专利名称：一种用于湖泊水环境治理的一体化方法
技术领域：
本发明涉及湖泊环境治理领域，具体是一种对湖泊的边坡治理、景观绿化、生态修复、水体自净进行一体化治理，以边坡治理为基础，以景观绿化为辅助，以生态修复为依托，以水体自净为终极目标的水环境一体化综合治理的方法。
背景技术：
当下中国的水域，普遍存在污染严重，生态失衡的情况。滇池，曾经是春城昆明的一张美丽名片，由于污染和治理方式不当造成蓝藻频繁爆发。七五至今，治理投入超千亿，水质依然为劣五类。巢湖流域的新安江，由于污染严重，皖浙两省启动了生态补偿机制。如果水质变好，浙江奖励安徽I亿元，如果水质变差，安徽赔偿浙江I亿元。党的十八大提出“生态文明 美丽中国”的绿色愿景。对水质的关注和治理，已经到了前所未有的高度。针对湖泊的治理，目前涌现了许多新技术。如对重染污的治理，有稳定塘技术、前置塘技术、人工湿地技术等；如对污染的治理，有微生物净化技术、活性碳净化技术、基于人工浮床的植物修复技术、基于人工曝气装置的溶氧补充技术、动物修复技术等；如对边坡的治理，有生态袋柔性护坡技术、生态毯柔性护坡技术、石笼网箱护坡技术等。这些技术对于湖泊治理的某个方面都能起到很好的作用，然而，湖泊的水环境是一个复杂而庞大的系统，它涉及到污染源、入水水质、边坡、植物、动物、微生物、藻类、土壤、地下水、景观等多个方面。目前，在湖泊的水环境治理方面，一般靠某个单一的技术或几个技术的组合来解决庞大的系 统工程，显然是不够的。还没有一个非常成熟的案例，从技术的选择及整合，治理的流程和方法，以完整解决湖泊水环境的治理需求，是因为还没有一个全面的、科学的、可行的综合方案。湖泊水环境的治理，主要包括边坡治理、景观绿化、生态修复、水体自净等。在这几个功能当中，一般将行洪放在第一位，重点解决汛期洪水、泥沙的安全下泄，以及蓄水工程自身的运行安全，而很少考虑景观绿化或将景观绿化割裂开来，对于湖泊的生态体系，包括生物多样性、水体自净等功能需求，却少有触及。传统的治理方式常常使湖泊的生态体系遭到毁灭性破坏，导致水体的自净功能丧失。湖泊生态链由“人一污染物一植物一微生物一藻类一动物一人”形成一个闭环，也就是说，人产生污染物排入水中，植物可以吸收氮、磷、重金属等污染物，同时为微生物提供生存环境，微生物以污染物为食物，藻类以微生物为食，植物和藻类光合作用产生溶解氧，为动物的生存提供必备条件，水生动物藻类为食，而动物的多少可由人的打捞或放养来进行有效的控制。植物生态链如
图1所示。然而，传统的湖泊治理，一般采用水泥、混凝土等硬处理的方式，使河流被渠化、湖泊被硬化。被渠化和硬化的水利边坡阻断了河水与地下水的交换，坡后土壤由于缺水碱化而坏死，由于地下水位下降使土质酥松，易导致边坡塌陷；同时，被硬化的护岸使植物失去生长环境。植物的缺失，使微生物失去生存环境；微生物的缺失使得藻类缺乏食物；动物的生存需要大量的溶解氧，而溶解氧的产生需要植物和藻类的光合作用来产生，失去植物和藻类的水体，动物由于缺少溶解氧而无法生存。 在整个湖泊生态链中，植物、微生物、藻类、动物重要的四环均由于护岸被硬化而毁灭，致使湖泊生态链断裂。而工业污水和生活污水仍在不断排入，由于自净功能丧失，导致水质混浊、恶臭，
由于富营养化严重，导致蓝藻爆发。传统的湖泊治理，护岸被硬化使植物缺失，绿化景观较差。不过目前的水利设计开始重视景观，即在水岸之上采用框格、柔性护坡等处理方式，使得水岸开始有了草坪和灌木。然而，绿色仅限于水岸之上，沉水植物、挺水植物等仍然缺少生存根基，也就是说这样的绿化景观是不够立体的。生态体系被破坏的湖泊，由于水质混浊、恶臭遭至民众的抵触，于是湖泊的管理者采用了一些补救措施。除了做好污染源的控制之外，一般采用投放水生动物、栽种水生植物等短平快的方式。投放水生动物时，由于植物和藻类缺失，缺乏溶解氧，所以通常采用人工曝气装置来复氧，然而这种方式只能消化部分浮游物质，在一定程度上提高水的透明度，对于生态体系的恢复无济于事。栽种水生植物时，由于护岸被硬化，所以通常采用人工浮床的方式，即在水面通过人工浮床种植植物，然而这种方式只能依靠植物的根系消化氮、磷等污染物质，在一定程度上降低水体的染污程度，对于生态体系的恢复同样无济于事。湖泊的治理不应只是边坡的治理，边坡的治理只是一个开始，它不应与其它功能割裂开来，更不应自身被硬化而导致其它功能无法构建。所以，湖泊的治理是一个宏观且复杂的工程，它需要一个科学的方法进行科学的、全面的、协调的一体化治理。除了需要满足边坡结构安全、行洪等功能需求外外，还应满足景观绿化、亲水性、文化传承性等功能需求，特别是应该以恢复或建立生态体系为终极目标。
