生态河湖理念下的湖泊水环境综合治理方法研究

陈 杰

(镇江市丹徒区谷阳镇水利农机服务管理站，江苏 镇江 212100)

随着人类社会的不断进步发展，生态文明建设已在各行各业引发足够的重视。在水利行业河湖治理领域践行生态文明方面，多年来全国各地已积累了不少经验，江苏作为水利大省积极推动生态河湖建设，2015—2019年，省内生态河湖建设发展迅速。2017年，江苏省政府出台《江苏省生态河湖行动计划(2017—2020年)》，省内各地开始深入推动生态河湖建设工作[1]。

上下湖位于镇江市丹徒区境内，自囤水成湖以来未实施过清淤，淤积严重，沼泽化趋势明显，湖面萎缩，水环境质量较差。为响应江苏省生态河湖建设工作，改善上下湖水环境、水生态问题，2021年1月丹徒区谷阳镇启动对上下湖水环境的整治工作。本文以丹徒区上下湖水环境综合整治工程为例，在深入分析流域现状问题的基础上，研究生态河湖理念下的湖泊综合整治方法，探讨相应的工程治理措施，以推进生态河湖建设蓬勃发展。

1 上下湖流域概况

上下湖地处丹徒区中心河支流芝麻沟上游，位于谷阳镇湖滨村、华村、庄泉村境内，属太湖流域湖西区中心河片区，地理位置见图1。上下湖历史悠久，受地形条件的影响，地壳运动、降雨径流冲刷与人类活动等诸多因素综合作用，上游山丘区来水汇流冲积，地势低洼的局部地区逐渐形成浅水草型湖泊，主要功能为防洪除涝、灌溉供水、水产养殖等。

上下湖位于中心河下游片区，现状湖泊水域面积0.28km2，正常蓄水位7.53m(1985国家高程系，下同)，相应库容21万m3，湖泊集水面积为18.85km2，主要入湖河道有跃进河、南岗河、华村沟。暴雨期间，上下湖上游18.85km2山丘区洪水由跃进河、南岗河、华村沟进入上湖，经湖泊调蓄后，再由上湖闸、滚水坝下泄至下湖湖心河流入中心河，最终汇入京杭大运河。

上下湖位于北亚热带季风气候区，气候温暖湿润、光照充足、热量丰富、雨量充沛、无霜期长。受大陆、海洋和来自南北天气系统的影响，气候复杂，年际间变化较大。年平均气温为16.8℃，年平均风速1.8m/s，夏季主要为东风、东南风，冬季为东北风，年平均湿度75%，年平均无霜期246天，年平均降雨日134天，年最大降雨量1618mm，年最小降雨量505mm，年平均降雨量1021mm，日最大降雨量329mm。

2 上下湖治理的意义

2.1 改善生态环境

现状上下湖的水质问题愈发严重，极大程度上影响了周边及下游京杭大运河的水质和水环境。现状自由水面0.41km2，正常蓄水位下水资源总量21万m3，通过本次综合治理工程的实施，可削减COD 6.00t，总磷0.30t，总氮0.06t，氨氮0.30t，面源污染削减率为50%，有效增加了湖泊水环境容量，促进了水体恢复自净能力，推动了水系良性循环和水生态平衡，恢复了湖泊生态功能。继而实现了上下湖的景观、休闲功能，显著改善了周边及下游区域生态环境和投资环境，优化了周边居民居住环境，提升了人们生活满意度和幸福感。

2.2 促进沿湖地区可持续发展

近年来，上下湖水质和水量都不能满足沿湖地区的用水需求，制约了水资源的开发利用和沿湖地区经济社会的可持续发展。通过本次湖泊生态清淤，可以增加湖泊蓄水容量约40万m3，改善水质和水环境，对可持续开发利用湖泊资源，提高湖泊周边灌溉范围内灌溉保证率，提高人民经济收入，促进沿湖地区经济可持续发展具有重要意义。

2.3 推进丹徒区生态河湖建设

水是生态环境的控制性要素，湖泊是水资源的重要载体。然而长期以来由于人类活动的加剧，上下湖水质日益恶化，超出了湖泊本身所能承载的能力，湖泊得不到休养生息的机会，生态系统遭到破坏。上下湖水环境综合整治工程是区域防洪除涝和灌溉的需要，也是落实湖泊保护条例以及保护规划措施要求的具体体现。有序地推进湖泊清淤和退圩还湿工作，从源头上让湖泊水域不萎缩、功能不衰减、生态不恶化，对于改善水生态环境，保障河湖综合功能等具有重要意义，也是切实践行生态河湖理念、推动生态河湖建设的重要举措。

