浅析生态治河新技术在丰台河西河道的应用

李福利

(北京市丰台区供排水管理所，北京 100165)

1 工程概况

1.1 工程位置

大兴灌渠又名永定河灌渠，是一条人工开挖的渠道，原建设目的是从永定河引水用于大兴的农田灌溉。大兴灌渠北起卢沟新桥上游左岸进水闸，紧邻永定河左堤由北向南至北天堂村南进入大兴区境内，丰台境内长约7.5km，设计流量30～40m3/s，为丰台河西地区区管河道之一。

1.2 河道现状

现状大兴灌渠河底为C20混凝土方砖铺砌，两侧岸坡为AS 生态水工砌块及 WE 渗滤砌块，河道内设有5道混凝土截流拦挡设施，高度60cm，顶宽30cm[2]。河道起点处进水闸全年几乎不开闸放水，河道内没有原水进入，现河道内的水体主要是晓月苑污水处理厂处理后排放的中水、自然降水以及河道两岸部分居民生活污水。

1.3 存在问题

现状河道内存在生活垃圾弃置不规范的现象，部分河段泥沙淤积，影响河道整体生态环境；河道内缺少必要的生物过滤地带。河道虽进行过治理，但目前植被构成单一，降低了生物多样性，河流自净能力较低；河道内5处截流拦挡设施，高度均为0.6m，顶宽0.3m，采用混凝土浇筑，外观生硬，与河道整体景观效果不协调。截流拦挡设施间距较长，水深较浅，水深仅10cm，不利于构建生物通道以及后期的生化处理。

两岸居民区部分生活污水直排河道，造成河道内水体污染较为严重。根据河道管理单位水质指标自测结果，COD检测最高值为207mg/L；氨氮最高值为55.7mg/L；总磷最高值为18.8mg/L。除汛期外，COD全年检测最低值为60mg/L，氨氮全年检测最低值为10.6mg/L，总磷全年最低值为3.56mg/L。

2 工程建设目标

2.1 施工范围

此次水质保障工程选取大兴灌渠晓月苑至大兴交界处河道，长约5.0km，治理面积约为10万m2，平均水深30cm。

2.2 建设目标

河道内无影响水质的生活、建筑垃圾；截流拦挡生态化改造，改善河道景观效果； 构建水质净化生物通道，提升河道水生态环境；降低河道下游出境水水质各项指标，达到基本符合北京市环境检测标准，减少出境水水质不达标。

3 工程总体布置及措施设计

3.1 项目方案总体布置

通过构建水生态系统与微生物净化系统，辅助投撒微生物结合无害化学药剂(主要包括好氧厌氧复合微生物菌剂、生物酶、化学氧化剂、有机酸解毒剂、除磷剂)对大兴灌渠水生态进行综合治理。

第一个区域为生态景观区。晓月苑污水处理厂的出水口位于第一道截流拦挡设施上游，污水处理厂排出的中水水质情况良好，在该区域内布置生态滤床及盆栽水生植物，在净化水质的同时提升该区域整体景观。

第二个区域为重点治理区域，该段河道沿线分布有丰台农场生活区和部分小工厂，大量生活污水直排，在该区域内布置生态滤床及盆栽水生植物净化水质，并向该区域内投放氧化剂，用于氧化直排污水中的有机质。

第三个区域为水质提升预处理区，投放解毒剂，用于络合上游来水中的不明有害物质，为下游的微生物进行生化处理提供良好的生长环境。

第四个区域及第五个区域均为生化处理区，布置生态生物滤床及人工水草、结合生物通道对水体进行净化，并投放复合微生物和酶制剂，使水质得到提升。

第六个区域为强化处理区，用于投放除磷剂去除总磷。如COD、氨氮还未达到考核标准，再次投放强氧化剂，直至基本达到检测标准。

3.2 措施设计

3.2.1 河道清理整治

对河道内淤积的泥沙及杂物进行清理整治，为进一步提升水质净化能力，在河道内营建生物通道做好准备。

3.2.2 构建生物通道

由于大兴灌渠现状河底采用C20混凝土方砖铺砌，所以本次构建生物通道采用盆栽苗，部分水生植物在栽植时可直接脱盆，在水生植物分布区域的上下游分别布设生物滤床，防止由水生植物构建的水质净化生物通道受到水流的冲刷，保证水生植物群体的稳定性。

