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动物园景观水体水质生态修复研究

 论文栏目:生态理论论文     更新时间:2021/2/19 11:19:16   

摘要:北京动物园园区内景观水域面积约为5.5hm2,水系东西贯穿整个园区,是园林景观的重要组成部分。由于园区水体为半封闭式,无法实现时刻流动更新,同时园区生活的水生动物数量庞大,日常产生的污染物较多,因此,近年来北京动物园在海绵体系建立和水体治理方面投入很大,直筒河和黑水洋景观水体水质修复就是其中的一项。此项目改善了园区景观水体水质景观效果,为水生动植物提供更好的生存环境,同时景观水体水质改造项目也是海绵体系在北京动物园建立的前期准备工作。

关键词:水体水质;生态恢复;海绵城市;北京动物园

1水体水质修复的背景和意义

近年来随着夏日的气温日益升高,园内驻足的鸳鸯、野鸭和放养的水禽日益增加,以及游客的投喂时有发生,加重了公园内景观水体水质污染的压力。为控制动物园直筒河和黑水洋水域水体富营养化,修复水生生态系统,维持生态平衡,2019年北京动物园开展景观水体水质修复项目,对动物园直筒河和黑水洋水体修复采用摩尼净水箱+曝气推流装置的方式进行修复治理。

2工程方案设计

本次施工内容安装摩尼净水箱设备80套。该设备由箱体外壳和填料构成。箱体外壳是由不锈钢材料制造的网孔型圆桶,外径740cm、内径540cm,高度100cm。填料为WM-BEC(简称“水净”)材料,是京华清源环保公司基于物化-生化耦合原理,经过多年研究,采用多种天然矿物质经特殊工艺烧制而成的一种新型固体净化材料。该材料具有长效的微电化学功能,可分解降低水体中氮磷营养盐含量,达到除菌抑藻的功能。其工作原理(如图1):WM-BEC净化材料在修复污染水体过程中,表面自发形成长效微电极,与受污染水体接触后发生独特的微电化学反应:静电场物理吸附、水电解反应、电催化氧化、化学吸附、离子交换等反应,所有这些反应使污水中的有害有机物转化成无机物,溶解性的无机物转化成非溶解性无机物,并伴随各种气体生成物的释放和非溶性生成物的沉淀,在多重反应的作用下,全面、持续、深度地改善污染的水体。