发明内容
针对以上现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种使河湖环境生物链有效的修复和巩固、河湖边坡稳固的一种用于湖泊水环境治理的一体化方法。为达到上述目的，本发明的技术方案是:一种用于湖泊水环境治理的一体化方法，其特征在于包括以下步骤:I)对湖泊水环境一体化治理前进行前期准备工作；1.1)对边坡的类型进行确定；1.2)根据边坡面积、水面面积、水体容积、以及各类植物、藻类的自净能力进行分析并确定湖泊的自净容量；并根据自净容量和治理目标确定入水控制量；1.3)对湖泊周围的污染源进行控制，入水水质达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》;
1.4)对水体的淤泥进行分析，当水体未受污染，其底泥则不进行清淤；当施工前河水或湖水水质在国家地表水环境标准GB/3838-2002规定的第五类水质及以下时，则对边坡底部的河床或湖床进行清淤处理；2)对边坡进行治理2.1)对边坡基础进行施工，当地基承载力> 150kpa时，直接进行边坡施工；当地基承载力< 150kpa，使用C20混凝土浇灌地基或碎石夯实基础，使基础的夯实度> 90% ；2.2)根据边坡设计的类型，进行边坡施工；3)对湖泊进行生态修复3.1)种植沉水植物；3.2)种植挺水植物；3.3)种植浮叶植物；3.4)种植陆地植物，包括草、灌木及乔木；3.5)当水质低于GB/3838-2002规定的第五类标准时，投放微生物对水质进行改
盡.口 ，3.6)根据水体的水质情况和植物品种，放养水生动物；4)对湖泊进行监测和应急处理4.1)对湖泊进行监测包括水质监测和指标性生物监测；进一步地，步骤1.1)中对边坡类型进行设计包括当边坡坡度<30°时，采用以生态毯为主体的柔性护坡；当边坡坡度>30°且<60°时，采用以生态袋为主体的柔性护坡；当边坡坡度>60°且<75°时，采用刚柔结合的边坡，所述边坡的骨架采用钢筋混凝土框架或混凝土预制件框架，然后在骨架中间填充生态袋；当边坡坡度> 75°时，采用刚柔结合边坡:当边坡坡度> 75°且边坡高度< 5m时，采用石笼网箱和生态袋结合的方式；当边坡坡度> 75°且边坡高度> 5m时，采用砌石或混泥土边坡组成的刚性边坡；当坡形为上陡下缓时，则边坡的下部采用生态毯、边坡的上部采用生态袋；当坡形为上缓下陡时，则边坡的下部采用生态袋、边坡的上部采用三维生态毯；当边坡为不规则的边坡，采用刚柔结合护坡。更进一步地，步骤1.1)中，当采用石笼网箱和生态袋结合的方式，石笼网箱装填填充物时，在靠近水面的一侧竖放生态袋，然后在剩余空间装填碎石和泥土 ；装填碎石的同时，装填泥土。进一步地，步骤1.2)中，根据TP、TN、COD三大指标计算出水体的自净容量；
权利要求
1.一种用于湖泊水环境治理的一体化方法，其特征在于包括以下步骤: 1)对湖泊水环境一体化治理前进行前期准备工作； 1.1)确定边坡的类型； 1.2)根据边坡面积、水面面积、水体容积、以及植物、藻类的自净能力确定湖泊的自净容量，并根据自净容量和治理目标确定入水控制量； 1.3)根据入水控制量确定入水水质，对湖泊周围的污染源进行控制，使入水水质达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》； 1.4)对水体的淤泥进行分析，当水体未受污染，其底泥则不进行清淤；当施工前河水或湖水水质在国家地表水环境标准GB/3838-2002规定的第五类水质及以下时，则对边坡底部的河床或湖床进行清淤处理； 2)对边坡进行治理 2.1)对边坡基础进行施工，当地基承载力> 150kpa时，直接进行边坡施工； 当地基承载力< 150kpa，使用C20混凝土浇灌地基或碎石夯实基础，使基础的夯实度> 90% ； 2.2)根据步骤1.1)边坡的类型，进行边坡施工； 3)对湖泊进行生态修复 3.1)种植沉水植物；`` 3.2)种植挺水植物； 3.3)种植浮叶植物； 3.4)种植陆地植物,包括草、灌木及乔木； 3.5)当水质低于GB/3838-2002规定的第五类标准时，投放微生物对水质进行改善； 3.6)根据水体的水质情况，放养水生动物； 4)对湖泊进行监测和应急处理 4.1)对湖泊进行监测包括水质监测和指标性生物监测。
