利用生物生态技术保护水库水资源工程技术总结报告（论文范文七）

利用生物生态技术保护青年水库水资源项目工程技术总结报告

利用生物生态技术保护水资源尤其是保护水库水源地，近年来在国内均有应用，可在我省内应用到湖（库）城市供水水源地，青年水库尚属首例，通过对青年水库利用生物生态技术保护治理水源地工程的技术总结，从中得到诸多的收获和启发，对于今后在利用生物生态技术保护治理水资源设计理念、施工技术和施工方法等方面将会是有益的借鉴。下面就青年水库利用生物生态保护水资源项目工程技术上简要总结。

1、青年水库概况

青年水库位于青年村，是一座中型水库，水库集雨面积14.7平方公里，1998年完成除险加固后总库容为1863万立方米，有效库容1549万立方米，多年平均来水量5394万立方米，其中，通过引水隧道从电站发电尾水与B市通过水权分配后引入4000万立方米。从2000年4月起，青年开始向城区供水（向自来水公司供原水），成为城区生活饮用水的主要水源地之一。青年水库水源地水资源论证报告资料显示供水能力为6万吨/日，与大山水库进行联合科学调度运行供水能力可达到10万吨/日，目前实际供水量12.3万吨/日，供水控制人口约60万人，是省十四个重点水源地之一，2011年被水利部核准公布为全国重要饮用水水源地名录。已查明青年水库的主要污染源是入库主河流青年河，上游集雨面积7平方公里，正常降雨量年景来水量700万立方米，集雨面积范围内居住着青年村3000多居民，水库长期以来承受居民生活污水直接排放、农业生产面源污染、禽畜养殖粪便污染等。

2、青年水库水质状况

青年水库自2000年4月开始向自来水公司供应原水而作为水源地以来，由市水政水资源管理站有偿委托水文水资源分局每月对青年水库坝首（自来水公司取水口）进行采样监测，并对青年河口、库尾及电站发电尾水引水洞口不定期地进行监测。根据2010～2013年对青年水库水质监测资料成果按丰、枯水期进行可靠性、代表性及合理性的分析，青年水库二库（青年河入口的前置库）富营养化程度属于中度营养化，水库坝首（自来水公司取水口）水质为Ⅱ～Ⅲ类，绝大多数时间为Ⅱ类。其中一级保护区外围水质为Ⅲ～劣Ⅳ类，特别是青年河口的来水水质为劣Ⅳ类（局部时段达Ⅴ类），不符合饮用水水源保护区水质保护目标Ⅱ类水标准的要求。2014～2019年水库水质监测资料分析，六年间青年水库的水质污染在加速发展，2019年8月4日起水库二库爆发水华（蓝藻污染）事件，死亡藻类浮面内眼直观时间持续一个月。8月6日水利局邀请国内有名的藻类治理专家中山大学教授来到青年水库进行现场指导，在教授的指导下采取了一些临时措施控制污染源物扩散漫延。2019年1月30、31日，青年水库邀请教授联系点的中科院南京地理湖泊研究所的工程师来到现场咨询，经过对2019年8月～2020年1月水华爆期间水质加密监测资料结果和现场察看情况分析，得出结论是：二库水质还在继续恶化，一库接近二库水域也受不同程度的污染，坝首取水口水质目前基本合格。二库重度富营养化，水华风险评估为：再次发生水华不可避免（藻类）；一库中度富营养化，水华风险评估为：发生水华初具条件。青年水库水质状况极不乐观，可以说是处在十分危险的境地，随时都有再次发生发生水华的可能。

青年水库供水水质的安全问题是关系到城区人民60万人的饮水安全问题，政府高度重视，社会密切关注，水利部门义不容辞。2019年春，水利勘测设计研究院迅速组织技术力量，在2020年由水利勘测设计研究院完成的《青年水库水源地保护工程初步设计报告》基础上完成了《青年水库水源地保护工程初步设计报告（修订本）》，修订本对水库水质现状、库区污染源和污染物种类及其特点、工程措施条件和布置等进行了全面的研究分析，考虑到库区3000多群众无法拆迁、水库不能停止供水等诸多现实问题，确定利用生物生态技术保护青年水库水资源立体式治理技术路线。水利厅于2019年6月19日以《关于对青年水库水源地保护工程初步设计（修订本）的批复》批复青年水库利用生物生态保护治理水资源项目。2020年春，青年水库共投资625万元，其中，安排投资350万元，市本级财政配套275万元，实施了青年水库利用生物生态技术保护治理水资源项目工程。

