项目名称：引进河道内并联水路多级强化水质净化生态技术
申请单位：**市水利规划设计研究院
项目负责人：黄炳斌
联系人： 尚彩霞
联系电话： 010-88823236
e-mail： caixshang@163.com
单位地址：**市海淀区车公庄西路21号
邮政编码：100048
归口单位：**市水务局
申请日期：2009年5月28日
水利部“948”项目管理办公室制
2009年5月 28 日
填 写 说 明
1. 该报告按照所提供的格式用计算机填写，2. 字体采用仿宋体，3. 字号为小四号，4. 用a4纸打印。
5. 承担单位名6. 称须填写全称，7. 并与单位公章一致。封面加盖公章。
8. 归口单位为负责审定所属各单位申请项目，9. 并统筹向科技计划主管部门申报的单位。部直属科研院所、企事业单位可直接申报，10. 流域机构所属科研单位通过委科技部门申报，11. 地方科研单位通过地方水利厅（水务局）申报。
12. 对于有引进内容的项目要详细填写引进的设备13. 、仪器、技术、软件、专利、引进的国别、技术持有单位、规格、数量等内容；没有引进内容的项目则不14. 必填写上述内容。
15. 聘请外国专家和出国培训、考察经费应依据国家有关外事规定核算，16. 写出测算依据。
17. 国外设备18. （产品）购置费指19. 从国外购买设备20. 、仪器、技术、专利、软件等产品的费用。
21. 经费预算须遵照《水利部中央级项目支出预算管理细则》要求填写。
22. 项目执行期限原则上不23. 超过3年。
24. 该报告必须实事求是逐项填写，25. 表达要明确、严谨。凡不26. 符合资助范围，27. 项目内容不28. 具体、目标29. 不30. 明确，31. 填写内容不32. 全，33. 文字不34. 通，35. 手续不36. 完备37. 的可行性研究报告，38. 不39. 予受理。
40. 该报告书面材料一式六份，41. 报送水利部“948”项目管理办公室，42. 电子版通过网上申报上传。书面材料寄至**市海淀区玉渊潭南路3号c座 水利部科技推广中心  水利部“948项目管理办公室  (邮编100038)

 
项目基本信息表   
项目名称 引进河道内并联水路多级强化水质净化生态技术 所属专业 环境保护与生态建设   
项目类型  应用基础 社会公益 技术开发 技术引进 推广转化   
     ü    
申请单位 **水利规划设计研究院 邮政编码 100048   
通讯地址 **市海淀区车公庄西路21号   
单位属性 □科研机构  þ设计单位   □大专院校   □企事业     □其它   
项目负责人  姓名 黄炳斌 性别 男 出生年月 1971年12月   
  职务 副总工 职称 高工 专业 水环境与水生态   
  身份证 420106197112104933 联系电话 010-88416494   
  单位 **水利规划设计研究院 手机 13391766979   
项目联系人  姓名 尚彩霞 传真 010-88823235 联系电话 010-88823236   
  e-mail caixshang@163.com 手机 13681140520   
归口单位 **市水务局 协作单位 中国水利水电科学研究院   
项目内容及
解决主要问题 工程项目在永定河三家店～京原路河段建设水质改善生态修复示范工程。
工程沿河道长（600+400）m，核心工作区沿河流方向依次分别设计（1）预处理前置单元段；（2）河道水质强化净化生态处理单元段；（3）河道生态系统恢复单元段。
主要目标为改善河流水质和恢复河流水生态环境。   
预期成果 （1）沿永定河三家店～京原路河段建设生态修复工程1km；
（2）以污水处理厂退水为处理对象，该工程出水对总氮的去除效率为30%-50%，总磷的去除率超过30%。   