2.根据权利要求1所述的一种用于湖泊水环境治理的一体化方法，其特征在于:步骤1.1)中对边坡类型进行设计包括 当边坡坡度<30°时，采用以生态毯为主体的柔性护坡； 当边坡坡度>30°且<60°时，采用以生态袋为主体的柔性护坡； 当边坡坡度>60°且<75°时，采用刚柔结合的边坡，所述边坡的骨架采用钢筋混凝土框架或混凝土预制件框架，然后在骨架中间填充生态袋； 当边坡坡度>75°时，采用刚柔结合边坡: 当边坡坡度> 75°且边坡高度< 5m时，采用石笼网箱和生态袋结合的方式； 当边坡坡度> 75°且边坡高度> 5m时，采用砌石或混泥土边坡组成的刚性边坡； 当坡形为上陡下缓时，则边坡的下部采用生态毯、边坡的上部采用生态袋； 当坡形为上缓下陡时，则边坡的下部采用生态袋、边坡的上部采用三维生态毯； 当边坡为不规则的边坡，采用刚柔结合护坡。
3.根据权利要求1所述的一种用于湖泊水环境治理的一体化方法，其特征在于:步骤`1.2)中，根据TP、TN、COD三大指标计算出水体的自净容量；
4.根据权利要求1所述的一种用于湖泊水环境治理的一体化方法，其特征在于:步骤1.2)中，根据自净能力和治理目标计算出TP、TN、COD三大指标的每日承载能力，当入水水质为V类水质，治理目标为III类水质时；
5.根据权利要求1所述的一种用于湖泊水环境治理的一体化方法，其特征在于:步骤1.2)中，日进水量和进水水质无法更改时，则对自净容量是否超容进行计算； 当自净负荷超过自净容量且小于15%时，则在水体前设计前置塘； 当自净负荷超过自净容量用大于30%时，则在水体前设计前置塘和稳定塘。
6.根据权利要求2所述的一种用于湖泊水环境治理的一体化方法，其特征在于:当采用石笼网箱和生态袋结合的方式，石笼网箱装填填充物时，在靠近水面的一侧竖放生态袋，然后在剩余空间装填碎石和泥土 ；装填碎石的同时，装填泥土。
7.根据权利要求1所述的一种用于湖泊水环境治理的一体化方法，其特征在于:步骤3.6)中，投放鱼类包括滤食性鱼类和草食性鱼类；其中滤食性鱼类包括鲢鱼、鳙鱼，草食性鱼类包括餘鱼，鲢鱼、鳙鱼、餘鱼的投放比例为7:2:1，所述草食性鱼类的投放在植被成熟以后投放。
8.根据权利要求1所述的一种用于湖泊水环境治理的一体化方法，其特征在于:当入水水质不达 GB/3838-2002规定的第五类标准时，首先投放微生物对水质进行改善，快速去除水体富营养化、分解可溶性的有机物质、除去腥臭、降解悬浮颗粒、提高水体透明度，最后以降低生化需氧量BOD、化学需氧量COD指标。
9.根据权利要求1所述的一种用于湖泊水环境治理的一体化方法，其特征在于:步骤4)中，当湖泊内的蓝藻爆发时，采用植物和生化法相结合的处理办法，即在蓝藻爆发的预警期投放紫根水葫芦；当蓝藻爆发时，首先，全池泼洒沸石粉，标准为15g/m2，使蓝藻絮凝；然后，全池泼洒微生物浓缩液溶藻型，用量为I克/m2，间隔4 6小时，最后，通过泼洒无机磷改变并平衡氮磷的比例。
10.根据权利要求1所述的一种用于湖泊水环境治理的一体化方法，其特征在于:步骤4)中，当工业废水直接排放入湖泊，使入水水质不达GB/3838-2002规定的第五类标准时，首先根据工业废水污染物的实际含量，计算出氮磷的处理缺口:
全文摘要
本发明公开了一种用于湖泊水环境治理的一体化方法，包括步骤对湖泊水环境一体化治理前进行前期准备工作；对地形地貌进行分析且对边坡的类型进行设计，确定出湖泊的自净容量，对湖泊周围的污染源进行控制，对水体的淤泥进行清淤处理；对边坡进行治理；对湖泊进行生态修复；对湖泊进行监测和应急处理；本发明的目的在于提供一种使湖泊水环境生物链有效的修复和巩固、河湖边坡稳固的一种用于湖泊水环境治理的一体化方法。
文档编号E02B3/14GK103103960SQ20131004809
公开日2013年5月15日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者杨璟 申请人:重庆绿融环保科技有限公司