一种护城河海绵化改造的方法与流程

本发明涉及河道优化改造技术领域，尤其是一种护城河海绵化改造的方法。

背景技术：

目前，护城河由于采用的是死水水源，在经过一定时间之后，雨水冲刷带来的污染物进入到护城河中，引发水质变化，最终导致护城河变臭，影响周边环境。

有鉴于上述的缺陷，本发明以期创设一种护城河海绵化改造的方法，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种护城河海绵化改造的方法。

本发明的一种护城河海绵化改造的方法，包括如下步骤：

步骤一、在护城河的两侧建立截污段；

步骤二、抽干护城河内残留的水；

步骤三、对河床上的淤泥进行底泥锁定，改造种植基底；

步骤四、生态修复。

进一步的，步骤一中，在护城河的建立1.5-2m宽的绿化带。

进一步的，步骤三中，在河床上铺设底质改良剂，用量为0.1-0.2kg/m2。

进一步的，步骤三中，质改良剂由氧化钙、沸石粉、微量元素和稀土的混合物。

进一步的，微量元素包含铁、锌、锰和硼。

进一步的，步骤四包括建立微纳米曝气系统和水生态系统优化。

进一步的，水生态系统优化，在步骤三完成之后在种植基底上种植苦草、伊乐藻以及水盾草，待植物根系稳定之后将水引入护城河内，随后在水中增加浮游生物群落、底栖动物和鱼类群落。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：这种护城河海绵化改造的方法，通过多种方法进行配合使用，使护城河形成新的生态环境，避免了护城河内水质损坏，使护城河河水清澈，不会有臭气影响周边环境。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施。

具体实施方式

一种护城河海绵化改造的方法，包括如下步骤：

步骤一、在护城河的两侧建立截污段；

步骤二、抽干护城河内残留的水；

步骤三、对河床上的淤泥进行底泥锁定，改造种植基底；

步骤四、生态修复。

进一步的，步骤一中，在护城河的建立1.5-2m宽的绿化带。

进一步的，步骤三中，在河床上铺设底质改良剂，用量为0.1-0.2kg/m2。

进一步的，步骤三中，质改良剂由氧化钙、沸石粉、微量元素和稀土的混合物。

进一步的，微量元素包含铁、锌、锰和硼。

进一步的，步骤四包括建立微纳米曝气系统和水生态系统优化。

进一步的，水生态系统优化，在步骤三完成之后在种植基底上种植苦草、伊乐藻以及水盾草，待植物根系稳定之后将水引入护城河内，随后在水中增加浮游生物群落、底栖动物和鱼类群落。

护城河周边在控制面源污染方面，面源污染主要是由降雨径流的淋浴和冲刷作用产生，城市的快速发展，导致径流系数大大提高，护城河周边降雨径流主要以径流冲刷的形式排放到护城河中，初期径流污染作用十分明显。特别是在暴雨初期，由于降雨径流将地表道路的污染物质在短时间内，突发性冲刷汇入受纳水体，而引起水体污染。据观测，在暴雨初期(降雨前20分钟)污染物浓度一般都超过平时污水浓度，城市面源污染是引起水体污染的主要污染源，具有突发性、高流量和重污染等特点。因此建立的截污段利用植被对冲刷的雨水进行截污手机。

针对底泥采用原位修复，在原地通过投加具有高效降解作用的底质改良剂，以减少底泥污染物的量或溶解度、毒性或迁移性。底质改良剂主要有氧化钙、沸石粉、多种微量元素及稀土组成，均匀泼洒在底质上，用量0.1-0.2kg/m2。遇水后发生化学反应，放出大量的热能，中和底泥中的各种有机酸，改变酸性环境，而可以起到除害杀菌、施肥、改善底质的作用。

底质改良剂含有水生动、植物生长发育所需的全部常量元素和大部分微量元素。这些元素都以离子状态存在，能被水体中的动植物所利用。质量稳定，对水体中的动植物、人类和环境无任何毒副作用。其具体功效有：

(1)杀灭底质中所有有害微生物、植物孢子等。

(2)增加水体的硬度和碱度，较高的碱度、硬度可以增强水体的缓冲容量，抑制ph值的强烈变化，提高了光合作用对co2的利用率。快速、彻底降解水中有害氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等有害物质。