水生植物选择千屈菜、水葱、黄菖蒲、香蒲、荷花、黑藻等挺水、浮水和沉水植物，形成生物净化通道，同时提升河道景观效果(见图1)。

图1 生物通道布置

3.2.3 截流拦挡生态化改造

为进一步加强生物通道对水质的净化效果，同时为微生物定植提供空间，在不影响行洪安全情况下，增加水体驻停时间，对现状河道5处截流拦挡设施进行生态化改造。主要形式为在现状截流拦挡设施上下游分层砌筑300～400mm景石，形成高1.1m、顶宽1.0m、底宽1.5m的生态截流区域。改造后每道截流拦挡设施之间水深0.5～1.0m，可以满足水生植物栽植和药剂投放要求。原泄水口处布置直径为500mm的混凝土管，为增加行洪空间，通过切割现状截流拦挡设施增加溢流口，新增溢流口处安装混凝土管，混凝土管上游进水口处设置板闸，非汛期时关闭板闸，增加驻水时间；汛期时打开板闸，满足行洪要求。借助河道内的自然流水，一方面可以为水生物提供栖息繁衍空间，另一方面也形成了一定的动态水系景观。景石间点缀水生植物，提升河道整体生态景观效果(见图2、图3)。

图2 复式断面截流拦挡改造

图3 梯形断面截流拦挡改造

3.2.4 新建生态跌水

生态跌水高1.1m，长8m，顶宽1.0m，底宽2.0m，形成水面高度约1.0m。采用300～400mm厚景石分层砌筑，下部景石间布设混凝土排水管。非汛期时，关闭生态跌水混凝土管进水口处板闸；汛期时打开板闸，满足排水需求。景石间点缀水生植物，提升河道整体生态景观效果(见图4)。

图4 生态跌水(单位：mm)

3.2.5 生态生物滤床的布设

在水生植物分布区域的上下游分别布设生物滤床，保证生物通道的稳定性。横向布设生态生物滤床，使其作为微生物的附着体，增加水体与微生物的接触面，强化对水质的净化功能。每道滤床根据河道实际宽度布设，由镀锌铁丝网制成的1m×1m×0.4m的笼体拼制构成，单个笼体内填放陶粒、砾石和火山岩的混合滤料。每道生态滤床间距为1.5m，共设置40道生态生物滤床，并且结合水生植物的布置布设部分生物滤床(见图5)。

图5 生态生物滤床(单位：mm)

3.2.6 人工水草的布置

人工水草可作为好氧微生物的载体，形成生物膜，净化水质，它不受气候的影响，不像天然水草会枯萎，可一直发挥作用。人工水草沉入水底，不影响自然景观。人工水草带宽度为8～15m，每株人工水草的间距为50cm，每5m通过固定锚固定在水底。人工水草带间距为10m，共设置100组人工水草带(见图6)。

图6 人工水草布置(单位：mm)

3.2.7 后期运行维护管理

对生长的杂草及时清除；在其生长茂盛、成熟后及时进行收割，防止腐烂对水体造成二次污染；每天专人清理截流拦挡设施上的漂浮物，确保水面干净整洁，无杂物漂浮积聚。

4 效果综合分析

4.1 经济效益

此次通过采取清淤整治、截流拦挡生态化改造、新建生态跌水、生态生物滤床布设及人工水草布置等措施进行的生态化治理，COD由60 mg/L下降到39mg/L，氨氮由10.6 mg/L下降到7.4mg/L，总磷由3.56mg/L下降到0.46mg/L，出境水水质各项指标降幅明显，基本符合北京市环境检测标准，从而减少了出境水水质不达标的处罚款数，经济效益显著。

4.2 社会生态效益

通过治理，可以切实解决沿岸居民的民生问题，为沿岸居民创造良好的生态居住环境，保证了居民的身体健康，同时提高了政府与群众的和谐度，维护了社会的稳定。项目治理后，保证了周边的空气质量，提高了河道整体水质净化能力，避免了不合格的水体对下游及地下水的污染，同时提升了河道的景观效果(见图7～图10)。

图7 治理前(一)

图8 治理后(一)

图9 治理前(二)

图10 治理后(二)

5 结 语

生态治河新技术此次在大兴灌渠的试验应用，主要有以下几方面的意义：证明了想要保证治理建设理念与方向适应河道、能够改善河道，就必须先明确河道存在的最大问题，只有找到了问题，方能针对治理，达到改善及提升河道的目标。此次大兴灌渠的治理就是找到了河道存在的中心问题，“对症下药”，从而达到改善及提升河道的目标，为接下来河西其他河道以这种模式治理打下了坚实的基础，积累了经验，也为日后的河道治理开拓了新的方向；这种生态治河新技术必定会给丰台河西河道打造出新的焦点，成为河西地区又一瞩目的亮点。