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人工水景的水质保持
文章来源:海西给排水 发布时间: 08:53:21 阅读次数:2058 次 [关闭]
深圳市极水实业有限公司& &钱东郁
近年来,人工水景在城市环境建设中的应用越来越多。由于人工水景大多是面积相对较小、流动性差的封闭水体,其自净能力低,易污染,如建设或后期管理不好,会导致水体不同程度的污染,严重时会引起水体富营养化,呈现藻类大量繁殖、水体变绿发臭的现象,使人工水景不仅不能成为良好的景观,还容易成为"污水缸"而严重影响环境。
经过近十几年的实践,人工水景的水质处理技术有了一定的进步,取得了大量的应用经验,但总体来说,行业技术发展还处于初期,还没有形成完整的技术理论体系和科学的计算方法。已建成的项目也体现出了不少的问题和隐患,有的项目成了"包袱项目"。
在保证人工水景设计效果的前提下,如何才能建立完善可靠的水质保持系统,其造价和运行费用能否承受?蒸发渗漏等因素形成的耗水量有多大,用什么水源作为补充水源?人工水景的综合运行成本是多少?其规模大小是否经济合理?这些都是建设方较为关注的焦点问题。
2& 水质标准及感官效果
目前国家执行的人工水景水质标准是《地表水环境质量标准》 (GB),景观水须达到其中IV类或V类指标。该标准制定时,人工水景还不是主要的被管理对象,因此,对于人工水景来说,该标准水质规定的针对性不是很强。
人工水景按照景观效果形式的不同,可分为"生态型水景"、"半生态型水景"和"建筑水景"三类,这三类景观水体有着不同的水质要求。在感官效果上,"生态型水景"要求透明度约0.5m,要种植水生植物,可养观赏鱼,具有生态景观效果;"半生态型水景"要求透明度0.5m以上,水底可有少量青苔,主要通过驳岸点缀性的水生植栽来实现人工水景的生态景观效果。"建筑水景"要求水深较浅,水质清澈透明,无青苔,无水生植栽和养鱼的要求。在实际工程设计中,常常需要用这样简单通俗的效果描述,来实现与建设方的沟通一致。
根据不同景观功能的需求,选择确定水质标准的合理级别,是控制工程造价和降低运行费用的基础,标准定的越高造价和运行费用也会越高。例如,对于较大体量的人工水景,执行V类水质标准就可满足功能要求。如局部区域有儿童戏水等特殊功能要求,可对该功能区域单独分区,通过强化处理使局部水质达到IV类标准。这样,既可满足功能要求,又使系统的投资较为经济。另外,由于景观水难以做到与人完全隔离,瀑布、跌水、喷泉的运行,会使水滴随风飘散,易使水中细菌等微生物随之传播,影响周围人群的健康。因此,水景水质的卫生学指标也要引起高度重视。
3& &建立完善的水质保持系统
人工水景,尤其是较大体量的人工水景,其水质保持是一个系统性的问题。
由于人工水景的水质保持系统与景观效果的保障、补充水源的种类、边界污染的控制、防渗防漏措施、地区气候特点以及管理上的要求等因素都有密切的关系。因此,水质保持就不仅仅是水处理技术种类的选取问题, 而是多方面因素相互影响的系统工程。
有些水景项目仅对水处理技术这一环节比较重视,但对整个系统的认识不足,导致一些项目的水处理设施本身的设计并没有太大问题,但由于没有协调好其它相关的影响因素,也留下了不同程度的遗憾。
因此,需要综合考虑各种影响因素,设计完善的水质保持系统来保证水质。
3.1& 水质保持系统建立的基本原则
(1) .“稳定可靠成本优化”原则
水质保持系统要依据景观设计对人工水景的景观功能要求来建立,要有很强的可靠性和针对性,尽可能实现低投资低运维成本,并能根据季节、气候的变化采用不同的运行模式。
(2)& "景观效果完全保障"原则
水质保持系统中的边界截污、池体防渗等措施也须满足景观设计效果的要求,不能顾此失彼对景观效果产生负面的影响。水处理系统、水力造景循环系统、水体充氧系统的平面布置及其管网也必须要进行综合优化,与景观设计的各个方面相协调。
(3)&“管理简便灵活"原则
水处理设施须处理效果好,构成简单,操作维护简便,而不能成为各种水处理技术集中应用的"试验场"。应易于被非专业的物业管理人员掌握,这样才能保证设施能有效运行。
