王坤
宁波市城建设计研究院有限公司 浙江宁波 315012
摘要：针对宁波平原河网地区的特点，提出人工湿地治理河道技术，着重介绍了不同类型人工湿地的适用性以及湿地填料、植物的选择。
关键词：人工湿地、平原河网
一、造成了宁波平原河网地区河道的三大突出问题
宁波市作为典型的江南水乡，境内河网密布，水系发达。随着宁波市不断提升水环境治理重视程度，宁波市地表水水质总体不断改善，但部分地区水环境污染形势依然严峻，平原河网及小微水体污染问题仍然存在。截止2019年，地表水80个市控监测断面中，水质优良率83.8%，功能区达标率92.5％，其主要污染指标为氨氮、总磷和化学需氧量。其中平原河网水质优良率和功能达标率相对较低，平原河网主要污染指标为氨氮、总磷和化学需氧量。
宁波市因其特殊的地理位置和河道底泥淤积情况，河道的河底高程和水力坡度相对较小，这使河道内水体的流动只能依靠各个市内上下游水闸控制。在晴天时，城市河道水体一般处于不流动的状态。而当降雨或汛期时，河道采用开闸放水后，河道内水体才开始存在明显流向，但这些水流方向仍由闸门控制，因此，宁波城区的内河河网基本为平原河网。内河道水体流动并没有明确的上下游划分，这常常导致宁波市水系的上下游流向发生混乱。
由于宁波市地处平原地区，市内地势平坦，河流纵横，河网高度发育，很多村庄及居民区均依河而建。分散性的污染物排放为宁波市河道水体带来了巨大的面源污染压力。尽管相关部门已经加强点、面源污染管理，但平时几乎无流动的河道水体本身自净能力就已经被严重削弱，河道内一旦存在污染物排放，本身单薄的自净能力无法满足污染物净化的要求，这就导致了河道的污染难以控制。宁波水系发达，大小6400多条河道使宁波市河道生态污染呈现了污染源分散、水体污染程度各不相同的特点。
以上原因造成了宁波平原河网地区河道的三大突出问题：河道水体流动性差、局部污染负荷高、污染源分散。随着水资源和河道过度使用和开发，宁波河道水体的污染现象愈发严重，最终超越河道的自净能力，加剧了城市水污染现象，同时对河道景观造成严重破坏。这为宁波市河道治理工程带来了巨大的挑战。关于河道治理的方法一般有以下几种：1、物理法；2、化学法；3、生物法。其中生物方法在河道污染治理中的应用十分广泛，主要包括人工湿地法、生物滤床、生物氧化塘、水生植物恢复、生物修复等。其中人工湿地处理工艺在污水脱氮、除磷方面具有显著效果，此外人工湿地在有机物处理方面极具优势。
二、人工湿地的优点和其适用性
人工湿地作为一种独特的生态系统，能够通过植物吸收、生物降解等一系列作用，降低河道水体中氮、磷化合物的含量。湿地技术治理河道污水，结合河道自身的特点，并开发与集成适应其他的经济实用污染物削减技术，从而削减河道污染物入湖总量，改善入湖河道水生动物栖息环境，是湖泊外污染源有效控制、河道水污染治理的一项生态修复技术。
人工湿地采用的基质和植物资源来源广泛、价格低廉，同时其工程运行能耗低，维护管理简单，具有良好的净化效果和极高的景观生态价值，因此，采用人工湿地技术进行河道生态修复具有显著的环境效益。当前国内已经在多条河道中建成人工湿地用于河道生态修复，尽管选择的构型、基质、水生植物、水力负荷和进水水质等条件有所不同，但都具备良好的处理效果。用于河道生态修复的人工湿地主要分为表面流人工湿地、垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地。面对多样的河道环境，选择合适的人工湿地类型尤为重要。
针对平原河网地区河道的三个主要问题：河道水体流动性差、局部污染负荷高、污染源分散，探讨何种人工湿地类型最适合应用在平原河网地区河道生态修复工程中是至关重要的。
