生态排水沟在乌梁素海水环境治理中的应用前景.pdf
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1、生物多样性与自然保护HUANJINGYUFAZHAN生态排水沟在乌梁素海水环境治理中的应用前景王文达1,3,霍轶珍1,3,郭富强2,3,徐红梅1,3(1.河套学院,内蒙古 巴彦淖尔 015000;2.内蒙古农业大学,内蒙古 呼和浩特 010010;3.内蒙古自治区河套灌区灌溉排水工程技术研究中心,内蒙古 巴彦淖尔 015000)摘要:本文针对现阶段河套灌区农业面源污染日趋严重、乌梁素海富营养化加剧和水环境变差的现状,基于“源头控制,过程阻断、末端治理”的湿地治理理念,建议在乌梁素海水环境治理中综合采用自然生态与人工强化的技术手段,通过在河套灌区原有土质排水沟的基础上增设生态护坡和控制性建筑物等
2、工程措施构建生态排水沟,最大程度削减排入乌梁素海的污染物总量,减轻乌梁素海富营养化程度,从根本上改善乌梁素海水环境,并对生态排水沟构建的关键技术开展研究。关键词:乌梁素海;水环境污染;河套灌区;生态排水沟中图分类号:X321文献标识码:A文章编号:2095-672X(2023)03-0023-06DOI.10.16647/15-1369/X.2023.03.005The application prospect of ecological drainage ditch in the water environment treatmentThe application prospect of e
3、cological drainage ditch in the water environment treatmentof of Ulansuhai LakeUlansuhai LakeWang Wenda1,3,Huo Yizhen1,3,Guo Fuqiang2,3,Xu Hongmei1,3(1.HetaoUniversity,BayannurInnerMongolia015000,China;2.InnerMongoliaAgriculturalUniversity,HohhotInnerMongolia010010,China;3.IrrigationandDrainageEngin
4、eeringResearchCenter,HetaoIrrigationDistrict,InnerMongoliaAutonomousRegion,BayannurInnerMongolia015000,China)Abstract:In view of the current situation of increasingly serious agricultural non-point source pollution,intensified eutrophication and deteriorating water environment of Ulansuhai Lake in H
5、etao Irrigation District,this paper proposes to adopt natural ecology and artificial strengthening technical means in the environmental treatment of Ulansuhai Lake based on the wetland management concept of source control,process blocking and end treatment.By adding ecological slope protection and c
6、ontrol buildings and other engineering measures to construct ecological drainageditch on the basis of the original soil drainage ditch in Hetao irrigation District,the total amount of pollutants discharged into Ulansuhai Lake can be reduced to the greatest extent,the eutrophication degree of Ulansuh
7、ai Lake canbe reduced,and the seawater environment of Ulansuhai Lake can be fundamentally improved,and the key technolo23SHENGWUDUOYANGXINGUZIRANBAOHU环境与发展HUANJINGYUFAZHAN乌梁素海位于河套灌区东南端乌拉特前旗境内,面积为293km2,是全球范围内荒漠半荒漠地区极为少见的具有集气候调节、蓄滞洪水、涵养水源、改善环境、控制污染、保护物种基因多样性和维护区域生态平衡等多种功能于一体的大型草原型浅水湖泊14。但不同于国内外大部分湖泊的
