水環(huán)境綜合治理方案設(shè)計探究范文

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[摘要]孔雀湖水環(huán)境綜合治理采用構(gòu)建“草型清水生態(tài)系統(tǒng)”方案，其核心在于通過人工干預(yù)措施，在湖泊底部構(gòu)建沉水植物群落，同時按照生態(tài)系統(tǒng)控制需要投加魚類、底棲動物和微生物，形成以沉水植物為主導(dǎo)的水生態(tài)系統(tǒng)。水生態(tài)系統(tǒng)利用水生動植物凈化體系，建立健康完整的湖泊水生態(tài)系統(tǒng)，可以提高水體自凈能力，以保證整體景觀的長效穩(wěn)定。

[關(guān)鍵詞]水環(huán)境；草型清水生態(tài)系統(tǒng)；生態(tài)修復(fù)技術(shù)；孔雀湖

1工程概況

孔雀湖位于廣西南寧市青秀區(qū)，毗鄰南寧青秀山風景區(qū)，位于邕江左岸。孔雀湖由7個湖組成，位于最低處為1號湖，面積最大，隨地勢上升，依次分布其他6個湖，湖的面積依次減小，湖與湖之間用0.5～1.0m砌石景觀壩分隔。水體總面積4.5萬m2，蓄水量7.4萬m3，平均水深0.8~2.0m。孔雀湖不定期從1號湖抽水至頂端7號湖，利用地勢落差進行水系內(nèi)部循環(huán)，需要時，開啟內(nèi)循環(huán)，形成跌水，滿足景觀需要。

2現(xiàn)狀水環(huán)境調(diào)查與分析

孔雀湖水體主要功能為景觀用水，湖內(nèi)飼養(yǎng)有錦鯉、羅非魚等魚類，湖周飼養(yǎng)有天鵝、孔雀等景觀鳥類。現(xiàn)狀水體的主要污染感官情況為懸浮物太多，水體濁度較大，透明度低，呈綠黃色。根據(jù)水體監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，孔雀湖水質(zhì)為Ⅳ類~Ⅴ類，各湖水體營養(yǎng)狀態(tài)較高，在中營養(yǎng)~中-富營養(yǎng)之間。主要超標因子為：總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)。7個景觀湖藻密度均超過1000萬cells/L，達到藻類水華污染標準，優(yōu)勢藻類為魚腥藻。主要由于孔雀湖水體封閉，水量小、水深較淺、水體流動性差，湖水的自凈能力有限；湖底鋪設(shè)了防滲毯，阻隔了湖水與周圍環(huán)境的物質(zhì)交換，使得湖水、底泥與周圍土壤、基巖的交換作用喪失，周圍環(huán)境對湖水、底泥的凈化作用隨之喪失；湖內(nèi)及湖周飼養(yǎng)著大量的魚類、鳥類，投放的養(yǎng)魚飼料的殘余以及魚與景觀鳥類的部分排泄物等富集在湖內(nèi)，導(dǎo)致湖內(nèi)水體逐步富營養(yǎng)化，在夏季氣溫高、光照強的條件下，藻類（以藍綠藻為主，甲藻，褐藻等為次）爆發(fā)式繁殖，導(dǎo)致湖內(nèi)水華的產(chǎn)生，水體呈現(xiàn)藍綠色、褐色，影響湖的景觀功能。

3水環(huán)境治理目標

根據(jù)孔雀湖現(xiàn)狀情況，并結(jié)合其他國內(nèi)水環(huán)境治理的思路及理念，計劃通過人工干預(yù)措施，使孔雀湖水體由以藻類為主、濁水形態(tài)的藻型生態(tài)系統(tǒng)向以水生植物為主、清水形態(tài)的草型生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。具體建設(shè)預(yù)期目標如下：（1）水體感官指標。水體清澈透亮、無異味；水體透明度≥1.5m或清澈見底；無藍綠藻暴發(fā)、水體黑臭現(xiàn)象。（2）水體生態(tài)景觀效果。構(gòu)建穩(wěn)定的草型清水水生態(tài)系統(tǒng)，沉水植物覆蓋率≥80%；水生植物保持四季常綠，顯著提升水體景觀與水體靈動性；水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整、功能完善、具有自凈作用，且具備一定抗污染能力。（3）水質(zhì)效果。改善孔雀湖水質(zhì)，水體主要富營養(yǎng)化水質(zhì)指標（高錳酸鉀指數(shù)、溶解氧、氨氮、總磷、總氮）達到國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）IV類標準。

