洪水影響評價
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SL520-2014 洪水影響評價報告編制導則
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河道人工濕地設計規范
1 范圍
本標準規定了河道人工濕地工程的術語和定義、總則, 河道人工濕地工程規模、防洪排澇標準和水 質控制指標,自然土壤濕地、人工基質濕地、濕地引配水系統及濕地建筑物設計、濕地植物選擇與種植、 濕地工程的監測、濕地工程的維養與管護等。 本標準適用于各類河道、水系溝叉、人工水道的濕地新建、改擴建及生態濕地修復工程,湖泊洼淀 等其它濕地工程可參照使用。 2 規范性引用文件
下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單) 適用于本文件。 GB 3838 地表水環境質量標準 GB 15618 土壤環境質量標準 GB/T 25173 水域納污能力計算規程 GB 50201 防洪標準 GB 50288 灌溉與排水工程設計標準 GB 50707 河道整治設計規范 CJJ 60 城鎮污水處理廠運行、維護及安全技術規程 HJ 2005 人工濕地污水處理工程技術規范 SL 4 農田排水工程技術規范 SL/Z 479 河湖生態需水評估導則 SL 482 灌溉與排水渠系建筑物設計規范 SL 709 河湖生態保護與修復導則 SL/Z 712 河湖生態環境需水計算規范 DB13/T 2700 水工柔性生態防護結構設計規范 3 術語和定義
3.1 河道人工濕地 river constructed wetland 又稱河流型人工濕地,包括自然土壤濕地、人工基質濕地。位于江、河、溪流等自然形成的線性水 域內, 暫時或長期覆蓋水深不超過2m的低地。 3.2 自然土壤濕地 natural soil wetland 指在現狀河床自然土壤地層結構上或通過表層稍加挖填平整后,提供濕地植物和微生物生長的植物 種植和水體漫流的濕地, 可自然運行,也可通過人工控制運行。 3.3
DB13/T 5217—2020 人工基質濕地 constructed substrate wetland 指利用天然土壤、砂、礫石等材料, 和(或) 沸石、石灰石、陶瓷等人工材料人為建造和控制運行, 并為濕地植物和微生物生長的植物種植和水體漫流提供基質床體,模擬自然濕地結構和功能的濕地。其 主要目的是用于水質凈化,根據水流形態分為表面流人工濕地和潛流人工濕地兩種基本形式。 3.4 濕地基質 wetland substrate 指提供濕地植物與微生物生長并對污染物起過濾、吸收作用的填充材料,包括土壤、砂、礫石、沸 石、石灰石、頁巖、塑料、陶瓷等。 3.5 濕地池 wetland pool 指天然形成或人工圩筑形成的一個封閉區域, 其水流從區域的一端流向另一端。
4 總則
4.1 河道人工濕地設計應遵循生態保護優先的原則,并依據現狀河道生態狀況、地形地貌、河道走勢, 濕地規模及需求,分區塊進行濕地生態建設或修復。 4.2 河道人工濕地應滿足水質深度凈化指標、水系溝通等要求,還應滿足防洪、排澇要求, 并與區域 水功能區、生態景觀相協調。 4.3 河流濕地形態應與河勢方向一致,利用地形變化以及水面寬窄、曲直變化等來影響和控制水流線 路和速度。 4.4 濕地生態需水計算方法應符合 SL/Z 479、SL 709、SL/Z 712 等有關規定,并提出最低和適宜的生 態水位和生態基流要求。 4.5 濕生植物和水生植物應以鄉土植物為主, 不得采用入侵性植物物種。 