3 上下湖流域存在的主要问题

3.1 水质、水环境问题突出

由表1列出的近几年间上下湖的水质监测数据可知，上下湖水质为Ⅳ类～劣Ⅴ类，水质总体较差，并且存在不断劣化的趋势，主要超标项目为总磷。

表1 上下湖水质状况

此外，上下湖集水范围内大部分村庄缺乏生活污水处理设施，农村污水无序排放，未经处理的污水、动物粪便等直接排入湖泊，加剧水体恶化，严重影响了水体水环境和生活环境。

3.2 内源污染严重

湖泊淤积，淤泥深度范围在0.5～2.1m。淤泥中沉积的污染物释放，产生一定的内源污染。随着有机颗粒物质的不断沉积，底泥受到扰动时，营养盐会短期爆发性地释放到水体中造成水体污染。依据上下湖水生态调查数据，按照《地表水资源质量评价技术规程》(SL 395—2007)要求，采用高锰酸盐指数(IMn)、总磷(TP)、总氮(TN)、叶绿素a和透明度5个指标对上下湖营养状态开展评价，各阶段结果见表2。

表2 上下湖营养化评价

由表2可以看出，上下湖在2021年3—11月期间的水体营养化程度逐渐加重，11月时已呈现中度富营养化状态。富营养化水体底泥表层0～3cm处沉积有大量蓝藻休眠体和蚊蝇虫卵，受到风浪作用会从底泥中悬浮起来，释放到湖泊水体中成为新的污染源。

3.3 水生态环境状况堪忧

上下湖现状主要水生生物为鱼类、螺类、芦苇、水草等。历史上湖泊湿地面积为0.64km2，但在沿湖村庄的人类活动影响下，湿地资源锐减，水生生物生境遭到破坏，鸟类、野生鱼类减少，现状水面存在大面积被水葫芦覆盖的现象，水生态环境面临严峻挑战。

由于湖面水葫芦的存在，水体中氧气缺乏，水生动植物生存困难。图2显示了2014年与2019年上下湖浮游藻类及浮游动物检测数量的对比情况。近年来，浮游动植物种类缩减较为明显，浮游藻类从8门46属71种下降至6门35属64种，生物多样性遭到破坏。

图2 上下湖浮游藻类及浮游动物变化情况

3.4 调蓄能力不足

上下湖地处丹徒区中心河支流芝麻沟上游，集水面积总计18.85km2，是该区域重要的调蓄湖泊，上游山洪经湖泊调蓄后下泄中心河。沿湖岸带现状利用方式主要为围埂养殖，下游围垦面积达675亩，上下湖湖泊面积比历史上缩减了62%，极大程度上削弱了湖泊的蓄洪调洪能力。

4 水环境综合治理方法

以生态河湖理念为基础，湖泊治理过程中有八项重点工作需要予以重视，分别为：保障水安全、保护水资源、防治水污染、治理水环境、修复水生态、建设水文化、管护水工程以及创新水制度[2]。

湖泊水环境综合治理方法见图3。首先以问题为导向，分析现状存在的突出问题；其次从源头出发，结合当地区域的实际情况，以八项重点工作为基础，提出全方位系统性的治理方法，包括工程措施以及非工程措施，确保生态河湖理念贯彻落实到全阶段各个过程中；最后以八项重点工作作为生态河湖建设效果评价指标，对治理效果进行评价[3]。

针对上下湖目前存在的主要问题，本文从工程设计的角度出发，结合水安全保障、水资源保护、水污染防治、水环境治理及水生态修复5项重点工作，主要探讨上下湖水环境综合治理的工程修复措施。

