王璟 张一帆 丁亮 李子愚
摘要:随着公园城市的建设深入,人们对城市景观湖的修复及净化问题日渐重视。本文以成都尋香道主景湖区为研究对象,通过水环境容量分析、基 底整理、湖滨缓冲、湖水净化及后期管理,达到长期稳定的水生态净化效果,形成一套有效的水生态修复和净化策略。
关键词:景观湖;水生态修复;湖水净化
本文中的景观湖,是指城市绿地系统当中由人工建造的湖泊水体及其 滨水地带。由于景观湖水体多为人工营造或改造,基本处于封闭或半封闭 状态,流动性差、流量小,加上生态系统结构单一和环境容量有限,导致 水体自净能力较差,易受周围环境影响,一旦水质发生污染或恶化,就难以 自行恢复【1】,因此,对城市现有景观湖的修复和更新十分必要。本文以成都 寻香道主景湖区的建设实践为研究对象,探讨景观湖的水生态修复策略。
1.技术路线
根据水生态修复的基本步骤,寻香道主景湖区的建设实践分为三个阶 段:前期分析—设计实施—后期维护,首先分析前期需水量、污染源、水 环境容量等,而后针对污染源的输入形式及湖区形态,通过基底整理、群 落构建等方式,形成有效的水生动植物功能系统,最后再经过后期维护和 管理,达到长期稳定的水生态净化效果。
2.水环境前期分析
2.1 项目概况
项目湖区属于成都寻香道主景区内部景观水体,湖区东临四川省博物 馆,西临杜甫草堂,地理位置重要。
水域面积 13510平方米,平均水深 1.0m,西侧及北侧紧邻浣花溪河道,浣花 溪以及自然雨水为补水水源。现状水体整体透明度较低,进水口附近水体水色呈 现豆沙绿色,感官较差。湖区水质整体评价为地表水Ⅳ类,存在富营养化风险。
2.2 生态需水量分析
根据生态需水量(“蒸发量”减“降雨量”),湖体每年 10 月至来年 6 月需要补水,最大月需水量为 813.3m³ 。若采用定期补水的方式,水位下 降 10cm 开始补水,全年补水次数为 4 次,每次间隔时间为 65 天,每次补 水量为 1100m³ ,补水时间 4 小时,最大补水流量为 0.08m /s。
2.3 污染源分析
湖区污染源主要包括外源污染和内源污染,外源污染主要包括湖区周 边面源污染、补水污染、大气沉降等。景观湖经过长期运行造成水体底部 形成淤泥,底泥二次污染释放是内源污染的关键问题,同时由于原湖区水 深不足等问题,本次设计将对湖底进行全面的基底清理及防渗覆土,因此 内源污染暂不纳入计算。
a)湖区周边面源污染分析
景观湖周边以绿地为主,根据杜鹏飞及黄金良等的研究,城市绿地所 产生的污染物总氮、总磷平均值分别为 8.68mg/L、0.96mg/L。湖区周边径流 面积约 9845 ㎡,多年平均降雨量为 1750.8mm,径流系数取 0.2,根据地表 径流计算公式:Q=SCP。其中,Q 是年径流量,S 是集雨面积,C 是径流系 数,P 是降雨量,计算得周边径流量及污染输入量:绿地年径流量为 3447.32m /a,TN 输入量为 29.92 kg/a,TP 输入量为 3.3kg/a。
b)补水污染输入分析
景观湖暂以生态需水量考虑,年补水量为 4251m³ ,补水水质以全年 五类水 2 倍考虑,即总氮、总磷平均为 4mg/L、0.8mg/L,全年 TN、TP 输 入总量为 17kg/a、3.4kg/a。
c)大气湿沉降污染分析
借鉴国内学者杨龙元、秦伯强等人对大气湿沉降的研究数据,湖区大 气湿沉降的污染物输入量估算为 TN=4226kg/k ㎡· a,TP=306kg/k ㎡· a,湖面面积为 13510 ㎡,估算年大气湿沉降污染输入量为:TN 输入量为 57.09kg/a,TP 输入量为 4.13kg/a。
因此,总污染量为总氮 104.01kg/a,总磷 10.83kg/a。
2.4 水环境容量分析
考虑降解、沉降、底泥释放及本底因素,TN、TP 为营养盐,采用沃伦 威德模型,计算得出水环境容量【2】。
3.设计实施
