摘要 : 11 本案例位于上海市白牛鄉(xiāng)賢片區(qū),是2018年原國土資源部“長三角地區(qū)生態(tài)化土地整治工程模式”課題的部分調(diào)研成果。
本案例位于上海市白牛鄉(xiāng)賢片區(qū),取土鉆機(jī)是2018年原國土資源部“長三角地區(qū)生態(tài)化土地整治工程模式”課題的部分調(diào)研成果。
一 區(qū)域概況
項目區(qū)位于上海市松江區(qū)新浜鎮(zhèn)的西側(cè),地處太湖流域碟形洼地的底部,地勢低平,河道成網(wǎng),以種植水稻為主。項目區(qū)總面積708.45公頃,涉及陳堵村、許家草村、林建村、南楊村4個行政村共1127戶。白牛鄉(xiāng)賢片區(qū)位于項目區(qū)內(nèi),屬林建村,占地達(dá)5萬余平方米,片區(qū)南側(cè)為總面積約42000平方米的白牛塘水系,現(xiàn)由7個養(yǎng)殖塘由北向南依次排列組成。中部為水稻田種植區(qū)域,是撤村復(fù)耕之地,北側(cè)含部分整治后未拆除的農(nóng)村宅基地。
二 存在的問題分析
1)水系污染嚴(yán)重,自凈能力較差。片區(qū)水體總體表現(xiàn)為淤泥層厚,水色缺乏自然,表面漂浮少量油污。局部水體因流動性極低形成死水,有輕度臭味。造成水質(zhì)差的原因主要有如下兩個方面:①面源污染嚴(yán)重。主要是農(nóng)田中的泥沙、營養(yǎng)鹽、農(nóng)藥及其他污染物,在降水或灌溉過程中,通過農(nóng)田地表徑流、壤中流、農(nóng)田排水和地下滲漏,進(jìn)入水體而造成的外源污染;同時水體底泥污染、魚類飼料過度投放及水生動物排泄物等內(nèi)源污染也是不可忽視的因素。②自凈能力較差。水系內(nèi)水生生物群落結(jié)構(gòu)單一,物種多樣性低,生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力與自凈能力較差。
2)農(nóng)田效益不佳,蛙類多樣性較低。農(nóng)田濕地內(nèi)農(nóng)用地布局較為規(guī)整,成網(wǎng)格狀肌理,以稻田為主,但稻田產(chǎn)量不高,景觀效益欠佳。目前,田內(nèi)僅發(fā)現(xiàn)澤陸蛙、中華蟾蜍、飾紋姬蛙、黑斑側(cè)褶蛙、金線側(cè)褶蛙5種蛙類,物種多樣性較低,且種群數(shù)量較少。
3)道路坑洼不平,道林成分單一。田內(nèi)道路坑洼不平,片區(qū)路面主要以水泥硬化路面及不平整土路為主,缺乏自然美感。道林分組成單一、結(jié)構(gòu)簡單,僅分布有少量水杉、構(gòu)樹,林下缺乏灌木與草本層配置,植物多樣性較低。
4)農(nóng)民脫離生產(chǎn),鄉(xiāng)村活力不足。片區(qū)處于上海遠(yuǎn)郊農(nóng)村,在城市輻射作用和吸納機(jī)制影響下,人口和資源逐漸往城市單向流動,農(nóng)民脫離生產(chǎn),身份非農(nóng)化,大量勞動力資源投入城市而非改變鄉(xiāng)村面貌,導(dǎo)致了村莊發(fā)展的相對停滯。村莊演變成退養(yǎng)之地,主要為老年人生活休閑和居家養(yǎng)老場所,老齡化、空心化現(xiàn)象嚴(yán)重,鄉(xiāng)村活力不足。
三 污染阻隔工程概況
根據(jù)示范區(qū)農(nóng)田污染調(diào)查結(jié)果,綜合考慮各種水處理技術(shù)的適用范圍和經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性,并結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)、水文和農(nóng)業(yè)種植制度,最終確定采用人工濕地技術(shù)治理農(nóng)田灌溉水污染。在示范區(qū)內(nèi),選取現(xiàn)有廢棄池塘,在其周圍建設(shè)水閘和水泵以形成封閉水域,將上游灌溉水引入其中,利用水域內(nèi)種植的各類水生植物來凈化農(nóng)田灌溉水中的污染物質(zhì),從而形成表面流人工強(qiáng)化濕地。人工濕地運(yùn)行后,將治理前后灌溉水中污染物指標(biāo)以及清污灌區(qū)作物產(chǎn)量做對比,綜合評價灌溉水污染的修復(fù)效果。
1.工程背景
人工濕地位于研究區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉水引水入口處,面積約1.8萬平方米,主要由水稻田、廢棄魚塘和部分河灘濕地組成。其上游蓮柄港由上洞江、下洞江、南洋和北洋等河網(wǎng)組成,河網(wǎng)流域面積485.0平方千米,港道全長141.9千米,其中主港道長29.8千米,有效庫容為5000萬立方米。因構(gòu)成的蓮柄港的河流港汊大多受流域內(nèi)生活污水和養(yǎng)殖廢水的面源污染,因此從蓮柄港引入到人工濕地的水中有機(jī)污染物含量超標(biāo),農(nóng)業(yè)灌溉水源受到有機(jī)污染。
2.設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)
