學生姓名：王姣劉佳欣
班級：2015屆高一六班
伴隨明城牆的建設、開挖於2023年的西安護城河，全長14. 6 km，是古代西安城抵禦入侵者的第一道屏障。解放後，城市規劃使護城河改變了原有的功能，成為老城區36 km2 範圍的雨水調蓄庫和洩洪幹道，水量達到100萬m3，蓄洪水量為80萬m3。
如今，護城河是一座城市悠久歷史文化的象徵之一，代表著乙個城市的形象[1]。為恢復護城河的良好容貌，西安市**於2023年、2023年、2023年分別進行3次清淤治汙，於2008又全面進行截汙工程，截掉13處汙水，但是護城河水質依然沒有明顯改善。
1.1取樣點確定
通過兩次現場調研，根據排放口分布情況及河水表觀狀態發生明顯變化的特徵，在護城河的周邊共設定了15個取樣點，詳見圖1。根據水樣採集原則[2]，在取樣斷面上設定一條取樣垂線，取樣點為垂線以下0. 5 m。
考慮到河寬等實際情況，15 個具體取樣點為取樣斷面所在位置河岸水下0. 5m 處。
1. 2護城河水質狀況
對河段的各取樣點進行取樣分析，取樣時間為2023年5月和8月，水質監測資料(圖2、圖3)。可以看出，汙染物主要為有機物、氮和磷等，河水的codcr、bod5、nh3-n、tp和tn等大部分屬地表水ⅴ類水體水質標準，甚至有不少屬於劣ⅴ類水體的水質。
1. 3汙染情況及成因分析
1. 3. 1外源汙染分析
(1) 點源汙染。結合圖1、圖2、圖3可以看出,總體來看，東面、西面及北面水質較差，南面水質較好，這些水質較差點的汙染源中有很多是零散的點汙染源。a 點水質之所以較好是因為在東南角有乙個補水口，補水主要來自水質較好黑河水源。
在所有監測點中，b 點水質最差，但是到c、d、e 點水質都有很大的改善，其原因是河段橋下均設有簡易溢流堰，通過溢流堰的跌水曝氣作用，能對河水進行有效的充氧，增加水體的溶解氧，減少了汙泥腐化，增加了水中微生物的種類和數量，從而使水質有了很大的改觀。l點的cod 值變化最大，是因為五月份時該點有從城內方向來的有機汙染源，汙水呈暗綠色，且有惡臭味，汙染比較嚴重，說明l點的生活汙水排放量比較大，八月份取樣時，汙染源源水發生變化，水量變小且無臭味，導致l點cod值明顯減小。說明護城河兩岸尚未封死的汙水口臨時排放的汙水對護城河區域性河段的衝擊很大。
總體而言，護城河東段、北段及西北方向水體水質較差，其原因有:①在監測點b之前，主要是長樂橋下長期有興慶湖退水攜帶部分市政汙水排入護城河，汙染護城河東段及其下游的河段。②實際調查發現，護城河東段、東北段，河兩側到處都是零星的排汙口，經常會有汙水偷排進入護城河，在西段也有汙水偷排的情況存在但比較少。
(2) 非點源汙染。西安古城內外近45km2 的雨水均排入護城河[4]，使得護城河附近城區的地表徑流成為最主要的面源汙染源。經現場調研，特別在護城河北面、東面有9處大的雨水排放口，另外還有一些小的排放口。
城區地表如公路、廣場上的各類固體物質都有可能被雨水沖刷溶解而形成地表徑流，最終通過雨水口流入護城河。地表徑流中包含有許多汙染物質，如固體廢物碎屑、化學藥品、空氣沉降物和車輛排放物等，據文獻[4]，城市地表徑流中汙染物懸浮固體、重金屬及碳氫化合物的濃度與未經處理的城市汙水基本相同。這也是護城河北面、東面水質一直較差的原因之一。
1. 3. 2 內源汙染分析
西安市護城河東南角高，西北角低，落差11.7m，南面水流流速較高，北面、東面水流效果極差，甚至區域性處於死水狀態，造成大量可沉物質沉積形成底泥。在河流底泥中積累了大量耗氧有機物、氮、磷等，其含量通常比河水中的汙染物濃度高出數十倍，在一定條件下，底泥中各種汙染物向上覆水的釋放及其耗氧礦化是導致水體do 下降和水質惡臭的主要原因之一，對河流水質有重要的影響[5-7]。
可以說，底泥是河道中主要的內在汙染源。除此之外，河流內部汙染源也包括了藻類植物、水面漂浮物等，對水體的影響主要是耗氧性汙染、富營養化汙染或毒性汙染。
綜上所述，護城河汙染的形成和加劇不是某一種因素造成的，因此對於護城河的治理、維護，常規措施很難達到預期的效果。
2 生態修復方案設計
2. 1人工浮島+接觸氧化技術設計方案
(1) 淨化機理。人工浮島淨化水體的機理主要是通過植物在水中生長的根系，大量吸收利用生長所需的氮、磷等營養元素，從而直接將水體中的富營養物質輸出。人工浮島還可通過植物根系形成乙個生物膜，通過其中微生物的分解和合成代謝作用，有效地去除汙水中的有機汙染物和其他營養物質[8]。
生物接觸氧化技術是指以人工合成接觸材(如塑料、纖維等)為載體，利用在其表面形成的黏液狀的生物膜對汙染水體進行淨化。
根據人工浮島- 生物接觸氧化組合工藝的以上特點，通過對護城河水體水質的實際分析，擬在護城河東北角試點及尚德門以西400m處設計改進型人工浮島，以改善護城河北段火車站周圍的水體。
(2) 人工浮島的設計。基於護城河北段設計區域河寬在13 m左右，人工浮島結構單元沿河斷面交錯分級布置的原則人工浮島以2.0 m×2.
