導讀
隨著中國海綿城市建設的推進,海綿城市的建設增加了城市中的自然、人工水體環境,海綿城市建了介么多綠地,有水有花有草有樹,環境是很好呀,但是這也是吸血姬——蚊子最喜歡的環境啦~然而絕大多數人還是和小編一樣很討厭蚊子的,那該怎么辦?今天小編帶您來看看應該怎么搞定蚊子呢~
低影響開發(LID)于20世紀90年代末起源于美國,也是我國海綿城市建設的重要內容之一。LID設施一方面提供了低成本的雨水管理方式,另一方面,部分的LID設施的使用提供了蚊蠅棲息的環境,也增加了LID設施附近居民的健康風險。本文借鑒美國LID設施工程實踐形成的完整的蚊蠅綜合管理措施(IMM),針對國內的LID設計項目,因地制宜地落實管理措施,可為我國海綿城市建設提供借鑒。
一、LID設施中蚊蠅的生物特征
1.1 蚊蠅的基本特征
蚊蠅種類繁多,全世界已知有3 000余種,我國已發現約400種,主要為中華按蚊、淡色庫蚊、三帶喙庫蚊、白紋伊蚊、騷擾阿蚊等5種。
蚊子的生命周期包括四個階段:卵、幼蟲、蛹和成蟲。雌性蚊子趴在水中或水邊產卵,卵孵化成幼蟲以水中的有機物為食,經過四次蛻皮后成為蛹,之后孵化為成蟲進入氣生階段。此四個階段中卵、幼蟲、蛹三個階段均為水生階段,成蟲階段為氣生階段。因此,蚊蠅的生命階段主要包括水生階段和氣生階段(見圖1)。
1.2 蚊蠅數量的影響因素
蚊蠅的不同生命階段形態、習性的不同,造成蚊蠅的數量受到區域的氣候環境、蚊蠅的生活習性及區域宿主豐富程度的影響。
(1)氣候環境。在氣溫變化較大的溫帶區域,氣溫會明顯影響蚊蠅活動。冬季的低氣溫環境可以極大地減少蚊蠅的活動,而溫帶南側的庫蚊冬蟄時間極短,甚至完全不進入冬蟄。但是,夏季的高溫也可能降低成蟲的活躍度。相同溫度下,空氣濕度大時蚊蠅活動更活躍。
(2)生活習性。庫蚊通常在夜間活動而在日間休息;洪澇水體蚊蠅通常在夜間活動而在日間休眠,但若宿主進入其休眠場所,日間也會叮咬。雄蚊通常在黃昏時活動,而雌蚊全天均活動而在傍晚和清晨時最為活躍。
(3)宿主因素。蚊蠅宿主種類和分布范圍通常很廣。但總體而言,根據蚊蠅種類的不同,宿主類型也不盡相同。如庫蚊可寄宿于大多數種類的動物,而伊蚊主要寄宿于冷血動物。宿主因素對蚊蠅數量的影響主要反映在以下三個方面:①蚊蟲對宿主的偏好;②能否穩定獲得宿主;③對尋找宿主過程造成影響的一些環境因素。
1.3 LID設施與蚊蠅滋生的關系
城市中的自然水體(濕地、溪、河流等)以及人工修筑的水體(水渠、滯留池和儲水池等)是城市環境中主要的蚊蠅產生地點,尤其是靜止的水體以及水深較淺的水體更易于促成蚊卵的產生。
對比自然水體以及人工水體發現,大量蚊蠅產生點皆為包括蓄水滯留池在內的人工水體。導致這種現象的原因有兩點:一是由于人工蓄水池徹底干燥的頻率高于自然水池,導致能夠控制蚊蠅群體數量的生物系統無法形成;二是由于人工排水設施通常有助于積累蚊卵生長所需的有機物,排水系統中的徑流通常帶有城市垃圾殘渣,殘渣在系統排出口堆積,并吸引大量雌性蚊蠅(見圖2)。