4工程設(shè)計

4.1設(shè)計思路

采用生態(tài)修復(fù)技術(shù)，凈化水質(zhì)，美化水景，構(gòu)建完整的水下生態(tài)系統(tǒng)，使治理后的湖內(nèi)水生態(tài)系統(tǒng)及水生態(tài)食物鏈得到完善，湖中水體實現(xiàn)生態(tài)多樣性，水生植物保持四季常綠，水體常年清澈，并在治理設(shè)計、建設(shè)及運營維護過程中統(tǒng)籌考慮水體修復(fù)與孔雀湖景觀相結(jié)合、管理實際與生態(tài)修復(fù)相結(jié)合，兼顧孔雀湖的活動情況等因素，盡量減少項目施工對孔雀湖周邊的影響，使孔雀湖修復(fù)后水體景觀盡可能達到人與自然和諧相處，以實現(xiàn)長效治理，水體質(zhì)量長期穩(wěn)定的目的。

4.2水環(huán)境治理方案選擇

曝氣、引水換水、絮凝沉淀等物理化學(xué)的方法在景觀水體治理中多作為輔助手段或應(yīng)急措施使用，無法對水體起到長期有效的治理效果。目前常見的原位生態(tài)治理技術(shù)主要分為兩大類，即單純的微生物治理技術(shù)和草型清水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)。

4.2.1單純的微生物治理方案目前市場上各種微生物產(chǎn)品種類繁多，也確實能起到效果。作為景觀水體，不同于養(yǎng)殖水體，水質(zhì)治理的目標是清澈、美觀。微生物在水體中的生存繁衍同樣需要營養(yǎng)物質(zhì)，當水體營養(yǎng)物質(zhì)濃度降低，水質(zhì)達到治理目標時，人工投放的微生物群落會銳減甚至消失。再次有內(nèi)外污染源的累積導(dǎo)致浮游藻類大量繁殖時，需再次投放微生物。也就是說，微生物治理技術(shù)很難達到持久有效的治理目標。

4.2.2草型清水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建方案草型清水生態(tài)系統(tǒng)的思路是效法自然中的水生態(tài)系統(tǒng)，構(gòu)建由水生植物-水生動物-微生物-浮游生物組成的穩(wěn)定生態(tài)鏈，使得湖泊水質(zhì)能夠長效保持且能夠抵御一定的外界污染負荷。由此發(fā)展而來的基于淺水湖泊穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換理論的草型清水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)，即構(gòu)建沉水植物-底棲動物-魚類-微生物群落，形成生產(chǎn)者-消費者-分解者組成的穩(wěn)定生態(tài)鏈。草型清水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建其核心在于通過人工干預(yù)措施，在湖泊底部構(gòu)建沉水植物群落，同時按照生態(tài)系統(tǒng)控制需要投加魚類、底棲動物和微生物，形成以沉水植物為主導(dǎo)的水生態(tài)系統(tǒng)。系統(tǒng)構(gòu)建完成后，具有足夠生物量的沉水植物群落與藻類競爭奪取水中的COD、N、P營養(yǎng)物質(zhì)進行繁殖和生長，同時沉水植物釋放化感物質(zhì)抑制藻類的繁殖。螺、蚌等底棲動物群落以湖泊底部的有機碎屑和腐殖質(zhì)為食，不同食性的魚類作為消費者維持生態(tài)系統(tǒng)各種群之間的平衡，附著在沉水植物和底部土壤的各類微生物作為分解者利用自身的代謝作用實現(xiàn)營養(yǎng)鹽和腐殖質(zhì)的轉(zhuǎn)化降解。基于系統(tǒng)內(nèi)各級參與者的生命特征，形成完整的沉水植物—底棲動物—魚類—微生物食物網(wǎng)鏈，通過物質(zhì)和能量在食物鏈中的流動過程，最終達到水質(zhì)凈化與穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換的目的，實現(xiàn)草型清水態(tài)湖泊的構(gòu)建。草型清水生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)鏈與水質(zhì)凈化原理見圖1。沉水植物在生長過程中可以吸收湖泊水體的營養(yǎng)物質(zhì)，將營養(yǎng)鹽轉(zhuǎn)化為生物量，而且植物葉片可以吸附懸浮物，提高水體透明度；景觀上，沉水植物在水底形成水下草原，透過清澈的水體，可形成“水下草成原，岸上樹成蔭”的美景。沿岸挺水植物群落的構(gòu)建可對岸帶污染物的排入起到一定的過渡、緩沖和攔截作用，同時形成有層次的景觀。經(jīng)綜合考慮，孔雀湖水環(huán)境治理采用草型清水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建方案。

