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河道生态综合治理项目设计

 河道生态综合治理项目设计针对河道两侧200米范围的规划区域进行认真仔细的调查,对该区域的地质、土壤、河床、现有植被、河道临近村庄的土地利用状况、污染情况等进行了一定量的调查与分析。同时查阅了大量与云龙水库和石板河有关的资料,走访了附近的村民。

尊敬的各位领导、各位专家:
     你们好!
     我们是深圳市明昊设计公司的设计人员,现就“禄劝县云龙水库石板河综合治理项目工程初步设计”做一个简单的汇报。
     自2009年6月2日接到“禄劝云龙水库石板河综合治理工程初步设计”招标任务后,我公司组织设计人员到现场进行了实地踏勘,针对河道两侧200米范围的规划区域进行认真仔细的调查,对该区域的地质、土壤、河床、现有植被、河道临近村庄的土地利用状况、污染情况等进行了一定量的调查与分析。同时查阅了大量与云龙水库和石板河有关的资料,走访了附近的村民。最终完成了《禄劝县云龙水库石板河综合治理项目工程初步设计》,敬请各位领导、专家给予评定。
     石板河是云龙水库主要的入库河流,其入库量占云龙水库总入库量的57.6%,其水质的好坏对云龙水库的水质具有重要的影响,根据国家城市供水水质监测网昆明监测站对石板河2004年~2006年每月的监测数据,石板河在旱季时水质为Ⅱ~Ⅲ类、雨季时水质为Ⅲ~Ⅳ类,未达到规定的Ⅱ类水质标准,主要是总氮和总磷超标,污染源主要为石板河流域的农村生活污染、农田污染和水土流失,污染源污染物的排放对石板河的水质产生重大不良影响,为确保石板河的水质不受污染并满足云龙水库作为昆明市的重要供水水源,2007年4月11日颁布了《昆明市云龙水库保护条例》,2008年昆明市禄劝县云龙水库水资源保护管理局委托西南林学院城市设计院编制了《云龙水库水源保护区保护总体规划(2008~2010)》,2007年至今,云南省人大、政协,昆明市政府等多次到云龙水库监督检查,本项目就是在各级领导的重视下,为确保云龙水库的水质达到饮用标准而实施的云龙水库入库河流水质保护项目,云龙水库是昆明市重要的水源地、石板河是云龙水库主要的入库河流,因此该项目的建设对昆明市和禄劝县的社会经济的可持续发展具有重要的意义。
     《禄劝县云龙水库石板河综合治理项目工程初步设计》(下称初步设计)是以《云南省发展和改革委员会关于石板河综合治理项目可行性研究报告的批复》(云发改地区【2009】819号)为指导,《石板河综合治理项目可行性研究报告》为基础,结合现场勘查资料编制得出。项目最终的设计目标是:对云龙水库水源地进行生态恢复治理、防止石板河流域内的水土流失、改善石板河河水质量,使石板河的水更清,河道两岸的山更绿。
设计分为三个部分进行,
第一部分是以防止石板河流域及石板河支流小流域水土流失的治理展开,具体的实施内容为:沿石板河河道200米范围内进行退耕还林、林木生态还原和在石板河支流修筑谷坊,防止石板河流域水土流失。
第二部分是改善石板河河水水质,具体实施内容是:以分流的形式在沿河的五个村庄修筑排水渠、污水沉淀池和人工表流湿地系统,石板河汇水口处瓶状地形的位置处修筑拦水坝,以提高现有水位营造人工湿地林,以保证河水汇入云龙水库前的最后一道净化。
第三部分 
第一部分:退耕还林、林木生态还原
通过实地踏勘和查阅大量资料,石板河流域的土壤种类主要由紫色土、红壤土、黄棕土和砂质土组成,土壤质地粗糙、结构不良、偏酸性,PH值变化范围4.4~7.3,有机质含量0.8~6.5%,全氮0.03~0.205%,全磷0.034~0.171%,全钾0.701~2.313%,速效磷1~13ppm、速效钾31~252ppm,土壤总的特点是富钾、贫磷、贫氮,潜在肥力小,地表有机质分解快。
石板河所在区域的植被主要为中山湿性针阔混交林以及人工植被,针阔混交林主要树种有云南松、华山松、铁松、云南油松、旱冬瓜、青冈栎、黄栎、白栎、麻栎、栓皮栎等;灌木丛主要为高中山灌丛,其群落结构主要有杜鹃、山茶、花香树、野八角、马桑树、棠梨、苦刺、坡柳、地盘松、火把果等组成;森林覆盖率为68%。人工植被主要种植农作物和经济作物。普遍种植玉米、大麦、小麦、土豆、蔬菜、烤烟和人工栽植的圆柏、桉树、竹类、梨、桃等。
