Восстановление природоприближенного состояния рек урбанизированных территорий

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет»

Восстановление природоприближенного состояния рек урбанизированных территорий

Соколова О.В

Рассмотрена проблема экологического состояния водных объектов городских территорий. Изучены основы природоприближенного восстановления водотоков. Представлены возможности применения биологических очистных фильтрующих сооружений.

Ключевые слова: водотоки урбанизированных территорий, природоприближенное восстановление, габионы, биоплато.

NATURE RESTORATION OF THE RIVERS OF URBANIZED AREAS

Sokolova O., Krasnogorskaya N.

The article considers the problem of the ecological state of water bodies in urban areas. The fundamentals of nature-based restoration of watercourses are studied. The possibilities of using biological purification filtering facilities are presented.

Keywords:watercourses of urbanized areas, nature restoration, gabions, constructed wetland.

Оценка экологических условий в реках имеет решающее значение для их надлежащего управления и восстановления. Во многих частях мира восстановление рек становится все более привлекательным, что отражается в увеличении числа проектов, увеличении финансовой поддержки и многочисленных публикаций. В международных правовых рамках излагаются амбициозные цели по сохранению и улучшению биологического разнообразия в водных экосистемах в частности.

Широкие распространенные факторы изменения (например, деградация речной гидроморфологии) и барьеры для реализации (например, ограниченная доступность площадей в водосборных бассейнах). Существует общее несоответствие между принятыми речными мерами и требованиями, предъявляемыми национальными или международными правовыми рамками. В то время как речные проекты обычно выполняются в небольших масштабах, законодательный спрос заключается в улучшении экологической целостности целых водосборов [3].

В число основных задач восстановительных проектов входят:

биоразнообразие и восстановление гидроморфологических процессов;

восстановление и управление физическими процессами и седиментацией;

оценка и мониторинг успешности проектов по восстановлению рек;

внедрение мероприятий по восстановлению рек;

восстановление в масштабах речных бассейнов с целью реабилитации рыболовства:

планирование и мониторинг;

риски затопления и восстановление рек;

крупные плотины и восстановление рек.

Важность зеленых зон все чаще рассматриваются для восстановления городских экосистем. Международные исследования, касающиеся потребности людей в городских пейзажах подчеркнули основополагающую роль осуществления озеленения в городах не только по социальным и эстетическим соображениям, но и по экологическим целям. Такие проблемы, как эрозия почвы, разливы рек, отсутствие биоразнообразия часто встречаются в городских условиях, а в последнее десятилетие методы экологического планирования и проектирования стали активно реализовываться на городских территориях. В частности, применение биоинженерии и экологических принципов в городском масштабе [4].

К началу 20 века почти нет полностью естественных реки в мире. В развивающихся странах городские реки прежде всего загрязненных органическими веществами, относящимися к внутренней и промышленной деятельности из-за неадекватности канализационных систем и других загрязнений. Из-за отсутствия удобных и эффективных методов очистки сточных вод с более низкой стоимостью (например, инвестиций в строительство, эксплуатационных расходов и потребления энергии) выгрузка большинства необработанных сточных вод непосредственно в городские реки является обычной практикой во многих городах и небольших городах, что приводит к серьезное загрязнение речных бассейнов [6].

Метод очистки речной воды, в частности путем повышения способности самоочищения реки, следует использовать только после улучшения реки и проекты улучшения качества окружающей среды были широко проведены [5].

Когда водоток загрязнен, река может очистить себя некоторыми физическими и химическими воздействиями, такими как протекание, разбавление, осаждения и адсорбции, которые называются самоочищением. В некоторых случаев, загрязнение рек происходит быстрее, чем пропускная способность речной воды до восстановления, которое может оказать неблагоприятное воздействие на его способность к самоочищению. Самоочищение - это процесс, в котором сбалансированное восстановление водной среды место путем одновременного участия или в некоторых последовательность физических и химических факторов, биологическая, гидравлические и морфологические характеристики реки.

Одним из эффективным методом очищения водотоков является применение биологического плато, представляющие собой инженерные системы, которые спроектированы и изготовлены для использования естественных процессов, связанных с растительностью водноболотных угодий, почвами и связанными с ними микробными комплексами для содействия очистке сточных вод. Они призваны использовать многие из тех же процессов, которые происходят в естественных водно-болотных угодьях, но делают это в более контролируемой среде. Водно-болотные угодья для очистки сточных вод могут быть классифицированы в соответствии с формой жизни доминирующего макрофита, в системы с свободно плавающим, плавающие лиственные, внедренные всплывающие и погруженные макрофиты. На рисунке 1 показана схема для различных типов построенных водно-болотных угодий.

Рисунок 1 - Основные характеристики различных типов построенных водно-болотных систем очистки сточных вод: Г - горизонтальное, В - вертикальное

Различные типы построенных водно-болотных угодий могут комбинироваться или объединяться для достижения более высокого эффекта очистки. Различные типы сконструированных водно-болотных угодий различаются по своим основным проектным характеристикам, а также в процессах, которые отвечают за удаление загрязнений.

Типичные водно-болотные угодья с появляющимися макрофитами представляют собой мелкий запечатанный бассейн или последовательность бассейнов, содержащих 20-30 см укореняющейся почвы с глубиной воды 20-40 см. Плотная эмерджентная растительность покрывает значительную часть поверхности, обычно более 50%.

