环境科学研究生学校排名_环境科学研究方法2012.4.6

项目申请可行性报告

书

申报课题名称： 花溪水库水源地的保护 申报人姓名： 罗有发 学院： 资源与环境工程学院 班级： 环境科学091班 学号： 0908100117 指导教师： 刘方老师

花溪水库水源地保护可行性报告

一、 项目立项背景及意义

饮用水是用途最为重要的水资源，饮用水水源的保护问题是关系国计民生的重大问题，饮用水的安全联系着亿万百姓的健康和生命安全，是党和政府“以民为本”治国理念的重要体现。随着我国经济的迅速发展，水资源匮乏及水污染日益严重所构成的水危机已成为我国实施可持续发展战略的制约因素，并且引起国家有关部门、新闻媒体和社会各界的重视。 水资源保护是实现水资源永续利用，保证我国社会、经济与环境可持续发展的重要条件。水利部门为加强全国河流域水资源保护，防止污染，促进各省经济的可持续发展，全面贯彻《水法》、《水污染防治法》等法规，部署全国各省同时开展水资源保护工作。

2006年中国环境科学研究院对全国饮用水水源地环境保护进行了规划，规划分三个阶段完成水源地保护工作。

花溪水库作为贵阳市主要的饮用水源地属于贵阳市饮用水源地一级保护区.溪水库地处南明河的上游，每天都向南明河提供大量的景观用水。花溪水库流域内虽无大型工业排污企业，但水源地内影响水质安全的情况仍很严重。主要问题有私自在水库上游内有养殖；沿库、沿河村庄未经处理直接向水体乱排放生活污水、倾倒垃圾；保护区内大量施用化肥、使用高难度、高残留农药。由于花溪水库周边存在点源和面源污染，点源即水库周边的农家乐、养殖场等产生污水。面源污染即水库周边有耕地存在会产生农田排水。由于花溪水库周边存在的点源和面源污染源对花溪水库具有潜在的污染风险，因此保护花溪水库水源地刻不容缓。

二、 国内外研究与进展

（1）国外对农村生活污水的治理采取分散处理，如今，日本已经研发出了两种比较成熟的净化槽，一种是合并处理净化槽，主要针对洗涤剂和粪便等生活污水的净化处理，一种是深度处理净化槽，它不仅可以降低有机物的含量，还有除氮除磷的功能。然而在国内，关于农村生活污水分散处理的研究报道还比较少，有报道称采用快速渗滤技术和垂直潜流人工湿地来处理农村生活污水。

（2）在全球范围内，农业面源污染正在成为水体污染的主要原因，对农业面源污染的控制不但成为水污染治理的重中之重，也逐步成为现代农业和社会可持续发展的重大课题，发达国家在农业面源污染治理上主要通过源头控制，对农业面源、畜禽场面源进行分类控制，其核心特征为在扎实的实验基础上，发展环境友好的农业生产技术替代原有技术，在各主要水域和水源保护区研究和制定限定性农业生产技术标准。我国在农业面源污染工程型措施上，

大体包括源头防治法和径流过程治理法两类。其中，源头防治法主要是通过生态农业技术、水土保持技术、农村生活污水生态处理技术等控制氮磷的排放量来减少和控制非点源污染，而径流过程治理法侧重于对已流出面上污染物的去除和消减，径流污染控制的生态技术有生态滞留水塘技术、生态缓冲带技术、湿地处理技术等。

（3）目前，国外的生态修复技术主要包括：河流连续性恢复、河流蜿蜒性恢复、河道岸坡生态防护、河流深槽和浅滩序列的重建、河流栖息地加强结构、亲水设施建设、河道疏浚等；国内河流生态修复技术仍处于起步和探索阶段，与国外生态修复相比，我国的生态修复存在许多差距、河流生态修复的研究与实践多偏重于河流受污染水体的修复，注重水质的改善，而不强调河流生态系统结构、功能复原或修复到原有的生态系统状态。

三、 项目实施主要内容、技术关键及创新点、预期目标

（一）研究内容

农业面源是最为重要且分布最为广泛的面源污染。其起因于土壤的扰动而引起农田中的土粒、氮磷、农药及其它有机或无机污染物质在降雨或灌溉过程中，借助农田地表径流、农田排水和地下渗漏等途径而大量进入水体，或因畜禽养殖业任意排放直接造成水体污染。