根据规划区域土质和参考石板河流域现有植被状况,设计以沿岸林木生态还原为主题,规划生态林、经果林、薪炭林和封山林。本次设计主要对生态林、经果林、薪炭林的具体树种、数量和种植位置作出详细的规划设计,达到能评估造价和具体实施的深度。
⑴ 态林
植树造林是治理水土流失、营造生态隔离带最理想、最根本的有效途径,森林植被具有涵养水源、降低暴雨对地表的侵蚀、阻滞污染物进入石板河、保护水土资源等强大功效,把现有的退耕地、荒地充分利用起来,大力植树造林,在配置树种时,考虑适地适树原则,选择既能保持水土,防治侵蚀,改善生态环境,又能有效阻滞污染物进入石板河的树种、灌木和草种。
石板河两侧靠近水边种植耐水湿树种,如水杉、池杉、落羽杉、翠柳、桑树等。
石板河高水位种植耐旱的本地植物,采用乔灌草的搭配,以乔木、灌木1:2混栽的方式,乔木选用:云南松、华山松、云南油松、麻栎、旱冬瓜、青冈栎、栓皮栎、圆柏、滇合欢、滇石栎、包头栎、黄毛青冈、红叶石楠等。
灌木选择:清香木、破柳、胡枝子、木荷、牛筋条、马桑、紫穗槐等。
根据造林地的立地条件,选用上述推荐的树种和灌木作为栽植树种和灌木,栽植的密度为株距×行距为2.0m×2.5m,灌木与乔木按1:2比例混交,带状混交方式。种植点的配置依立地条件不同而有所不同,其原则首先是有利于林木的生长并使其保水保土的效益得到充分发挥,其次考虑造林施工的难易程度,本次设计了品字形的配置方式,采用植苗造林,苗木采用一年生袋装苗,苗高≥30cm,球径≥0.25m,造林时间一般以6~7月雨季种植为佳。
具体规划的工程量为:营造生态林的面积为473.84hm2,所需乔木或灌木的株数为915676株(簇)(乔木为623783株、灌木为291893簇),播草种10566.5kg,整地221112.1m3,幼林抚育473.84hm2(2年)。
⑵薪炭林
据现场调查,石板河两侧居民主要的生活能源为农作物的秸秆,退耕后,当地居民的生活能源将受到影响,为避免当地居民为获取生活能源而对林地乱砍乱伐,特在村庄周边营造薪炭林,以解决当地居民的生活问题。我们设计将距离村庄较近、交通便利的区域种植适应当地的气候和土壤的本地乔木和灌木,以补充封山育林以后当地村民的生活能源问题。设计中所选的乔木和灌木耐干旱、耐贫瘠,速生、丰产、萌芽力强,热值高,确定的乔木为:栓皮栎、麻栎、白栎、大叶栎,灌木为:木荷、马桑、慈竹等。具体实施过程中应保证薪炭林当年成活率在85%以上,保存率在80%以上,并在当年秋季进行补植补造。同时建议当地村民在取材的时候实行间伐,始终保证山上有树。
根据造林地的立地条件,选用上述推荐的树种和灌木作为栽植树种和灌木,采用密植栽植,栽植的密度为1.5m×2.0m,灌木与乔木按1:2比例混交,带状混交方式。种植点的配置依立地条件不同而有所不同,其原则首先是有利于林木的生长并使其保水保土的效益得到充分发挥,其次考虑造林施工的难易程度,本次设计了品字形的配置方式,采用植苗造林,苗木应满足《主要造林树种苗木》(GB6000-85)规定的要求,采用一年生袋装苗,苗高≥30cm,球径≥0.25m,苗木须妥为保护,做到随时拆袋起苗随时栽植,造林时间一般安排在6~7月雨季种植。
具体规划的工程量为:新营造薪炭林的面积为39.96hm2,所需乔木和灌木的株数为133187株(簇)(乔木为88791株、灌木为44396簇),整地20700m3,幼林抚育39.96hm2(2年)
⑶经果林
石板河两侧200m范围内的农田退耕还林后,为减免对当地居民生活的影响、提高居民的生活收入,在距离村庄较近、土地较肥沃的原有耕地上栽植经果林,并采用无公害化种植。
经果林的设计原则为:选择适宜当地自然条件的栽培品种;选择名、优、特新品种;早、中、晚熟品种搭配,错开成熟期;选择易储藏有利运输的品种。
通过实地走访当地居民了解得到的意见和满足我们对经果林的设计原则,最终选择的果树树种:漾濞核桃、桃、红梨、李子。
根据经果林的立地条件,可选用漾濞核桃、桃、红梨、李子、山楂等作为栽植树种,选用的是Ⅰ或Ⅱ级嫁接苗,栽植的密度为3.0m×3.0m,整地在冬、春季进行,栽植在11~1月进行;漾濞核桃、红梨等的主根很长,栽植时,先将熟土和基肥填入坑底(每棵果树施用农家肥1kg/株、普钙100g/株),再将苗木放入坑中,使根系四向伸展,将表土填入,埋到半坑时,用手将苗木轻提,使根系舒展,后填土分层踏实,填土至八成时浇水,水完全渗透后封土。