(3)具有独特的吸附性、催化性、离子交换性，离子选择性、耐酸性、热稳定性、多成份性及很高的生物活性和抗毒性等。

(4)去除对动、植物有害的重金属离子和氰化物，使有益的金属离子、微量元素有序释放出来，促进植物生长。

采用微纳米曝气系统，利用微纳米气泡的强滞留性，使水体中溶解氧含量保持在较高的水平，更有利于好氧微生物的快速生长繁殖，从而实现对水体中有机污染物的快速高效去除。水体中氧含量的增加，对水体底部污泥厌氧分解过程产生抑制作用，间接阻断底泥中内源污染物质包括氮磷等营养盐的释放。微纳米气泡的带电性，也为去除水中悬浮物，增加水体透明度发挥了一定的作用。被污染的河道水体中存在许多颗粒性和有色性污染物质，使得水体颜色发黑发臭，微纳米气泡带电特性可对水中正电荷离子及颗粒性污染形成吸附，从而实现很好的气浮效果。

水生系统恢复构建主要由水生植物、水生动物及配合当地土著微生物三种相互协调。其中水生植物种植是原位水生态系统构建的重要环节，是实现河道水体自净和生态修复的关键生物群落，也是展现美妙水体景观的重要的工程部分，因此设计配置适宜各不同水体和各个季节生长的多种水生植物，不仅能增加湿地水体的景观效果，同时也保持生物多样性原则，增强生态系统的稳定性。

包括通过苦草、伊乐藻、水盾草等植物构建沉水植物群落，面积以17700平方米的施工为例；通过浮游生群落、底栖动物、鱼类群落等构建生物操控型水生动物系统，主要涉及蚌类1000公斤，螺类20000公斤，鱼类500公斤等；导流围隔200米、拦鱼系统200米，以及施工前鱼类清除、水绵刚毛藻防治、水生动物病虫害防治等辅助工程内容。

水生植物种植是原位水生态系统构建的重要环节，是实现河道水体自净和生态修复的关键生物群落，也是展现美妙水体景观的重要的工程部分，因此设计配置适宜各不同水体和各个季节生长的多种水生植物，不仅能增加湿地水体的景观效果，同时也保持生物多样性原则，增强生态系统的稳定性。沉水植物群落是水生态系统的初级生产者，不仅能够对水体和底泥中的氮、磷和难降解有机污染物进行吸收、转化，合成自身物质，对富营养化的水体起到净化作用；还能调节水生态系统的物质循环速度，增加水体生物多样性，控制藻-40-类生长，从而有效提高水质，改善生态环境；植物通过自身呼吸，能够增加水体含氧率，起到复氧作用，为水生鱼、虾、贝、螺等提供氧环境、栖息地和部分食物。沉水植物系统是水系统调节和提高水体自净能力的重要环节。沉水植物在水质净化方面的五个作用机理：1直接吸收水体的n、p、重金属，降低水体污染元素；2附着于植物体表的微生物形成生物膜系统，净化水质；3同生态位的竞争，释放生物因子，抑制藻类的生长；4光合作用产生的次生氧能杀灭有害菌；5强光合作用能使水中有机絮凝体，形成气浮效应，并使其快速氧化分解，降低bod5、cod。

(1)沉水植物品种选择：90％区域选择四季常绿低矮苦草、其余10％区域选择伊乐藻和水盾草。

1)苦草：经实验比较分析，将苦草作为中的优选种，因为苦草不仅具有较强耐污、净化功能，具备纤维含量少、叶面脆嫩的优点，也是一种观赏水草，从实验情况分析，它最适合湿地的生长和繁殖，而且是各种水生动物最好的植物性饵料。

2)伊乐藻、水盾草：选用此两种种沉水植物构建水下景观森林，因它们不仅能强化系统对营养物质的净化吸收能力，而且颜色鲜艳、株型较高，利用它们这些特点不仅提高湿地水下景观效果，同时又增强水生态系统的稳定性。

(2)沉水植物构建方式沉水植物种植方法：采用排出水位法，即在施工开始前排空河道，通过“硬质基底水下生态构建装置”实现水下森林构建。利用植物匍匐茎缠绕填充系统，确保种植的沉水植物能够均匀分布水底不上-41-浮。利用植物根系强大的萌发力抓住硬质基底的细微缝隙进行蔓延生长，同时装置能够形成微生物膜对水体进一步净化。外来地表径流带来的悬浮物能够填充本装置，达到回填土方同样效果，从而进一步减少水体悬浮物，提高水体透明度。最终确保水下景观效果、生态功能效果融合。采用这一施工方法对对周边环境无影响，减少了整个现场作业工期，但需要初始较高的种植密度。此外，由于施工期位于秋季，需要生物量加密保证效果。