引进内容
（国别、技术持有单位、型号、数量等） 1、《河道内并联水路多级强化水质净化生态技术》
2、中国水利水电科学研究院
3、-
4、1套 引进
经费    76万元   
出国培训     人 国家  天数  经费      万元   
邀请外国专家    人 国籍  天数  经费      万元   
执行周期 24月 示范地点或依托工程 永定河三家店～京原路河段   
总经费  万元  其中  国拨经费 98万元   
      自筹经费 108万元   
1、 项目的必要性、先进性、解决的关键问题及目的意义
1、项目的必要性
永定河是海河水系最大的一条支流，是**的母亲河，是中华文明的重要发祥地，孕育了**深厚的文化底蕴和独特的人文资源。根据**城市总体规划，永定河定位为京西绿色生态走廊，城市西南的生态屏障。目前永定河三家店以下河段常年断流，河道生态系统严重退化，在石电灰管桥～京原路段河道两侧仍有高井和中门寺沟污水入河。改善河道水景，恢复河道生态水环境，建立西南生态屏障和水岸经济是亟待解决的问题。由于永定河是**重要的水源地和地下水补给区，为实现永定河的生态功能、防洪功能和水源保护功能，亟需对入河污水和河道内污水进行处理。由于河道两侧用的十分紧张，加上无用电设施，只能采用占地相对较少，维护管理均比较方便的技术。《河道内并联水路多级强化水质净化生态技术》是一种投资少、占地小、维护和管理均较为方便的生态水处理技术，其应用范围较广，适合永定河河道断面形式和水文情势，以及河流水质特点和水质改善要求，推广价值大。通过引进该技术，并加以消化吸收，形成适合永定河河道生态修复的适宜原位水质净化处理技术，将有助于实现水质改善和河流生态修复的目标，确保**城市总体规划中永定河河道功能定位实现。
2、项目的先进性
《河道内并联水路多级强化水质净化生态技术》充分考虑河道特征、水文情势、堤防布置、河道景观等因素，结合河流水环境特征，突破河道断面构建技术、河道生态水力模拟技术，河道形态和河床形态优化技术，形成适宜的河道水流形态和多样化的生物栖息地环境，构建切实可行的生态河道构建关键技术，促进河流水环境整体改善和水生态系统恢复。
同时，该技术将有效性、适用性、经济性和长效性相统一，提出纳污河流生态修复技术体系, 为形成河流水环境治理与生态修复修复的完整技术体系和整体解决方案提供技术支撑，推动河流水生态恢复、水质改善，促进流域水环境保护和水生态系统建设。
3、解决的关键问题
该技术充分考虑河道、河流特征和景观等因素，将技术的有效性、适用性、经济性和长效性高度统一，能有效改善水质，提高水环境质量，恢复河流水生态环境。
4、目的意义
《河道内并联水路多级强化水质净化生态技术》是一种针对河道内水质净化的生态技术，以水量和流态的优化调节为基础，以生态水质净化为主导，通过多级水质净化程序实现河道内污水净化，对纳污河道水环境质量整体改善和城市河流生态系统修复有显著效果。
该技术突破河道纵横断面构建型式、水流流态设计、生态护槽护岸材料等关键技术，工程项目的实施，可以为北方城市河流水环境治理与生态修复修复的完整技术体系和整体解决方案提供技术支撑，推动北方城市河流水生态恢复、水质改善，促进流域水环境保护和水生态系统建设。   
2、 国内外同3、 类技术概况、水平及发展趋势
随着人们对水环境和生态系统保护意识的增强以及人与自然和谐发展概念的提出，利用生态工程技术进行水环境改善和生态系统修得已经得到越来越广泛的共识。
当前利用生态工程技术进行水环境改善和生态系统修复已经成为一种趋势，尤其在欧美等发达国家，在这一领域的研究及工程实践方面已经取得了一些成果。
1、水质改善技术国内外研究现状
水质改善技术领域，国内外目前均取得了一定成果，其中相对比较成熟的技术有以下几类：