（图片源于网络）

3、保护治理工程措施及其效果

青年水库水资源保护治理工程设计技术思路：沼气池→人工湿地→生物浮床→水生动物（鱼类），主要通过三项工程措施和一项非工程措施，从四方面技术层次消除水体污染保护水资源，源头上采用沼气池方法，将上游库区群众日常生活污水排放、家禽家畜粪便通过沼气池发酵、分解、利用和净化后再排放；中间环节即青年河水入库前通过引进人工湿地处理后再排放；水库水面上布设生物浮床，种植水生植物，吸收水体中的营养物质，抑制藻类增殖；库中投放各种比例的鱼类，吸食浮游微生物，减小抑制水体营养盐迁移。

青年水库水源地保护工程于2020年2月正式开始施工，同年 9月底止主体工程全部完成并陆续投入运行。主要的工程措施:计划建设沼气池250座，根据林业、能源部门的许可符合条件的只有80座，完成80座（规格容量为8立方米）；人工湿地6.3亩（占地面积）；生物浮床14.40亩（9600平方米）。

（1）沼气池。沼气池的应用，人们共同认可的只是变废为宝，代替燃料，可以为农户提供优质、清洁、方便的燃料。其实，沼气池清理出来的沼肥可以进行多种综合利用，人、畜粪便在沼气池内经过微生物的分解转化，肥效和有效成分都增强了，一部分难以被作物吸收的有机物分解成了低分子的有机化合物，可以直接被作物利用，变为速效肥；另一部分未分解完的有机物和微生物菌体，施入农田后，会进一步释放肥分，成为长效肥。除此之外，沼气池的开发利用在生态环境保护方面作用更大，不单是代替燃料，节约能源，肥效和有效成分增强，对于减少污染物的排放作用也十分明显，有资料表明：沼气池的规范管理，清理出来的沼肥全面利用，试验区域内的污染物排放量可减少50%以上。大规模容积的沼气池可以集中一个生活小区或一个自然村的人畜粪便，规模小的可以应用到广大农村的千家万户。沼气池作为生态环境保护和水资源保护的重要工程措施，无论是国内、国外不为鲜见。青年水库在集雨面积范围内的库区上游青年村虽建的沼气池数量不多，仅有80座，根据市水文水资源局的跟踪监测数据表明，沼气池一项工程措施对总磷、总氮等污染物排放量减少15%。

（图片源于网络）

（2）人工湿地。人工湿地系统是一种人为的生态系统，一般的人工湿地系统是由一系列水平高差由高到低的植物池，池内填有经过精选的填料，在填料上种植特定的湿地植物，当污水在自重力的作用下依次通过植物池，水中污染物质和营养物质被植物系统吸收或分解，使水质得到净化。池内填料由三层组成，第一层采用砾石，第二层采用细砾和砂粒，第三层采用粗粒、石块，每层填料采用《应用生物生态方法保护青年水库水源试验研究报告》的级配成果。这样既适宜湿地植物的生长，又有一定的孔隙导水。污水中的有机物在填料中被吸附凝集并在土壤中微生物的作用下得到降解；同时污水中的氮、磷、钾等作为植物生长所需要的营养物质被湿地植物根系吸收利用，达到进入湿地系统的污水得到有效净化。青年水库人工湿地采用两套不同的人工湿地系统，设计技术要求：设计流量0.08立米/秒，日处理能力7000立方米；污水进入植物池后在池中滞留时间18小时；从植物池排放水质达到地表水环境质量标准（GB3838-2002）Ⅱ类水质标准。青年水库人工湿地工程采用自重力式、浅流式两种结构形式共四套系统，其中，自重力式系统一套，浅流式系统三套。

自重力式人工湿地系统：自重力式人工湿地系统采用三级水生植物池，系统优点：流程长，流速慢，污水在池中有着足够的滞留时间。缺点：在同一的污水处理能力条件下用地面积稍比浅流式系统多一些。

浅流式人工湿地系统：采用两级水生植物池，浅流式湿地系统优点是：污水直接进入砾石层，整个流程比自重力式湿地系统减少一个植物池流程环节，流程短，节约用地等优点。缺点：对水生植物品种要求高，水生植物栽培密度比自重力式湿地系统相对大一些。

根据《应用生物生态方法保护青年水库水源试验研究报告》成果，人工湿地技术对水体高锰酸盐指数的平均去除率为72.4%；氨氮的平均去除率为90.1%；总磷的平均去除率为84.5%；总氮的平均去除率为76.6%；粪大肠菌群的平均去除率为98.6%。人工湿地技术对于水资源的保护效果是相当好的。