有关研究表明，我国的化肥施用量很高，但利用率过低，氮肥利用率仅为30%~50%，钾肥为35%~50%，磷肥的当季利用率为10%~20%，剩余大部分随农田排水经地表径流或土壤渗滤进入水体，很容易引起水体富营养化。

农田排水中含有大量泥沙、营养成分、盐分和农药，这些物质随水流源源不断地输入到水体中，使容纳水体的物理性质和化学成分发生变化，水体的生态系统也将改变，农田排出的泥沙在一定的环境中发生沉积，使得河床变浅、水库库容缩小和港口淤积、悬浮泥沙在水体里降低了水体的透明度、增加了浑浊度、不利于水中浮游植物进行光和作用，妨碍了底栖生物的生长发育。

近年来，农村生活污水对河流湖泊等受纳水体造成严重污染，已受到全世界的普遍关注。农村地区由于缺乏足够的资金，无力建设生活污水官网系统及集中的处理设施，或是由于居住比较分散，生活污水不变收集集中处理，90%以上的生活污水未经任何处理直接就近排入河流湖泊，由于该污水中含有大量的有机物 及N、P等元素，排入水体后，会引起水体中叶绿素a的含量呈现数量级的上升，导致水体中的藻类大量繁殖，引发富营养化现象，造成受纳水体的水质恶化，严重影响农村地区的生态环境，并对居民的饮用水的安全构成威胁。

生态修复是指通过外界力量使受损的生态系统得到恢复、重建或改建，即应用生态系统自组织和自调节能力对生态本身进行修复，开展水库小流域生态修复研究，对水库水源涵养、

水质保护、水土保持及构建生态安全屏障具有现实意义。初步确定的小流域生态修复的主要研究内容为水库水源涵养林生态修复、消落区植被生态修复、库尾自然湿地生态修复和水库水体生态修复。

贵阳市城市地表饮用水水源地主要是水库型水源地和湖泊型水源地，其生态修复与保护工程主要是在各水库主要入库支流、水库周边及水库内建设生态滚水堰、河岸生态防护、水库周边生态修复与保护、水库内生态修复与保护等工程措施，通过生物净化作用，改善入库支流和水库水质，从而保证地表水饮用水水源地水质永续达标利用。

通过对库区周边的农村生活污水和农田排水进行处理以及库区周边及库区内部进行生态修复后对库区水质进行严格监控，监测的项目有：参照国家环保总局环发[2002]144号文《关于印发〈城市实施集中饮用水源地水质监测、评价与公布方案〉的通知》要求进行水质监测。以河流为地表水为饮用水源地的，监测项目按照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中基本项目和补充项目实施，即水温、pH值、溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总磷、氟化物、挥发酚、石油类、粪大肠菌群、总氮、铜、锌、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、阴离子表面活性剂、硫化物、化学需氧量、氯化物、铁、锰、硫酸盐、硝酸盐氮共29项；以湖库型地表水为饮用水源地的，在河流监测项目的基础上加测叶绿素a和透明度。以地下水为饮用水源地的，监测项目按照《地下水环境质量标准》（GB/T14848-93）中23项实施，即：pH值、总硬度、硫酸盐、氯化物、高锰酸盐指数、亚硝酸盐氮、氨氮、氟化物、氰化物、汞、砷、硒、镉、六价铬、铅、总大肠菌群、铁、锰、铜、锌、挥发酚、阴离子表面活性剂、硝酸盐氮。

（二）研究技术关键与创新点

研究技术的关键：通过生态修复来改善局部水域的水质，修复生态系统，需要对生态系统进行诊断，实际上就是按照生态系统结构与功能的关系，把生态系统结构进行调整，使其功能满足水质净化的要求，而要改变其结构，首要的是改变其现有的环境条件，通过改变环境条件，恢复水生植物，引导生态系统向草型化方向发展，最后达到改变水质的目的。