4.6 河道人工濕地工程有水質深度凈化功能要求的,應遵循下列原則: a) 應設置獨立的功能性濕地區; b) 人工基質濕地區宜布置在河道灘地相對較高的區域; c) 濕地內給水系統應相對獨立; d) 選擇當地優勢水質凈化能力強的作物,并制定專項維養方案; e) 宜采取適當保溫措施,保障濕地生物在低溫季節正常生長,確保冬季濕地凈化效果; f) 應提出生態需水過程和需水總量的要求, 確保動植物生長所需水量。 4.7 河道人工濕地工程設計應對河床糙率值的改變情況進行分析評價, 并在此基礎上復核河道的過流 能力、推求水面線。必要時調整濕地工程布置、濕地植物種類和種植密度等河道綜合治理總體布置。 4.8 本標準未盡事宜,如工程配套設施、輔助工程等按有關規范執行。
5 河道人工濕地工程規模、防洪排澇標準和水質控制指標
5.1 濕地工程規模、防洪排澇標準 5.1.1 濕地工程的規模宜按表 1 劃分。
DB13/T 5217—2020 表1 濕地工程規模劃分
5.1.2 河道人工濕地工程一般不設防洪標準,可根據濕地工程的重要性、遭遇行洪時水毀損失程度, 可分區塊按河道主槽行洪排澇流量或水位確定保護標準。 5.1.3 大、中、小型濕地工程的排澇保護標準一般可按 5 年、 3 年、 2 年一遇農田排澇標準設計,耐淹 水深和耐淹歷時等參數可按當地或鄰近類似地區排水試驗資料,或調查資料分析確定,具體計算可參照 SL4、GB 50288 等。 5.1.4 專為濕地工程配置的渠系及其構筑物應滿足濕地輸水、排澇等規模要求,設計標準宜采用濕地 排澇保護標準。 5.1.5 濕地范圍內的現狀水系不宜做大幅度調整,承擔行洪、排澇功能的水系,應保障其運行安全, 其設計標準應滿足行洪、排澇要求。 5.1.6 穿堤建筑物或在堤上修建的濕地配水渠系建筑物, 其級別應不低于所在堤防工程級別。 5.2 河道人工濕地工程的進、出水水質要求 5.2.1 濕地工程的入口水質應滿足河道所在水功能區水質標準要求。 5.2.2 濕地工程的出口水質應符合設計要求的水質指標標準,且不低于河道所在水功能區水質標準。
6 自然土壤濕地
6.1 一般規定 6.1.1 自然土壤濕地多屬表面流濕地, 河道地形整治與塑造應尊重原有地形、地貌,利用為主、改造 為輔; 需要進行較大規模地形改造時,宜遵循土方平衡原則。 6.1.2 河道地形整治與塑造應通過地形設計、水域設計、駁岸設計、種植設計實現。通過水系溝道水 面、綠道將蜿蜒曲折的河道、淺灘、深潭劃分成不同風格的生境環境, 以滿足河道行洪、排澇, 緩洪滯 蓄、水質凈化、生態保育、生態緩沖、生物棲息等各種生態要求, 并與周邊環境相協調。 6.1.3 濕地水系進水口、出水口及泄洪通道內, 應控制植物種植密度,不得妨礙水系運行及安全。 6.2 河道地形整治與塑造 6.2.1 濕地形態應考慮水體交換及景觀要求。宜利用地形變化以及水面寬窄、曲直變化等來影響和控 制水流線路和水流速度。 6.2.2 濕地的總體布置應結合水源地、配水渠道劃分成區段等濕地單元, 每一個濕地單元可由若干個 串聯或并聯的濕地池組成。 6.2.3 濕地池沿河道水流方向呈長方形布置,長寬比適度,以保證水流流態均勻穩定,也可參照 5:1~ 20:1 布置。 6.2.4 濕地池水深宜保持在 0.2m~2.0m 的范圍內, 縱向水力坡度宜小于 0.5%且應小于基質表土顆粒 啟動流速的 90%;濕地整體縱向坡度不大于現狀河道縱坡。 6.2.5 當河道灘地橫向坡度較大時,應布置成階梯狀濕地,每一個濕地池內的橫向坡度應為零,起伏 差不宜超過 5cm。
DB13/T 5217—2020 6.2.6 對砂卵石等透水性較大的河灘地,可采用控滲措施,以便形成表面流濕地。 6.3 濕地水系構建 6.3.1 濕地水系布置應滿足生態保護、濕地功能分區等要求,依據水系現狀特征及綜合利用要求統籌 規劃。
