渭南市沋河公园人工湖水质季节变化研究

朱显亮，何佳林，孙晓娟

(渭南师范学院 化学与材料学院，陕西 渭南 714099)

【蓓蕾园地】

渭南市沋河公园人工湖水质季节变化研究

朱显亮，何佳林，孙晓娟

(渭南师范学院 化学与材料学院，陕西 渭南 714099)

渭南市沋河公园人工湖地处渭南市城区，属城市小型浅水人工湖。长期以来，人工湖水体水质已发生明显恶化。为探索水质变化与季节变化的关系，故选取春、夏、秋、冬四个时段，选择水温、硬度、浊度、有机物等指标，对渭南市沋河公园人工湖的水质进行采样和测量，通过实验分析得出人工湖水质各指标随季节变化而发生变化的特征，并浅析人工湖水质各指标随季节变化的原因，针对沋河公园人工湖水质恶化情况，建议人为构建一个生态水处理系统，增强水体自净能力，以解决水质恶化问题。

沋河公园；人工湖；水质；季节变化；治理

1 研究背景

沋河公园地处渭南市沋河之滨，是集娱乐、休闲、观赏等多种功能于一体的综合性公园。区内气候属北温带大陆性季风气候，年均温13.6℃，年降水量570 mm。公园人工湖建于2006年5月，采用橡胶坝工程，对流经公园内部的沋河河道进行截流改造，形成3个浅水人工湖水域，总蓄水量21.48万m3，水面总面积达15.72万m2。

目前，关于沋河公园人工湖的研究较少，仅有李娟等学者设想在沋河公园修建人工湖的少量研究[1]；针对沋河公园人工湖修建以来的湖水水质尚无人研究，属空白领域，本文正是从湖水水质入手，通过对不同季节湖水水质的相关指标进行检测，以探究人工湖水质季节变化的特征，并提出相应的水质治理建议。

2 数据与方法

2.1 监测布点

根据《水和废水监测分析方法》(第四版)[2]中对湖泊、水库监测断面和采集点的规定，选择沋河公园人工湖中心2号坝水域，分别在水域的东岸、湖中、西岸布设上(a、b、c)、中(d、e、f)、下(g、h、k)游共9个采样点，如图1所示。

2.2 水样采集与测量

在2014年春、夏、秋、冬季分别采集一次水样，测量指标有：水温、PH值、浊度(用GDYS-101SZ2浊度测定仪测量)、总硬度(用GDYS-102SB总硬度测定仪测量)，光吸收系数(用便携式水中有机物快速测定仪UV254仪)测量。

UV254仪是测定有机物在254 nm处紫外线吸光度，该方法是利用大部分有机物在紫外254 nm处有吸光的特性，将待测水样经过254 nm紫外光的照射，从水样中有机物吸光度的大小来判断水质污染的程度[3]。

2.3 采样点分布简图

图1 水质采样点分布简图

3 结果分析

分别取各季东岸、湖中、西岸三个测点的平均值(保留一位小数，有机物保留三位小数)。春、秋季为过渡季，数据相近，故将两季合并(见表1)。

表1 沋河公园各季水质数据

通过对表1中的数据进行整理，绘制了图2与图3，分别表示硬度、浊度、水温、pH和水中有机物吸光度的季节变化规律。

图2 沋河公园水温与水质季节变化图(A)

图3 沋河公园水质季节变化图(B)

3.1 硬度、浊度、水温、pH的季节变化

3.1.1 硬度

水的硬度是指水中钙离子和镁离子的含量。其中，水加热至沸腾形成钙镁的碳酸盐而沉淀下来的钙、镁离子的数量称为暂时硬度，水中剩余的钙、镁离子含量称为永久硬度，两者之即为水的总硬度。本文的硬度指的是水的总硬度。从图2可发现，沋河公园人工湖湖水的硬度，夏季相对偏低，秋(春)、冬季相对较高且稳定。同一季节不同测点硬度变化不明显。夏季硬度低是由于夏季降水较多，人工湖水量增加，稀释了水中的钙、镁离子含量。

3.1.2 浊度

浊度是用来表示水的浑浊程度的指标。水中悬浮的或呈胶体状态的微粒，会使水产生浑浊现象。从图2可发现，沋河公园人工湖湖水的浊度，夏季大于秋(春)季大于冬季。同一季节内不同测点变化的幅度不大。主要与降水、温度和藻类繁殖的季节性变化相关。