研究技术创新点：对花溪水库周边面源污染和点源污染产生的农村生活污水和农田排水采用人工湿地和浮床栽培植物净化，利用水生植物净化农田排水，可以减少氮磷等污染物进入周边环境的量，缓解环境压力，预防农村生活污水和农田排水排入水库水源地的水体富营养化，还可以针对农田进行有效的控水及施肥，提高水资源和肥料利用率，此外，利用植物净化成本低，没有二次污染，还有一定的景观效应。

生态修复技术主要是通过生态学理论来恢复被破坏的生态系统，其有费用较低，可以多方受益，适合多种条件等优点，是目前防治水库水源地保护区内环境污染的根本途径之一。

（三）预期目标

在花溪水库周边修建一套农村生活污水和农田排水的人工湿地处理系统，在花溪水库周边种植1000m的灌木、乔木防护林，水库中央建立覆盖水面面积为1000m的浮床和浮岛，在水库里面构建1000m2的沉水植物和挺水植物。通过湿地处理系统后的农村生活污水和农田排水能够达到二级污水排放标准，通过对水库周边及库区进行生态恢复后的花溪水库库区水质由现在的Ⅱ、Ⅲ类水变为Ⅰ类水体。

通过该工程示范在中文核心期刊上发表论文3篇，申请发明专利1项。

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四、 项目实施方案、组织方式与课题

项目实施方案：

（1）农村生活污水的处理及净化

组合生物-生态工艺

组合生物-生态工艺流程图

镇山村的农村生活污水经格栅和调节池后进入生物反应池，利用其中发生的水解酸化和好氧反应去除有机物及氮、磷等营养物；生物反应池出水先进入人工湿地系统，再进入自然塘，自然堂是一种纯生态化的污水处理方式，由植物和微生物组成。污水在塘内缓慢流动及较长时间的停留，可使污染物经植物根系过滤与吸附，好痒与厌氧微生物菌群分解，植物吸收作用而得到降解。与传统的氧化塘相比，自然塘具有清洁、无恶臭、不滋生蚊蝇等特点，无运行动力费用、维护简单。自然塘可充分利用农村废弃的坑洼池塘、河道就地布置，施工方便且工程量小。

本工艺适于对出水水质要求较高、可利用空闲地的新型农村社区，处理效果可以达到城镇污水厂的一级排放标准。

复合厌氧-人工湿地工艺

复合厌氧-人工湿地工艺流程图

农村生活污水首先经过格栅预处理和调节池后，进入厌氧处理池和人工湿地。生活污水经过厌氧处理后可使其中的悬浮物沉淀，难降解有机污染物转化为小分子有机物，减轻后续“精”处理单元的负荷，不仅能节省人工湿地的占地面积，还能有效防止湿地土壤的堵塞。人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统，其表面种有水生植物，人工湿地除起到过滤作用外，其床体还能提高除污效果：一是植物的生长能够改变生态床的流态，植物根系和干茎对水流的阻碍作用有利于均匀布水，延长水力停留时间；二是植物的根系能够创造有利于各种微生物生长的微环境，植物根茎的延伸会在植物根系附近形成有利于硝化作用的好氧区，同时在远离根系的厌氧或缺氧区里含有大量可利用的碳源，又为反硝化提供有利条件，三是植物生长对各种营养物，尤其是对硝酸盐氮具有良好的吸收作用。该系统中生物种类多，并处于人为控制之下，能够达到良好的除污效果，这种组合不但能有效去除有机物，还能有效解决目前污水处理中难以做到的出水氮、磷浓度皆能达标的难题。

该工艺具有出水水质好，运行管理方便、投资及运行费用低，脱氮除磷效果高等优点，较适于在管理水平较低、处理水量较小的城郊或乡村。该工艺处理镇山村的农村生活污水具有一定的可行性。

（2）农田排水的净化处理

贵阳市大部分土地都处于岩溶地区，那么对岩溶地区农田排水采用渠道—农田—人工湿地处理系统，选取一块湿地进行研究，并在湿地上游选取渠道和部分农田建立渠道—农田—人工湿地研究系统。在整个湿地系统中，灌溉用水经由渠道进入农田，在农田内进行一系列的物理-化学-生物变化后进入人工湿地，并进过人工湿地处理后排入湿地下游农田，又可用于重复灌溉。

