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技术创新 目前，对于湿地系统的内源污染治理，清淤、水生植物收割、水系联通和生态修复等水环境修复技术在国内外都有一定的应用。但是在白洋淀这种底泥淤积严重、沼泽化趋势明显、水动力阻隔严重的大型湿地进行内源污染综合整治还尚不多见。该成套技术从重污染底泥清除、中低污染水域原位生态修复、清淤后底泥处理处置及资源化、芦苇平衡收割、围堤围埝拆除水动力提升等多角度进行突破，通过确定淀区内源污染清单和污染物空间分布特征，开展分区、分质、分阶段生态清淤，控制存量污染持续削减；开展清淤后底泥余水处理处置，控制清淤工程不造成二次污染；针对中低污染水域，开展本土微生物引导的原位生态修复，构建一定污染负荷下的水生态自净化体系；开展分区考虑、因埝施策的围堤围埝科学清除，控制重要阻水点逐步清除，提升淀区水动力；开展芦苇平衡收割，控制内源性污染持续富集；开展底泥和芦苇资源化利用，控制生态治理工程可持续发展。 （1）建立多指标清淤区划指标体系 生态清淤的技术链条为水体景观单元识别—沉积物污染蓄积评价—沉积物氮磷释放对水质影响定量—清淤区划指标体系构建与分质分区。底泥污染层厚度、污染物的蓄积以及对上覆水体具有实质性污染或已对生物产生生态风险是清淤必要性的主要判据。在白洋淀污染底泥空间分布和分区分质的基础上，区别于传统的以沉积物氮磷浓度值为判断依据，该技术综合考虑上覆水体水质达标程度、底泥污染贡献（或生态风险）以及多水源受水区水力停留时间，建立了综合考虑沉积物组成结构、典型污染物蓄积及污染潜势和底栖生物状况底泥污染的涵盖10类50个指标的评价体系。综合计算了白洋淀不同水体单元清淤指数或清淤等级，形成了分区分质分阶段的科学清淤规划方案。 （2）突破高有机质清淤底泥处理处置技术 基于生命周期评价系统评估底泥处理处置及资源化的环境影响，提出了不同污染类型底泥分质、分类处理及资源化利用的工艺路线，实现了底泥高效资源化与风险控制；提出了基于层次分析优化法的底泥调理脱水方法，研发了纳米羟基铝和有机高分子调理剂联合调理技术和清淤底泥余水絮凝沉淀净化处理技术，实现了底泥高效脱水与污染物释放阻控的耦合，即在保证底泥高效脱水的同时，阻控底泥孔隙水中有机质、磷酸盐、氨氮和重金属等风险物质的释放；通过深度脱水前处理，降低发酵辅料投配率，加快底泥发酵速率，结合营养调配、生物菌剂强化、工艺调控等方式，实现了底泥中有机质的高效稳定化与污染物安全转化。 （3）打造本土微生物引导的原位生态修复技术 通过筛选保藏于国家菌种保藏中心的白洋淀本土微生物资源库功能型菌株，复配底质改良和水质调控菌剂，搭配白洋淀本土沉水植被和水生动物，构建一定污染负荷下的水生态自净化体系，使水质指标长期稳定达到地表水III-IV类标准，水体微生物结构得到优化，有益菌群增加，有害菌群减少。白洋淀本土微生物制备菌剂，微生物基因可溯源，可避免外来物种生态风险。该技术针对性强，适用性广，可用于白洋淀养殖围堰、水深不超过3米的淀区开阔水域以及存在一定耐污沉水植被水域。 （4）构建多参数淀区阻水点判定与效果评估方法 通过实地勘测的白洋淀空间分布结构图与淀区地形数据库，构建了淀区高度精细化与全地形地貌结合的多工况水动力数学模型，提出了“农田、稻田整体高堼地势区域合理概化，围堤围埝与重要水流通道局部加密”的模型概化处理原则，优化了白洋淀不同区域糙率设置取值。考虑了不同补水路径工况条件下，围堤围埝拆除对水动力提升的效果。通过模拟结果研究分析，提出了基于流场、流速、水位差、滞（活）水区面积变化和水体交换能力等参数条件下，淀区阻水点判定原则，从而确定清除位置、高度与顺序；总结了基于流线分布变化、滞（活）水区面积变化、拆除区流速变化、流场分布变化、水体交换能力变化等参数条件下打通阻水点的效果评估原则。对于白洋淀乃至该领域未来治理提供研究经验，弥补白洋淀复杂空间格局下水动力修复与淀泊联通性提升相关工作的研究空白。 （5）提出芦苇平衡收割及管护长效机制 针对因芦苇收割减少而产生的芦苇退化、氮磷循环失衡等问题，在淀区芦苇和水质间关系的动态分析工作基础上，结合淀区景观需求和现有芦苇资源化利用方式，依据白洋淀芦苇的特点设计了“统一处理、分级利用”的全链条技术路线，制定了芦苇收割—储运技术规范，开发了“初级产品+高值产品”的芦苇资源化利用技术体系。