一种湖泊景观水体初期雨水污染控制方法与流程

本发明属于水体修复技术领域，特别涉及一种湖泊景观水体初期雨水污染控制方法。

背景技术：

在城市形成和发展的过程中，城市景观水体作为城市的重要资源和环境载体，关系到城市生存，制约着城市发展，是影响着城市风格和美化城市环境的重要因素。

南方城市景观水体大都处于严格的闸控状态，非行洪季节基本无过境水量，水体处于缓滞流状态，自净能力低下，加上接纳一定量的外源污染物，许多城市景观水体水质恶化、富营养化加剧、水生态系统退化，景观水体逐渐丧失其应有的环境和社会功能。

湖泊景观水体大多数分布于公园、大型住宅小区、村镇风水塘等地方，其不仅可以美化环境，同时具有承载水体循环、调节生态环境和解决城市热岛效应的作用，其重要而特殊的景观价值、实用功能价值和生态价值越发受到重视和关注，而人工景观水面也越来越多服务于大众的日常生活。以杭州西湖为代表的天然湖泊、与以颐和园昆明湖为代表的人造湖泊或者房产开发区内的人造景观湖，这些景观水体都已成为生态城市建设的重点内容和现代化城市的标志之一，为城市的魅力体现增添了一道亮丽而独特的风景。

城市景观水体面源污染由于短期内污染负荷较高，难于控制，因而成为日益关注的环境问题。降雨事件发生时，雨水流经渗透性很差的城市地面，带走大量城市污染物。城市径流成分复杂，与景观水体的周围环境密不可分，尤其是初期雨水，对水体的污染不容小视。据相关报道，美国河流的水质污染成分有50％甚至更多来自各种城市径流的面源污染，其城市下游水质有82％为地面径流所控制，可见面源污染对城市湖泊景观水体具有巨大的危害。

生态改善技术是近几年发展起来的一种环保的低投资、高效益、便于应用、发展潜力大的新兴技术。其原理主要是利用培育的植物或者是培养接种的微生物的生命活动，对水中的污染物质进行转移、转化及降解，从而使水体得以净化。此外，生态改善技术还可以与绿化环境及景观美学相结合，在治理区建立休闲和体育设施，创造人与自然相融合的优美环境。结合我国的国情，这种处理效果良好、工程造价和运行费用较低、耗能低、无二次污染的水体修复技术十分适合我国湖泊治理。

湖泊景观水体的主要特点是水域面积相对小，水体容量有限，水体置换时间长，不利于污染物的稀释、扩散，大多为静止或流动性差的封闭缓流水体。较小的景观水体有的采用的水源是自来水，因而水体中缺少稳定的生态系统，自净能力极低，使得景观水体极易受污染，甚至发黑发臭，不仅无法起到应有的景观美化作用，反而成了环境的卫生死角。

随着初期雨水的危害性被人们所认知，在我国一些大中型城市的规划设计中，已经开始考虑到初期雨水的收集处理，但初期雨水的收集量的设计计算及收集率都存在着较大的争议，初期雨水可采用调蓄池进行收集，待无雨时，排入污水处理厂进行处理，但该方法会增大污水处理厂的处理规模，同时亦会有未收集到的初期雨水流入附近的景观湖泊水体。在湖泊景观水体旁建设初雨处理设施，虽可有效减少进入水体的污染物，但其需要额外占用土地，且对湖泊周围的景观产生一定的影响。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种湖泊景观水体初期雨水污染控制方法。

本发明方法具体为利用面源污染物削减技术、生态改善技术与景观水体生物自净功能强化技术相结合对入景观水体的初期雨水污染进行控制，使湖泊景观水体初期雨水污染得到控制和改善。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种湖泊景观水体初期雨水污染控制方法，具体为利用面源污染物削减技术、生态改善技术与景观水体生物自净功能强化技术联合形成系统控制初期雨水污染的方法；所述系统包括生态砖、植物处理系统及水栖动物联合处理。

