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50m宽的沿岸植被缓冲带,氮在岸边植被带的截留率为89%,而农田作物的截留率仅为8%,磷的截留率分别为80%和41%,可见乔木植被带截留和调节控制氮、磷的能力比农作物强得多。因此,在农田防护林带规划和设计中,在考虑其防风固沙、改善气候、防御自然灾害等宏观生态功能的同时,更要结合当地农业非点源污染的特点和规律,在树种选择、林带宽度、范围以及林带模式设计中,应尽量选择多吸收、过滤、截留农业非点源污染的树种和模式,达到生态调节功能、污染防治功能、景观功能与经济效益的和谐统一。
图3.7 滨岸截留系统与林灌带缓冲带
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图3.8 滨岸缓冲带全系列植被构成示意图
库滨带植被缓冲带的草林复合净化系统包括人工防护林灌带和人工强化草滤带和湿生植物净化带三部分,约在库滨50米左右布设,在此区域结合现有土著植被类型,加强人工覆植密度和多样性。其中人工防护林灌带以耐贫瘠的速生树种柳树为主,兼覆多年生经济作物胡枝子,构建方法采用直播、移苗和分殖(扦插、压条)3种方法相结合的方式;人工强化草滤带以当地优势的耐贫瘠、多年生草甸植被早熟禾、小叶樟、羊草为主,构建方法采用直播和草皮覆栽两种方法相结合的方式;湿生植物净化带以多年生高净化效能湿生植物芦苇和菖蒲为主,兼插景观观赏净化植被美人蕉,构建方式以营养繁殖体移栽方式为主。库区周边是库区的重要组成部分和最后保护屏障,加强管理和重建缓冲带带工程是水库环境保护的重要工作。
(1)制订有关法律法规,强化水库周边的环境管理,禁止重点库滨带的任何人类生产生活活动;
(2)逐步恢复库滨带的保护功能,有步骤地实施退田还林还草计划; (3)划定库滨带保护区,实行污染物总量控制,减少库滨带污染物的交换,控制库滨带污染。
3.6.3挺水植物水生系统
挺水植物水生系统位于系统末端,其主要的功能就是吸附有机物、吸收营养盐、吸收重金属元素、对水质净化;最常用的挺水植物是自然湿地挺水植物,如芦苇和香蒲等。同时通过挺水植物的种植还能在库畔周边形成怡人景观。
选择修复性挺水植物的首要原则是植物有发达的根系,并且能迅速扩繁,因为大的生物量、大的茎干根系密度不仅能最大限度地吸附、吸收污染物,还能为微生物提供更好的生长环境,稳固基质和增强基质传导功能。其次,植物必须具有良好的通气组织,以便有效地将氧输送到根际,为植物根系和微生物创造良好的微生境。
同时,在挺水植物种植范围内,还可增加如:跌水瀑布,景观喷泉等设施,一方面可以增加水中含氧量,提高植物及微生物的净化效果,另一方面,可以增加水体景观性。
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图3.12 挺水水生修复系统
图3.13 挺水植物区跌水曝气系统
3.6.4人工湿地截留净化系统
针对雨水汇集区,可修建人工湿地截留净化系统,对雨水径流带来的泥沙、有机物、氮、磷以及农业径流带来的化肥、农药形成有效的截留和净化。
人工湿地截留净化系统,采用潜流式人工湿地,下层基质由砾石和粗砂等大粒径填料构成,表层覆盖土壤和细沙种植芦苇、香蒲等植物,利用基质、植物和基质表面的微生物的联合作用对原水中污染物进行净化。
图3.14 潜流式人工湿地截留净化系统
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3.6.5湖滨洗肾式净化系统
对于湖泊水体污染的生态修复,由于水体流动较慢,采用库区原位修复存在着水体流动性差、溶解氧含量低的问题。故可以采取在湖滨地带修建生态净化系统,将湖水引入系统,经净化后再排会湖内,形成循环净化模式。
图3.11 湖滨洗肾式强化净化系示意图
湖滨洗肾式净化系统,即在湖库沿岸修建引水型净化区,净化系统可采用曝气+生物膜+水生植物+生物膜滤料的工艺流程。首先通过水泵或水下推进器,将湖水引入净化系统,湖水在净化系统形成退流状态,进入系统先经曝气区富氧,在再经过生物膜填料区利用填料上附着生长的卫生对污水中有机污染物以及氮、磷等进行净化,自后湖水进入水生植物区和生物膜滤料区进一步净化和稳定后排回湖体,形成对污染湖水循环净化。同时,系统内在植物选择上可种植多种景观性植物,如美人蕉、鸢尾、再力花等,在净化污水的同时也营造了优美的景观。
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图3.12湖滨洗肾式强化净化系统剖面图
3.7人工湿地生态保护技术
在农村利用天然洼地、沼泽、荒地等修建人工湿地污水处理系统,可以有效地消减农村生活污水和农业非点源的污染。同时,利用广大农村地区存在的多水塘景观(在农村和农田中人工修建许多面积不大的水塘)在截留农田中氮、磷及农药方面具有重要作用。另外,湿地系统还能丰富生境与景观的多样性,维持农田系统的生物多样性和稳定性。利用废洼地、坑塘建立人工湿地系统,特别适用于村镇生活污水、畜禽废弃物以及农田非点源污染物的净化,既节约土地,又节约成本。
3.7.1人工湿地技术基本原理
湿地系统是将污水有控制地投配到土壤处于饱和状态且生长有湿生沼泽植物的土地上,污水在沿一定期方向流动的过程中,在水生植物和土壤联合作用下得到净化的一种土地处理系统。在天然河湖周围一般有很多坑塘或沼泽等,可改造为人工湿地净化系统,增设配水和排水系统,湿地区可综合利用,即净化废水,又可开发利用。
人工湿地是一种由人工建造和监督控制的类似沼泽的系统,在一定长宽比、一定坡度的地块中,由土壤和填料组成填料床,使污水在床体的填料缝中或在床体表面流动,床体表面可种植芦苇、香蒲等植物,形成一个独特的动植物生态系统,它利用自然生态系统中的物理、化学和生物作用来实现污水的净化,如在表面种植芦苇则称芦苇人工湿地处理系统。
芦苇湿地处理系统作为一种高效、便利、廉价的污水处理方法,在国内外已广泛用于城镇污水、工农业废水等的处理。用于处理生活污水时,一般情况下BOD5去除率90%,COD去除率为80%,SS去除率为90%,TN去除率为50%,TP去除率为50%,出水水质达到和超过常规二级处理标准。另外,芦苇湿地处理与常规二级处理法比较,基建费用节省1/2—2/3;运转费节省2/3—4/5;能耗节省2/3;具有常规二级处理难以达到的脱N、P的作用。
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