3.1.3 水温

本文中水温指的是湖水温度。湖水温度高低不仅会影响生物的新陈代谢和物质的分解速率，还决定湖泊的生产力，并直接制约湖泊的水面蒸发。在一定的限度内，适当提高湖水的水温会促进湖中水生生物的生长发育，但是，若湖水接纳过多的热量，将会导致水的物理、化学和生物过程发生改变，进而引起水质恶化。湖水温度的变化取决于湖泊的热量收支状态，太阳辐射、空气的紊流热交换、水汽凝结潜热和湖底的热量变化都会引起湖温的变化。[4]

从图2可发现，沋河公园人工湖湖水的水温变化与气温变化相关，冬季湖面有结冰现象。但同一季节内不同测点上的水温有微小差别。这与测点所处的方位和周围环境有关，方位朝向和周围环境的植被郁闭度等都会影响太阳辐射的时长和强度。

3.1.4 pH值

pH值是衡量水的酸碱度的指标。根据pH的大小，可将水划分为五类：1pH<5，为强酸水；2pH=5～6.5,为弱酸性水；3pH=6.5～8，为中性水；4pH=8～10，为弱碱性水；5pH>10,为强碱性水。天然水中的pH受二氧化碳、重碳酸盐、碳酸盐平衡的影响，一般为4.5～5.08。[4]

从图2可发现，沋河公园人工湖湖水的pH值变化不明显，基本稳定在6～7。符合地表水环境质量标准[5]对一般景观水pH值的要求。

3.2 有机物吸光度的季节变化

如图3所示，沋河公园人工湖湖水的有机物变化，夏季最大，秋(春)季、冬季基本相同。根据水中紫外吸光度与COD的相关性[6]分析其原因，夏季气温较高，藻类生长较快，人工湖富营养化严重，COD偏大。

4 建议与对策

针对沋河公园的水质情况，建议引入生态水处理系统，通过在水域中人为建立一个生态系统[7]，以强化水体自净能力，辅以人工处理措施，使人工湖水体恢复其生态功能，解决水质恶化、藻类繁殖、观赏价值降低等一系列问题。具体措施如图4所示。

图4 生态水处理系统模式图

4.1 截污处理

修建配套的截污设施，拦截随降雨径流进入人工湖水体的污染物质，防止湖水水质恶化，并减少降水携带的泥沙入湖量，使水体保持澄澈。目前外源污染是造成人工湖水体恶化的主要原因，水质各指标的季节变化幅度也受到外源污染物入湖量变化的影响。外源污染主要包括固体污染物质和污水两类。因此，要修建配套的截污设施减少固体污染物的入湖量。结合沋河公园人工湖的实地情况，可在人工湖上游河道修建拦污坝，以拦截汛期随洪水进入人工湖水域的固体垃圾、土石和杂草树枝，并加强拦污坝的日常管理与维护，及时清理拦截的固体污染物。与此同时为减少入湖污水量，还应修建相应的污水处理设施。如可修建污水沉淀池，将生活污水经沉淀处理后排放。

4.2 生态防渗

建议采用生态防渗措施，以减少湖水渗漏损失量，使湖水保持一定水量，有利于湖水硬度维持稳定，并最大程度地保持湖水和周围地下水环境之间的联系。沋河公园人工湖地处温带地区，水面蒸发量受气温季节变化影响，加之湖水的渗漏损失，使人工湖的水量和水面高度呈现出季节变化，进而影响人工湖水质各指标的季节变化。因此，采用生态防渗措施减少湖水的渗漏量对改善人工湖水质十分必要。可在湖底人为铺设自然黏土以便防渗。

4.2.1 生态护岸

修建生态护岸工程，以增加堤岸植被覆盖度，利用植被遮挡阳光的作用，使湖水温度变化幅度减小，同时植被还可以提高公园的观赏性。太阳辐射是造成湖水温度变化的主要原因，尤其夏季充足的太阳辐射使湖水温度迅速增高，水温增高会增强藻类的繁殖速度，大量的藻类疯长会引起人工湖水质的恶化。因此利用生态护岸工程上增种的植被遮挡阳光，对减小水温变动幅度、防止藻类过快繁殖、改善人工湖水质意义重大。

