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河道水环境综合治理思路—以南腊河为例

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发表时间:2023-01-12 09:01来源:云南省城乡规划设计研究院网址:http://www.ynghy.cn


南腊河及其支流在勐腊人们长期的居住、生产和生活中中发挥了重要的作用,南腊河更被誉为是勐腊的“母亲河”。随着多年的生态发育,河岸已经形成了丰富的生态系统,具有很高的生态环境价值与景观价值。南腊河水环境的综合治理对澜沧江流域的生态环境有着间接影响,是建设整洁、繁荣的勐腊县城不可缺少的条件,也是提升城市品味,改善居民生活条件,保证人民身心健康的一项重要举措。项目的建设符合生态优先,绿色发展的新路子,是对“绿水青山就是金山银山”这一理念的践行与发扬。

作者:李鑫蕊 李颖平


一、南腊河水环境综合治理总体设计思路

(一)南腊河概况

勐腊,系西双版纳傣语地名,意思是盛产茶叶的地方,位于云南省最南端的一个边境县,隶属于西双版纳傣族自治州。东部和南部与老挝接壤,西边与缅甸隔江相望,西北与景洪市相连,北面与江城县毗邻。

南腊河是勐腊县境内最大的河流。南腊河流域位于云南省南部,为澜沧江一级支流,由南燕河、南蚌河、南瓜河三条支流汇合后称南腊河。发源于勐腊县境内勐伴区东北部中国与老挝两国交界的大青树和象滚塘后山,由北向南,折向西,再向北流经勐腊县勐伴、勐腊、勐捧、关累等 7 个乡(镇),于中、老、缅 3 国交界处汇入澜沧江,最后注入湄公河。全长184km,径流面积4550k㎡,河道天然落差740m,平均比降4.03%,多年平均产水量22.27 亿m3,水资源丰富。



1区位图

2
设计范围示意图

(二)南腊河现状分析

南腊流域丰富的水环境为植物生长提供了良好的环境,因此沿河植被覆盖率较高。现状植被主要由防护林、农作物、水生植物和野生植物为主。防护林主要为橡胶林,分布在南腊河两岸开阔区域。林地较为茂密,自然生态良好。农作物分布在西部地势平坦区域,主要是玉米、香蕉、橡胶等作物为主。河岸下游东侧植被以野生植物为主,部分区域土壤直接裸露,景观效果较差。存在主要问题:

1、污水处理厂尾水大量排放。南腊河流域沿河城镇居民聚集,其生活污水经过污水处理厂处理后大量排入水体,虽然污水处理厂出水达到了相关排放标准,但仍导致水体中氮、磷含量大量增加。

2、南腊河流域附近有大量农田,农药、化肥等残留污染经雨水冲刷进入河流,进而污染水体水质。

3、农村居民环保意识淡薄,尤其是居住在沿河周边的居民,仍然有垃圾乱扔或污水直排的现象,并未真正树立起环境保护的意识,使得水体环境遭到破坏。

南腊河水质与2018年相比,水质由Ⅱ类变为Ⅲ类。本项目针对南腊河流域水体污染原因及现状,对南腊河流域进行生态治理,通过建设人工湿地、生态护岸和植被缓冲带,实现对生活污染源及农业种植污染源的治理,是解决南腊河流域水污染问题的重要措施。



2021年勐腊县地表水监测断面水质类别


月份

勐腊水文站(省控)

勐捧岔口(国控)


水质类别

水质类别

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11


12





图3   南腊河上游图1

图4南腊河上游图2

5南腊河中心城区段图1

6南腊河中心城区段图2

7南腊河下游段图

二、技术路线

本项目在对水文水质状况等河道现状了解的基础上,针对南腊河流域现状及问题,将针对河流不同段特点,水系现场情况,对南腊河流域进行水环境综合治理,通过建设工湿地、生态护岸、植被缓冲带、生态步道、污染底泥清理及垃圾清理,对生活污染源及农业种植污染源的治理,实现南腊河水环境综合治理。




8技术路线图

(一)人工湿地

人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面,主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用,对污水进行处理的技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用吸收养分。

表面流人工湿地:水力路径以地表推流为主,在处理过程中,主要通过植物径叶拦截、土壤吸附过滤和污染物自然沉降来达到去除污染物的目的。通过植物来吸收大量的氨氮,此类型湿地对氨氮有良好的去处效果,去除率≥90%。


