城市景观湖泊生态修复设计研究

张 茜，费晓磊，高 坤，聂倩文，花 卉

(淮安市水利勘测设计研究院有限公司，江苏 淮安 223001)

0 引言

本文主要探讨的内容为以玄武湖东南湖为例，生态修复与景观设计相结合的一种城市湖泊生态修复的方法，即通过生态清淤，削减内源污染，为水生植物恢复创造良好的条件，从而进行浅水区水生动植物群落构建以及湖滨带景观设计。

1 现状分析

1.1 底泥现状分析

本文对玄武湖湖区底泥深度及质量的空间分布进行监测，按100m×100m网格布置底泥深度监测网，合计355个监测点。根据玄武湖特点，确定有代表性的78个点位，测定底泥中的氮(TN)、磷(TP)含量，检测结果见表1。根据底泥深度监测结果，将不同点位的底泥深度数据输入插值软件，用三角形网格对玄武湖湖区进行划分，并采用自然邻接点插值法生成玄武湖底泥深度空间分布图，如图1所示。

图1 玄武湖底泥监测点位及底泥深度空间分布图

表1 玄武湖东南湖底泥质量检测结果 单位：mg/kg

上述监测结果显示，玄武湖底泥中累积了丰富的TN和TP，底泥氮磷含量较高。东南湖西北部湖区水体流动性较差，底泥中氮磷含量较高；东部湖区由于唐家山沟、紫金山沟等入湖沟渠汛期带入大量高氮磷含量的泥沙，底泥中氮磷含量为玄武湖全湖最高。

1.2 水生态及景观现状分析

玄武湖翠洲南侧现有10000m2生态修复示范区，区域内水体透明度较高，水下森林清晰可见，水生植物、水生动物种类丰富，生态系统较为完善，景观效果非常好。但是现状生态修复示范区外水体较为浑浊，透明度低，水中缺少沉水植物，水质和系统稳定性较差系统自净能力低下，与现状生态修复示范区水体感官差距较大。

玄武湖东南湖现多为硬质驳岸，驳岸多垂柳，水生植物景观少，且以黄菖蒲居多，植物群落缺少变化及记忆点，缺少互动、休憩等景观设施。

2 城市湖泊生态清淤

底泥清淤对于富营养化严重的湖泊而言，是一种治理内源污染效果比较明显和有效的途径[2]。根据污染物淤深分布特点，确定清淤深度及规模，综合考虑城市湖泊水环境及景观功能，选择适合的清淤方式及淤泥处理措施。

2.1 清淤深度及规模

依据玄武湖实测淤深分布结果，参考玄武湖以往清淤工程，见表2。综合考虑现状湖底高程，樱洲东侧、菱州北侧近岸区域按照0.45m考虑，远岸区域按照0.80m考虑；武庙闸北侧区域按照0.80m考虑；台菱堤沿线区域根据与岸线的距离，由近及远依次按照0.55、0.80m考虑；岸线3m范围内采用人工清淤，平均清淤深度0.5m，控制正常水深不超过0.7m。清淤平面布置图如图2所示，清淤典型断面图如图3所示。

图2 玄武湖东南湖清淤平面布置图

图3 玄武湖东南湖清淤典型断面图(单位：m)

表2 玄武湖东南湖西岸水域清淤情况表

2.2 清淤方式选择

清淤过程中，玄武湖将正常开放，施工过程中不进行围档，也不对施工区域进行临时围封管理，东南湖面面积较大，全面开展清淤作业不但设备投入所需资金较大而且作业人员较多势必影响玄武湖的景观，也会对玄武湖造成淤作以外的其他不必要的环境污染。综合考虑玄武湖清淤的特点以及清淤设备的性能，本文清淤选取铲斗式挖泥船，利用挖泥船将水域底部淤泥装入运输淤泥的驳船之中，驳船将淤泥运送至临时堆土场码头，再通过码头上的泥浆泵将淤泥通过管道送至淤泥初沉池。

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2.3 底泥固化及尾水处理

本文考虑玄武湖东南湖底泥的性质以及处理效率选择板框压滤方法作为玄武湖清淤底泥脱水干化工艺，包括泥浆调蓄、泥浆预浓缩、泥浆快速脱水、尾水净化处理等工艺流程。

将经过振动筛过滤的底泥临时储存于泥浆调蓄池中，配套潜水搅拌器1台，搅拌后的泥浆通过泥浆泵输送至泥浆预浓缩池，泥浆进入泥浆浓缩池后加入“FAS+HEC”絮凝剂进行搅拌调匀，将调匀后的泥浆通过泵输送至压滤机，得到含水量达标的干化土(含固率60%)，泥浆脱水后形成含固率60%左右的硬塑状泥饼，硬塑状泥饼通过打散系统打散，以便快速改变淤泥黑臭现象，打散后的淤泥通过皮带输送机输送至堆料场养护2～3天，尾水进入尾水净化沉淀箱进行混凝沉淀，上清液达标后方可排放。

本文玄武湖东南湖底泥脱水规模为14.89万m3，根据同类工程经验经机械脱水处理后湖底淤泥量按60%折算，计算得到脱水后底泥体积约为8.93万m3，底泥脱水过程尾水日处理量为2720m3/d。

