分析水力因素对河道生态修复系统净化效果的影响

张鹂 殷小炜

摘要：本文针对某河流流域实际情况，在简述其生态修复设计的基础上，对系统水质净化效果受流域水力因素影响进行深入分析，以此为确定适宜、有效的修复措施提供可靠参考依据。

关键词：河道治理;生态修复;水质净化;水力因素

中图分类号：X171 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）11-0-01

Abstract：Based on the actual situation of a river basin，this paper briefly analyzes the impact of water quality purification on the water quality of the river basin on the basis of its ecological restoration design，so as to provide a reliable reference for determining suitable and effective restoration measures.

Key words：River regulation;Ecological restoration;Water purification;Hydraulic factors

如今，科技水平不斷提高，人们对河道采取的生态修复措施越来越多，但不同的生态修复措施会受到流域水力因素直接影响。对此，为了保证所选生态修复措施合理性与有效性，首先需要掌握措施对水质的净化效果受水力因素影响。

1 项目概况与实验方法介绍

1.1 项目概况

某河流总长60km，流域总面积在468.5km2左右，年均径流量为1.30×108m3，流域范围内有森林公园、湿地公园和度假村。其中，湿地公园包含了灾害预防与治理、基础工程、科研、宣传与湿地资源恢复等内容。流域范围内年均降水量约600mm，年均气温在5℃左右，年均径流量达2.98×108m3，年均径流深度210.1mm。在每年的11月中旬开始进入初冻期，到次年3月下旬开始回暖和解冻，每年的6—9月为该流域汛期，降雨集中，降水量由东南至西北递减，东南部最大年均降水量可以达到750mm。

1.2 流域生态修复设计

流域污染来源十分复杂，如农业、污水、有机污染，根据流域地势与污染的实际情况，设计结合有水质净化、综合生态池及人工湿地等部分的生态修复系统。设计在分叉测流入口部位安设拦污栅，湿地入口之前还安设了泄水渠道;将生态浮岛投放于生态池当中，并在河道、生态池及湿地重要部位设置水质实时监测点位，以此根据水质情况及其变化对生态修复起到的净化效果进行综合评判[1]。

1.3 水样的采集和监测

采样瓶为聚乙烯瓶，采样前用清水与洗涤剂完全清洗，将采样瓶瓶口对准水流流向并浸入到水中进行取样，取样数量为500mL，在采样的过程中应避免对水底沉积物造成搅动。完成采样后，把水样放到恒温箱中，尽快送至实验室，专业到冰箱中进行冷藏。所有生态措施进口与出口均需设置实时监测点位，以气象与环境等条件为依据对采样的频率进行确定。对水样的测定项目有：TP测定，方法为分光光度法;NH4+-N测定，方法为纳氏比色法;TN测定，方法为分光光度法;COD测定，方法为重铬酸钾法[2]。

2 生态修复系统水质净化效果受水力因素的影响分析

2.1 去除率受水力负荷因素的影响

对于水力负荷，它表示的是单位时间内单位面积对应的净化水量，可采用以下公式通过计算确定：

式（1）中，S表示场地面积，单位：m2;Q表示进水流量，单位：m3/d;HL表示水力负荷，单位：m3/（m2·d）。

在动态监测过程中，水力负荷表现为波浪形下降，最大和最小值分别为0.3844m3/（m2·d）、0.245m3/（m2·d）。

生态修复系统对上述几种污染物质都有一定去除作用，从去除率和水力负荷之间的关系可知，去除率和水力负荷之间呈负相关，TN去除率和水力负荷的相关性为0.4602，NH4+-N去除率和水力负荷的相关性为0.4646，COD去除率和水力负荷的相关性为0.5882，可见，当水力负荷增大时，去除率降低。另外，TN去除率和水力负荷之间没有线性关系，这说明当水力负荷减小时，TN去除率并不会增加[3]。