2、生物操控型水生动物系统生物操纵技术也称食物网操纵，指通过一系列水生生物及其环境的操纵，促进一些对水质改善有益的关系和结果，特别是蓝藻类的生物量的下降。当沉水植物群落得到恢复后，通过引入水生动物构建食物链，发挥其生态功能，实现水体的生态平衡和自我净化。水生动物主要包括鱼类、底栖动物(主要是软体螺贝类)、虾类及滤食性动物等，用于延长食物链，完善水生态系统，同时也提高了水体的自我净化能力和生态系统的稳定性。

建立水生动物群，进一步恢复物种多样性，在水中投入各种淡水鱼，形成食物链微循环，其作用过程如下:

(1)经呼吸道吸收。水体中的污染物进入水生动物呼吸道后顺气管进入肺部，其中直径小于5nm悬浮颗粒能穿过肺泡被吞噬细胞所吞食；如鱼类吸收水体污染物首先通过鱼鳃过滤，然后进入呼吸系统，并将污染物质带入肺部，鱼鳃也是吸收污染物的重要途径。

(2)经消化道吸收。消化道是水生动物吸收污染物的主要途径，肠道黏膜是吸收污染物的主要部位之一。整个消化道对污染物都有吸收能力，但主要吸收部-42-位是在胃和小肠，一般情况下主要由小肠吸收，因小肠黏膜上有微绒毛，可增加吸收面积约600倍。

(3)经皮肤及其它途径吸收。经皮肤吸收一般有两个阶段:第一阶段是污染物以扩散的方式通过表层，表皮的角质层是最重要的屏障；第二阶段是污染物以扩散的方式通过真皮。

自净型底栖动物，如虾、贝、螺等，具有物种种类较多，并且区域分布广泛；动物的个体较大，活动能力均较差，容易采集和辨认；生命周期长；对水体中不同的污染物敏感性较高；群落结构的变化易受外界环境的干扰，且这种变化的趋势经常可以被人类预测；通过对不同地区、不同生境的水域进行采集，容易获得比较多的具有代表性的指示生物和异质性物种等优良特点。底栖动物的整个生命周期大部分生活于水体的底部，水体受到污染或人为干扰等因素的影响，可直接影响大型底栖动物生长、繁殖和存活的状况，因此进行大型底栖动物监测能确切地反映水体质量，评价水体受污染的程度。

在食物链中，底栖动物(如虾、螺、贝等)，尤其是螺蛳和河蚌，食性很广，其食物包括水生高等植物、藻类、细菌和小型动物及其死亡后的尸体或腐屑。部分底栖生物以浮游动物为食。这些底栖动物对水体中的tp有较强的净化作用，主要通过自身的絮凝、滤食和刮食方式除磷。同时，底栖动物本身也是鱼类或其他动物捕食的对象。因此，建立底栖动物系统，不仅调控水生生态系统结构，使其恢复自然、健康和稳定的水生生态系统功能，还能提高水生生态系统的生物净化能力。

水生动物的放养将充分考虑水生动物物种的配置结构(时空结构和营养结构)，科学合理地设计水生动物的放养模式(种类、数量、雌雄比、个体大小、食性、生活习性、放养季节、放养顺序等)使各种群生物量和生物密度达到营养水平，利用肉食性鱼类-滤食性鱼类-浮游动物-藻类-营养物质的食物链关系所产生的生态学效应，达到湿地消减营养物质、净化水质的作用。

1)浮游生物群落构建湿地中主要构建一个枝角类群落。枝角类又简称“溞类”，水溞，俗称红虫，是鱼虫的代表种类，隶属节肢动物门、甲壳纲、鳃足亚纲、枝角目，是一种小型的甲壳动物，也是淡水浮游动物的重要组成部分。枝角类在水生态系统中-43-起着重要的作用。一方面，它是天然水域食物链中的一个重要营养环节，是鱼类的重要天然饵料；另一方面，它在水体能量物质循环中起着承上启下的巨大作用，可以摄食水体微型生物，是对物质循环、能量起调控作用的关键功能类群，具有重要的生态功能。同时，枝角类对污染水体中的藻类和有机碎屑有很好的牧食作用，对水体中藻类的生长有很好的抑制作用。