0m×0.3m 的長方體為乙個種植單元，其中0.3 m 指水下生物填料的厚度。
種植單元的數目可根據設計區域的具體情況自由組合，初步設計在尚德門以西400 m處河段設8個浮島種植單元，護城河東北角設15個人工浮島種植單元，見圖4、圖5。浮島單元的數量可根據護城河不同時間水質的變化情況進行合理的調整，以應對浮島破損、個別植株生長不良等突發狀況，即該方案的靈活機動性很強。
對於浮島植物的選擇，水生或溼生植物是人們優先考慮的研究物件。根據柳驊等人多次試驗證明在浮島上栽植成功且具有較好的水質淨化效果的是香根草、美人蕉、鳳眼蓮等植物[9 ]。故本次在護城河上修建的人工浮島亦採用香根草、鳳眼蓮、美人蕉等為浮島植物。
2. 2 阿科蔓生態基+ 復合菌種設計方案
參考上海市新漁浦河段微生物修復工程[10]，西安市護城河東段採用復合菌種修復技術較為合理。
(1) 在氣溫合適的季節，以活性生物復合劑yl- h15為先鋒生物菌種，投撒至護城河東段的底泥中，啟動生物修復程序，建立缺損的腐食食物鏈，促進底泥礦化，進而帶動上覆水體好轉。根據護城河東段的水質狀況，各投加點yl- h15型復合菌種的投加量按水域面積以100 g/m2 計。
(2) 之後的乙個月時間裡，通過觀測檢測b、c、d點的各項水質指標，在各個投加段面上補投ylh40(高濃度汙水分解復合菌種)，以促進東段水域生態系統的恢復，提高護城河水體的抗衝擊能力。
(3) 在工程中期，在護城河兩岸每隔150m處及溢流堰上，布設阿科蔓生態基。通過阿科蔓生態基聚集微生物的作用來促使整個水域的生態平衡,建立完善的水生生物食物鏈。為保證護城河的整體景觀不受影響，阿科蔓生態基的平面尺寸初步設計為0.
8m×2. 0m，置於水下，分上、中、下三層。
(4) 改造長樂橋下汙水口溢流堰的構造，在溢流堰前設計簡易沉砂井，並沿岸鋪設吸泥管，從而使該區域的清淤工作可由吸泥車來完成。在護城河東北角設簡易攔汙柵，定期打撈厭氧脫落的生物膜以及上浮汙泥等懸浮雜質。
(5) 工程後期，在對護城河兩岸的非法垂釣現象進行一定控制的前提下，根據護城河河水中的指示生物的生長情況，選擇投種一些沉水植物及水生動物，如螺螄、河蚌、鯽魚等耐汙能力強的水生生物。進而促進護城河整個水生生態系統的平衡，並提高護城河水體的抗衝擊能力。
3 結語
為了徹底改善護城河水質，本文對於護城河整治過程中「治標不治本」的現狀，考慮護城河景觀水體自身的特點，**研究了針對護城河不同河段各自的水質情況設計生態修復方案: 對護城河東北角至安遠門河段利用人工浮島+接觸氧化技術修復受汙染水體; 在護城河東段利用阿科蔓生態基+ 復合菌種組合技術，改善該河段較嚴重的水體有機汙染及底泥汙染，並減弱汙水對下游生態構築物的衝擊,保持護城河水質能夠持續維持在良好的狀態。
參考文獻:
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