改进了芦苇粉碎装置，提高了芦苇粉生产效率，对芦苇初级产品（芦苇基生物质复配颗粒等）进行了技术提升，开发了具有阻燃功能的温控电热苇编品以及芦苇基木塑制品等高值产品，并开展了工程示范和产业化推广，取得良好经济效益。 （6）集成淤泥浓缩—固化—脱水一体化清淤装备 “淤泥浓缩—固化—脱水集成化清淤船”装备将GPS定位、水下地形探测功能集于一身，可对清淤点精准定位，精确控制底泥清淤深度和清淤范围，积极应对复杂多变的水下地形条件；实现了在清淤船上做到清淤—淤泥调理—浓缩—固化—脱水等技术链条的一体化集成，改变了将淤泥通过管道输送系统输送到岸上堆场后再进一步浓缩、脱水的传统做法，在提高淤泥脱水率的同时节约占地、降低脱水底泥的处理处置成本。该装备可满足河道、开阔水面、鱼塘等不同环境的疏浚需求，使用情况良好，有较好应用前景。 （7）研究底泥与水生植物资源化利用 针对清淤底泥的资源化处置，通过调节原料配比，以压制成型为主要工艺，研发免烧砖制备工艺。产品强度达到C7.5-C15级别，成本控制在30元/m2以下。利用清淤底泥代替黏土生产建筑材料，不仅变废为宝，解决其污染问题，而且在很大程度上缓解了建材工业与农业争土的矛盾，具有保护自然资源、实现可持续发展的作用，有望成为我国未来清淤底泥资源化利用的重要发展方向。 为了进一步提升芦苇的经济价值，通过简单的层层组装方法及工艺条件，制备了具有优异阻燃性能的芦苇编织品。将芦苇编织品与温控插件以及PU材质产品进行包封，制备出一面为芦苇编织品，一面为PU材料，且具有阻燃功能的温控电热苇编品。其所用原料安全环保，工艺简单，反应条件温和，具有相对较高的极限氧指数，耐水性能好，应用前景广阔。 基于设计蒲绒功能化技术，赋予蒲绒阻燃及保健等功能；结合天然发泡乳胶的高弹性，设计在乳胶中加入蒲绒制备枕芯，从而进一步强化枕芯的功能作用，增强蒲绒功能枕芯的应用价值。制作出了兼具乳胶的高回弹性和抗菌性，以及蒲绒的安神、保健功能的多功能保健枕芯。 针对白洋淀景区室外栈道的需求，开发了芦苇木塑制品。作为一种新型环保型复合材料产品，该制品兼具了木材与塑料的特性，具有优异的防水、防潮性能，能够很好地解决传统木质产品在潮湿和多水环境中吸水受潮后腐烂、膨胀变形等问题。芦苇木塑材料可塑性强，具有优异的力学性能，环保性能优异，安装简单、施工便捷，在具备环境效益的同时带来了显著的经济效益。
淤泥浓缩—固化—脱水集成化清淤船 成果产出 以底泥污染物清除与内源污染控制、水系联通水动力循环优化为目的，在全面系统跨尺度开展精细化内源污染分布、赋存形态、迁移转化研究的基础之上，突破集成了内源污染负荷削减与水动力提升成套技术体系，实现了白洋淀水质的持续好转。 一是明确了淀区内源污染重点区域和污染类型，形成了生态清淤规划与实施系列关键技术，支撑淀区科学清淤。面向白洋淀生态修复的需求，围绕“一重点、三协同和五控制”的框架，以“内源污染负荷的存量核算与水质演化关系”的科学判断为重点，重存量、重演化、重分质，通过确定淀区143个淀泊的内源污染清单和污染物空间分布特征，明确了白洋淀内源污染重点区域和污染类型；构建了包括水体连通性、水质和底泥沉积结构与污染特征三个层次10项指标的白洋淀清淤区划指标体系，计算了基于水体功能单元的清淤指数，支撑了优先清淤范围规划；以“精准清淤—同步减容—生态转运”为一体化目标，针对白洋淀清淤底泥理化特性，优选出了适用可行的快速脱水药剂和高有机质清淤底泥脱水—好氧发酵—园林利用技术；针对清淤后底栖修复构建了白洋淀淀区底栖生态修复方案；研发清淤后底泥余水高效处理处置技术，控制清淤工程不造成二次污染；基于白洋淀生态清淤关键技术，开展分区分质分阶段生态清淤，控制存量污染持续削减；开展分区考虑、因埝施策的阻水点清除，提升淀区水环境容量；开展芦苇平衡收割，控制内源性污染持续富集；开展清淤底泥和芦苇资源化利用，控制生态治理工程可持续发展，编制完成《白洋淀精准生态清淤设计技术方案》。