在后期养护过程中建议村民实施无公害化种植,施肥为农家肥可配少许复合肥(每株量不超过100g),不得喷洒高度农药,在每年3月、5月中旬和8月中旬各灌溉一次。在果园中也可进行间作苕子等其他经济作物以提高当地居民的生活收入。
具体规划的工程量为:营造经果林87.83hm2,所需果木的株数为97579株,整地61596.1m3,幼林抚育87.83hm2(3年)。
在管理上,我们建议薪炭林与生态林在栽植后应设置固定的专人管护,防止人畜践踏,确保造林存活率。薪炭林在间伐过后于次年雨季组织人员补种。经果林在栽植以后以各家各户为单位进行养护,采用无公害化掩护方式。
第二部分:水体净化和防止水土流失

我们在做水净化和生态恢复时采用的主要手法为“拦、疏、吸”。在石板河上设计拦水坝,拦截一定量的河沙和上游的废弃物品,同时提高水位,使原来平坦的河滩变为浅滩,营造人工湿地林,疏导、净化、吸收遗留在河水中的总氮、总磷和残余的CODcr(化学需氧量)。在石板河最主要的13条支流上建造谷坊,拦截泥沙。
⑴ 水坝的设计:为有效配合石板河入库最后一道净化系统,人工湿地林的建设,特地设计拦水坝一座,提高水位,营造人工湿地林的小环境,新修坝体在原有坝体的基础上提升,以便拦截更多水量,使得原来开阔的河滩变为浅滩,栽种湿生树种和水生植物。坝高加高2~2.5米,可使河水升高覆盖原有河滩面积达到4906㎡。
为了达到设计目的,拦水坝的设计有两种方案可选,一种是橡胶坝;另一种是浆砌石坝。
方案一:橡胶坝的特点:
一是造价成本相对高,材料构成复杂,构造也相对复杂,材料运输不方便,充气或充水步骤麻烦,需要电源。
二是施工期短。坝袋只需3天~15天即可安装完毕,多数橡胶坝工程当年施工当年受益。
三是坝体为柔性软壳结构,能抵抗地震、波浪等冲击,且止水效果好,跨度大,汛期不阻水,可用于城区园林美化。
四是维修多,管理不方便。维修费用高,橡胶坝袋的使用寿命一般为15~25年。
方案二:浆砌石坝的特点:
一是造价相低,就石板河而言,可就地取材,运输距离短;
二是施工相对较难,需先将河水引流,工期较长;
三是无需维修,寿命长,但受地质灾害影响较大。
经综合分析,结合现场情况定,本设计采用方案二。
由于本次设计时间急促,在查询水文资料中又始终没有能够查询到石板河最大洪水量数据,因此在初设中坝体的设计标准只有遵循《可行性研究报告》中的设计防御标准为20年一遇的洪水。我们在本次的初步设计中按照最保守、最牢固的设计防御标准设计拦水坝,在下一步施工图设计中,我们将会请专业人士到现场核算,以达到施工图设计的合理、安全。
⑵谷坊
治理区的多年平均降雨量1007~1100mm,降雨量大,修建谷坊的目的是拦蓄泥沙,防止上游水土流失,但不滞洪,本次设计的谷坊拦沙不拦水,谷坊断面上留透水孔,谷坊的高度主要根据修筑谷坊的材料,其承受的最大土压力和水压力,结合坝址的地质状况、沟道的比降、来水量及来沙量经反复计算后确定谷坊的高度,高度为2.0~3.0m。根据现场情况定为13座,本项目谷坊工程设计防御标准沿用《可行性研究报告》中的,为10年一遇3-6h最大暴雨。
经过对项目区内地形、地质、建筑材料、劳力、技术、经济、防护目标和对沟道利用的远景规划等多因素进行综合考虑,确定项目区内的谷坊类型浆砌石谷坊。
谷坊的养护建议设专人管理,暴雨时要到现场巡视,遇险情及时抢修;定期清除堆积的泥沙;管理人员要受一定的科技培训,对防汛、抢险、维修、利用、改良等要按严格的要求进行。
第三部分:农村排放的生活、生产废水处理。
为有效消减农村生活污水、畜禽养殖等产生的污染物对石板河水质的影响,在离河较近的5个村庄(石板河村、火烧立村、安康村、三道河村和以候补村)的下侧修建5处人工湿地,以处理农村排放的生活污水和畜禽养殖产生的污染。
⑴石板河周边村庄污染情况:石板河两侧200m范围内有石板河村、火烧立村、安康村、三道河村和以候补村5个村庄,根据现场调查并参考《村镇供水工程技术规范》(SL-310-2004)中提供的数据计算,石板河周边五个村庄中人、畜每天向石板河河道排放污水160m³;CODCr1359.6kg;总氮162.6kb;总磷25.49kg。