3.2 &控制水体富营养化
水景的水质直接影响人们的视觉感受。清澈的水质会给人以美的享受。
水质保持系统建立的出发点是保证水景水质效果的实现,避免景观水体产生藻类大量滋生、水体变绿发臭的富营养化现象。因此,如何控制水体富营养化就成为建立水质保持系统的主要目标。
3.2.1& 水体富营养化产生条件的控制
形成水体富营养化的条件,也是藻类大量滋生的必要条件,主要有以下四个方面:
(1)充足的N、P营养物; (2)缓慢的水流流态; (3)适宜的温度阳光; (4)无藻类灭生性措施。
通过对这几个因素的调节控制,能有效抑制水质恶化。
3.2.2& &污染物进入途径的控制&&
污染物进入景观水体的途径有:大气降尘;直接降雨;径流雨水(绿地、道路);地下渗入;水生动植物残体分解;水源携带(采用再生水源补水);人为污染
由于是封闭的水体,污染物不断进入以及水的蒸发浓缩,会使景观水中污染物的浓度不断升高。需要通过水处理系统的降解作用来控制污染物的浓度。但同时必须先对进入景观水体污染物的不同途径进行分析,依次作出针对性的控制措施,以最大程度地减少污染物的进入,降低水处理负荷。
3.2.3& 水质保持的全面体系控制
&&& 景观水水质保持系统有四个关键环节,即: 截污、 充氧、流功、降解。全面的体系控制,即从这几个关键环节同时着手进行控制。
&&& (1)边界截污与池体防渗;
&&& (2)水循环及充氧(可与水力造景相结合);
&&& (3)水处理系统;
&&& (4)补水系统(如使用再生水需考虑水质预处理);
&&& (5)水体清污及水生植物收割。
&&&3.3& &景观水的水处理方法
&&& 按照对污染物净化机理的不同,景观水的水处理方法可以概括为三大类:物理化学法(如过滤、气浮、超声波等);生物化学法(生物接触氧化、生物滤池、生态基、曝气充氧、微生物菌种投加等);生态法(生态浮床、人工湿地、水生生物等)。常用方法简要介绍如下:
&&& (1)过滤、气浮
&&& 利用投加混凝剂使水中的污染物形成絮状物,再通过气浮或过滤加以去除。该工艺净化放果好,系统稳定,操作管理方便,因而得到了广泛应用。
&&& (2)曝气充氧
&&& 利用机械充氧设备,向景观水体中持续充氧,以保持水中溶解氧的含量,激活水中微生物,强化水体自净能力,降解营养物,防止水体厌氧发臭,从而维持水质稳定的方法。这是一个相对简单易行的方法,但却往往不能完整地解决问题,通常是作为配套措施来改善水质。
&&& &3)微生物菌种投加
&&& 日本硫球大学80年代初成功开发了EM技术,即高效复合微生物菌群(含有光合细菌、醋酸杆菌、放线菌、乳酸菌、酵母菌等五大类) 。生物菌种投加法,是定期定量向景观水体中投加生物菌,利用生物菌来降解去除水中过多的氮、磷等营养物,从而保持水质的稳定。
&&& (4)水生生物修复
&&& 以仿生态学原理为基础,通过在水体中栽种养殖水生动植物,使水体内形成一个接近完整的食物链系统。直观地说就是,利用水体中的生产者, 即水生物植物和藻类,吸收水中氮、磷等营养物,通过收割水生植物从而去除部分营养物;利用消费者即以藻类为食的水生动物去除藻类。这样使水体中藻类不会过度繁殖,从而维持水质平衡。
&&&& (5)生物接触氧化
&&& 在该系统中培养大量的细菌共生体(生物膜),含污染物的水经充氧后依次流经富氧、缺氧生化床。低密度的富氧生化床截留大颗粒杂质,高含氧量使微生物生长非常活跃,消耗水中的有机物、氮、磷等,并将有害的氨转变为硝酸盐;高密度缺氧生物床截留微小杂质,缺氧微生物将水中营养物进一步减至控制的要求,并将过量的硝酸盐转变为无害的氮气。景观水经过上述处理后,水中的溶解性有机物被降解为二氧化碳和水;氨氮转化为无害氮气和硝酸盐;磷被生物膜富集后随生物膜残体一起通过排污去除。
&&& (6)人工湿地
&&& 人工湿地技术是借鉴天然水体自净的原理,通过人工构造的湿地来净化水体的。
