实施平原浅水湖泊水源地保护的研究与实践

徐瑞忠 陆雪林

（苏州市吴江区水利局，江苏 苏州 215200）

0 引言

水源地保护与安全是关系民生的重要问题，是一个地区发展水平和生活质量的重要标志，也是经济社会稳定发展的重要前提。

东太湖是吴江区的水源地，也是上海市、浙江杭嘉湖城镇水源地的上游。近年来，东太湖水污染事件频频发生，继2007年无锡水污染事件后，2008年吴江区东太湖水域出现蓝藻，2011年受“梅花”台风影响，东太湖水面水草漂浮，积聚并腐烂，影响了沿岸水源地的水质。本次在调查东太湖水源地水质、底泥及水生态状况的基础上，分析水源地主要存在问题，并提出具体的水源地保护与水质改善工程措施，根据工程前后的水源地水质监测资料检验工程实施效果。研究成果为平原河网地区其他水源地保护研究提供了依据和借鉴。

1 东太湖水源地概况

1.1 东太湖水质分析

为调查东太湖水质，收集2009～2012年吴江第一水厂取水口水质资料，分析东太湖水源地取水口水质变化。2009～2012年，东太湖水质DO 浓度均维持在I 类；NH3—N 浓度呈下降趋势，类别由Ⅱ类提升到I 类；TN 浓度呈现先升后降的趋势，到2012年基本能达到Ⅳ类；CODMn浓度稳定，维持在Ⅱ类与Ⅲ类；TP 浓度总体呈下降趋势，总体满足Ⅲ类标准。总体来说，东太湖湖区DO、NH3—N、CODMn、TP 水质指标较好，TN 相对较差。东太湖水体富营养化程度基本为轻度富营养。

1.2 底泥

东太湖底泥表层总磷含量平均为0.070%，总磷含量全部平均为0.058%，高于全太湖底泥总磷平均含量0.049%；总氮平均含量为0.085%，表层底泥总氮平均含量0.125%，高于全太湖平均含量0.078%。底泥主要营养物质OM、TP、TN 含量呈垂直分布，总体上表现为表层含量较大，向下逐步降低。

释放试验结果表明，底泥中氨氮的释放均以正的释放通量为主，底泥是上覆水体中氨氮的重要来源，在实验培养初期，尤其在动态环境条件下氨氮的释放通量最大，之后释放通量逐渐降低，扰动实验条件会加剧底泥中氨氮的释放。底泥与上覆水系统内磷酸盐的交换通量以负通量为主，即磷酸盐主要由上覆水体向底泥中扩散，说明底泥是磷酸盐的有效蓄积库。

1.3 水生植物

东太湖是全太湖水生生物最为丰富的湖区之一，开敞水域主要以浮水植物和沉水植物为主，滨岸区域和部分围网区域以挺水植物为主。

2 水源地存在主要问题分析

东太湖水源地存在的问题主要包括：污染底泥的卷起和释放、水草的聚集和腐烂及沿岸腐烂物质堆积等。

2.1 污染底泥的卷起和释放

底泥作为入湖沉积物质的载体，是湖泊营养盐的蓄积库。东太湖湖底高程平均为2.0 m，常水位下水深仅1.0 m 左右，是典型的浅水碟形湖泊。由于湖泊形态和水生植物茂盛等因素影响，水流缓慢，造成湖区底泥淤积比较严重并长期处于释放状态。取水口附近的底泥多为当年养殖留下，围网尚未拆除时，东太湖主要采取围网养殖，将东太湖水面分成若干格小的水体，起到了很好的消浪作用，使得东太湖底部浮泥不易被水流卷起。围网拆除后，由于东太湖水深较浅，在风浪等的作用下，围网养殖形成的大量底泥容易被卷起，并在水体中长期处于半悬浮状态随水流进入取水口。如遇台风等极端天气，湖底污泥被风浪卷起悬浮，将严重影响供水水质和取水口供水安全。

2.2 东太湖水草及藻类的聚集和腐烂

东太湖是太湖水生植物生长最茂盛的湖区。东太湖长期的围网养殖留下了大量的营养物质，而近年来为防止打捞水草对渔业养殖造成影响，区域常年实施水草禁捞措施，故致使禁捞区水草疯长。有关方面对太湖水生植被的调查结果表明，沉水植被、挺水植被及浮叶植被面积分别为73.8 km2、45.5 km2和6.7 km2，东太湖已经出现沼泽化趋势。而且利用率较低的菱草和浮叶植物具有强烈的污染效应，能加速湖泊淤积，使湖泊变浅。

