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水力因素对河道生态系统净化效果探究

2021-09-29 10:26 来源:生态系统论文 人参与在线咨询

【摘要】随着当前我国城镇化建设脚步的不断加快,在多年的经济建设和发展下,河流生态系统承受着巨大的压力,河流污染问题愈发严重。基于此,本文简要介绍了河道生态修复概念,并针对影响河道生态修复系统净化效果因素展开分析,最后围绕水力因素对河道生态修复系统净化效果的影响进行探讨,以期能够为相关河道修复工程提供有效参考。

【关键词】水力因素;河道生态修复;净化效果

0引言

为进一步改善我国河道生态环境,国家加大了对于生态修复系统的研究和投入,同时科学技术能力持续提升,我国对于河道生态修复系统的应用举措日益增多,但与此同时,各类生态修复举措也受到了河流水力因素的影响。因此,为保障所运用生态修复举措的科学性以及可靠性,应当先明确其对于水体的净化效果会因水力因素而变化的这一前提。

1河道生态修复概述

在我国水系河道不仅影响着城市的发展,而且还关乎城市以及周边村镇供水质量安全,因此,基于当前我国水系河道污染较为严重的情况,加强对于河道治理和生态修复的研究是十分有必要的。水生态修复技术就是一种借助于微生物以及水生植物等,对水环境当中的污染物进行降解,并充分调动水生态系统的自我修复和调节能力,以此达到河道生态修复的目的。常用的水生态修复技术包括生物处理技术、构筑生态岸坡以及人工湿地处理技术等[1]。

2影响河道生态修复系统净化效果因素

在实际进行河道生态修复的过程中,众所周知,不同河道生态修复措施和技术的应用,对于水质的净化效果有不同的影响,但是除此之外,还有其他因素对于河道生态修复系统净化效果有一定影响,例如水力因素、植物选取影响等。通过对这些影响因素的分析,能够更加有针对性地采取相应生态修复措施,促使相应生态系统修复技术应用效果能够得到更好的发挥,因此加强对相关影响因素的分析对于提高河道生态修复系统净化效果有一定的积极意义和作用。

3水力因素带来的影响分析

为进一步保障生态治理工程设计的科学性、合理性以及有效性,就必须要加强对于水力因素影响效果的探讨,通过明确水力因素与污染物去除效果之间的关系,为生态治理工程设计提供科学的指导和数据支持。

3.1净化效果分析流程

在实际进行水力因素对于河道生态修复系统净化效果影响分析的过程中,首先,需要明确研究区域,并针对试验区域的地理概况、水文情况、水系分布等基本情况进行勘察[2]。其次,对研究区内水质状况进行调查,并结合实际情况,按照行业相关技术指导,进行水样采集,确保采集水样具有一定代表性,同时保障采集量充足,检测技术应用准确有效,然后明确水质检测结果、河流污染通量以及河流污染源,为后续生态修复系统地规划和设计提供数据参考。再次,结合实际情况进行生态修复系统地设计,包括人工湿地设计、生态池设计等,然后,再进行水样采集监测,对设计后的生态修复系统净化效果进行分析,主要监测内容包括系统整体净化效果分析,观察并分析复合生态修复系统的净化效果,以及不同修复措施对于COD、氮类指标和总磷的去除效果。最后,针对水力因素,对于系统整体以及不同生态修复措施,对不同污染物的净化效果影响情况进行分析,并结合生态修复系统的净化效果,明确水力因素与不同污染物净化之间的关联性,以及对于生态修复系统净化效果影响程度,并以此为依据进行生态修复系统的优化和调整,确定最合适的生态治理措施[3]。