根據(jù)農(nóng)田灌溉水的污染特點(diǎn)、《GB 3838—2002 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和《GB 5084—2005 農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中基本控制項目,選定SS、COD和氨氮為主因子進(jìn)行工程設(shè)計。日處理灌溉水量為5000米3/日,設(shè)計進(jìn)水SS為130毫克/升、COD為86毫克/升、氨氮為3.5毫克/升,出水水質(zhì)的SS達(dá)到《GB 5084—2005 農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》要求,即SS≤80毫克/升,COD和氨氮達(dá)到《GB 3838—2002 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅴ類水質(zhì)要求,即COD≤40毫克/升、氨氮≤2毫克/升。
四 工程設(shè)計
設(shè)計思路:在項目區(qū)山頂村現(xiàn)有的池塘中建設(shè)水閘和水泵形成封閉的人工濕地,將上游稻田灌溉水引入人工濕地中,利用在濕地內(nèi)種植的各類水生植物來凈化稻田灌溉水中的污染物質(zhì)。
設(shè)計目的:利用人工濕地凈化含有有機(jī)污染物(COD)農(nóng)田灌溉水,防止污水灌溉造成農(nóng)田土壤污染。
設(shè)計原則:重點(diǎn)是對農(nóng)田周圍濕地生態(tài)系統(tǒng)的人工重建,特別是在與陸地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)能量交換頻繁的河流入口處開展人工生態(tài)系統(tǒng)的重建。
1.工藝流程
根據(jù)上游河道的形狀及廢棄魚塘的地質(zhì)特征取土鉆機(jī),確定人工濕地的工藝方案為多級表面流人工強(qiáng)化濕地系統(tǒng)(圖4-6)。由蓮柄港的上游來水,經(jīng)濕地入口水閘攔截后,由引水渠導(dǎo)流引入配水區(qū),使污染灌溉水均勻分布到初沉凈化區(qū),經(jīng)短暫停留后,污水由重力流依次經(jīng)過挺水植物凈化區(qū)、挺水與浮葉植物凈化區(qū)和沉水植物凈化區(qū),完成污染物的去除后,由尾端集水渠匯集到出水導(dǎo)流區(qū),經(jīng)水泵抽提,引入事先劃定的清水灌區(qū)。
2.主要設(shè)計單元
(1)水閘
為調(diào)控濕地進(jìn)出水,建有單孔水閘2座,其中1座為攔截上游來水,另1座為引水口。水閘設(shè)計閘前水深1.2米,水閘閘孔凈寬均為1.2米,閘底高程1.6米,水閘高為3.0米,閘槽深0.1米,水閘采用C25鋼筋砼閘門,高1.4米,厚0.1米,啟閉臺采用C25鋼筋砼,啟閉機(jī)采用2.5T手搖螺桿啟閉機(jī)。
通過水閘攔截,可抬高河水水位,形成河道蓄水塘,可有效減緩水速,通過物理沉淀作用去除部分懸浮物質(zhì),并由河道內(nèi)水生植物對污水進(jìn)行預(yù)充氧。高水位的污水通過重力流,由引水渠進(jìn)入配水區(qū),引水渠采用梯形土渠形式,長度約為50米,坡度為0.02%。
(2)配水區(qū)和初沉凈化區(qū)
為使污水均勻分布,多級表面流人工強(qiáng)化濕地系統(tǒng)的首個單元為面積603.88平方米的配水區(qū),該區(qū)采用混凝土渠堰溢流布水,可有效地調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量,使污水均勻、緩慢地流到初沉凈化區(qū),該區(qū)呈狹長形,面積為587.05平方米,進(jìn)一步減緩水流速度,使大部分可沉降SS通過濕地系統(tǒng)中物理沉降作用去除,而部分膠體狀SS則通過與池底沙粒、淤泥的吸附、滯留、過濾作用得以去除。
(3)多級表面流人工強(qiáng)化濕地
依據(jù)灌溉水水量大、污染物濃度低且隨季節(jié)變化較大的特點(diǎn),考慮到研究區(qū)環(huán)境及耕作條件,采用多級表面流人工強(qiáng)化濕地凈化農(nóng)田灌溉水。濕地呈不規(guī)則形,以現(xiàn)有的池塘堤岸為邊界,分為3級串聯(lián)運(yùn)行。濕地有效面積占總面積的82.4%,設(shè)計運(yùn)行參數(shù)以水力負(fù)荷0.35米3/(米2·日)為限制性參數(shù)進(jìn)行計算。
五 人工濕地設(shè)計
利用不同植物種類對水生生活的適應(yīng)性狀不同,吸收水體中的特定污染物質(zhì);不同植物種類構(gòu)成的生物群落共同作用,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定取土鉆機(jī)能力和自凈化能力(圖4-7、圖4-8)。
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