4.3水環(huán)境治理方案設(shè)計

孔雀湖草型清水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建共包括6個分項工程，分別是基底改良工程、沉水植物群落構(gòu)建工程、魚類群落構(gòu)建工程、底棲動物群落構(gòu)建工程、沿湖生態(tài)緩沖帶完善工程和系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整工程。（1）基底改良工程包括排湖中原有水、清理湖中現(xiàn)有雜魚、清除湖底表面雜草、鋪塘泥或沖洗表層石頭泥皮、基底界面消毒、對土底質(zhì)微量元素調(diào)整、注入水等內(nèi)容，為后期草型清水生態(tài)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)保障。（2）沉水植物群落構(gòu)建工程是根據(jù)工程區(qū)域?qū)嶋H情況及水體總量、湖面范圍等，選擇合適的沉水植物進行種植。沉水植物品種多樣，根據(jù)其對水深的適應(yīng)能力可選擇深水型沉水植物或淺水型沉水植物。孔雀湖水深大部分在2m以內(nèi)，為保證系統(tǒng)構(gòu)建后的穩(wěn)定性和水體景觀效果，在沉水植物選擇上以淺水型沉水植物為主，即矮型苦草和亞洲苦草，種植密度按100株/m2。沉水植物在湖泊中分布較廣、生物量較大，可成為湖泊生態(tài)系統(tǒng)的主要初級生產(chǎn)者，也是使湖泊從浮游植物為優(yōu)勢的濁水態(tài)轉(zhuǎn)換為以大型植物為優(yōu)勢的清水態(tài)的關(guān)鍵。（3）魚類群落構(gòu)建工程是根據(jù)工程特點及生物總量等因素，選擇不同魚類進行搭配應(yīng)用。魚類群落構(gòu)建配置如下：濾食性魚類選用鰱魚，投放密度1尾/100m2，鰱魚終生以浮游生物為食；肉食性魚類選用鱖魚和黑魚，用于控制野雜魚和其他魚類，投放密度1尾/400m2，實施過程中發(fā)現(xiàn)湖水中存在較多的野雜魚，可增加肉食性魚類，等湖中水的野雜魚慢慢減少了再除去一些肉食性魚類，動態(tài)調(diào)節(jié)；腐食性魚類選用鲴魚，投放密度1尾/150m2，以水底腐屑、底泥為食，喜食藻類，能凈化水體，改善水質(zhì)。（4）底棲動物群落構(gòu)建工程在水生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)與流動中具有特殊的地位和作用。田螺、河蚌等底棲動物對水體起著過濾器和沉淀器的作用，可以捕食底質(zhì)中大量的有機質(zhì)及腐敗的水生植物殘體等，大幅度降低底質(zhì)中有機質(zhì)含量及營養(yǎng)物質(zhì)的釋放。同時，大型螺類等釋放的某些物質(zhì)又是水體中天然的絮凝劑，可以降低水中的懸浮物顆粒并吸附氮磷營養(yǎng)鹽。根據(jù)工程特點，底棲動物群落構(gòu)建配置如下：腹足類采用梨形環(huán)棱螺，投放密度5g/m2；瓣鰓類采用褶紋冠蚌和無齒蚌，投放密度10g/m2；同時配制少量河蝦，投放密度3g/m2，在景觀水體中放養(yǎng)一定數(shù)量的河蝦以攝食有機碎屑，起到凈化水質(zhì)的作用。（5）沿湖生態(tài)緩沖帶完善工程主要針對沿岸挺水植物配置較缺乏的區(qū)域，合理配置水生植物，以提升沿湖生態(tài)緩沖帶的生態(tài)功能和景觀效果。湖岸生態(tài)緩沖帶是人工湖水生態(tài)環(huán)境向陸生生態(tài)系統(tǒng)過渡的關(guān)鍵部分，也是人工湖小型生態(tài)系統(tǒng)中生態(tài)梯度的重要組成環(huán)節(jié)，生態(tài)緩沖帶為兩棲動物提供良好的生境，對沿岸雨水徑流帶入的污染負荷起到一定的凈化和阻隔作用。（6）系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整工程主要是通過對高等水生植物群落、魚類群落、底棲生物群落優(yōu)化調(diào)控，使草型清水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、健康，充分發(fā)揮作用，穩(wěn)定、長效運行，使孔雀湖水體清澈、水質(zhì)良好，滿足較高的景觀需求。生態(tài)工程優(yōu)化調(diào)整工作是生態(tài)系統(tǒng)后續(xù)穩(wěn)定、長效運行的重要基礎(chǔ)。（7）基底改良工程、沉水植物群落構(gòu)建工程、魚類群落構(gòu)建工程、底棲動物群落構(gòu)建工程實施后，孔雀湖水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建初步完成，其中沉水植物群落作為初級生產(chǎn)者，為水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的核心部分。后期維護管理階段通過對系統(tǒng)的監(jiān)測和觀察，實施優(yōu)化調(diào)整工程，確保水生態(tài)系統(tǒng)逐漸向穩(wěn)定自然的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，最終形成穩(wěn)定的孔雀湖水生態(tài)系統(tǒng)，長效達到水體清澈、景觀良好、物種群落多樣穩(wěn)定的狀態(tài)。孔雀湖草型清水生態(tài)系統(tǒng)見圖2。