所述生态砖后依次铺设有植物碎石层和土工织物反滤材料。

所述土工织物反滤材料可为无纺布、土工格栅等。

所述土工织物反滤材料铺设宽度不得小于15cm，优选为20cm。

所述生态砖包括生态挡墙砖和生态鱼巢砖。

所述植物处理系统包括中生植物、耐淹中矮茎植物和水生植物。

在其中一个实施例中，所述系统具体包括无纺布，植物碎石层，生态挡墙砖，生态鱼巢砖，中生植物，耐淹中矮茎植物，水生植物，水栖动物等部分。

其中，所述无纺布沿湖泊边敷设；所述中生植物种植于湖岸上；所述耐淹中矮茎植物种植于生态挡墙砖水位线以上；所述生态挡墙砖水位线以下种植水生植物；所述生态鱼巢砖设于水位线以下最底下两层。

所述无纺布采用规格为200g/m²双层敷设。

所述植物碎石层选用粒径为φ10～25mm碎石，厚度为300mm。

所述生态挡墙砖的规格尺寸优选为500×500×200mm；形状为不规则六边形。

所述生态挡墙砖的植物栽植坑尺寸优选为300×160mm；栽植面积优选为挡墙面积的50％；植被覆盖率为70％以上。

所述生态挡墙砖的空隙率≥12％，透水性能良好

所述生态挡墙砖的自重不得小于50kg，抗压强度≥120kgf/cm²。

所述生态挡墙砖优选为使用一定粒径(5～10mm)的击碎骨料和高强水泥为主要材料与混凝土外加剂搅拌经二次震动加压成型工艺制成的无砂混凝土制品。植物根系可透过砖体植生于土壤，种植孔内可种植花草等，砌筑后形成挡墙。

所述生态鱼巢砖的规格尺寸优选为500×500×200mm。

所述生态鱼巢砖具有一般鱼类栖息的空间，形状为不规则六边形。

所述生态鱼巢砖的空隙率≥12％，透水性能良好

所述生态鱼巢砖的自重不得小于50kg，抗压强度≥120kgf/cm²。

所述生态挡墙砖优选为使用一定粒径(5～10mm)的击碎骨料和高强水泥为主要材料与混凝土外加剂搅拌经二次震动加压成型工艺制成的无砂混凝土制品。

所述优选的生态砖为新一代绿色环保建材产品，其在确保水栖生物在鱼巢砖空隙里的生活环境的同时，给它们提供充足的氧气，在生态挡墙砖内栽培生命力顽强、容易繁茂的植物，从而形成丰富的生态系统。

所述中生植物包括杜鹃花、石楠、麦冬、酢浆草、十大功劳、栀子花等。

所述耐淹中矮茎植物包括香蒲、菱白、芦苇、水葱、美人蕉、鸢尾、菖蒲、芦苇、千屈菜、再力花等。所述耐淹中矮茎植物采用两种或三种类型交错种植。

所述水生植物包括金鱼藻、苦草、伊乐藻、眼子菜等。

所述的水栖动物包括鲫鱼、鲤鱼、鲢鱼、草鱼、梭鱼等。

本发明方法利用面源污染物削减技术、生态改善技术与景观水体生物自净功能强化技术，通过工程手段控制面源污染中的初期雨水污染，从而达到减少进入湖泊的污染物，提高湖泊水体自净能力，维持湖泊生态系统的平衡的目的。本发明方法集合面源污染物削减技术、生态改善技术与景观水体生物自净功能强化技术于一体，通过物理和生物相结合的方法对进入湖泊景观水体的初期雨水污染物进行控制，实现对进入湖泊景观水体初期雨水污染进行控制的目的，减少封闭及半封闭水体的外源污染，保持湖泊生态系统保持稳定，在提高湖泊水体的自净能力，同时也提高了湖泊水体的景观效应。该方法解决了初期雨水直接入湖泊，长期污染物的输入使生态系统的结构产生异变和退化，由此导致湖泊生态系统失去平衡的问题。

本发明方法中，面源污染物削减技术为建设立体生物堤岸，它是介于湖泊和陆域之间的生态过渡区域，是陆生生态系统与水生生态系统交错带的一种类型，作用特殊的地理位置决定了其具有防治面源污染、营造滨岸景观、提供生物栖息地、改良土壤生境、保持水土等多种功能。立体生物堤岸是截留陆域面源污染物、改善湖泊景观水体水质和生态环境的有效手段。