&&& 人工湿地净化技术是利用湿地中基质、士壤、水生植物、微生物之间的物理的、化学的以及生物的过程实现水质净化。它因具备生物絮凝、过滤、吸附、氧化、生物降解等多种功能,因而净化效果较好。但其占地面积相对较大,适用于占地面积限制影响较小的项目。
&&& (7)人工快渗系统
&&& 这是一种新型微污染水处理技术,它采用渗透性能良好的介质(以一定级配的天然沙砂为主,掺入活性矿物填料),采用干湿交替的运行方式,污水在通过快渗池时,产生综合的物理、化学和生化反应,使污染物得以去除。它综合发挥了滤床的过滤吸附、活性矿物填料化学转化除磷等功能,尤其是通过落干期与淹水期的交替过程,实现生物好氧与厌氧、硝化与反硝化作用,脱氮效果也较好。运行管理非常简便。
&& 4& &全程技术服务的实施模式
&&& 水体景观是环境景观中重要的一部分,并越来越成为景观设计中不可缺少的元素,做得好的确会给景观增色。因此,建设方非常关注水景营造的效果与成本。建设方需要专业公司在人工水景工程的规划阶段、设计阶段、施工阶段以及运行维护阶段提供全程技术服务,从而对最终实现的水景工程的效果负责。最重要的是,建设方在项目的前期就必须清楚实现水景设计效果所需的造价及运行维护费用,必需对水景方案作完整的技术及经济性分析,以免后期为了控制预算而盲目砍功能,使规划设计不能完整地实施。
&&& 建设方应在全面了解水景效果实现的技术可靠性、工程投资及运行管理费用的前提下,理性地完成项目建设。
&&& 实践证明,由专业性公司采用"全程跟踪技术服务模式",会更有效地保证水景工程的成功实施,避免有些水景工程实景与景观设计效果脱节的情况,最终实现"想得好、做得到、用得起"的水景。
&&& 5&& 结语
&&& 以上介绍了人工水景水质保持系统的构成,以及几种目前常用的水处理技术,具体项目采取哪些水质保持措施,采用哪种水处理工艺,具体方案的制订还需要按照应达到的水质标准,全面分析水体的体量、流态、污染源情况、气候条件等因素,分析环境的特点和要求,衡量投资与运行维护费用,进而采取单一或组合工艺。&& &目前, 上述水处理技术应用于景观水,尚处于理论体系不完全成熟的阶段,应用中多是依靠实践积累的经验数据作指导。景观水体水质保持技术融合了景观学、环境科学、生态学、生物学、微生物学、物理化学、工程科学等多学科的知识。如何从对概念性知识的了解到科学体系的掌握,从科普到科学,从定性到定量,进而对不同的项目能熟练地选择运用最优性价比的技术方案,还需我们专业工作者们不断地学习、实践和总结。
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营建可持续发展的人工生态水景
绿化景观离不开水,水是生命之源。绿地有良好的聚水能力,尤其表现在雨水的渗透和地下水的补充作用方面。上海地区一些绿地水景,如喷泉、瀑布、人工湖等人造水景,一般都独立于城市的天然水系,依靠城市自来水系统维持,每年需消耗大量的水资源。利用后的水也多直接排于下水道,而没有用于绿地浇灌或是补充到城市水系;相当数量的喷泉、瀑布不经常使用,当有参观者到访时才喷水;这对于上海这个缺水型城市是多么不适合。当前的一些水景方案,往往注重外观漂亮,而忽视水体生态规律。许多开发商在建造住宅时,赶流行,纷纷开挖人工湖,并建造溪流、瀑布等人工水景,以增加新的卖点,而忽视水体生态规律,缺乏有效的水治理方案。其实营建优美宜人的蓄水、节水、用水、亲水的人工水景,完善城市园林用水体系,提高水资源利用率才应是我们的宗旨。
水景空间规划要以生态理论为指导
与以往单一目的的水体治理不同,现代水景空间规划要以生态理论作为规划的指导思想,将涉及水景生态的所有问题(如堤岸、湿地、湖泊、集水区、植被、水生植物等)加以考虑,制定综合规划,从而达到水域生态稳定的目的。水景空间是一个复杂的系统,它既包括河流、湖泊等水体本身的空间,也包括与水体生态相关的滩地、湿地、坡地、地下水、植被、水生生物等自然元素。从生态角度出发,应当是多学科相结合的结果,要求水文、水利、生态、环境、景观、植物、动物等不同学科的融合,共同实现生态建设的目标。