（1）河道曝气增氧
河道曝气技术是根据河道水体受到污染后缺氧的特点，人工向水体中充入空气或氧气，加速水体复氧过程，以提高水体的溶解氧水平，恢复和增强水体中好氧微生物的活力，使水体中的污染物质得以净化，从而改善河流的水质。河道水体人工曝气复氧是一种有效的河流生物-生态修复技术，曝气复氧对消除水体黑臭的良好效果已被国内一些实验室试验及河流曝气中试所证实。对于长期处于缺氧状态的黑臭河流，要使水生态系统恢复到正常状态一般需要一个长期的过程，水体曝气复氧有助于加快这一过程。由于河道曝气复氧具有见效快、效果好、投资与运行费用相对较低的特点，已成为一些发达国家如美国、德国、法国、英国及中等发达国家与地区如韩国、香港等在中小型污染河流污染治理经常采用的方法。根据需曝气河道水质改善的要求、河道条件、河段功能、污染特征等的不同，河道曝气复氧一般采用固定式充氧站和移动式充氧平台两种形式。当河道较浅，没有航运功能要求或景观要求，主要针对短时间的冲击污染负荷时，一般采用机械曝气方式，即将叶轮式、水车式或浮桶式等机械曝气设备直接固定或悬浮安装在河道中对水体进行曝气，以增加水体中的溶解氧。我国在河道治理中多采用机械曝气形式。此外还有射流曝气和水力曝气等多种形式。移动式充氧平台是在需要曝气增氧的河段上设置的不影响河道航运功能，并且可以自由移动的曝气增氧设施。国外报道较多的是曝气船。这种曝气形式的突出优点，可以根据曝气河道水质改善的程度，机动灵活地调整曝气船的运行，从而达到经济、高效的目的。德国在saar河、英国在thames河口、澳大利亚在swan河的治理中均采用了这种方式，国内在苏州河治理中也采用了河道曝气复氧船。
（2）生物膜技术
河流中水生植物、沙石和沉积物表面通常生长有一层对有机污染物有降解净化作用的生物膜-周丛生物，主要由藻类、细菌、原生动物等组成。为了强化周丛生物对河水中有机污染物的去除作用，可以用卵石等作填料，在河滩或者河岸构筑渗流生物膜净化床。渗流生物膜净化床因填料材料和粒径的不同，除了生物降解有机物外，还可能产生物理吸附、沉降，过滤等作用，去除悬浮物和氮、磷、重金属等。净化床填料通常是粒径5-40cm的卵石，分级装填，此外还可选择易被微生物附着的废砖块、废陶或沸石等功能填料。采用独特的生物填料作为微生物生存的载体达到强化河道水质净化的目的。利用该类载体作生物填料，在生物填料的表面和里面通道都可以长出致密的生物膜，给微生物提供巨大的生存空间，增加生态区好氧菌的数量，同时配合河道曝气技术，加快载体附着微生物的生长繁殖和新陈代谢，提高处理效率，缩短处理时间。渗流生物膜净化床技术在日本江户川支流坂川和京都市、韩国的良才川和泰国的河水净化中都有研究和应用，取得了较好的效果。
砾石间接触氧化也使用生长在砾石表面上的生物膜过滤。拦河而建的进水堰将河水引入在河流滩地上开挖的水沟中，而后流到砾石骨料床上，最后通过排水管再排入河道。砾石接触氧化的基本原理是生物氧化净化和沉淀去除悬浮物净化。目前应用得比较多有美国aquamantics、深圳河道治理的生物飘带技术等，滇池863项目中也有关于人工仿真水草的研究。
（3）藻类控制技术
藻类的去除与控制是河道水体水质恢复的难题之一。目前国际上采用的技术主要有三类：化学方法， 采用加入化学药剂杀藻、加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰脱氮等，但是易造成二次污染；物理方法，主要有疏挖底泥、机械除藻、引水冲淤等，但往往治标不治本；生物-生态方法，采用放养控藻型生物、构建人工湿地和水生植被。水生高等植物能大量吸收水体中n、p等营养物质，通过除草的方法可将n、p等营养物质与能量有效的输出，如波兰在wariak湖中放养鱼类，日本霞浦湖边上的生物公园等通过生物方法来控制水体中的藻类。近年来，利用鲢、鳙等滤食性鱼类对水华进行控制的方法引起了人们的重视。上海的漕溪河就曾投放了鲢、螺、蚌等水生动物，一方面可以实现生产力的转换，一方面能控制水华的发生，同时，这也是恢复和维护健康水生态系统所必须的，起到了维护生态平衡，净化水体的作用。还有相关研究表明，利用浮游动物摄食浮游藻类来控制藻类密度可以达到很好的效果。
