孙淑,黄蔚,刘淼,一种生态护岸及其构建方法,2016.1.6,中国,ZL201610008443.4;

    2) 陈开宁,古小治,孙淑,黄蔚,刘淼,一种利用沉水植物草皮恢复沉水植物群落的方法,2017.11.14,中国,ZL201610008443.4

七、联系方式

    联系人:李恒鹏;陈开宁

    联系电话:李恒鹏,025-86882128;陈开宁,025-86882216

    邮箱:李恒鹏(hpli@niglas.ac.cn);陈开宁(knchen@niglas.ac.cn

    科技处:姚老师,025-86882023zbyao@niglas.ac.cn