3 城市湖泊生态修复

湖泊浅水区生态修复主要通过水生动植物群落构建实现。水生植物指生长在浅水区的沉水、挺水、浮叶植物。水生动物指浮游动物、鱼类及大型底栖动物。

3.1 水生植物群落构建

(1)沉水植物是实现水体从浊水态到清水态转变的关键物种[3]。根据玄武湖区域情况，初步选用的沉水植物品种为：轮叶黑藻、苦草、微齿眼子菜。根据水质和底质情况，选择水位比较低、透明度相对较高的时机进行种植，本次工程可选择在玄武湖汛期预降水位期间进行植物重建，选择低内稳性植物轮叶黑藻作为先锋植物，一旦建立起先锋植物群落，则可以加快示范区整体植物群落的恢复，当黑藻对生态水域净化达到一定程度之后，种植高内稳性植物苦草和微齿眼子菜，以便达到更好的景观效果。

围隔可强力区隔内外水体，阻断营养盐交流，使得围隔内部的水生植物等生态修复措施可以在较长时间内持续的净化水质[4]，我国太湖、杭州西湖及武汉东湖均设置了围隔进行湖泊水生态修复，并取得了良好的效果[5]。本次水生态修复水域面积共10万m2，沉水植物群落恢复均位于围隔内，可使生态修复区域内水体透明度达到1m，水质稳定维持在Ⅲ类。

(2)挺水植物种类选择主要与景观相协调，以土著种和易维护为原则，部分景观区域可点缀布置观赏性强的物种。由于玄武湖营养盐丰富，应选择根系发达，生长量大，营养生长与生殖生长并存的水生植物进行配置[6]。玄武湖公园内挺水植物品种众多，以本土常见品种黄菖蒲、再力花、梭鱼草等为主，因此本次设计引进新品种，如花菖蒲、路易斯安娜鸢尾等，在净化水质的同时，结合景观设计，增加物种的丰富度及观赏性。

(3)浮叶植物可以有效地提高水体的透明度，一般都作为沉水植物群落构建的先锋种；浮叶植物的景观效果可以有效地点缀水面美景。综合考虑玄武湖景观效果，本次浮叶植物种类选择为欧菱、睡莲、荇菜、满江红等。

3.2 水生动物群落构建

水生动物的修复应当遵循从低等向高等的进化缩影修复原则去进行。当沉水植物群落构建完成后，调查玄武湖水体内现存水生物种，首先选择修复水生昆虫、螺类、贝类、杂食性虾类和小型杂食性蟹类；待群落稳定后，可引入本地肉食性鱼类[7]。

底栖动物选择玄武湖内常见物种，投放面积占湖岸带恢复区的水面10%，动物选择不同季相的种类，水生昆虫、螺类、贝类一般以50～100个/m2，杂食性虾类和小型杂食性蟹类以5～30个/m3的密度投放[8]。

本文选取肉食性鱼类主要有乌鳢、鳜鱼、鲶鱼，滤食性鱼类主要有鲢、鳙；底栖动物以螺类、蚌类为主，辅以河虾。底栖动物投放面积为10000m2，螺类、贝类投放500000只，约5000kg；杂食性虾类投放150000只，约500kg；鱼类投放5000kg，共计21000斤。

4 城市湖泊湖滨带景观设计

4.1 设计原则

对城市湖泊实施景观设计应遵循3个原则：①因地制宜原则，设计应符合湖泊环境及区域自然环境特征；②整体优化原则；③体现当地特色原则。

总体思路以生态清淤为前提，以水生动植物群落构建为主，将景观规划技术纳入功能区划、群落配置中去，通过合适的廊道将不同斑块紧密地联系在一起，最终通过景观设计把湖泊景观融入到城市景观中[9]。

4.2 湖滨带景观设计

湖滨带是水-陆生态系统间的环带状景观，由于水的作用，湖滨带内存在着明显的生物和非生物因素的梯度分布，在垂直剖面的横向、纵向和轴向上均表现出明显的层次结构特点[10-11]。湖滨带的景观建造主要是通过水生植物搭配和亲水栈道来解决，栈道随水位上下浮动，水体在栈道的底部保持流通[12]。

本次玄武湖湖滨带景观设计主要在东南湖翠洲-芳桥之间，以亲水为主题，利用新建栈道达成近距离接触，形成挺水植物和浮水植物主导的水生花境。植物和栈道是主景，为绵长的岸线增添观赏性和互动性，结合新品种打造乡土生境。该区域整体湖面视线开阔，可设置观景平台，以莲花广场及远山为对景，景观视线佳。乡土生境区通过分片区集中配置南京本地野生植物群落，以期在3～5年内生长构建一类完整的本地生态示范群落形态，10年内实现植物群落自我更新演替，生物多样性增加的建设目标。专区结合详细的多样化辅助解说系统，为本地居民和游客综合打造城市公园水生生态群落的植物、鸟类、昆虫、鱼类等具有高度识别性的南京地区的生物多样性展示区。游览人群可以通过围合专区的栈道引导游赏进程。

5 结语

生态修复与景观设计相结合是未来城市水体功能恢复和水质改善的方向，使城市景观湖泊充分发挥生态、环境、景观和经济等综合功能。本文通过玄武湖东南湖生态修复工程案例，提出了生态清淤、水生动植物群落构建与景观设计相结合的城市湖泊生态修复方法，取得了良好的工程效果，可提供一种行之有效的设计思路。但本文生态修复区域基本位于湖滨带，水域面积在玄武湖整体水域中占比较小，由于湖泊水体的复杂性，全湖生态修复的施工难度远大于部分水域，因此如何实现全湖的生态修复而不影响湖泊其他功能的发挥仍是个难题，需进一步探索研究。