LID設施的種類對蚊蠅滋生的影響程度存在差異。按照目前LID工程實際經驗,較為成熟的LID設施種類包括植草溝、濕塘、綠色屋頂、透水鋪裝、雨水花園、下凹式綠地、生物滯留設施、雨水蓄滲設施等等。其中,具有一定的水面,對蚊蠅生長共建較多的主要有雨水蓄滲裝置、植草溝、濕塘等。
LID設施的位置在很大程度上影響到該設施是否會成為蚊蠅的培養場所。由于LID設施選取位置的不同,即便同樣結構的設施也會導致原生蚊蠅群數量、種類組成以及繁殖時間等有所不同。因此,在設計初期的考慮和規劃,以及在后期維護上的定期檢測,為避免日后針對蚊蠅控制進行改建翻新工作具有重大的影響。
二、美國蚊蠅綜合管理經驗
2.1 LID設施的蚊蠅管理措
總結相關的研究,考慮蚊蠅的生命周期不同的生存形態,對蚊蠅幼蟲階段的控制是重要的蚊蠅控制解決方案,這與LID設施的設計和管理緊密相關。
LID設施在前期設計規劃或翻新改造的過程中應當結合每一種可能有效的控制措施。其中殺蟲劑的使用因其潛在的依賴性以及可能提升蚊蠅的抗藥性,應當只在其他的措施無效時才能夠使用。除了殺蟲劑之外,LID設施的蚊蠅管理措施主要有如下三項。
(1)LID設施需要具備迅速排空所有積水的能力。研究顯示,部分種類的蚊蠅從蠅卵孵化到破蛹成蟲僅需不到7天,因此,這也是美國各州要求在72小時內排空積水的一個原因。若現存的LID設施無法實現72小時排空,則需要選用合適的替代系統或對原設施進行改造。若無法替換或改造原有設施則需要通過維護手段進行蚊蠅控制,即長期的例行蚊蠅監測和控制。
(2)LID設施的設計需要考慮封閉蚊蠅進入靜止的水體的通道。針對存在封閉條件的LID設施,如雨水滲蓄裝置可以考慮采用密閉性好的覆蓋物對蚊蠅可以進入的通道進行封閉,避免蚊蠅利用靜止的水體進行繁殖。
(3)LID設施的設計需要考慮使蚊蠅的聚集地不適于蚊蠅繁殖和棲息。美國的LID工程經驗主要的常用手段有生物控制和植物控制。
生物控制:LID設施尤其是雨水花園(濕式)及人工濕地,需要考慮保持良好的水質以確保食蚊魚類的生存;如果水體中沒有食蚊魚類或有其他的與食蚊魚類有競爭關系的捕食魚類棲息,則只能采用植物控制。
植物控制:挺水植物提供了保護蚊蠅幼蟲的棲息地并增加了區域的營養來源,對蚊蠅控制有負面的影響。故從蚊蠅控制角度出發:
①需要考慮通過定期維護減少突發性的蚊蠅數量劇增現象;
②將雨水池和濕地的深度維持在1.2 m,創造利于捕食蚊蠅幼蟲的環境;
③統一將堤岸外圍坡度提高,以避免植被的生長過于密集并減少利于蚊蠅幼蟲生長的植物數量;
④消除利于蚊蟲繁殖的浮游植物。
2.2 蚊蠅綜合管理措施
隨著蚊蠅控制措施逐漸完善,針對更高的控制要求,美國部分地區在LID設施實踐之后發展起了一套完整的蚊蠅IMM,以便最大化蚊蠅管理效果同時最小化對環境的影響和副作用。
其具體的原則如下:
①保護人類、動物及環境健康;
②促進合理的殺蟲劑使用;
③通過蚊蠅管理活動減少對土壤、地下水、地表水、授粉昆蟲、野生動物和瀕危動物的生存環境影響;
④通過生物控制手段來補充和增強其他的控制方式的功能和效果;
⑤通過合理的源頭控制措施,減少或消除蚊蠅幼蟲的生存空間;
⑥使用最低限度的專門特殊殺蟲劑,最大限度地減少對外部環境的影響風險;
⑦在合適的時間采用合適的措施;