城市绿地系统总体规划中应重视园林水系的规划。在总体规划阶段,就应合理布局城市各类绿地,充分利用天然的河流、湖泊水系,形成良好的城市生态水景系统,尽量减少以洁净水源维持各类人工水景用水,并与城市天然水系、绿地灌溉系统相连,使水资源最大限度地重复利用。
建议成立人工水景方案评审委员会
评审委员会应隶属于建委,成员由规划部门、住宅部门、水务部门、绿化部门、水体治理专家和生态专家等组成,并制定相应人工水景建设导则。对上海市区内所有人工水景从规划方案起严格把关,对其水体循环、生态处理设计进行可行性论证,并由相应的部门监督人工水景方案的施工和验收。
注重水生植被的研究,推广净化水质植物
近年来上海在公园、绿地和居住小区中引进几十种水生植物。其中包括沉水植物、挺水植物和浮水植物。如水生鸢尾、千屈菜、溪荪、荷花、睡莲、欧洲芦苇等品种。这些植物已适应了在上海生长,对水体净化有很好的作用,又能体现水体景观的自然美。目前,在延中广场公园、新虹桥花园、静安公园、黄兴公园、徐家汇公园等公园绿地中已大量运用。
进行生态化综合治理研究,推广人工水景生态化技术
从驳岸、自然水底、水生植物、水生动物各角度综合考虑设计,减少污染源。恢复人工水景的自然状态,以单坡、林地等取代硬质堤岸,从而恢复水岸的生态环境。水池尽可能是自然水底,打深井与地
下水沟通,这样达到自净能力。如延中绿地静安段生态型小水池,水池非常小,面积仅约400平方米,水深0.8-1.2米,但建造至今未发现水质污染。分析原因有三:(1)自然水底。水池中打了3口深约3-4米的井,与地下水沟通。(2)种植大量水生植物。水池种植了大量的水生鸢尾、睡莲、芦苇等水生植物,对水体过滤净化有作用。(3)有循环装置。小水池有两个大瀑布,每天定期开放,这样使水体不缺氧,达到良性循环,每年养护成本较低。
人工水景管理从设计、建造到养护管理每一环节都非常重要
设计是关键,一个好的水景设计方案,从科学、合理的生态原则出发,为低成本的维护提供可能,这种生态水景设计方案一开始建造成本可能高一点,但从长远来看是持续经济的。如中凯城市之光居住小区开发商非常重视小区内近8000平方米人工水景,聘请水景专家、生态专家进行方案研讨,并建造小水池进行试验。方案中的人工水景建在大型地下车库上,大水景本身条件很不好,但方案中采用两种办法来弥补这一不足:(1)水池中央建造水深约4米的深水区,使水池从岸边几十厘米过渡到4米深的深水区,尽可能使水体循环并具有自净能力。(2)在水泥池底上加20厘米特别配制的底泥,种植各类水生植物,有沉水水草、睡莲、荷花等,用植物净化水质。
充分利用非常规水
时下水资源越来越匮乏而花园又离不开水,充分利用非常规水,则是解决这个矛盾的有效途径之一。非常规水是指区别于一般意义上的地表水、地下水的水源,它包括雨洪水、污水处理回用水、海水、
微咸水等。非常规水利用量的多少,是一个城市水资源开发利用先进水平的重要指标,充分利用非常规水,是解决城市缺水问题的必要必要手段。
雨水、洪水的利用,是城市充分利用有限水资源的一个重要途径。城市雨水的收集、利用,不仅是指狭义的利用雨水资源和节约用水,还具有减缓城区雨水洪涝和地下水位下降、控制雨水迳流污染、改善城市生态环境等广泛的意义。园林部门可利用建筑、道路、湖泊等,收集雨水,用于景观用水、绿地灌溉,或建立可渗式路面、采用透水材料铺装,直接增加入渗量。
着力提高从业人员的节水意识
当前,园林绿化从业人员,绝大多数对我国水资源匮乏状况还不甚了解,尚未意识到节水的重要性。一方面,设计人员在设计中,或倾向于大面积的草坪、大型的水景等一些高耗水的景观,或对植物的生态习性不了解,不能合理地配置植物。另一方面,管理部门和人员在后期养护管理过程中,没有采取有效的节水计划和措施。为此,应加大宣传力度,提高从业人员的节水意识,使发展节水型园林的观念深入人心。同时,管理部门是人工水景的责任单位,必须有一套完整的养护方案,有正常的日常养护记录,专人负责,并定期委托专业部门进行检测,使人工水景真正成为城市空间的景观。
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