净水型护岸技术的探讨

2008年6月水利学报SHUILIXUEBAO第39卷第6期收稿日期:2007211213作者简介:何旭升(1975-),山东汶上人,工程师,主要从事生态水工学领域结构与材料研究。E2mail:hexsh@iwhr.com文章编号:055929350(2008)0620659208净水型护岸技术的探讨何旭升1,2,逄勇1,鲁一晖2,3,李文奇2(11河海大学,江苏南京210098;21中国水利水电科学研究院,北京100038;31水利部水工程建设与安全重点实验室,北京100038)摘要:在我国,污染物含量超标的城市径流雨水排入城市水体的情况比较普遍,已成为影响城市水环境的重要问题。本文提出将净水技术与护岸结构相结合的净水型护岸是一种通过生物-生态技术强化净水功能的生态型护岸。提出了分别用于净化径流雨水和入河污染物的净水箱护岸及净水石笼护岸的技术方案。通过试验分析,探讨了其作为净水型护岸的技术可行性。试验结果表明对于单层净水箱,尽管水力停留时间较短,系统对进水中的氨氮和活性磷的平均去除率都在40%以上,截留后的污水仅在净水箱中停留5d,相对进水浓度而言的氨氮和活性磷累计去除率都在75%以上。对于净水石笼结构可选择芦苇、三棱草和李氏禾等水生植物。关键词:城市河流;水环境;净水护岸;雨水径流污染中图分类号:X17114文献标识码:A1研究背景降雨径流污染是在降雨径流的冲刷作用下,大气、地面和地下的污染物质进入水体而造成的水污染。在发达国家,点源污染基本得到有效控制,雨水径流带来的非点源污染成为水体污染的主要因素。如美国约有60%的河流和50%的湖泊污染与非点源污染有关;已实现污水二级处理的城市,水体BOD年负荷约40%～80%来自雨水径流[1,2]。美国环保局(EPA)最近资料还表明,在一些州约22000个被污染水体中,城市径流和其它非农业的非点源污染被列为主导污染源的占18%以上[3]。我国雨水径流引起的污染问题也很严重,雨水径流携带大量污染物排入城市水系造成严重污染[4,5],非点源污染同样是引起城市水环境质量恶化的主要原因之一[6]。李田等[7]保守估算出目前在北京和上海,城区雨水径流污染占水体污染负荷的比例约占10%左右。北京申奥及上海申博的成功加速了排水工程和污水处理厂的建设速度,到2010年的规划实施后,城市雨水径流污染负荷的比例北京将上升到12%以上,上海将上升至20%左右。城市雨水径流污染具有晴天累积、雨天排放,突发性、高流量、重污染的特征,且污染物组成复杂,考虑到径流污染物输送的非连续性和爆发性,其污染负荷所占比例在降雨的短时段内会成倍升高,超过点源污染,对城市水环境造成严重影响。许多城市暴雨后发生的水污染事件就是很好的例证[8]。按目前的发展趋势,城市降雨径流污染必将成为我国城市水体污染的主要因素。在我国今后相当长的一个时期内,污染物含量超标的城市径流雨水通过排水系统排入城市水体的情况可能仍较普遍。目前国内外有很多净化径流雨水技术及河流强化净化技术,如果能将这些技术引入到普遍需要建设的护岸工程中,使护岸工程在满足人们对防洪、航运、景观和生态等需求的前提下,同时具有净化径流污染功能,使护岸成为低维护成本的净水廊道,即“净水型护岸”[9],实现护岸功能的“一专多能”,则不仅可以减少资金投入,同时也不占用市区宝贵的土地资源,将会取得事半功倍的效果,并成为城市径流污染控制措施的有益补充。—956—2净水型护岸技术探讨211河流护岸结构类型河流护岸建设是“水利工程学”的一个重要内容。护岸结构有多种分类方法,如根据使用的主要护岸材料可分为植物护岸、木材护岸、石材护岸、石笼护岸和混凝土护岸等多种类型;也可根据河道的断面形式分为梯形护岸、矩形护岸、复合型护岸和双层护岸等类型。本文则采用另一种新的分类方法,即不管护岸工程采用何种材料和结构形式,按设计出发点和目的不同来分类。这样可将我国现有的护岸形式划分为工程型护岸、景观型护岸和生态型护岸等三种护岸类型。21111工程型护岸工程型护岸指确定加固处理岸坡方案仅出于防洪、输水和航运等工程需要,将原有天然岸坡改造为混凝土、砌石等为代表的刚性工程护坡。混凝土、浆砌块石等建筑材料的广泛采用原因是这些材料的抗冲、抗侵蚀性及耐久性好,同时对于输水的人工运河,还可减低糙率,提高输水效率,减少渗透损失。这种结构从传统的工程水利角度来看,是安全、经济和有效的,但它同时也破坏了原有的岸坡自然生态系统及其相应功能。硬质化的护坡结构隔断了地表水与地下水的联系通道,阻碍向地下的补水过程,使大量水陆交错带的植物失去生存条件;同时,人工护坡的光滑表面也改变了原来天然多孔岸坡的特性,使鱼类难寻产卵的适宜场所[10]。我国在10年前所建设的河流护岸大多为此类型。21112景观型护岸景观型护岸也可称为亲水型护岸,是指确