过量生长的水草容易在风的作用下在水源地取水口附近聚集腐烂，并与太湖底泥混合在风浪的作用下流入取水口造成水源地水质污染。

2.3 沿岸腐烂物质堆积

东太湖是开敞水域，主要以浮水植物和沉水植物为主，靠近岸边生长着大量芦苇等植物，根系发达，植物腐烂后，掉入水中，与淤泥混合堆在岸边，并由于植物根系的固定作用，形成一种松散的腐烂物质聚集在东太湖沿岸。平常的水流作用下岸边物质不易被卷起，但在发生台风等极端天气时，岸边腐烂物质容易被强风力松动，使得岸边的污染物成为一个体积巨大的污染源，随着水流卷入取水口，对取水口正常供水产生严重威胁。

3 水源地取水口水质保护

针对东太湖水源地水质保护存在问题，提出水源地保护与水质改善综合工程措施。

3.1 湖区生态清淤

国内学者研究发现，底泥集中区域的污染物是湖泛产生的直接物质来源［1］。国内部分生态清淤试验工程发现，每清除1 t 底泥相当于打捞出近0.6 吨蓝藻，清淤后底泥氮、磷的释放强度分别下降83.47%与73.91%，对水源地水质保障效果显著［2］。

在调查湖区污染底泥分布情况的基础上，结合东太湖水源地水质改善及水源地保护要求，对水源地附近污染严重且长期处于释放状态的底泥选择合适的施工方式及机械进行生态清淤。

3.2 水生植物收割

现场环境调查发现东太湖水生植物与水体环境有着密切的关系，不同水生植物生物量对水体环境有着不同的影响。

研究表明，东太湖水生植物最佳生物量范围在1800～2000 g/m2，而在水生植物大量生长的夏秋季，东太湖水生植物生物量大多为2800～3300 g/m2，水生植物的负效应十分显著。因此，应该在水草大量生长的季节对水生植物进行收割，使生物量维持在一个最佳的范围。

本次针对东太湖水生植物疯长的情况，选择水草自动收割船及自动运输船择机对过量生长的水草进行收割。

3.3 岸边腐烂物清除

东太湖沿岸靠近环湖大堤处堆积了大量由于芦苇、水草等植物腐烂与底泥混合在一起形成的腐烂混合物，已成为一个巨大的污染源，应采取工程措施将这些岸边的腐烂物质去除。但由于靠近东太湖湖边，情况比较复杂，故可以采取机械清淤与生物清淤相结合的方法，推荐使用小型清淤船和两栖式清淤机对其实施清除。

4 水源地保护综合整治工程实施效果

图1 溶解氧DO 浓度清淤前后同期比较

图2 高锰酸盐COD 浓度清淤前后同期比较

图3 氨氮NH3-N 浓度清淤前后同期比较

图4 蓝藻数量清淤前后同期比较

水源地保护综合整治工程于2014年1 月1 日正式开工实施，为研究水源地保护工程实施效果，对工程开工后2014年3～8 月与工程实施前2013年同期的水质指标进行比较，比较结果见图1、图2、图3、图4。结果表明，随着生态清淤以及水草清理等一系列水源地保护工程措施的实行，水源地水质各项指标与往年同期相比有所改善。

工程实施后，高锰酸盐与氨氮浓度明显下降，其中，4 月、5 月的平均氨氮去除率可达到40%左右。工程实施后蓝藻数量具有不规则变化，从同时期比较来看，消除了一些较大峰值，使蓝藻数量变化在较长期中趋于平稳。

水源地保护工程实施前后同期水质指标浓度比较见表1，高锰酸盐的去除率为16.07%，氨氮去除率为23.65%，蓝藻去除率为14%，溶解氧有所减少但幅度非常有限。可见清除污染底泥及水草管理等水质保护措施对水质改善的作用较为明显。

5 结论

（1）东太湖湖区DO、NH3—N、CODMn、TP 水质指标较好，TN 相对较差。东太湖水体富营养化程度基本为轻度富营养。

东太湖水源地底泥主要营养物质OM、TP、TN 含量总体上表现为：表层含量较大，向下逐步降低，底泥是上覆水体中氨氮的重要来源以及磷酸盐的有效蓄积库。

表1 水源地保护工程实施前后同期水质指标浓度比较

东太湖是全太湖水生生物最为丰富的湖区之一，开敞水域主要以浮水植物和沉水植物为主，滨岸区域和部分围网区域以挺水植物为主。

（2）东太湖水源地水质主要受污染底泥的卷起和释放、水草及藻类的聚集和腐烂、腐烂物质堆积等因素影响。

（3）针对东太湖存在的主要问题，推荐实施工程生态清淤、水生植物收割、腐烂物清除等工程措施。

（4）东太湖水源地水质得到了较明显的改善，清淤前后CODMn、NH3—N、蓝藻等水质指标去除率达到10%以上，说明本次提出的水源地保护与水质改善工程措施具有较好的效果。

［1］陆桂华，马倩.2009年太湖水域“湖泛”监测与分析［J］.湖泊科学，2010，22（4）：481-487.

［2］陆桂华.太湖水域湖泛及其成因研究［J］.水科学进展，2009，20（3）：438-442.