可将立体生物堤岸的植物体系划分为三部分构成：中生、耐淹中矮茎植物和水生植物。其中中生植物介于旱生和湿生之间水生植物，其能在水分条件适中的环境中生活，适合在湖岸边种植。中生植物、耐淹中矮茎植物区中的植物主要是对可能进入河流、水库的泥沙、有机质、杀虫剂和其他有害物质起到截留去除以及吸收作用；同时水生植物区中的植被则进一步将坡地流水中的有害物质进行去除吸收作用，净化水质，改善水体生境。

立体生物堤岸的植物对初期雨水中携带的沉积物、有机质等污染物质具有良好的吸收、沉淀功能，可以在其进入湖泊景观水体之前起到一个净化、过滤的缓冲作用，形成一个阻碍污染物质进入水体的生物和物理障碍，初期雨水在进入湖泊之前先通过陆生植物、湿生植物及多孔生态砖的物理过滤与吸附作用，对初期雨水进行初步处理，从而达到改善水质的目的，也是控制初期雨水污染的一个最为有效的形式，同时增强了湖岸的稳定性，且具有景观美学等多重功能。

生态改善技术是利用该系统所培育生物的生命活动过程，转移、转化或降解水中污染物质，恢复水体水质，主要包括对水栖类动物控制技术和水生植物修复技术。水栖类动物位于水生食物链的顶端，水栖类动物控制技术是在水中建立一系列的生态系统，通过无饵放养水栖类动物，让它们以藻类为食，防止藻类过度繁殖，间接达到控制水体富营养化的目的。水生植物修复技术是通过建立植物群落带，利用植物生长过程需要吸收水中N、P等营养元素，来去除污染物。通过生态砖内种植的水生植物及生态鱼巢砖内养殖的水栖生物及其他微生物的共同作用，实现湖泊景观水体初期雨水污染的控制。同时由于水生植物收获后可作其他用途，该法还能带来一定的经济效益。

本发明集合面源污染物削减技术、生态改善技术与景观水体生物自净功能强化技术于一体，将湖岸改造成适合生物生长的水体和土体、水体和植物或生物相互涵养的仿自然状态，利用生态砖的吸附、过滤作用，耐淹中矮茎植物发达的根系与水体大面积接触，形成一道密集的过滤层，水流经过时，不溶性胶体会被根系粘附而沉降下来，特别是将其中的有机碎屑沉降下来；水生植物发挥吸收作用，吸收初期雨水中携带的氮元素及一些重金属元素；水生植物群落为微生物和微型生物提供了附着基质和栖息的场所，大大加速了截留在根系周围的有机胶体或悬浮物的分解，同时培植耐淹中矮茎植物的水，可破坏藻类的叶绿素a，使其光合速率、细胞还原TTC的能力显著下降。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

本发明的一种湖泊景观水体初期雨水污染控制方法，是将直接流入湖泊的初期雨水采用面源污染物削减技术、生态改善技术与景观水体身体自净功能强化等技术融为一体的联合处理方法，该方法可以充分利用湖泊原有湖岸进行改造建设，无需另外占用土地和太多复杂的工程措施便能够达到对入湖初期雨水的处理的目的，避免了初期雨水对湖泊景观水体的污染，通过构建水下沉水植物群落，逐步恢复水下生态系统，同时改善湖岸周边植物生态群落，属于一种湖泊景观水体的原位处理方法，水生植物不仅承担着去除污染物的任务，同时也具有一定的景观美化作用。

(1)生态砖上可以植草、种花，墙体填土中可以种小型乔木，各种水环境中，水下部分可以种植水草。块体后缘内孔用于填充植生土壤，立体式的植生效果，景观化良好，且水生植物对水体具有良好的净化效果，可以有效去除水体中的氮、磷，能耗低，简单易行。同时植物的根系可以穿过挡土块，达到固化墙体的作用；

(2)水力作用带起的泥沙等物遇到墙体的阻挡减速后，在重力的作用下会沉积在内孔中，提供水生植物生长的土壤，而积淀的矿物元素更是植物的生长所需，实现可持续的绿化效果；