8、利用自然径流补水,乌梁素海主要补水来源是内蒙古河套灌区的农田排水、全市工业城镇废水和沿山山洪水,是河套灌区排水系统的容泄区。1数据来源1.1乌梁素海水环境与河套灌区灌溉排水工程密切相关河套灌区是全国乃至亚洲最大的一首制自流灌区,总控制面积1679.31km2,灌溉面积1068km2,是我国重要的商品粮基地12。灌区从三盛公水利枢纽引水,经由总干渠向灌区供水,然后经各级排水沟道退水到总排干沟,形成一个有灌有排、灌排配套的大型灌区3。乌梁素海既是河套灌区内最大的湖泊湿地,也是河套灌区约6900km2农田灌溉退水唯一的受纳水体和排水通道。它接纳了河套灌区90%以上的排水,经过湖泊的生物生化作用后排入
9、黄河,客观上起到改变黄河水质、调控黄河水量的作用,减轻了农田排水对黄河水质的影响,它的存在对巴彦淖尔市乃至内蒙古自治区农业生产和生态环境的发展中都起着非常重要的作用56。1.2乌梁素海水环境恶化原因分析1.2.1农业面源污染是造成乌梁素海水环境恶化的主要原因河套灌区作为国家重要的商品粮基地,农业生产中农民为追求粮食高产,普遍存在过量施用化肥农药现象,加之不尽合理的地面灌水方法,特别是河套灌区特殊的秋后淋盐、春季保墒的秋浇制度,造成大量氮磷等营养元素经农田径流进入农田排水沟,而各级排水沟中含有大量污染物、营养盐的水基本没有经过净化处理就排入乌梁素海,不仅造成氮、磷元素大量流失的经济损失,也使乌梁
10、素海水体营养化,盐化、矿化和沼泽化不断加剧78,而且大量营养物质的汇入和适宜的气候条件给乌梁素海大量的沉水植物和挺水植物提供了理想的生长条件5。每年 511 月初,乌梁素海北部沉水植物形成茂密的“水下草原”,植物物种向单一化方向发展,生物多样性受到严重威胁,而且绝大部分得不到利用的水生植物腐烂沉积造成内源性污染,加剧了湖泊水体水质的恶化,水生态安全受到严重威胁,净化和拦截污染物能力下降,湿地生态功能有所退化9。2018 年中央环保督查意见中特别提出:“巴彦淖尔市乌梁素海接纳河套地区90%以上的农田排水,超过36%的总氮、55%的化学需氧量和62%的总磷来自农业污染,是乌梁素海污染主要来源,需要
11、下大功夫治理”。因此,要改善乌梁素海的水环境,就必需在河套灌区的各级排水沟中对农田退水中的氮、磷等污染物,利用拦截、阻断和降解技术进行深度处理与再净化,建立具有消纳农业面源污染物质的健康生态系统,最终实现整个农业生态环境系统结构、功能从本质上的提高和优化。gies of ecological drainage ditch construction are studied.Key words:Ulansuhai Lake;Water environment pollution;Hetao irrigation District;Ecological drainage ditch24生物多样性与自
12、然保护HUANJINGYUFAZHAN1.2.2河套灌区的农田排水沟的生态拦截、修复功能不足农田排水沟是农田生态系统的重要组成部分,也是灌区农业面源污染截留和净化的第一道屏障,是污染物向下游水体汇集、迁移的主要通道1314。大量研究表明,农田排水沟渠具有线性湿地的特性,在“拦截”和“修复”污染物的过程中发挥着重要作用。排水沟渠内水草、底泥对N有非常强的吸附作用,营养物质在排水沟的流动过程中可以通过底泥吸附、植物吸收和微生物降解等多种机制被吸收、固定或脱离排水沟1315。彭世彰等16试验得出沟塘可使出流水中TN、TP平均质量浓度分别较入口减少22.0%、9.6%;周友新等17提出基于小型湿地的农
13、田排水处理模式,使旱田排水中的TP、TN质量浓度分别降低了84.1%和88.7%。这些现象也可认为是自然生态系统的一种自我“修复”功能。但是,在河套灌区对农田氮(N)、磷(P)等污染物基本没有进行深度处理与净化,排水系统的基本不能够拦截这些多余的N与P。主要是因为排干沟接纳河套灌区农村生活污水和农田排水,水质普遍不达标,各排干沟多年水质达标率不到 50%。灌区排水系统功能单一,缺乏生态化设计和相应的沟道污染物“过程阻断”控制措施考虑,相应的污染控制工程基本没有配套,大多数排水沟自由排放污水,排水沟“拦截”污染物功能有待提高。现有土质排水沟内的植物缺少筛选和种植管理,当地自然生长的芦苇疯长,物种
14、单一,过度生长的芦苇腐败后落到沟底对水造成二次污染,导致水流不畅,已经严重阻碍排水系统运行,排水沟降解N、P等污染物的程度和生态“修复”功能也有待提高。灌区部分沟道目前因塌坡、雨水冲刷边坡、排退洪水造成严重淤积,过水断面减少,排水不畅,达不到设计要求,输水沟道深度不满足排除地下水的要求,明沟排水排盐作用逐渐减弱甚至消失。而且田间排水毛沟大部分已被损毁变为耕地,失去排水功能,农田排水不能以最短路径进入排水沟,其含有的大量 TN、TP 等污染物不能尽快排出,严重污染灌区土壤和地下水环境。2结果与分析2.1河套灌区构建减污型生态排水沟的必要性目前,农业面源污染治理基本上是遵循“源头控制、过程阻断、末
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