3.2水力因素对于系统去除效果的影响

3.2.1水力负荷对去除率的影响。水力负荷实际上就是指单位时间段内,单位面积所对应的水体净化总量,其表达公式为:HL=QS(1)式中:S-环境的整体面积,m2;Q-所进入的水流总量,m3/d;HL-水力负荷,m3/(m2·d)。由式(1)分析可知,在整体环境场地面积固定的情况之下,水力负荷与进水总量之间呈现出正比关系,即随着进水总量的增加,水力负荷有所增加,随着进水总量的下降,水力负荷也会有所下降。水力负荷对于去除率的影响分析主要包括以下两个方面:一方面,即整个系统对于各个污染物的去除率与水力负荷之间的关系分析;另一方面,是不同生态修复措施去除率与水力负荷之间的关系,本文主要针对人工湿地以及生态池两种修复措施展开探讨。经过对多个实验案例的分析发现,随着水力负荷的不断增加,整个生态修复系统对于COD、TP、NH4+-N的去除率逐渐呈现出明显下降趋势,并且表现出了明显的相关关系,而TN的去除率与水力负荷之间的相关性相对较弱。由此可知,在实际进行生态修复系统设计的过程中,可通过减小水力负荷的方式提高系统对于COD、TP、NH4+-N的去除率。在对水力负荷与人工湿地和生态池污染物去除率影响分析的过程中发现,当水力负荷处于0.1374~1.5542m3/(m2·d)范围内时,水力负荷与这二者之间的相关性都比较低,其中生态池去除率与水力负荷之间的关系尤弱,因此,可知水力负荷对于人工湿地以及生态池污染物去除率的影响都比较小。大伙房水库支流案例当中,整个修复系统、人工湿地以及生态池污染物去除率与水力负荷的相关系数如表1所示。3.2.2水力负荷对去除量的影响。与上述水力负荷对去除率的影响分析相对应,其对于污染物去除量的影响分析也主要包括整个系统以及不同生态修复措施两个部分。主要通过分析整个系统,以及不同修复措施对于COD、TN、NH4+-N、TP日去除量,与水力负荷变化之间的线性关系,以此判断水力负荷对于去除量的影响。经分析发现,系统对于COD、TN的去除量与水力负荷之间呈现出了弱相关性,而TP、NH4+-N的去除量与水力负荷之间的相关性虽然弱于COD、TN,但是仍然处于相关系数r的绝对值仍然大于0.3,因此也具有弱相关关系[4]。并且存在一个水力负荷值,使系统对于以上污染物的去除量能够达到最大值,因此,可以通过对水力负荷与去除量影响关系之间的分析,调整水力负荷值,以此达到提高系统去除量的目的。此外,经过对人工湿地以及生态池去除量与水力负荷之间的关系进行分析,发现各污染物去除量与水力负荷之间都呈现出弱相关性,虽然不同污染物的最大去除量,都存在一个与之对应的水力负荷值,但是不同污染物最大去除量下的水力负荷值相差较大3.2.3污染负荷对出水浓度影响对于生态修复工程而言,出水口的水质是判断系统设计水平的重要参考指标,而通过对研究区内污染负荷与出水口污染物浓度的关系分析,能够对生态修复工程的设计和优化提供相应参考依据。污染负荷就是指单位面积内所承受的污染量,其表达公式为:MW=Q×CO/S(2)式中:S-实际环境的面积,m2;CO-水内的污染物质浓度;Q-进入的水流总量,m3/d;MW-污染负荷,g/(m2·d)。经过对大伙房水库支流、复州河以及黑石河三个案例出水污染浓度情况以及污染负荷的分析发现,不同污染物的出水浓度与污染负荷之间有不同的关系,其中COD和TP与污染负荷呈现出正相关性,即随着污染负荷的增加,二者在出水口的浓度也随之增加。而TN、NH4+-N的出水口浓度与污染负荷之间的相关性不足0.3,水力负荷限定氛围为0.03~0.38m3/(m2·d),因此认为二者出水浓度与污染负荷之间无相关关系,这三个案例的不同污染物出水浓度与污染负荷之间的相关系数详细情况如表2所示[5]。

4结论

综上所述,水力因素对于河道生态修复系统净化效果有一定影响,而且对于不同污染物的影响情况各不相同。此外水力负荷对于整个系统污染物的去除量存在最大值,可在实际进行生态修复系统设计的过程中,结合水力因素与生态修复系统净化效果的关系,合理进行相关指标的调整,以此达到提高净化效果的目的。

参考文献

[1]张金海.基于河流生态系统健康的生态修复技术应用[J].科技经济导刊,2021,29(17):118-119.

[2]姚晓红.水生态修复技术在河道治理中的应用[J].农业技术与装备,2020(3):53-54.

[3]张鹂,殷小炜.分析水力因素对河道生态修复系统净化效果的影响[J].环境与发展,2019,31(11):185,187.

[4]刘韶华.水力因素对河道生态修复系统净化效果的影响[J].水利技术监督,2019(3):162-166.

[5]华昆.英那河河道生态修复方案优选研究[J].黑龙江水利科技,2020,48(10):25-31.

作者:王阳 单位:中国电建集团城市规划设计研究院有限公司

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