（3）花溪水库周边及库区生态恢复

（一）生态现状调查分析

在对水库植被状况、立地条件、土地利用、水土流失、水体污染、动物活动等要素调查的基础上，分析林相状态、面源污染、水土流失等方面的问题。通过生态调查分析，摸清花溪水库流域生态规划及存在的问题，为有的放矢进行不同群落水源林的布局和生态修复研究工作提供基础资料。

（二）生态修复规划与方案设计

针对小流域现状和生态修复目标，以水库水源涵养林、消落区、库尾湿地和水体生态修复为规划内容，进行总体布局、建设规模、造林措施、育种苗圃、实施进度安排、工程量及投资估算等的规划与设计，在水源林营造技术方面，进行造林树种选择、林地清理措施、造林整地、造林种植要求、造林养护设计。

（三）生态修复技术实施

按照规划安排进行技术方案的实施，同时进行相关实验、测定及分析研究，从而提出不同林种改造的正确方法，筛选适合当地保持水土要求的优良品种，探索水库消涨带造林模式和适生树种，探索红树植物在淡水湿地中的应用，总结集成适合水库小流域生态修复的技术模式。

1、构建花溪水库廊道湿地生态林带

筛选、培育耐污能力强土著物种，综合考虑景观的美化、系统净化能力，恢复水库廊道植被，建立水体岸边缓冲带，具体措施为定值少量挺水植物，恢复水库水生植物群落、营造岸边观光林带等，污染物从农田和村庄向水体转移的途径中，以地表径流、潜层反渗流方式通过缓冲带进入水体，根据氮随泥沙沉降、反硝化作用、植物吸收及磷随泥沙沉降、溶解态磷在土壤和植物残留物之间进行交换等机理，缓冲带可有效的阻断面源污染物直接进入河道。

2、入库口生态修复技术—人工湿地系统

通过筛选、培育净化能力强土著植物（如芦苇、香蒲等），构建人工湿地系统，径流中不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，可以很快地被截留且被微生物利用，可溶性有机物则可通过植物根系生物膜吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解去除，N、P亦可作为营养元素而被植物吸收，通过对湿地植物收割而将新生的有机体、N、P等从系统中去除，改善入库水体水质。

3、水库周围及库区生态修复技术

3.1生态堤

在水库堤岸种植乔木、灌木等树种，堤岸边坡上采用框格植草护坡，构建水库生态型堤

岸。在沿岸水路界面陆地一侧建立起生态保护带，经物理、化学、生物的综合作用过滤营养物，可以起到净化水质、保存生物多样性的作用，同时亦有助于改善库区特有的生态景观。

3.2库周湿地保护带

库周是陆地和水体之间的一个过渡带，维持库周多样化的生境，发挥其截留周围非点源污染物及吸收、净化库区水体污染成分的功能。该工程包括两部分：一是库岸湿地保护带工程，二是库岸带高等水生植物恢复和调控工程。湿地和水生高等植物能起到物理阻滞作用，促使沉积、降低沉积物的再悬浮，大量吸收水体和沉积物中的营养盐，改变水生网格结构，同时又可改善库岸带的自然景观。

3.3构建浮床和浮岛

在库中心或岸边污染严重的水域水面栽培水生植物或蔬菜、观赏性花卉等植物，构建浮床或浮岛。在收获产品、美化绿化水域景观的同时，通过根系的吸收和吸附作用，富集N、P等元素，降解、富集其它有害有毒物质，并以收获植物体的形式将其搬离水体，从而达到净化水质，保护水域的目的。

3.4建立渔业生态工程

根据水深、水温等条件筛选适宜的挺水植物、沉睡植物、构建水生生态区域，放养适量的滤食性鱼类、蚌类和螺类，依靠其对有机碎屑、浮游生物、悬浮物等的过滤作用，提高水体透明度、净化水质。

五、参考文献

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[4]郭迎庆，黄翔峰，张玉先，魏 永，陈毅忠，彭明国.太湖地区农村生活污水示范工程处理工艺的选择.中国给水排水，2009,25（4）.

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