通过该技术体系的形成和应用，实现白洋淀水质的提升，为淀区水质主要指标COD、NH3-N 和总磷基本达到地表水III-IV标准提供技术支撑。成套技术在白洋淀南刘庄地区和采蒲台地区（共1.71 km2）开展了工程示范，共清除污染污泥约25万 m3，削减有机质1.0万T、氨氮18.3T、总氮725T、总磷291T，示范区水体中COD、氨氮、总磷等指标稳定在III-IV类之间。 二是形成了淀区地形数据库，构建了淀区高度精细化与全地形地貌结合的多工况水动力数学模型。针对淀区内存在大量无序的围堤围埝，造成淀区水面破碎化严重、水体联通性差、水动力弱化，使水环境恶化、水生态退化等问题，研究模拟了围堤围埝清除前后效果，总结了基于淀区水动力优化提升的围堤围埝科学清除关键技术，支撑了实现淀通、河畅、沟连、水清的目的。对白洋淀空间分布结构的地理信息、结构尺寸、用途类型与水下地形进行调查，绘制了白洋淀空间分布结构图，形成了由近60万个高程点组成的淀区地形数据库，绘图精度1：2000，填补了白洋淀该成果方面的空白。构建了淀区高度精细化与全地形地貌结合的多工况水动力数学模型，模型具有防洪生态双重模拟、多源补水多种工况、网格剖分详细精准、模型概化因地制宜、流向流场表达清晰等特点。经反复试验，提出了“农田、稻田整体高堼地势区域合理概化，围堤围埝与重要水流通道局部加密”的模型概化处理原则。 构建了淀区阻水点判定与阻水点打通效果的评估原则，支撑白洋淀水体联通。根据模拟结果分析，总结了基于多参数条件下淀区阻水点的判定原则，从而确定清除位置、高度与顺序；归纳了以水体联通格局优化为目标、多参数评估打通阻水点效果原则。根据研究成果，编制了《白洋淀典型示范区围堤围埝科学清除实施方案》，提出了阻水区围堤围埝科学清除实施原则，即围堤围埝拆除深度根据“科学模拟，兼顾生态，因地制宜，分区考虑”原则进行；围堤围埝拆除顺序按照“先内后外，先顺后垂，由远及近，因埝施策”组织实施；围堤围埝拆除工艺遵循“清表彻底，轻挖慢放，防护到位，跟踪监测”开展施工，同时采取工程措施减少二次污染，确保工程实施效果。 依托该研究成果，受河北雄安新区管理委员会公共服务局委托，牵头编制了《白洋淀内部水流通道疏浚（百淀联通）试点工程预可行性研究报告》《藻苲淀水系疏通工程》和《淀区枣林庄开卡除堼》项目建议书。同时牵头申报立项和编制了河北省地方标准——《淀泊污染塘围堤围埝清除技术规程》，准确模拟了围堤围埝清除后淀泊联通修复与水动力提升效果，为雄安新区—白洋淀百淀联通、水系疏通、开卡除堼和围堤围埝科学清除等相关工作提供了强有力的技术支撑。 三是建立了完善芦苇平衡收割方案，开发了系列高科技含量及附加值的芦苇产品生产技术。针对因芦苇收割减少而产生的芦苇退化、氮磷循环失衡等问题，充分调研芦苇生长收割利用现状，在淀区芦苇和水质间关系的动态分析工作基础上，结合淀区景观需求和现有芦苇资源化利用方式，制定了白洋淀芦苇平衡收割实施方案，依托安新县芦苇试验性平衡收割项目（2019年）和雄县芦苇平衡收割项目（2020年），支撑淀区芦苇收割4.2万亩；收割区域水体透明度提升，总氮和COD等污染物的浓度均低于未收割区（下降约20%），芦苇收割对淀区水体水质的改善起到了重要促进作用。 创新了基于芦苇产业链的“收割—存储—初级产品—高值产品”的系列芦苇高值化利用关键技术。依据白洋淀芦苇的特点，设计了“统一处理、分级利用”的全链条技术路线，制定了芦苇收割—储运技术规范，改进了芦苇粉碎装置，提高了芦苇粉生产效率，对芦苇初级产品进行了改进，开发了具有阻燃功能的温控电热苇编品，芦苇基木塑制品、芦苇基可降解薄膜等高值产品，开展了工程示范进行产业化推广，取得良好经济效益。芦苇基木塑制品等相关产品已经在白洋淀廊道修复和圈头湿地公园建设中应用。 与地方政府合作建立了芦苇长效管护机制，通过提升芦苇的经济价值，带动芦苇管护及收割积极性，改善淀区水质，形成良性生态循环，实现生态和经济的双赢，推动雄安新区“无废城市”的建设。
白洋淀淀区阻水点拆除前后水体交换能力对比图
生态清淤和围堤围埝清除示范工程实施前后效果对比图
科学清除围堤围埝关键技术流程图
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