9表面流人工湿地系统

水平潜流人工湿地:一般以人工构建池子并充填碎石、砾石、砂、炉渣等填料,通过人工引人和配置污水,使污水在基质中水平或对角斜向流动,利用植物根系的输氧作用,通过拦截、过滤、吸附、吸收、生化及化学反应等去除污染物。

10水平流人工湿地系统


垂直流湿地:湿地中往往填有大量的碎石、卵石、砂或土壤,水在填料表面下渗流,因而可充分利用填料表面及植物根系上的生物膜及其他各种作用来处理污染物。采用多孔介质材料作为基质,基质表面栽种植物,污水在介质间渗流,水面低于介质面,因此呈潜流状态。人工潜流湿地置于绿化地下,不会对周围景观和环境造成不良影响,且其N、P去除能力较水平潜流式也有所提高。

11垂直流人工湿地系统


湿地设计:

针对以上三种不同类型的人工湿地,通过污染物去除效率比较及优缺点比选,选定本项目人工湿地水质净化工程的主体工艺为“垂直潜流式人工湿地”。

进水水质水量:

根据勐腊县污水处理厂尾水排放标准,出水水质为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B标排放标准,故设计勐腊县污水处理厂尾水人工湿地净化工程进水水质主要污染物指标如下:

进水水质指标表(单位:mg/L )



指标

pH

COD

BOD5

NH3-N

TP

进水水质

6-9

≤60

≤20

≤8

≤1



根据污水处理厂资料,勐腊县污水处理厂日处理规模为1万m3/d,本次人工湿地进水水量按照污水处理厂设计处理水量来进行设计。

出水水质:

本工程水质经净化后排放至南腊河流域,根据整体水环境功能区划,南腊河流域按照地表水Ⅲ类水域要求控制。故人工湿地出水执行《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水域标准限值,出水水质主要指标见下表。

出水水质标准(单位:mg/L)



指标

pH

COD

BOD5

NH3-N

TP

Ⅲ类

6-9

20

4

1

0.2



南方垂直潜流人工湿地的表面水力负荷的取值范围为0.4~0.8,取qhs=0.5,取勐腊县生活污水厂出水流量 Q=1万m3/d,按照设计规范,潜流式人工湿地最佳停留时间为 1~3d,因此设计水力停留时间2d。则勐腊县污水处理站末端人工湿地面积为2ha。种植当地适宜的挺水植物,种植密度为9~25株/m2。人工湿地出水经出水井收集外排进入南腊河。


12湿地位置示意图


(二)生态护岸

南腊河流域由于中心城区沿线存在部分河道坡岸裸露及农田侵占河堤、河滩,使得降雨所形成的地表径流未经缓冲直接排入河道,水土流失严重,坡岸和水面景观较差,可对河道两岸进行植物生态恢复。生态护岸是指恢复后的自然河岸或具有自然河岸“可渗透性”的人工渗透性的自然河床与河岸基底,丰富的河流地貌,可以充分保证河岸与河流水体之间的水分交换和调节功能,同时具有一定的抗洪强度。

自然原型护岸是采用种植植被保护河岸、保持自然堤岸特性的护岸。复合型护岸是在自然型护岸的基础上采用混凝土、钢筋混凝土等材料加强抗冲能力的一种新型生态护岸型式。

13生态护岸示例图


14生态护岸示例1


15生态护岸示例2



16生态护岸位置示意图



(三)植物缓冲带

利用不同植被对土壤养分吸收能力的互补性和对农业非点源污染的截留、过滤能力,在农田与水体之间建立合理的林带或草地过滤带将农田与水体隔开,可以有效地减少农田地表和地下径流带来的非点源污染物。根据缓冲带的植被类型、分布位置与主要作用,缓冲带可分为缓冲林带、缓冲草地带和缓冲湿地三种类型。