⑧盡可能減少殺蟲劑在環境中的停留時間。
在這8條原則的指導下,結合工程實踐,美國蚊蠅控制協會在2009年提出了蚊蠅控制的具體流程,主要包括9個步驟:
(1)監測。監測是控制流程的重中之重。進一步的控制措施需要依據監測的結果的評估和研究來進行。①判斷蚊蠅的種類以確保選擇合理的控制方法;②檢測蚊蠅數量的波動。
(2)制圖。運用地圖劃出區域范圍內的主要蚊蠅源,并確定相應的治理區域,便于長期監測。
(3)確定控制閾值。對控制措施的選擇和啟用應基于對區域蚊蠅狀況的監測結果或者其他的現場數據,并根據數據制定相應的控制措施的啟用方式規則。①是否采用控制措施及何時開始采取措施,應根據措施的不同來確定;②應確定一個閾值,來決定是否啟動措施。
(4)物理控制和源頭控制。源頭控制手段通常是蚊蠅控制手段中最有效且最經濟的長期方法。源頭控制的手段很多,根據蚊蠅幼蟲棲息地的不同,控制手段不一,且采用源頭控制可以極大地減少甚至避免使用殺蟲劑的使用而減少對環境的影響。
(5)生物控制。生物控制手段通常受環境因素的制約,且在許多情況下是否可行需要嚴格的論證。相關的手段內容包括在取得授權的條件下培育能消滅蚊蠅幼蟲的魚類,以及培育蝙蝠、鳥類、蜻蜓等蚊蠅的天敵。
(6)滅蚊劑。滅蟲劑的使用必須根據相關的使用手冊來制定相應的應用、處理及個人保護的措施和應用方式。具體的內容包括:①蚊蠅幼蟲控制:在自然或人工濕地中,殺幼蟲劑通常是重要的控制措施;在蚊蠅源頭集中明確的區域且蚊蠅滋生風險高的區域內,殺幼蟲劑也是重要的控制措施。但是在其他的區域,由于蚊蠅成蟲存在區域遷徙,僅針對蚊蠅幼蟲進行控制,總體的控制措施效果反而有限。因此,在其他區域需要進行綜合的蚊蠅控制措施,以達到較為良好的控制效果;②蚊蠅成蟲控制:通常通過小劑量大面積的噴灑,用于消滅飛行中或者停在植被上的蚊蠅。成蟲控制主要在蚊蠅幼蟲控制措施效果不好時考慮采用。
(7)監測滅蚊劑效力。監測和管控滅蚊劑對蚊蠅的效力,作為一項基本的控制措施,可以將蚊蠅對所應用的化學藥劑產生抗藥性的風險降到最低。主要包括: ①盡可能使用物理控制或生物控制以替代使用滅蚊劑;②避免對幼蟲和成蟲使用同一種滅蟲劑;③殺蟲劑使用的頻率及用量應依據操作手冊及標示使用。
(8)教育與社區協作。通過居民提供培訓及時更新蚊蠅相關知識,確保居民可以獲得蚊蠅監控及治理活動的相關信息。對大眾的教育是居民養成習慣及時清理清除可能產卵的蚊蠅棲息處,采用恰當的個人蚊蠅防護措施的必要方式,從而以減少大眾與蚊蠅的接觸。
(9)保存記錄。記錄和保存相關的操作信息和監控數據,以供后期的參考。
三、我國海綿城市LID設施設計案例應用
3.1 項目背景
某項目位于鄭州公共文化服務核心區,開發總量約147hm2,包括綠軸和市民廣場,LID設施包含超過3000 m的植草溝、5個總面積2000m2生態展示礫石道、10個總容積2000m3的蓄滲模塊,另外還包括2個大型景觀水體,3個型生物滯留設施(見圖3~圖5),經模擬校核該項目年徑流總量控制率達80%。
3.2 項目蚊蠅治理分析
