9-污染水环境修复技术1

第八章污染水环境修复技术邓欢欢水环境污染水环境修复水环境修复的目标与原则水环境修复的基本内容定义：水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。分类：存在形式：地表水污染与地下水污染；水域类型：河流污染、湖泊污染、水库污染、海洋污染污染物：有机物污染、重金属污染等污染物性质：物理性、化学性、生物类污染一、水环境污染P205水体污染物的来源分类：形成原因：天然污染源和人为污染源；污染物属性：物理性、化学性、生物类污染源；污染源的空间分布方式：点源和非点源；受纳水体：地面水污染源、地下水污染源、海洋污染源；人类社会活动：工业污染源、农业污染源、交通运输污染源和生活污染源。定义：利用物理的、化学的、生物的和生态的方法减少水环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，使污染了的水环境能部分或完全恢复到原始状态的过程。进展：美国：十分庞大的生态恢复计划；欧洲：重新自然化的工作，进展较大；日本：多自然河道技术中国：三湖三河为代表，也进行了较多工作二、水环境修复修复目标：保证水环境结构健康的前提下，满足人类可持续发展对水环境的要求。三、水环境修复的目标与原则水环境修复原则：不同于传统的环境工程学！修复对象是环境的一部分，不可能建造能将整个修复对象包容进去的处理系统，也几乎不可能采用传统治理技术。水环境修复比传统环境工程需要的专业面更广，包括环境工程、土木工程、生态工程、化学、生物学、毒理学、地理信息和分析监测等，需要将环境因素融入技术中。一条受污染的河流，可能就有数十万方的水量，河流水系长度可能达几百上千公里，涵盖几十到几百平方公里的流域范围，怎么能像传统污水处理？水环境修复原则：（1）水体的地域性根据地理位置、气候特点、湖泊类型、功能要求、经济基础等因素，制订适当的水环境修复计划、指标体系和技术途径。（2）生态学原则根据生态系统自身的演替规律分步走分阶段进行修复，并根据生态位和生物多样性原则构建健康的水环境生态系统。（3）最小风险和最大效益原则需要对工程仔细论证，降低风险，同时获得环境效益、经济效益和社会效益的统一。水环境现场调查：目的是确定污染程度，包括污染区域位置、大小、污染区域特征、形成历史、污染变化趋势和程度等；内容包括外部污染源的范围和类型，内在污染源的变化规律，底泥土壤环境的形态和性质，水动力学特征等。水动力学：流向、流速、流量、水深等等水文数据。四、水环境修复的基本内容水环境修复设计：（1）设计原则制定合理的修复目标以及遵循法律法规方面的要求；明确设计概念思路，比较各种方案，进行现场研究；考虑可能遇到的操作和维修方面的问题，公众反映、健康与安全方面的问题；估算投资、成本和时间等因素的限制，结构施工容易长度以及编制取样监测操作维修手册等。（2）设计程序项目设计计划项目详细设计施工建造系统操作监测计划浅析日本河流生态建设2006年4月28日李建华同济大学长江水环境教育部重点实验室日本河流特征:坡度大、流程短利根川：平水流量/洪水流量＝1/100河川法内容的変遷与GDP推移（55～98）日本治水事业的成就都市型水害发生频率增加HistoryofRiverRestorationinJapanRiverLawforEnvironment1997年《河川法》：将治水、水资源利用和生态环境重建融为一体，着重强调了河流生态环境的保护和创建。河流生态环境的整治、保护与重建（1）1957:第一次河流环境整治行动1staquaticenvironmentproject1970:环境污染控制基本法BasicLawforEnvironmentalPollutionControl81.551.35060708090100197419791984198919941999Percentage％AttinabilityofEWQSsinriverBypathCannelNational3(Edo,Yodo,Ishikari)○流水から直接汚濁負荷を取り除く施設を設置○悪臭や景観を損なう原因になる河床に堆積した底泥を除去○水量が少なく、汚濁した河川に対して、清浄な河川水や、下水の高度処理水を導入○水利用が高度化している河川において、河道内に新たに低水路を整備して清浄な水と汚濁した水を分離In-stream・National41・Local57Dredging・National15・Local81Dilution・National32・Local35RiverPurificationProject・礫間接触酸化法・植生浄化法・瀬や淵を利用した浄化方法BypathChannelProjectNumberofWaterPurificationFacilities亲水景观、运动休闲场所建设1974:城市亲水公园建设RiverParkforurbanamenity(Theendofrapideconomicgrowth)赏樱花，篮球，棒球，网球，焰火等亲水公园等景观、运动、野营、休闲90年代以前生态修复工程案例1982年ItachiRiver城市河流河道自然再生工程1974年IchinosakaRiver萤火虫生境修复工程河流生态环境的整治、保护与重建（2）1990:多自然型河流建设Naturally-diverseriverworks;Japaneseversionriverrestorationproject1997:《河川法》修改Amendment(onRiverEnvironmentofRiverLawandenactmentofEnvironmentalAssessmentLaw);2003:《自然再生促进法》NatureRestorationPromotionLaw;多自然型河川建设Naturally-diverseriverworks(Japaneseriverrestoration)多自然型鱼类友好型自然再生型1990年《多自然型河川建设实施要领》，对建设多自然型河流的目的、定义、实施细则及注意事项等都作了非常明确和具体的规定，从此揭开了日本河流生态重建的序幕。