4.2.2 生物浮岛

采用生物浮岛技术，利用植物的作用，吸收湖水中的无机盐类营养物质，防止藻类繁殖过快，以改善水质状况。生物浮岛技术主要是采用轻浮材料在湖面上搭建浮床，在浮床上采用无土栽培技术培植水生植物，利用植物对水中无机营养盐的吸收作用，而达到水质净化目的的一种技术。沋河公园人工湖可引进生物浮岛技术解决水质污染问题。

4.2.3 景观复氧、喷泉跌水

建议增设喷泉、跌水等复氧设施，以增强水体流动性，防止水质恶化。沋河公园人工湖是人工拦截沋河河道蓄水形成的湖泊。蓄水后改变了原来河流的流动性，形成静水水域。这种静水水域的人工湖水体流动性差，水体更新和污染自净速率慢，极易造成水质恶化。因此要人工修建一系列复氧设施，提高水体流动性、加速水体更新、提高水体自净速率，防止水体水质恶化。沋河公园的人工复氧设施宜采用喷泉和人工跌水，可营造人工景观，提升公园美感，提高公园观赏游玩性。

4.2.4 景观植被、植物降解

人为构建一个完整的水域生态系统，合理筛选布设水生动植物，利用水生动植物对水中营养盐的吸收利用、减少入湖通光量、抑制藻类生长等作用，以增强湖体自净能力。水生动植物的选取应结合渭南本地气候，选择出具有耐污染、净化能力较强而又适宜观赏的水生动植物种类，在此基础上，根据这些水生植物的生产能力和水生动物的消费水平，对其种类和数量进行合理的配比，设计出一个结构合理、功能高效的综合水生态系统。[8]

另外，沋河公园管理方应加强对沋河公园人工湖水质的日常监测，根据水质变化情况及时做出相应治理措施。同时，还应加强公园人工湖水质保护宣传，提高公园游客的环保意识，以减少游客游玩过程中将垃圾丢进湖里造成的污染。

5 结语

沋河公园人工湖相关水质指标季节变化影响人工湖水质状况，在水质保护方面应结合水质季节变化特征采取相应的治理措施，以改善公园人工湖水质，使其充分发挥景观、观赏、游玩价值。

(指导教师 杨秀英)

[1] 李娟.关于在沋河公园修建人工湖的设想[J].陕西水利,2008,(1):63-64.

[2] 国家环境保护局.水和废水监测分析方法 [M].第4版.北京:中国环境科学出版社,2002：197-254.

[3] 陈光,孙宗光,刘延良,等.水中紫外吸光度与COD的相关性[J].环境监测管理与技术,2005,17(6):11-13.

[4] 管华.水文学[M].北京:科学出版社,2010：98-165.

[5] 国家环境保护总局.地面水环境质量标准(GB3838-88)[S].北京：中国环境科学出版社,2002.

[6] 尹洧.COD水质在线监测仪[R].北京：北京自动化学会中国仪器仪表学会节能分会环境测控仪器与应用专业委员会, 2003：17-23.

[7] 孙丽娟,费寿娥,曹绪峰.城市景观水生态修复方法研究进展与发展趋势[J].金陵科技学院学报,2008,24(2):77-80.

[8] 王志平.渭南师范学院镜面湖的生态水处理技术初探[J].渭南师范学院学报,2011,26(2):76-78.

【责任编辑 马小侠】

A Study on Seasonal Variation of the Artificial Lake Water Quality of Youhe River Park in Weinan City

ZHU Xian-liang, HE Jia-lin, SUN Xiao-juan

(School of Chemistry and Materials Science, Weinan Normal University, Weinan 714099, China)

The artificial lake of Youhe River Park located in Weinan City. For a long time the artificial lake water quality has significantly deteriorated. In order to explore the relationship of the water quality changes and the seasonal changes, the four phases in spring, summer, autumn and winter are selected, as well as water temperature, hardness, turbidity, organic matter and other indicators. The artificial lake water quality is sampled and measured. Through experimental analysis we can conclude that the characteristics of the artificial lake water quality indexes have changed with the seasons and the reasons are briefly analyzed. For Youhe Park artificial lake water quality deterioration, it is recommended to artificially build an ecological water treatment system, enhance self-purification capacity of water body, in order to solve the deterioration of water quality.

Youhe River Park; artificial lake; water quality; seasonal variation; management

X824

A

1009-5128(2017)04-0093-05

2016-07-03

渭南师范学院大学生创新创业训练计划项目：城市小型浅水人工湖水质季节变化及成因探讨(2014XK045)

朱显亮(1992—),男,陕西安康人,渭南师范学院化学与材料学院资源环境系本科生。