Биоплато эффективно при удалении органических веществ путем деградации микроорганизмов и осаждения коллоидных частиц. Суспендированные твердые вещества эффективно удаляются путем осаждения и фильтрации через густую растительность. Азот удаляется главным образом путем нитрификации (в водном столбе) и последующей денитрификации (в слое подстилки) и испарения аммиака при более высоких значениях рН, вызванных фотосинтезом водорослей [7].

Для увеличения эффективности очистки водотока необходима предварительная очистка поверхностного стока, поступающего в реку. В связи с этими обстоятельствами актуально применение габионные очистные фильтрующие сооружения ливневых стоков, в основу работы которых был положен известный экологический подход, заключающийся в мобилизации природных возможностей самоочищения экосистем водных объектов.

Открытые самотечные габионные очистные сооружения относятся к природоподобным быстропроектируемым и быстровозводимым сооружениям и обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными очистными сооружениями, которые строятся из бетона и металла, с применением насосов, электричества и т.п. Они не деформируют природный ландшафт, а "вписываются" в него, эстетически являясь более привлекательными, чем традиционные сооружения [1].

Приробоподобные очистные сооружения являются открытыми самотечными сооружениями, и для их работы не требуется применения насосного оборудования, электричества, строительства служебных помещений, надёжны в работе и практически безаварийны. Их обслуживание возможно с применением обычной строительной техники и не требует специально обученного персонала.

Поверхностный сток от дорог, промышленных объектов и городских полигонов по отводящему каналу, построенному из габионов, поступает в отстойники, где происходит седиментация.

Рисунок 2 - Конструкция габиона для поверхностного стока

Габионы часто используются для борьбы с наводнениями; ступенчатая конструкция увеличивает скорость рассеивания энергии в канале и хорошо подходит для построения водосливов габиона.

Поверхностный сток самотёком c автодорог, промышленных площадок и городских свалок поступает в сооруженные из габионов отстойники, где происходит осаждение взвешенных веществ. После чего поверхностный и ливневой сток попадает в водоток. Далее речная воды поступает на биоплато, представляющее собой искусственный водоём, засаженный высшими водными растениями (макрофитами).

С целью повышения эффективности работы биоплато возможно их заселение гидробионтами, применяемые для очистки воды от органических загрязнителей. Наличие в составе открытых самотечных очистных сооружений биоплато создаёт предпосылки поддержания и реализации собственных реабилитационных ресурсов созданной экосистемы [2].

Благодаря совместному действию сообщества растений и микроорганизмов, населяющих биоплато, происходит очистка стока не только от органических веществ и нефтепродуктов, но и от тяжёлых металлов.

Таким образом, в течение последних пяти десятилетий строительство биоплато (водноболотных угодий) развивалось в надежной технологии обработки, которая может применяться ко всем типам сточных вод, включая сточные воды, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды, выщелачивание мусорных свалок и ливневой сток. Загрязнение удаляется с помощью процессов, которые являются общими в естественных водно-болотных угодьях, но в построенных биоплато эти процессы протекают в более контролируемых условиях. Все типы построенных водно-болотных угодий очень эффективны при удалении органических веществ и взвешенных твердых веществ. Данные очистные сооружения требуют очень низкий или нулевой расход энергии, поэтому затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание значительно ниже, чем в обычных системах очистки. В дополнение к очистительным способностям, биологические очистные фильтрующие сооружения часто проектируются как экосистемы с двойным или многоцелевым распределением, которые могут обеспечивать другие экосистемные услуги, такие как борьба с наводнениями, поглощение углерода или местообитание диких животных.

Список литературы

Кромер, Р. Природоприближенное строительство и восстановление водных объектов/ Р.Кромер//Приволжский научный журнал. - 2007. - №4. - С.121-127.

Попов, М.А.Природоохранные сооружения/Попов М.А., Румянцев И.С. - М.:КолосС, 2013. - 520с.

Sonja C. Jдhnig. A comparative analysis of restoration measures and their effects on hydromorphology and benthic invertebrates in 26 central and southern European rivers / Sonja C. Jдhnig,

Karel Brabec, Andrea Buffagni, Stefania Erba, Armin W. Lorenz, Thomas Ofenbцck, Piet F. M. Verdonschot, Daniel Hering //Environmental Management. - 2010.- Vol. 47(3).- P.671-680.

Roberto Revelli. Urban Forests, Ecosystem Services and Modeling/ R. Revelli // Forestry Research and Engineering: International Journal. -2017.- Vol. 1(2).

Hairun Aishah Mohiyaden. Conventional methods and emerging technologies for urban river water purification plant: a short review/ Hairun Aishah Mohiyaden, Lariyah Mohd Sidek, Gasim Hayder Ahmed Salih, Ahmad Hussein Birima, Hidayah Basri, Ahmad Fauzan Mohd Sabri, aMd. Nasir MD.

Noh// Asian Research Publishing Network. - 2016. - Vol.11(4). - P.2547-2556.

Wu et al. A review on the sustainability of constructed wetlands for wastewater treatment: река экологический водный очистка

design and operation/ H. Wu, J. Zhang, H.H. Ngo, W. Guo, Z. Hu, S. Liang, Wu et al, J. Fan, H. Liu // Bioresour. Technol. - 2015.- Vol. 175.- P. 594-601.

Jan Vymazal. Constructed Wetlands for Wastewater Treatment/ Jan Vymazal// Water. - 2010.- Vol. 2(3).- P. 530-549.

Размещено на Allbest.ru