采用人工湿地技术进行平原河网地区生态修复可以通过湿地中土壤、人工填料、植物和微生物的物理、化学和生物三重协同作用对河道内污染水体和污泥进行净化，对于污染河流水质改善中有着广泛应用。河道中局部污染负荷高、污染源分散，在处理过程中平原河网地区河道中水体表现为碳氮比不足和磷浓度较低的特点。在选择人工湿地类型时，首先需要满足处理水体的水力负荷和污染物负荷。其中水平潜流湿地和垂直潜流湿地具有更佳的处理负荷及污染物处理效果，而实际污染水体的处理负荷往往达不到垂直潜流人工湿地较高的处理负荷要求，可能会引起资源浪费。另一方面，河道生态修复中改善水体水质的同时需要兼顾生态护岸和生态景观建设。人工湿地中表面流人工湿地和水平潜流人工湿地具有生态景观建设潜能，但表面流人工湿地的水位条件和环境卫生条件受环境因素影响（如气温等）较大，产生的臭味和蚊蝇可能引发人们的不舒适感。垂直流人工湿地竖向空间利用率较高，占地面积较小也导致其对河道生态景观提升效果有限。此外，在基建和运行维护方面，相比建设和运行维护费用较高的垂直潜流人工湿地，表面流人工湿地和水平潜流人工湿地则更具性价比。
三、结束语
综上所述，尽管三种类型人工湿地各有优势，但通过考察平原河网地区河道生态修复过程中亟待解决的问题，从处理效果、生态景观效果和经济性方面的考虑下，水平潜流人工湿地将更适用于平原河网地区河道生态修复工程中。通过提升井对河道水体进行提升，再通过配水管流入水平潜流人工湿地可以实现在暴雨、洪水、干旱及结冰期等极端条件下的水位控制调节。采用这一技术可以通过水位控制决定河道流向，加快河道内水体流动，提升河网内水体的自净能力。采用水平潜流人工湿地进行平原河网地区的河道生态修复，通过种植、养护易于生长的种植水生植物，控制污水进入人工湿地系统的悬浮物浓度，采用定期清淤和间歇运行方式，在各类条件下局部更换人工湿地等措施，可以有效保证人工湿地中水生植物的密度及良性生长，从而确保人工湿地具有高效脱氮除磷、净化水体的作用。
根据填料筛选原则，用于宁波河道生态修复工程中的填料应具有足够的机械强度，稳定的物理、化学性质。材料要求比表面积大、孔隙率高、吸附能力强，对水的渗透性良好。填料区种植植物就要求填料基质有利于微生物和植物的生长，在选购材料时应考虑便于取材、性价比高的机制填料。宁波市周围山区发开建设中沉积岩材料较多，而砾石只需从母岩上破碎下来即可。同时砾石具有稳定的物化性质，其不规则的外表面宜作为人工湿地填料区基质，极易挂膜，可有效起到脱氮除磷的作用。宁波地区经济基础发展较好，建工材料中陶粒使用较多，随着技术发展不断提升，人工陶粒在湿地系统的使用也越来越多。陶粒只需通过一定配比的陶土、粉煤灰、铝矾土和粘合剂烧制可得。陶粒表面丰富的微孔应用在人工湿地中可以高效地吸附污染物质，进行离子交换。陶粒作为一种具有独特的理化性质、处理污染物负荷高、吸附效率高、截留效果好、性能长效持久的新型人工湿地填料，还可起到削减人工湿地填料堵塞，进而延长填料使用周期的特点，沸石材料在形成过程中需要保持中性，一般常含大量的金属离子，如钠、钙、钡、镁、钾等，对河道中常见污染物具有极强的吸附性、离子交换性、催化性等。此外，沸石具有独特的多孔性硅酸盐性质，其表面含有许多小孔，这能为生物膜附着、污染物沉淀提供巨大的便利。在宁波地区，沸石便于取材、造价便宜，因此将沸石用于宁波地区河道生态修复工程可以减少工程投资，提升河道污染治理效果。
而根据人工湿地植物筛选原则，首先考虑的是适地适种。宁波属亚热带季风气候，温和湿润，四季分明，雨水丰沛。因此，人工湿地应选取喜湿耐寒的湿地植物，同时兼顾宁波地区广泛种植的挺水植物。鸢尾、千屈菜、再力花、梭鱼草、黄菖蒲、美人蕉等挺水植物广泛种植于宁波地区，主要生长于河流、水田、池塘、湖泊、沼泽以及滨海滩涂等水湿低地，适生于缓流和静水水域。此类植物性喜温暖水湿、阳光充足的环境，在微碱性的土壤中也可以获得良好的生长。此外，鸢尾、千屈菜、再力花、梭鱼草、黄菖蒲、美人蕉均具有根系发达的特点，对于受污染水体中污染物的吸附、降解具有先天优势。
因此，宁波地区河道生态修复工程中宜采用水平潜流人工湿地，将有利于解决平原河网地区水流流向混乱、水生态环境差的问题，同时起到提升河岸生态景观的效果。人工湿地选取的填料基质应优先考虑砾石、陶粒、沸石，植物选种应优先考虑鸢尾、千屈菜、再力花、梭鱼草、黄菖蒲、美人蕉。由此，水平潜流人工湿地可以在便于取材的同时兼顾河道水体的处理效果。