3工程实施阶段

为了保证工程建设的安全、质量、进度、廉政,严格按照北京动物园管理实施细则完成了全过程的施工管理。北京动物园景观水体水质修复工程于2019年6月26日开工,9月5日竣工。此工程由北京京华清源环保科技有限公司负责设备供应和施工,北京华林源工程咨询有限公司负责监理。施工的内容:在直筒河水域均匀布设摩尼净水箱20个,黑水洋水域均匀投放摩尼净水箱60个,同时安装水泵循环设备3台,时控器3个并更换电箱3个。经施工环境查勘:直筒河北段和黑水洋都是动物园的重要水域,是东西向的规则河道加上一个南北向的长形湖泊,水面宽且深,湖边基本上采用浆砌石砌筑的立式岸坡。水域周边有金丝猴馆、热带小猴馆、湿地和两栖动物馆,北侧有鹦鹉馆、鸟苑等,其中南端湖体安装有水泵抽水机组和水质净化砾石块。直筒河北段和黑水洋南北两头有游园路,易于接近水面外,黑水洋中间段因有动物展馆和茂密树木难以接近水体。摩尼净水箱填充净水材料后,总重约200kg。并且白天游客较多,公园管理方面也提出不能在9∶00~16∶00内施工。这些实际情况增加了施工难度,根据上述情况由工程队和施工方、监理公司共同协商,确定采用浮箱运送、定位投放的方式。船和浮箱操作平台。船作为水上运输工具,需借用保洁船1条,由2人操作将箱体和填料分批运送至操作平台。施工操作平台由0.5m×0.5m的浮箱搭建,外型尺寸为3m×3m,中间留1m×1m的投放孔。平台四周系有牵引移动绳。平台上面平铺2块大芯板(1200mm×2400mm)和3小块大芯板,以保持施工平台整体稳定,方便安装操作(如图2)。施工期间合理安排物资,做好安全服务和质量监督工作。和监理一起进行人员审核,督促施工单位做好施工人员安全生产和文明生产施工前的现场培训,明确施工交底工作,保障施工现场整洁、干净,禁止抽烟,并要做好水岸和现场树木保护。经过动物园工程队、施工单位、监理工程师3方努力,经历2次洽商,根据实际情况,原定方案一个大水泵不能满足黑水洋3500m2水域的正常使用,更改为3个1500瓦小水泵,更换了3个室外电箱并安装时控器。2019年6月25日开工到2019年9月5日竣工,经过4次现场施工完成了全部工程内容,并经过4方验收,质量达到合格。另外,为了更佳科学有依据地反应水体水质改善效果,在工程队项目负责人和监理的监督下,由施工方在动物园直筒河,黑水洋设立4个取样点,分别于2019年6月18日、2019年7月9日、2019年7月16日、2019年7月24日取样化验,北京水环境监测中心出具化验报告。经过施工前后4次水质检测,透明度、氨氮、溶解氧、浑浊度、叶绿素、总氮、总磷等七大指标进行检测,其中直筒河受曝气增流装置的影响,河道内的底泥被严重扰动无法实现自然沉降,故直筒河透明度改善不明显。氨氮数值在净水材料投放1周后有小幅下降,但受园内水体补水困难及初级雨水等因素的影响,受溶解氧数值降低的影响,氨氮数值在7月16日的前后出现小幅上涨,继而持续下降,本情况属正常波动。水体中的溶解氧处于良好的状态,其数值高于国家三类水标准,由于温度日照原因出现的数值波动属正常现象。根据黑水洋首尾2个观测点取得的数值,水体透明度增加13~15cm,水体观感有一定提升。直筒河浑浊度受河道内曝气增流装置影响过于严重,无法得出有实际意义的数据。黑水洋浑浊度呈下降趋势,如图3所示,其余仍有待观察。在净水材料的作用下,直筒河与黑水洋的总氮数值持续下降,水体中的反硝化过程持续健康增长,进入良性轨道,如图4所示。报告综合分析显示对直筒河和黑水洋水体有一定的改善作用,减少水华发生的情况,提升公园湖泊的景观效果。

4推广价值

北京动物园一直致力于生态恢复研究与生态科普教育工作,摩尼净水箱内添加WM-BEC(简称“水净”)材料配合曝气推流装置方式的水净化原理具有良好的生态效益,这种水净可以推广应用于人工湿地、景观水体、海绵城市等水体修复,也可以直接投放在河湖水底,加快恢复健康生物链,解决低碳氮比、微污染水体深度净化问题。景观水体水质与园林景观环境的美化和游客游览的幸福体验息息相关。同时园区景观水体也是北京动物园海绵体系的重要组成部分,景观水体水质改造项目也是北京动物园建立海绵体系的前期准备工作。未来水体净化方式将进一步推广应用至公园的生态造园、海绵城市建设中,并加大宣传力度,使更多的游客和公众了解其中的原理和意义。北京动物园将加大环境治理力度,勇于创新,科学治理,积极践行水体水质的保护和修复,为建设美丽中国、绿水青山的生态目标保驾护航。

参考文献

[1]闫长辉.不同生态修复措施对河道水质净化效果的影响试验研究[J].水资源开发与管理,2018,(12):20-23.

[2]陈结平,胡友彪,张治国,等.焦岗湖本土水生植物的水质净化试验[J].水土保持通报,2019,39(2):172-178.

[3]邵一鸣,张珊珊,陈鼎熙,孙双月.海绵体系在北京动物园的可实施性初探———猴山东侧雨水花园[J].城市建设理论研究(电子版),2019(4):14-15.

作者:邵一鸣 徐敏 罗晨威 陈鼎熙 单位:北京动物园

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