（图片源于网络）

（3）生物浮床。生物浮床技术国内外应用广泛，应用技术也比较成熟。浮床载体结构目前国内多采用工厂生产制作的泡沫制品或是塑料制品，生产有定型规格浮体及连接件，主要通过杆件连接和绑扎现场拼装。根据设计要求的面积、规格现场拼（组）装，因地制宜选择湿生、陆生植物，采用无土栽培技术制作而成，生物浮床的作用在于：一方面利用植物生长吸收水体中营养物质，与藻类生长进行空间竞争，抑制藻类增殖；另一方面，屏蔽阳光，降低水温，增加水体生物接触氧化的边缘面积，消除湖波，让水体中的微生物、水生植物、水生动物等组成新的生态平衡系统，达到净化水质的目的。对于水华（蓝藻）的治理，生物浮床可以作为应急措施快速屏蔽水华的形成，在一系列立体式治理措施中可以起到不可缺少的而且十分有效的辅助作用。

青年水库生物浮床建设上，采用新伐6-8寸毛竹，热镀铁丝捆扎为载体在水面形成人工浮岛，每块植物浮床设计规格为8M×8M，共150块，总面积为9600M2，将每一块浮床连接成条状分别固定在二库（前置库）和一库指定区域。在浮床表面覆盖一层定植网并种上夏威夷草，浮床下布设一层控鱼网膜保护浮床植物，防止鱼类等水生动物破坏浮床植物。青年水库现状生物浮床施工具有以下优点：

毛竹载体浮床：一是材料来源容易，桂西北及广东的北部地区均可选购，结构简单，施工简单、方便、安全、无污染，能够缩短施工期；二是稳定耐用，采用热镀铁丝捆扎成条状结构，在水面上稳定性能好，抗风浪强，选择广东北部地区的毛竹节密、竹肉（壁）厚，而且带生（未脱青）捆扎下水，不容易腐烂变形，广东省珠海市大镜山水库用毛竹结构的浮床从2005年投入运行至今已有六年多时间未出现结构性损坏，水浸生毛竹理论寿命七年以上。而目前国内一些地方使用工厂生产的泡沫制品或是塑料制品的浮床理论寿命五年，实际应用时间五年左右就出现结构性损坏；三是造价低，用毛竹结构的浮床，每平方米的造价200元左右（包括种植上同类的水生植物和防止鱼类或水生动物破坏的措施在内），造价比采用泡沫制品或塑料制品浮床低40～50%。四是管理维护简单、方便，不受季节气候变化影响。

控鱼网膜：水库中有着多种多样的水生动物尤其是食草鱼类，为保护浮床上水生植物稳定生长不受水生动物的破坏，在浮床底部布设一层聚乙烯网。青年水库生物浮床投入运行以来，未出现象珠海市大镜山水库那样的浮床植物一昼夜被鱼类吃得精光的现象。实践证明，在生物浮床底部设置聚乙烯网对于防止鱼类的侵害是有效的。

浮床植物的选择：目前华南地区利用生物浮床技术进行水环境治理工作中，无土栽培的植物主要有：夏威夷草、铺地黍、狗牙根等植物，各类植物均有着自己的生长条件和气候条件，夏威夷草为禾本科雀稗属植物，原产于热带、亚热带海滨地带，在南方地区的高尔夫球场被广泛应用，现可训化成很好生长的浮床植物，种植时间最好安排在雨量充沛的月份如每年的4-6月，这样有利于提高成活率，并在当年的11-12月份对其修剪。它的生长条件和气候条件基本相似，青年水库选择夏威夷草作为浮床植物，生长良好，根系长已达20～30厘米，夏威夷最大的优点是一年四季能够保持常绿、抗虫性强，而其他品种不具备，应该说夏威夷草是适宜在青年水库作为浮床植物进行应用的。

（图片源于网络）

4、保护治理工程措施评价

根据市水文水资源局2020年1～6月份对青年水库青年河进库水质监测数据加权平衡计算，青年河年进库水量700万立方米中含氮量为1212㎏，含磷量为900㎏。据此推断青年水库已实施的沼气池、人工湿地、生物浮床三项水资源保护治理工程措施能起到的作用：

（1）沼气池：青年村现有的沼气池投入运行后，根据水文水资源局的跟踪监测，污染排放物年内减小15%，即年减小进入水库的总氮为181.8㎏，总磷135㎏。建设沼气池投资并不算高，一座8立方米的沼气池现行市场材料价格约4000元左右，应用技术、施工技术都十分成熟，保证沼气池正常运行，建池要具备一定的人、畜等粪便肥料来源条件。沼气池工程措施对于青年水库水资源保护来说，由于建设条件所限，所起到的作用是有限的。