6.4.5 對新建或已建濕地工程, 宜通過 6~12 個月的觀測期實測數據,參照GB/T 25173、附錄 A 分單 元建立一維模型或二維模型逐級進行計算,最終得到出口水質凈化能力。
7 人工基質濕地
7.1 一般規定 7.1.1 人工基質濕地一般為功能性濕地,能夠較好起到水質深度處理、水質提升、污染物凈化的作用。
DB13/T 5217—2020 7.1.2 人工基質濕地應充分利用現有坑塘、溝道渠系改造,避免進行大規模土方挖填,并應遵守土方 挖填平衡原則。 7.1.3 濕地配水渠系內一般不宜種植植物, 對寬淺的土渠也可適當種植植物, 種植植物的密度不得妨 礙水系運行及安全。 7.1.4 存在內澇威脅的濕地應采取適宜的防內澇措施。 7.1.5 水質達不到入河標準的水不得引入河道內的人工濕地。入河前可采用傍河濕地等前處理措施濾 除水中泥沙、浮水物以及超標污染物等, 使入河水質達到水功能區要求的水質標準。 7.2 總體布置 7.2.1 人工基質濕地通常布置成處理能力較強的潛流濕地。潛流濕地應按照配水主干渠道(供水管道) 劃分成區片(或塊、段) ,再按照配水支渠道(管) 劃分成若干個濕地單元,每個濕地單元中的濕地池 個數不宜超過 4 個。 7.2.2 濕地池沿水流方向宜呈長方形布置, 長寬比可取 3:1~10:1,以保證水流流態均勻穩定, 無回 流漩渦;有條件時可通過物理模型或數學模型模擬分析池內流速、流態狀況,優化確定濕地池縱橫向布 置等。 7.2.3 潛流濕地水深宜為 0.4~1.6m,水力坡度宜小于 0.5%~1%。考慮底棲動物越冬水深要求, 局部 水深可控制在 1.5m~2.0m。對潛流濕地人工基質的厚度還應考慮植物根系的影響深度。 7.2.4 濕地池縱向坡度可根據地形、水頭差等條件確定, 一般不陡于現狀河道縱坡。 7.3 人工基質選擇 7.3.1 人工基質材料選擇應本著就近取材原則, 所選基質材料應滿足水質深度凈化要求, 基質材料不 得對河道造成二次污染。 7.3.2 人工基質選擇應根據基質材料的強度、比表面積、穩定性、孔隙率及表面粗糙程度等因素確定。 7.3.3 常用人工基質材料有壤土、砂礫卵石、碎石、礦渣、蛭石、沸石、高爐渣、頁巖、石灰石等透 水性較好的材料,以及有利于植物種植和微生物生長的材料。 7.3.4 人工基質材料的滲透系數宜通過滲透試驗確定,無滲透試驗情況下,可參照表 3 確定初始滲透 系數。 表3 潔凈基質線性滲透系數
7.3.5 強透水人工基質材料應采用人工或機械碾壓密實, 密實度一般可控制在 0.60~0.70,初始孔隙 率宜控制在 30%~40%。 7.4 供配水系統設計 7.4.1 濕地供配水系設計除應符合本標準 6.3 的規定外, 還應考慮濕地地面降雨排水系統。
DB13/T 5217—2020 7.4.2 濕地水系統宜采用人工或智能化自動控制,通過水工構筑物控制濕地池水流速度、水位等, 滿 足濕地植物、微生物的生長要求等。 7.4.3 集、配水及進、出水管的設置應考慮防凍要求。 7.4.4 出水量較大且跌落較高時,應設置消能設施。 7.4.5 濕地池應設置排空設施, 供配水管(渠) 上應設置排泥設施。 7.5 人工基質濕地水質凈化能力分析 7.5.1 人工基質濕地的主要設計參數宜根據試驗資料確定,無試驗資料時,可采用經驗數據或參照表 4 初步估算。 表4 人工基質濕地設計參數表
算。