(3)“鱼巢”设计和生长起来的水生植物为水栖类产卵繁殖提供场所，发挥了“以水栖动物养水”的作用，为水体的整体生态平衡起到一定的作用；

(4)生态砖由于不用砂浆，挡而不隔的渗透性可以充分保证湖岸与湖泊水体之间的水分交换和调节功能，有效抑制藻类的生长繁殖，发挥水体自净作用，并调整生态循环系统，重建湖泊的生态系统。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图。

图2为本发明生态砖的堆砌示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

下列实施例中的物料均可从商业渠道获得。

实施例1

如图1，图2所示，一种湖泊景观水体初期雨水污染控制方法，包括依次敷设的无纺布1、植物碎石层2、生态挡墙砖3、生态鱼巢砖4，生态挡墙砖内种植的中生植物5、耐淹中矮茎植物6，和水生植物7。无纺布1设置在湖岸最外侧，在无纺布1的外侧铺设植物碎石层2，于植物碎石层上设置生态挡墙砖3和生态鱼巢砖4，生态挡墙砖3之间、生态鱼巢砖4之间及生态挡墙砖3和生态鱼巢砖4之间通过生态砖连接栓8连接。立体生物堤岸主要采用生态挡墙砖3构筑，生态鱼巢砖4位于立体生物堤岸的最底下两层。所述中生植物5种植于湖岸上；所述耐淹中矮茎植物6种植于生态挡墙砖水位线以上；所述生态挡墙砖水位线以下种植水生植物7。

所述无纺布1选用规格为200g/m²双层敷设，敷设坡度采用2％。

所述植物碎石层2选用粒径φ10～25mm碎石，在无纺布上层敷设，厚度为300mm。

所述生态挡墙砖3和生态鱼巢砖4的规格尺寸均为500×500×200mm，可市场上直接购买，也可采用植生混凝土模块，形状为不规则六边形。

所述生态挡墙砖的植物栽植坑尺寸为300×160mm；栽植面积为挡墙面积的50％；植被覆盖率为70％以上。

所述生态挡墙砖3和生态鱼巢砖4的空隙率均≥12％，透水性能良好

所述生态挡墙砖3和生态鱼巢砖4的自重不得小于50kg，抗压强度≥120kgf/cm²。

所述中生植物5包括杜鹃花、石楠、麦冬、酢浆草、十大功劳、栀子花等。

所述耐淹中矮茎植物6包括香蒲、菱白、芦苇、水葱、美人蕉、鸢尾、菖蒲、芦苇、千屈菜、再力花等。所述耐淹中矮茎植物采用两种或三种类型交错种植。

所述水生植物7包括金鱼藻、苦草、伊乐藻、眼子菜等。

所述的水栖动物包括鲫鱼、鲤鱼、鲢鱼、草鱼、梭鱼等。

初期地表径流进湖泊之前，种植的中生植物、耐淹中矮茎植物等将初期地表径流中的悬浮物固体、有机物、颗粒态氮和磷污染物质进行阻截，得到较为干净的初期雨水进入湖泊；在湖泊中通过人工建立的生态循环系统，水生植物的根系作用、生态砖自身的吸附及其生长的生物膜及水栖类动物的活动等作用进一步对景观湖泊水体进行净化，从而改善景观湖泊水质，同时也抑制了水体富营养化的产生。

实施例2

某公园湖泊景观水体，占地面积为50000平方米，该湖泊景观水体改造前水质为：COD50mg/L，氨氮1.9mg/L，总磷0.15mg/L，透明度40cm，采用上述初期雨水污染控制技术，将湖岸改造成适合生物生长的水体和土体、水体和植物或生物相互涵养的仿自然状态，水生植物种植于湖泊水深75cm以下，种植于生态挡墙砖植物种植槽内，种植品种为金鱼藻、苦草、伊乐藻、眼子菜等，耐淹中矮茎植物种植于湖泊水深75cm以上；中生植物种植于湖岸边与周围环境接驳处，种植品种为杜鹃花、石楠、麦冬、酢浆草、十大功劳、栀子花等，湖岸最下面两层设置生态鱼巢砖，在湖水中养殖水栖生物，如鲫鱼、鲤鱼、鲢鱼、草鱼、梭鱼等。经过一年的试运行，该湖泊景观水体水质为：COD 35mg/L，氨氮1.2mg/L，总磷0.08mg/L，透明度60cm。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。