不同植被类型对缓冲带作用的影响参考表



植被类型
作用

草地

灌木

乔木

稳固河岸

过滤沉淀物、营养物质、杀虫剂

过滤地表径流中的营养物质、杀虫剂和微生物

保护地下水和饮用水的供给

改善水生生物栖息地

抵御洪水



在流域水源污染防控中,显然合适的选择是灌木、木本植物和草本植物间的搭配。因此该植被缓冲带工程为草林复合植被缓冲带。

同时,根据建设缓冲带目的的不同,其宽度也不同,下表对不同目标的植被缓冲带宽度推荐值范围进行了总结,实际应用时可以根据实地情况进行选择。

不同目标的植被缓冲带宽度推荐值范围



目标

宽度

提供生存空间

3-10

维持滨水与水生生态稳定性

6-30

水质环境

5-50

提供良好水生生物栖息地

30-60

提供良好陆生生物栖息地

30-200

满足防洪要求

20-150



根据本项目的建设目标及现场情况,该项目的建设主要是为了阻隔农业污染,起到水质保护的目的,因此设计植被缓冲带宽度为5m,建设长度为5336米。


17植物缓冲带位置示意图


(四)生态步道

设计原则:

生态步道是对市政道路基本路网的有益补充,需要与市政道路流畅衔接,能够在一定范围内满足无障碍规范,并能够满足部分景观节点和休闲空间之间的通行要求。生态步道是与机动车完全隔离开来的通行道路,应该以人的行为尺度、人的感受为首要设计因素,创建舒适、人性化的步行空间,并能够成为步行游览的一部分。生态步道的生态环保理念,使行人的日常出行能够与生态环境相融合,尽量少的破坏生态环境,并尽量多地使行人享受到生态美化的效益。

18生态步道示意图


结合勐腊县海绵城市建设要求,南腊河河道两岸绿线控制范围20~30m,生态步道宽控制在1.5m-2.5m。生态步道铺装采用透水铺装或透水混凝土,路基按照25年一遇洪水频率水位控制。路基填料为透水性好的砂砾土,路基压实度96%。路面结构:300mm*150*60mm透水砖+15cm厚级配砂砾石+12cm厚C20透水砼+碎石垫层。地形高差处设台阶,透水砖颜色应尽量与城镇格调相一致,绿色步道应合理利用地形地貌,使路面错落有致,跳动起伏。


19生态步道位置示意图


(五)底泥清理

底泥清理施工方法:底泥清理采用环保型清淤方法,对交通能满足的地方采用挖掘机,淤泥就近加固河堤;部分人工清挖。对含水量较大的淤泥,可以沿河临时租用场地,对淤泥进行自然干化,淤泥固结后可起到填塘固堤和加宽培厚沿河堤防作用。

机械底泥清理布设:机械底泥清理是清除内河道淤积泥沙、垃圾的一种直接、实效的方法。机械挖沙清淤,宜布置在土层较厚区及其附近,因为土层较厚区及其附近是淤积泥沙最多的重点区域,且水深浅,便于机械作业,施工成本低,清除效果好。另外,汛前清除后的区域,河底比降减小后形成人工沉沙池,使来年汛期的泥沙又沉落在该河段内。这样循环往复地机械挖沙清污染底泥,可以对入河泥沙有效地控制在变动回水区及其附近,防止泥沙向下游扩散,有利于集中治理,减少人力物力的投入。

南腊河河道的水环境,控制污染是关键。对于农村生活垃圾处理,按照减量化、资源化、无害化的处理原则,积极探索多途径处理垃圾的模式方法,农户能够自己处理的垃圾,鼓励分户处理,配齐收集工具,做到户有垃圾桶、组有垃圾池、村有垃圾车、乡有垃圾场。全面推行“村收集、乡(镇)中转、县处理“的运行机制,逐步实现城乡垃圾处理基础设施共建共享。

20底泥清理位置示意图


结语

项目针对南腊河不同河段采用不同措施,通过河道底泥清理及垃圾清理、采取人工湿地、生态护岸、植被缓冲带、生态步道等生态治理措施,将有效降低输入性污染物质度,改善南腊河流域水环境质量,从而达到提升流域水质的效果。

项目的建设符合国家产业政策,对于全面建设生态文明,促进经济社会和谐发展有着重要的意义。项目实施会提升和改善当地的水环境质量,美化其生态环境与自然环境。通过本项目的实施将有效的改善南腊河流域的水环境质量,提升勐腊县水生态环境,显著改善勐腊县居民群众的生活环境,提高居民生活质量。项目的建设符合当地的实际情况与需求,对于建设幸福美丽勐腊县具有积极作用。



编辑制作:云南省城乡规划设计研究院   信息中心