（2）人工湿地：人工湿地系统设计流量0.08立米/秒，日处理能力7000立方米，年处理能力约250万立方米，仅占污染进库水量的30%左右。根据《应用生物生态方法保护青年水库水源试验研究报告》成果推算，人工湿地相应吸纳（去除）年进库氮289.2㎏，占年进库总氮量的23.9%；吸纳（去除）年进库磷236.3㎏，占年进库总磷量的26.3%。人工湿地虽然效果好，但由于面积小，处理规模不大，不足以拦截青年河年进库污染水量700万立方米所需湿地面积。青年水库现已建成投入运行的人工湿地工程，对于减轻、缓解水库水体污染，改善水质无疑起到积极的作用。

（3）生物浮床：参照珠海大镜山水库试验数据1平方米单位面积浮床上植物每年吸氮量为15.78 g，吸磷量为4.19 g，那么由此可以计算出青年水库现有浮床11600平方米（包括2000平方米简易浮床），年吸氮量达到183048 g（183.048㎏），占年进库总氮量的15%；年吸磷量48604 g（48.604㎏），占年进库总磷量的5%。

青年水库水资源保护治理工程主要的三项工程措施：沼气池、人工湿地、生物浮床工程措施合计年吸纳（去除）青年河年进库总氮量为53.9%，总磷量为46.3%。（水生动物吸食的水体微生物总量尚未测定）。由此可见，无论是本文总结分析的工程措施效果数据或是水文水资源局跟踪监测编制的《青年水库水源地保护工程水环境监测与评价分析研究报告书》采用不同的基础数据评价分析结果均表明，利用生物生态技术保护青年水库水资源项目工程效果是明显的。通过项目工程技术总结，为今后在类同的水资源保护工程前期工作上积累经验，采取相应技术措施等，都使我们从中得到一些启发：

一是水库水资源保护治理技术尤其是利用生物生态技术，要充分考虑到洪水过程中如何积储洪水，设置必要的前置库容，让人工湿地充分发挥作用，尽可能地减少受到污染的水体被洪水直接冲入库中积累为微生物提供繁殖空间。

二是对水库水资源利用生物生态技术保护治理，依靠从源头上沼气池、河中人工湿地、水面上生物浮床等技术措施治理是不能满足要求的，达不到标本兼治的目的，要充分考虑到库中原有受污染水体的治理问题、多年沉积库底污坭释放污染问题、洪水过程带进来的污染问题、水库多年调节运行问题等因素，这些问题如得不到很好地解决，都将会在库中继续繁殖、漫延，可能逐步加重库中水体的污染。

三是应用生物生态技术就必须考虑建立一套完整的生态链才能做到标本兼治。南京中科院在珠海市大镜山水库水环境治理中用软墙分区治理试验结果表明，采用立体式的生物生态技术措施治理方法，治理效果却非常的好,可达到标本兼治的目的。

通过对青年水库利用生物生态技术保护治理水资源的总结，发现青年水库所采取的三项工程技术措施和一项非工程措施，对水体污染只是起一些缓解的作用，没有从根本上达到消除污染、标本兼治的目的，需要从建设立体式生物生态链工程措施上进行更深层次的技术模式挖掘。

（图片源于网络）

5、青年水库水源地保护存在的问题

（1）推广应用沼气池面临的新问题。众所周知，沼气池原料是以禽畜粪便为主要原料的，推广应用到千家万户必然会导致库区内禽畜养殖数量的激增。沼气池运行管理不当和大量的沼肥如不加以利用，都将会出现二次污染的可能性。

（2）人工湿地面积小。由于青年水库上游库区客观条件所限，群众耕地面积十分有限，人工湿地占地面积仅6.3亩,设计处理污水能力不能满足拦截青年河正常降雨年景进库水量700万立方米的要求，正常的情况下仍有70%左右的水量未经人工湿地直接进入水库。

（3）保护治理工程措施的欠缺。2013年当时二库的富营养化程度属于中度营养化，设计理念是控制水质的进一步正常化，保证取水口一级区范围内水质维持在Ⅱ～Ⅲ类水平，本设计的沼气池→人工湿地→生物浮床→水生动物的技术思路是正确的，如果不受项目建设投资限制和库区内群众耕地溃乏等条件限制，多建几座集中式的沼气池，人工湿地面积能满足青年河入库量的需求，水库水体能够考虑在生物浮床下面布置生态网膜、人工介质、微生态附着基等立体式工程措施，生物生态技术保护系统就更完善。

（图片源于网络）

**************************************************************************************************

(本文仅为写作提供参考，纯属虚构，如有雷同，请勿对号入座）