根據美國LID設施蚊蠅管理措施及蚊蠅綜合治理措施的經驗,結合區域防疫部門提供的蚊蠅監測資料,項目形成如下蚊蠅控制體系:
①物理控制和源頭控制:主要在植草溝、生態展示雨水礫石道、雨水調蓄裝置、水景、生物滯留設施等LID設施的設計和管理中采用;
②生物控制:主要在植物選型及管理中采用;
③化學控制:在局部蚊蠅繁衍集中的時間,在水景、生物滯留設施等LID設施中采用滅蚊劑、滅蚊裝置等;
④教育與社區協作:通過居民訪談、定期培訓和展覽來配合進行教育與社區協作。
3.3 LID設施中的蚊蠅綜合管理措施設計
綜合考慮區域的重要性以及設施建設和后期維護管理要求,在設計中應用了多種的LID設施蚊蠅控制措施。
(1)植草溝:第一,在植草溝下埋設DN100穿孔排水管,排水坡度4‰,確保水滯留的時間不超過72h,同時通過設置溢流口來限定水深;并利用穿孔排水管的設計坡度,滿足排水要求。第二,在排水出口采用孔徑10mm濾網,避免由于出口堵塞造成積水。第三,采用植草種植層,以避免容納積水。第四,不使用隔板,引水渠或其他分流裝置,以避免形成長期滯留的水體。
(2)生態展示雨水礫石道:第一,在設施上側設置玻璃板封閉,避免蚊蠅利用滯留的雨水進行繁殖。第二,在排水出口采用10mm濾網,避免由于出口堵塞造成積水。第三,底部設置度4‰排水坡度,以便雨水能徹底排出。
(3)蓄滲模塊:第一,封閉蓄水設施,以阻止蚊蠅的進入。第二,設置覆蓋物的間隙2 mm,以避免蚊蠅進入。第三,當蓄水設施的入口和出口無法完全封閉時,設計其完全浸沒使雌蚊無法飛入管道產卵。第四,調蓄設施在設計時應考慮預留4‰排水坡度,以便雨水能徹底排出。
(4)水景:第一,選擇不易于造成蚊蠅滋生的植物。第二,在條件允許的情況下,設置10 h處理周期的水處理設施,并在蚊蠅繁殖的高峰期投加化學藥物進行蚊蠅控制。
(5)生物滯留設施:第一,設置穿孔排水管,排水坡度4‰,確保水滯留的時間不超過72 h,同時通過設置溢流口來限定水深;并利用穿孔排水管的設計坡度,滿足排水要求。第二,在排水出口采用10mm濾網,避免由于出口堵塞造成積水。第三,采用礫石層排水,不使用松散的石塊或混凝土洼地,以避免容納積水。第四,在條件允許的情況下,采用一定的化學方法進行蚊蠅控制。
(6)后期管理:第一,制定監管措施,監測和管控滅蚊劑對蚊蠅的效力。第二,對員工及周邊居民進行培訓,通過居民提供培訓和會議機會及時更新居民對于蚊蠅的相關知識,并確保居民可以獲得蚊蠅監控及治理活動的相關信息。
結論
蚊蠅控制是LID設施是否成功的重要條件,設計或維護不當會造成更多的蚊蠅滋生環境。美國在長期的LID設施實踐中總結出了完整的LID設施蚊蠅控制措施,包括LID設施的設計、維護、生物控制、植物控制及化學控制措施,并在部分區域推廣了IMM蚊蠅綜合治理措施。本研究在總結美國蚊蠅管理措施的基礎上,針對鄭州某項目LID控制要求和蚊蠅管理要求,提出了設施設計參數、設計節點要求及后期管理要求,可為類似地區提供借鑒。
本文內容來源《美國蚊蠅綜合管理措施對海綿城市建設的啟示與應用》,作者:夏聞雨、呂永鵬、張辰、尹冠霖、李諧然、李雨霏。微信對原文內容有刪減,原文刊登在《給水排水》2016年12期。