DB13/T 5217—2020 9.1.3 宜選擇區域內敏感植物、特有植物、特有動物作為生態環境的指示物種。 9.1.4 在生態駁岸上宜配置灌木及草本植物群落時, 應當考慮當地鳥類季節性變化的棲息需求,為陸 上昆蟲、鳥類等提供覓食、繁衍的場所。 9.1.5 濕地植物應是水體凈化效率高、經濟效益好、易于管理的種類,并應充分考慮植物的季相景觀 特征及動物的季節性特征。 9.1.6 對于濕地保育區應建設邊界圍欄工程,防止和控制濕地生態系統受到外界干擾。 9.1.7 人工基質濕地植物種植的時間宜為春季。 9.2 濕地植物選擇 9.2.1 應按照濕地功能分區選擇濕地植物群落種類, 滿足水體凈化、 生態防護和生境修復的需要, 且 鄉土植物不低于 80%,防范外來入侵物種。 9.2.2 濕地植物應選擇根系發達、抗凍及抗病蟲害能力強、經濟價值高且易于管理的鄉土植物;對有 水質凈化、水質指標提升要求的濕地還應選用耐污能力強、去污效果好的種類。常用濕地植物及種植方 式詳見附錄 B。 9.2.3 可選擇一種或多種植物作為優勢種搭配栽種, 增加植物的多樣性并具有景觀效果。 9.3 濕地植物種植設計 9.3.1 人工濕地植物的栽種移植包括根幼苗移植、種子繁殖、收割植物的移植以及盆栽移植等。 9.3.2 水生植物的種植需綜合考慮濕地水位變化,沉水植物種植區水深宜在 0.5m~2m 的區域; 浮水植 物種植區水深宜在 0.2m~2m 的區域;挺水植物種植區水深宜在 0~0.6m 的區域。 9.3.3 單位面積的種植密度可按水體養分含量測算確定, 并結合沉水植物、浮水植物、挺水植物的生 長習性等特點進行。 9.3.4 垂直潛流人工濕地的植物宜種植在滲透系數較高的基質上。水平潛流人工濕地的植物應種植在 土壤上。 9.3.5 應優先采用當地表層種植土,如當地原土確不適宜人工濕地植物生長時,可采取原土改良或換 土種植。
10 濕地工程的監測
10.1 一般規定 10.1.1 應按濕地功能分區、工程安全監測和控制運行需要設置相應的監測儀器設備,建立安全監測、 操作控制及運行維護系統。 10.1.2 濕地工程監測包括巡視檢查和自動觀測。監測對象包括水文氣象、壅水及輸配水建筑物、濕地 漫流系統、濕地植物、濕地水位和濕地進出水水質,以及河道流量、水位、流速等。有條件時可建立智 慧監測及控制運行系統。 10.1.3 智慧監測應滿足實用、可靠、先進、經濟的原則, 并應滿足濕地工程現代化管理的需求。 10.2 濕地工程監測設計 10.2.1 濕地植物監測可結合工程建設目的和植物管理需求設置監測項目,如植株密度、病蟲害、土壤 溫濕度、蒸騰蒸發量等, 有條件時也可根據需要進行土壤鹽分、光照、空氣溫濕度、二氧化碳以及植物 莖流、葉片溫濕度、果實變化、莖粗變化等。 10.2.2 對有水質處置要求或水質指標提升要求的濕地工程,應根據水質處理工藝需要設置監測項目:
DB13/T 5217—2020 a) 進、出水水質; b) 濕地水位及其控制調節狀況; c) 濕地植物生長狀況; d) 濕地基質活性及凈化能力; e) 其它。 10.2.3 濕地其它各類建筑物、河道水流狀況等監測項目及要求應參照有關規程規范進行, 并滿足濕地 工程安全控制運行的要求。 10.2.4 規模較大或有自動化管理需求的濕地工程宜采用智慧監控系統,其系統可采用分層分布式系 統, 由監測儀器、數據采集裝置、通信裝置、自動監測計算機及外部設備、數據采集軟件、信號及控制 線路、通信及電源線路等組成。
11 濕地工程的維養與管護