（4）生物修复技术
目前已经开发出多种用于污染水体生物修复的方法及其实施技术，主要包括土著微生物培养法、投加外来微生物法、和高等生物修复法等，工程实施主要有原位修复技术、异位修复技术和原位一异位联合修复技术。生物修复中可利用的生物包括微生物(细菌、真菌)、原生动物和高等动、植物等多种生物.利用生物修复技术治理城市水体的污染是一项新兴的污染治理技术，尤其是针对城市污染河流，国内外学者在这方面进行了不少研究。污染河道生物修复技术具有以下优点：微生物经筛选、定向驯化、富集培养，可以对大多数有机物质实现高效降解，处理效果好；造价相对较低，且不需耗能或低耗能，运行成本低廉；无需向水体投放化学药剂，不会形成二次污染；与绿化环境及景观改善相结合，创造人与自然相融合的优美环境。美国绿净公司fl0-1200菌种，在曝气条件下，对纽约中央公园的湖泊和印度的河道治理中都取得了成功；国内也曾将光合细菌包埋固定后，用于处理府南河水样，codcr去除率达90%以上；美国的促生剂在中国也有较成功的应用；华南所在利用土著微生物培养液和em菌剂对被污染河道、人工景观湖的实验研究中也取得了好的处理效果；重庆桃花溪水体采用美国cbs公司的研制的微生物制剂，在流动水体中，无固定设备和完全自然状态下，用喷洒微生物的方法把被污染河道水体中有机物转化为无机物，取得了良好的试验效果。
（5）引水冲污—水力调控技术
引水冲污是通过水利设施（如闸门、泵站）引入上游或附近的清洁水源对河道进行冲刷，以提高河道水的自净能力，缓解河道水质污染状况。引水冲污可以迅速地消除河道的黑臭，改善水质污染状况，在国内的福州、广州、中山、佛山、齐齐哈尔、杭州等城市都得到了应用。
（6）河道旁路生物滤池处理技术
河道净化生物滤床技术因考虑到在河道内对行洪的影响，大都是通过另外设置的旁路系统来实施。生物滤床技术净化原理主要表现在：接触沉淀作用，受污染的河道水流中的ss在碎石之间缓慢迂回流动过程中被物理性截滤而沉淀下来；物化吸附作用，溶解性污染物，由于物化作用被吸附到生态碎石的生物膜上；生物降解，被物化吸附的污染物在好氧条件下，经生态碎石的生物膜降解成为无机物。即利用颗粒填料的接触沉淀、物理筛滤作用以及在颗粒填料表面形成的各种细菌、藻类、原生动物、轮虫类、贫毛类等微小后生动物一起所构成的生物膜对污染物进行生物净化作用。
2、生态恢复技术国内外研究现状
目前的河道生态系统恢复技术主要考虑四方面的需求：生态方面，包括生物物种、生物栖息地生态类型、水陆域廊道、水质净化、生态保育、生态恢复等；安全方面，包括河道形态稳定性、河道边坡稳定性等；社会方面，包括公众需求、土地、发展规划等；经济方面包括因地制宜、就地取材等。根据城市河流的水文情势、生态功能、污染源等，目前国内外的河流生态恢复主要从两方面进行：恢复河流生态系统的物理环境，包括河床、河道形态、护坡等，以及改善河流的水质状况，为生态系统物种恢复提供基础；河道生态系统生物链恢复技术，包括水生植物恢复技术、底栖动物恢复技术、鱼类恢复技术、生物操纵技术等，通过物理环境改善技术、生态生物链恢复技术的集成，促进、加速河道生态系统恢复和重建。
（1）河道生态系统物理环境改善技术