通过基底整理、湖滨缓冲带及湖水净化系统构建形成完整的湖泊生态 系统,保证水质景观长效稳定。
3.1 基底整理
主景湖作为小型浅水湖泊湖底平坦,长期的污染物输入导致湖底污染 物蓄积,面临水生植被退化、生物多样性下降等问题,因此以减少内源污 染负荷为目的的水域实施基底改良工程成为湖泊生态恢复的先决条件。由 于湖水面积较小且水深不足,所以采用排干式清淤,降低湖底高程,使湖 底水深达到2米,再对湖底土壤进行消毒、活化、预处理,以适应沉水植物 的生长和恢复。
3.2湖滨缓冲带
一方面,通过在湖滨带种植挺水植物及浮叶植物,促进悬浮物沉降,提升岸线景观,形成自然植物缓冲带。挺水植物与驳岸置石结合组景,丛 状配置于浅水区,同时在景观节点、人流驻足处配置观赏浮叶植物,预留 视线通廊,品种选择鸢尾、菖蒲、睡莲等植物,兼顾碳氮吸附力和景观性,提升湖滨景观效果。
另一方面,通过在湖滨绿带设置生态拦截系统(植草沟、下凹式绿地),使外部入湖悬浮物快速沉降,有效削减地表径流污染。
3.3 湖水净化系统
构建以沉水植物为主体,与大型底栖动物、鱼类、土著微生物共生的 湖泊生态系统及食物网链,使湖水具有完善而稳定的自净化能力。
建立沉水植物功能群:净化前端进水,为水生动物提供觅食、栖息、 繁殖场所,沉水植物品种选择以常绿矮型苦草、刺苦草、竹叶眼子菜、轮 叶黑藻为主,避免了植物季节性荣枯影响水质的问题。
建立梯级食物网:依次投放培育無齿蚌、铜锈环棱螺等底栖动物及鳜、 乌鳢等水生动物,吸引鸟类,提升水体生态系统结构复杂度及稳定性。同 时投放大型溞、象鼻溞等浮游动物构建微型食物网,完善动植物营养级,有效控制蓝藻爆发,长效削减污染物。
微生物调控:首先在水体中投放微生物菌剂进行水环境调节,以加快 污染物的分解。其次在进水口及湖泊局部深水区布设微生物附着基,增大 局部水体的微生物生物量,营造水体土著微生物高效繁殖场所,提高微生 物的降解效率,迅速在水体中建立“微生物生态环境”并配合沉水植物达 到双重净化效果。
4.后期维护
通过对水质、水生动植物进行定期监测和维护调整,掌握水质及动植物 状况,维护调整各种群密度,在发生异常状况及时进行处理,确保生态平衡。
4.1 水质管理
水质监控指标包括水质、底泥及生物指标三类【3】。通过每月采样监控 氮、磷营养盐含量、叶绿素 a、pH、透明度、水温等指标,了解水质变化 情况。日常维护注意水位变化、新增污染源、湖面保洁、蓝藻等问题。
4.2 水生植被管理
采用样方统计法对水生植被的品种、覆盖率、生物量进行监控,日常 监控频次为每月一次,通过补栽、修剪、抽稀等方式使其成活率及种植密 度达到设计要求,达到优势种引导,生物量控制的目的。
4.3 水生动物管理
野杂鱼和肉食性鱼是主要的监控目标,保持肉食性鱼的保有量,以控制 野杂鱼对生态系统的破坏,记录鱼类的品种和密度,必要时进行捕捞或增投,抓大放小,维持食物链稳定。浮游动物及底栖动物监控频次为每季度一次。
结束语:
通过水生态系统构建及后期维护,寻香道主景湖区主要水质指标(氨氮、 总磷、高锰酸盐指数)达到了国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002) 中Ⅲ类水标准,水体清澈,透明度大于 1.5m,沉水植物覆盖率≥95%。项目 构建了完整的水岸及水下生态系统,生态多样性良好,水体具备持续的自我 净化能力,能够保障稳定长效运行,完成了水环境的修复与更新。
参考文献:
[1]吴越,刘丹妮,任宁,郭敏,常江,侯文华,赵若楠.一种蓝藻控藻 方法及控藻剂.中国环境科学研究院.INVENTION_GRANT;2017
[2]董飞,彭文启,刘晓波.富营养化水库水环境容量研究[J].人民黄河,2010(3):47
[3]苏妍妹,陈凯.人工湿地-生态调控技术在城市河道治理中的应用[J]. 河南水利与南水北调,2017(12):21