11.1 一般規定 11.1.1 濕地工程維養與管護宜按照濕地功能分區要求制訂和實施養護計劃,可參照 CJJ 60、HJ 2005 等有關規定并結合濕地工程實際編制。 11.1.2 工程運行前應建立設備臺賬、運行記錄、定期巡視、交接班、安全檢查、應急預案等各種管理 制度。 11.1.3 養護管理內容主要包括整形修剪、有害生物防治、改植補植、收割與打撈、濕地防護、濕地供 排水建筑物的運行與維護保養等。 11.2 維養管護的設施配備 11.2.1 濕地工程宜以濕地規模設置養護管理站(所) 。 11.2.2 每個管理站(所) 應根據河道區域的氣候特點、地形、土質、植物配植和技術能力配置相應的 人員、工器具、管理及倉儲房屋等設施。其配備數量及要求參見有關標準執行。 11.2.3 對有水質凈化、水質指標提升要求的濕地還應設置生化實驗室。 11.2.4 養護管理站(所) 可結合河道維養驛站、防汛站(屋) 、河湖長管理等需求聯合配置, 以便發 揮人員、設備設施的最大效益。 11.3 濕地工程的運行管理與維護 11.3.1 檢查人工濕地水位, 當出現暴雨、洪水、結冰期以及濕地斷流等情況時,適時進行水位調節, 不得出現進水端壅水現象和出水端淹沒現象。 11.3.2 應對人工濕地進、出水水量、水質等指標進行檢測與分析,檢測頻率應滿足有關要求; 當水質 出現異常情況時,應增加檢測內容及頻次,及時對產生原因進行分析, 并做好記錄。 11.3.3 按植物的不同生長期,進行缺苗補種、雜草清除等管理, 定期對植物進行收割并轉運。 11.3.4 濕地植物病蟲害防治應以預防為主、治療為輔;當發生病蟲害時, 應優先采用物理、生物方法 防治病蟲害,不得使用除草劑、殺蟲劑等易破壞生態系統的藥劑。 11.3.5 應對濕地工程的輸水管道、集配水設施、濕地進出水裝置、濕地池單元田埂等進行定期檢查, 定期進行清淤和維修維護等。 11.3.6 人工濕地在低溫環境運行時, 可采用必要的保溫措施, 濕地水溫宜維持在 4℃以上, 以適應植 物、微生物的生長。
DB13/T 5217—2020 11.3.7 其它運行維護, 如機電及金屬結構設備、防冰凍、潛流濕地的防堵塞、收割植物以及污泥處置 等,均應按工程實際制定專項管理維護方案進行。
DB13/T 5217—2020 AA
附 錄 A (資料性附錄) 濕地水質凈化能力分析計算
A.1 濕地水質凈化能力一維模型
…………………………………………(A-1) 式中: -流經x距離后的污染物濃度, mg/L; -進水初始斷面污染物濃度,mg/L -沿濕地池的縱向距離, 一般x取一個或一組串聯濕地池的長度, m; -濕地斷面平均流速,m/s; -污染物綜合衰減系數, 1/s。通常在一個或一組串聯濕地池的入口和出口布置采樣點,監測污染 物濃度值和水流流速,按式計算K值: ……………………………………………(A-2) 式中: —進出口取樣斷面之間的距離, m; —進口斷面上污染物濃度,mg/L; — 出口斷面上污染物濃度,mg/L。
A.2 濕地水質凈化能力二維模型
……………………………………(A-3) 當濕地池斷面為矩形斷面時上式的解析解為: …………………(A-4) 式中: -濕地單元(池)縱向距離為x,橫向距離為y處的污染物濃度, mg/L; -濕地單元入口斷面污染物濃度, mg/L; m-濕地單元入口污染物速率, g/s; -濕地單元的平均水深, m; x-濕地單元縱向距離,m; y-濕地單元橫向距離,m; -濕地單元水域的平均流速,m/s;
DB13/T 5217—2020 -濕地單元污染物的橫向擴散系數, 。通常選擇代表性濕地單元,采用示蹤物質濃度法測定; 工程設計階段無試驗條件下,也可采用泰勒等經驗公式法估算。 ……………………………………(A-5) 式中: b-濕地單元的平均水面寬度, m; g-重力加速度, m/s2; j-濕地單元的水力坡降; 其余符號同前。
DB13/T 5217—2020 BB 附 錄 B (資料性附錄) 常用濕地植物表 表B.1 常用濕地植物表
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