浮游动物终生生活在水环境中，水环境的任何变化都将直接对其产生影响，分析浮游动物的群落结构等的变动情况可评价水质的状况。枝角类和桡足类生物量的多少在水质的转型和提升，特别是在透明度变化中扮演着重要角色。这两类动物在生物量中占浮游动物总量的27.5％透明度比较差，69％时透明度开始增加，生物量达到浮游动物总量的88.7％以上时，水质达到最佳，水体可以清澈见底。在水体修复的过程中浮游动物的优势种由轮虫类变为枝角类。

2)底栖动物构建底栖动物是生活在水体底层、沉积物表面以及附生在水生植物上的各种无脊椎动物的总称。水生生物中多样性最高的类群之一，在水体中起着加速水底碎屑分解、调节泥水界面物质交换、促进水体自净等作用。底栖动物放养主要是放养双壳类、瓣鳃类和螺蛳等大型底栖动物作为湿地“生物操纵法”的生态工程工具物种，利用其滤食和生物絮凝，对富营养化水体的控藻、ss的降低及净化能力提高发挥作用。

底栖动物利用其滤食和生物絮凝，降低富营养化水体的浮游植物密度，减少悬浮物，发挥净化水体作用。施工前首先对双壳类、瓣鳃类和螺蛳等大型底栖动物苗种进行检测挑选，暂养吐净后备用。放养蚌、蚬时应选择水位相对深，底质符合其生长要求的区域。放养种类主要以滤食性的双壳类和刮食性的螺类为主。

3)鱼类群落构建

鱼类是影响湿地水质和生态系统的主要因素，鱼类的数量和活动，对水质的影响尤为突出。鱼类游动可以促进水体对流，并为水生植被提供所需的营养盐转化产生条件，若草食性或杂食性鱼类密度过多，就会破坏水生植被生长；导致系统崩溃。鱼类调控主要目的是通过驱除和放养肉食性或肉食性偏杂食性鱼类控制工程区内野杂鱼密度数量；减少草食性鱼类对水生植被牧食破坏、减少杂食性鱼类的牧食行为生活习性导致沉积物的再悬浮。修复后，为完善水生态系统、构建健康的食物网结构，兼顾景观效果和生态效应，投放和控制鱼类是势在必行的。

鱼类选择以滤食性鱼类和杂食性鱼类为主，并适当放养少量的肉食性鱼类

(a)滤食性鱼类：鲢:属中上层鱼，典型的滤食性鱼类。春夏秋三季，绝大多数时间在水域的中上层游动觅食，冬季则潜至深水越冬。终生以浮游生物为食，鲢鱼喜高温，最适宜的水温为23℃～32℃。鳙:属中上层鱼，典型的滤食性鱼类。它的鳃耙细长而排列紧密，但没有骨质桥，也没有筛膜，因此滤水作用较快，滤集浮游动物的能力较大。食物的主要组成是轮虫、甲壳动物的枝角类，也包括多种藻类。

(b)杂食性鱼类：选择以小型杂食性鱼类为主。餐条:小型杂食性鱼类，行动迅速，生活于流水或静水的上层，性活泼，喜集群，沿岸水面觅食。-45-麦穗:小型杂食性鱼类，主食浮游动物，生活在浅水区。

(c)肉食性鱼类黑鱼:又称乌鳢，营底栖性鱼类，通常栖息于水草丛生、底泥细软的静水或微流水中，遍布于湖泊、江河、水库、池塘等水域内。时常潜于水底层，以摆动其胸鳍来维持身体平衡。以小鱼、小虾为捕食对象。

鳜鱼:又称鳌花鱼，生活在水清的江河湖泊中的近底层，特别喜欢藏身于水底石块之后，或繁茂的草丛之中，对水温有较强的适应性，以鲮鱼、鲢鱼、鲫鱼、草鱼等鱼类为捕捉对象。

微生物生态修复

3、土著微生物构建微生物在水体中的分布包括底泥微生物群和悬浮微生物群，前者对沉积物进行分解，后者对溶解性污染物进分解，二者生态位互补，形成立体净化功能。利用土著微生物的适应性和自我分解硝化功能，结合水生态动植物体的构建，形成稳定的生态系统循环体系。拟采用现有生态系统中土著微生物的自我生长繁殖能力，既能快速适应系统环境，又能避免外来微生物对本土菌种的竞争。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。