在人工湿地系统中，经动态监测发现其水力负荷表现为波浪形下降，最大和最小值分别为1.5542m3/（m2·d）、0.1374m3/（m2·d）。采用人工湿地措施能起到去除污染物质作用，但从去除率和水力负荷之间的关系可知，去除率和水力负荷之间的线性关系相对较差，比如TP去除率和水力负荷之间的相关性只有0.2215，这说明当水力负荷处于0.1374～1.5542m3/（m2·d）范围内时，去除率和水力负荷之间基本没有线性关系[4]。

在生态池系统中，水力负荷的最大和最小值分别为1.3734m3/（m2·d）、0.1022m3/（m2·d）。采用生态池的措施能有效去除污染物，但其去除率和水力负荷之间的线性关系相对较差，各项指标的去除率和水力负荷之间的相关性都不足0.1，其主要原因为进水流量很小，但生态池却有很大容积，此时水力负荷不会影响到系统实际去除率。

2.2 去除量受水力负荷因素的影响

生态修复系统对各污染物质都有一定去除作用，从去除量和水力负荷之间的关系可知，TP去除量和水力负荷之间的相关性为0.3346，NH4+-N去除量和水力负荷之间的相关性为0.3690，TN去除量和水力负荷之间的相关性为0.3234，COD去除量和水力负荷之间的相关性最高，可达0.6157。当水力负荷保持在0.2573m3/（m2·d）时，生态修复系统对TP的去除量达到最大，为0.3367kg/d;当水力负荷保持在0.3068m3/（m2·d）时，生态修复系统对NH4+-N的去除量达到最大，为3.1186kg/d;当水力负荷保持在0.5545m3/（m2·d）时，生态修复系统对TN的去除量达到最大，为4.5541kg/d;当水力负荷保持在0.5941m3/（m2·d）时，生态修复系统对COD的去除量达到最大，为29.9086kg/d。

在人工湿地系统中，TP去除量和水力负荷因素相关性为0.0845，NH4+-N去除量和水力负荷因素相关性为0.3046，TN去除量和水力负荷因素相关性为0.1841，COD去除量和水力负荷因素相关性为0.2206。若水力负荷保持在10.0187m3/（m2·d），则人工湿地系统对TN的去除量可以达到最大，为13.7512kg/d;若水力负荷保持在1.3465m3/（m2·d），则人工湿地系统对COD的去除量达到最大，为10.4246kg/d[5]。

在生态池系统中，TP去除量和水力负荷因素相关性为0.3926，NH4+-N去除量和水力负荷因素相关性为0.5225，COD去除量和水力负荷因素相关性为0.4166，TN去除量和水力负荷因素相关性为0.0226。若水力负荷保持在2.0096m3/（m2·d），则生态池系统对TP的去除量达到最大，为0.4751kg/d;若水力负荷保持在1.1485m3/（m2·d），则生态池系统对NH4+-N的去除量达到最大，为2.0691kg/d;若水力负荷保持在2.0300m3/（m2·d），则生态池系统对COD的去除量达到最大，为9.7813kg/d。

3 结束语

综上所述，当水力负荷不断增大时，生態修复系统去除TP与COD的能力不断减弱，表现为去除率降低，人工湿地系统与生态池系统中，去除率和水力负荷之间的线性关系相对较弱。在不同的流域，污染状况及水力条件均有所不同，需要综合考虑所有影响因素，按照因地制宜的原则采取合理有效的恢复措施。

参考文献

[1]郭岩岩，牛新胜，王兰明，李良涛.混合植物型生态浮岛对乡村河道水体的净化效果[J].中国农学通报，2019，35（15）：49-53.

[2]刘展羽，杜守帅.基于生态修复的无锡市河道景观重建策略研究[J].大众文艺，2019（08）：82-83.

[3]叶宇潜.生态修复理念在永和河流域河道治理中的应用[J].黑龙江水利科技，2019，47（03）：142-144.

[4]孙彦芳.中小河流河道治理及生态修复措施分析[J].东北水利水电，2019，37（02）：147-149+255.

[5]李璐.城市河道生态治理及环境修复措施分析[J].资源节约与环保，2019（01）：188-189+247.

收稿日期：2019-06-06

作者简介：张鹂（1982-），女，硕士，高级工程师，研究方向为环境科学。