⑵石板河周边村庄污水、垃圾排放情况:根据我们现场踏勘了解,沿河五个村庄生产、生活水平都比较落后,村内建筑零散无序,村庄公共环境基础设施薄弱,基本没有排水沟渠、垃圾集中堆放点、垃圾清运等处理,村内道路多为土路,露天堆肥较多,垃圾随意丢放,家畜粪尿沿路四溢,村庄卫生很差,人们卫生环保意识也较薄弱。垃圾、废水、牲畜粪尿随雨季直接流淌入石板河内。
⑶通过对几个村庄的现场踏勘,对村庄地形分析,我们对村庄污水的处理采用以村为单位整治,统一收集,统一净化处理,利用村庄与河道之间的高差进行收集,在村庄内修筑排水渠。
⑷村庄污水处理的形式:通常该类污水处理多采用的方法有三类:一、生物接触氧化;二、膜生物反应;三、湿地。
①生物接触氧化:污水以一定的流速流经付着微生物的填料,污水与填料的接触过程中,通过耗氧生物的新陈代谢作用取出污水中的有机污染物,实现污水净化。具有较高的容积负荷,不需污水回流,对水质水量的聚变有较强的适应能力。适用于原理城市排水管网、处理规模较大的单村污水集中处理。出水可以达到国家污水二级排放标准,运行成本较高。
②膜生物反应:污水在反应池内与活性污泥接触们通过活性污泥中微生物的降解作用去除污水中的有机污染物。然后通过膜的过滤作用实现处理污水与活性污泥的分离,同时截留部分颗粒污染物,实现污水排放。出水水质好,运行稳定,控制灵活,设备紧凑,占地面积小,耐冲击负荷强,易于实现自动控制。适用于对出水水质要求较高,经济条件较好的单村污水集中处理。出水可以达到国家污水一级排放标准。运行成本较高。
③污水中的有机污染物在湿地通过物理的沉降作用、和微生物的降解作用、土壤的截留吸附作用实现去除。使用于有限制土地可供利用、没有工业或养殖等高浓度污水的单位污水集中处理。出水可以优于国家污水二级排放标准。运行成本低,管理方便。
本项目建于村庄内,生产、管理都比较落后,又结合项目区各村日污水排放量、地形条件、污水处理质量、运行管理等因素,项目区各村污水处理采用生物湿地净化技术。
⑸湿地类型选择:人工湿地净化技术一般分为两类:一类是地表流;另一类是地下潜流。
(1)地表流工艺是指废水在人工湿地土壤表层流动,水位较浅,一般在0.1-0.6m,其优点是投资少,缺点是符合小,受季节影响较大,夏季可能滋生蚊子,有臭味。
(2)地下潜流工艺是指污水在人工湿地的地表下流动,其优点是负荷高。处理效果受气候影响小,夏季繁殖蚊子和产生臭味的可能性小,但投资比地表流工艺相对较大,易堵塞不易清理。。
根据以上两种处理工艺的不同特点,考虑到农村对湿地的管理水平,项目区各村污水处理选用较为经济的地表流工艺。
⑹人工湿地设计:污水自村庄统一收集汇集于污水沉淀池过滤、沉淀,让污水在污水池内发酵3~6天,污水在污水池停留时间由进水量与出水口高度决定。全程采用水的自然流淌。通过各个村庄污水排放量计算人工湿地面积大小。污水在沉淀池过滤、沉淀后进入人工湿地,污水在人工湿地内停留7~10天经过水生植物的净化、吸附、吸收剩余的氮、磷后排放入河道内。
       石板河为云龙水库的主要入库河流,入库量占云龙水库总入库量的57.6%,其水质的好坏对云龙水库的水质具有重要的影响。石板河河水水质将直接影响昆明市的可持续发展和现代新昆明建设。石板河的综合治理项目将大大加强对石板河流域的保护,针对云龙水库水源地进行生态恢复治理、防止石板河流域内的水土流失、改善石板河河水质量而进行。针对性较强。本设计从方案确定、组织管理、资金预算、社会经济效益等都分析的比较全面。本次初步设计是可行的。请各位专家、领导给予批评与肯定。
                                                                                                                                                                                                    我的汇报完毕,谢谢大家!

 

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