多自然型河川建设计划由建设省正式启动Officiallystartedin1990byMOC(MLIT)截止2000年底日本共完成多自然型河流改扩建工程2万余处精进川生态重建事例施工前为混凝土护岸，加之，有栅栏，无法接近。施工后2个月拆毁混凝土护岸，通过蛇行方案和恢复生境等手段，恢复了较开阔的河畔空间。構造図断面构造图生态护岸参照施工案例2铺设砾石：保存水中生态系，提供鱼类产卵、停留和捕食的场所、增强河川的自我恢复能力。多摩川鱼类生息环境重视型生态河流的重建鱼道改善前鱼道改善后日本河流生态重建的基本原则在满足防洪和水资源开发的同时，充分尊重自然所具有的各种属性，特别是原有的生态多样性；依照现存的自然条件，建设和恢复健康的水生态环境；采取有效措施,积极保护自然生态系统的同时重建河流生态系统；主要工程措施营造自然的河道形态；塑造生态的滨岸环境；注重构造物的生态功能；应用生态材料；非工程措施建设蓝图保障制度技术标准评价体系技术保障河川环境与绿化生态研究；河川生态修复、自然共生技术研究；评价技术研究；更加注重评价自然再生事业的实施技术路线HighecologicalvalueRarespecies评价研究河流环境评价技术研究河流环境评价系统研究河流环境评价标准研究1.指导性蓝图（Aguidingimageexists）2.生态系统的改善：河流的生态环境明显改善3.恢复能力的提高：河流生态系统比修复前更加可持续4.无持续性损害：完成修复不能造成无法恢复的损害5.完成生态评价：进行项目前后的评价，信息共享评价比标准的指导原则RiverRestorationTeam野水堀樋管多摩上流処理場排水口1300m下流八高線　鉄橋下日野用水堰100m　下流700m下流八王子排水樋管多摩大橋　直下多摩川上流処理場八王子処理場多摩大橋地区調査範囲・地点概要多摩川上流幹線樋管八王子排水樋管日野用水堰八高線下多摩大橋直下排水樋管多摩大橋下流100m多摩大橋下流700m多摩大橋下流1300m多摩大橋加大专项投入日本政府逐年增加用于河川鱼类生存环境、水边活动点和城市多自然空间整备等建设的投入,其比例已接近日本国土交通厅河川局总财政预算的10%河流环境是儿童接触大自然和从事自然观察的最为理想的环境教育基地宣传、教育、交流、参与宣传、教育、交流、参与注重对各级行政官僚的再教育OldmapOldphotosOldbooksandpapersOldpeople市民団体等設立河流环境保护団体数的推移3346536911421729341464610001286331371645103761212322863540200400600800100012001400～1950～1960～1970～1980～1990～2000河川と水の活動団体調査実行委員会の調査結果より作成（2000年7月現在）団体数累計設立数宣传、教育、交流、参与010,00020,00030,00040,00050,00060,00070,00080,00090,0001991199219931994199519961997199819992000一般の方々による全国水生生物調査その他河川一級河川宣传、教育、交流、参与参加河流水生生物调查人数の推移（国土交通省河川局川環境課集計）生态恢复事例（1）日本环境省和国土交通省对全国109条一级河流中的具有典型代表的26种对环境变化敏感的淡水鱼的调查统计结果表明，淡水鱼类得到明显恢复。020406080100120Before70’sDuring90’s96-20012032241893338411956254324103130species1species2species3species4species5speciesNumberofriverFig.1.Variationoffreshwaterfishpopulationin1091stdegreedriverssince1970’s.表1.生态恢复前（1899-1999年）后（2002年）物种的情况(Nishihiro,2003)Table1Occurrenceofselectedspeciesbefore(1899-1999)andafter(2002)restoration(Nishihiro,2003)YearSpeciesname1899195819711972197819961997199819992002Charabraunii〇〇〇〇Limnophilasessiliflora〇〇〇〇〇Vallisneriadenseserrulata〇〇〇〇Hydrillaverticillata〇〇〇〇〇〇Potamogetonoxyphyllus〇〇〇〇Potamogetonperfoliatus〇〇〇〇〇〇〇Vallisneriaasiatica〇〇〇〇〇〇〇Potamogetonmalaianus〇〇〇〇〇〇〇〇〇Potamogetoncriapus〇〇〇〇〇〇〇〇Ceratophyllumdemersum〇〇〇〇〇〇〇Potamogetonpectinatus〇〇〇〇〇〇〇利用天然种子库（naturalseedbanks）在日本的霞浦湖湖滨带成功恢复已经灭绝的植物物种的研究案例流域管理的新举措自然共生型流域圈、都市再生计划加速制定各流域内主要领域的基本管理计划•鹤见川流域水基本计划－第一部比较完整的流域水管理计划从注重建设到更注重管理WaterMasterPlan洪水时------------6项对策平水时----------12项对策自然环境----------4项对策震灾/火灾--------3项对策水际管理----------9项对策自然恢复水质改善生态重建景