河道生态系统受控于物理环境、生物环境的相互作用，其中物理环境是河道生态系统生存和发育的基础，主要是物理化学因素，而目前多数的人为影响主要是改变河道形态、河床类型以及其他物理性质，影响水体化学指标，进而影响河道生态系统的物种多样性。河道生态系统的物种多样性主要受控于水流形态、栖息地连接度、河道形态、物种相互作用过程等。目前，恢复河道物理环境的技术主要有河道恢复技术、流量调控技术、水力调控技术等，通常是多种技术的综合应用和集成，在国内外的河道物理环境恢复中得到大量应用。
河道恢复技术：由于河道的人工化、渠道化，需要恢复河流的自然形态，在生态系统物理环境恢复中引入河道的蜿蜒性、浅滩、深潭、河滩等地貌形态，构建符合河流自然演替的河流断面形态，包括梯形、复合断面形态等；同时在河道中设置抛石、丁字坝等措施，形成不同流态和栖息地环境，构建多样性的河流栖息地。根据生态措施的目的可以划分为两种类型：生态河床构建技术，包括恢复蛇形河槽、设置浅滩和深沟、人工落差、粗柴沉床等；生态护岸技术，包括植被型护岸（柳树护岸、水生植物复合护岸型、草坪护岸、网垫植被复合型护坡）、木材型生态护岸（栅栏护岸、生态坝）、石材型生态护岸（石积护岸、石张护岸、石羽口护岸）、石笼型生态护岸等。上述技术在美国、英国、丹麦、日本等国的河流生态恢复中得到广泛应用，取得良好的应用效果。
流量调控技术：目前国外计算河流生态需水量的方法较多，广泛应用的主要有：河道内流量增加法（ifim法），是80年代由美国渔业和野生动物保护组织开发研制用于河流规划、保护和管理等的决策支持系统。系统由一系列水量、水质、生态等专业模型和各类方法库组成，综合考虑水量、流速、水质、水生物种等影响因子，结合水生生物学信息，进行流量增加的变化对水生物栖息地影响的评价，需要多学科配合研究和详尽的资料信息支撑。方法更多用于评价水资源开发建设项目对下游水生栖息地的影响等方面；适配曲线法是以维持目标水生物种群完整性来决定需保持的最小河流流量；蒙大拿法（montana method）也是应用较多的方法，该法是脱离特定用途的综合型计算方法，非现场测定类型的标准设定法，方法是取年天然径流量的百分比作为河流生态环境需水量，是一种静态方法，通常作为在优先度不高的河段研究河流流量推荐值使用，或者作为其他方法的一种检验，但该方法未明确水环境、生态特征等影响因素；基于水文分析的径流时段曲线分析法则是采用逐月最小径流量的特殊百分比作为河流生态环境需水量；针对干旱区河流系统的tennant方法，是根据生态环境和水文条件特点，计算在保障水生态需水情况下人类活动可利用水资源量；有适用于湿润河网区的湿周法，利用湿周作为栖息地的质量指标来估算期望的河道内流量值。此外，有考虑水质因素的美国7q10法，采用90%保证率最枯连续７天的平均水量作为河流最小流量设计值。有基于曼宁公式的以保护水生生物栖息地为目标的r2cross法等计算方法。较新的研究成果有bbm方法（the building block methodology）等。国内对河流生态需水计算研究刚刚起步，关注干旱地区生态用水和水质条件变化对河流水体生态影响的较多，迄今还没有明确一致的意见和公认的计算方法。
水力调控技术：水流条件影响生态环境，反过来生态环境的变化又引起水力特性的改变。生态和水流二者相辅相成，存在紧密的联系，探索二者之间的关系，成为生态水力学的首要任务。通过研究水力条件与生态状况的相对关系，调整河流的水力特性以达到流域的生态要求，是水体生态修复的一个新途径，它在调整全流域生态条件中的作用已经引起了生态学家的重视。在恢复河流自然特征的研究中，创造河床的滩—潭交互结构、近岸的洄流结构、创造适合特种生物生存和繁殖的流场等；解决鱼类回游设立的鱼道也要满足特定鱼类的回游特性，形成与保护鱼类相适应的流场环境，通过丁坝、布石、射流等工程措施满足鱼类对微流场的要求；湿地恢复需要适当的水流条件，不同的湿地植物群落，需要相应的水深、流速、水温等。在湿地恢复过程中要注意流场的控制，以满足湿地生态修复的要求。美国工