5 工程治理措施

5.1 上湖生态清淤

为了去除底泥污染，解决水体富营养化的问题，同时保障良好的水质和充足的水量以满足上湖应急抗旱需要，本次上湖生态工程主要采用水下湿法施工。考虑到上下湖历史上的平均高程4.6m，现状高程6.4～6.9m，浮淤约0.4～0.6m，多年来总沉积深度约2.1m，本次设计清淤深度1.2m，湖底设计高程5.5m。由于绞吸式清淤具有开挖精度高、扰动小、可以避免二次污染，清淤效率高、效果好等一系列优点，尤其适用于河湖的生态清淤，故本工程采用对底泥扰动较小、污染少的绞吸式挖泥船对上湖进行生态清淤。

上湖生态清淤底泥采用泥泵和排泥管线排出，弃土区设置在湖泊北侧原华村窑厂废弃厂区内。排泥管沿上湖东侧华联路绿化带布置，淤泥在弃土区利用现状废弃坑塘堆放，坑塘南侧疏通现状小沟道，与下游跃进河支流连通。为了防止淤泥造成二次环境污染，在弃土区开挖淤泥净化沉淀池对淤泥进行净化处理。淤泥经吸泥泵吸出后由全封闭排泥管线输送到排泥场，再进行无害化处理，沉淀处理后的上清液经过跃进河回流入上湖。上湖生态清淤布置见图4。

5.2 村庄污水收集处理

上湖周边部分村庄的污水处理系统目前处于自由散排状态，不经处理(或简易处理后)就近排入河道，容易造成水体恶化发臭，影响村容村貌及居民生活环境。为了有效解决污水收集排放问题，本工程基于三大基本原则：分类收集，资源利用；因村制宜，有效治理；低碳节能，稳定易管，通过比选优化，制定了污水治理方案。

考虑到项目区范围内村庄居民居住较为集中、距离城镇污水管网远，本工程污水收集方式采用相对集中处理模式。每户居民设1座三格式化粪池，沿村庄内现状道路或空地铺设污水管道，每村根据居民量设1～2台智能净化槽设备(设备处理能力10～30m3/d)。污水由化粪池初步收集，通过污水管网收集输送至净化槽处进行集中净化处理。污水经处理达标后排入河道或水塘，排放标准执行江苏省地方标准《村庄生活污水治理水污染物排放标准》(DB32/T 3462—2018)一级A标准。项目区内河网沟渠纵横，河道及沟渠经过整治后完全能满足排涝要求，因此雨水采用农户间自然散排后经雨水管排入河道中。

5.3 区域生态修复

生态修复的目的是创造一个健康的湖畔生活系统。本次工程治理建立滨湖植被缓冲保育带，控制水土流失，防止岸坡冲刷，拦截部分农田氮、磷等物质进入水体，美化湖周生态景观。整合湖泊滨岸带的水陆自然景观特色，增加垂挂植物如柳树，色叶植物如乌桕、银杏、鸡爪槭等，来强调植物的色彩季相变化和种植亮点，形成独特的上下湖湿地自然生态景观。

开展湿地修复，科学种植挺水、浮水和沉水植物，水中设生态浮岛和曝气装置，拦截、吸收、吸附污染物，增加水体中氧气含量及水体流动性，改善水质，保护和修复湿地水体环境，提升湖泊的生态性和景观效果。

5.4 下湖退渔还湿

由于历史原因，下湖目前开发为鱼池675亩，养殖鱼虾等水产品。片区内基本无永久性建筑物和居住人口，该片区鱼塘周边以高地自然为界，局部为低洼地，区域相对密封，对周边的影响也较小。

本次退渔还湿工程中，通过拆除围埂、暗堤，恢复下湖自由水面至0.47km2(原下湖自由水面0.41km2)，区域开挖至5.0m高程，并进行底质修复与改造，确保水生动植物拥有足够的生存空间。

修复挺水、浮水和沉水植物生态系统，构建湿地食物网系统，提高湖泊湿地生态系统的自我调节与恢复能力。同时，新建双孔下湖闸，用以满足上下湖对洪水调蓄的要求。

6 结 语

上下湖承担着区域洪水蓄洪削峰的作用，同时也与下游地区水环境息息相关。针对上下湖现状存在的突出问题，通过实施上湖生态清淤、改造村庄污水收集处理系统、修复区域生态系统及下湖退渔还湿等工程措施，显著改善了湖泊周边及下游区域的水质和水环境。因此，基于上下湖治理工程，本文提出的生态河湖理念下的湖泊水环境综合治理方法是切实可行、行之有效的，能够为类似工程提供一定的参考。