5工程治理效果

工程實施后，經(jīng)過合理的維護管理，對水生態(tài)系統(tǒng)進行優(yōu)化調(diào)整，使之逐漸向穩(wěn)定自然的水生態(tài)系統(tǒng)演替，可使孔雀湖長期保持水清景美治理目標。根據(jù)項目實施完后半年的效果，現(xiàn)狀水體清澈透亮、無異味，水體透明度≥1.5m或清澈見底；沉水植物覆蓋率大概為60%~80%，顯著提升水體景觀與水體靈動性；水生態(tài)系統(tǒng)開始具備一定自凈作用和一定抗污染能力；水質(zhì)達到國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）IV類標準。

6結(jié)語

根據(jù)本工程實施后的效果，草型清水生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建能夠大大改善水體水環(huán)境質(zhì)量，使水體生態(tài)系統(tǒng)得到修復(fù)，促進湖區(qū)生態(tài)系統(tǒng)良性健康發(fā)展，提高生物多樣性，使水體具有一定的自凈能力。本工程的實施，為推動環(huán)境教育、新方法和新技術(shù)研究開發(fā)與技術(shù)成果展示，提供了良好的工程示范效果生態(tài)教育科普基地，將為提高民眾環(huán)境意識和科技成果的推廣應(yīng)用起到了積極的促進作用，也為同類水環(huán)境治理工程提供經(jīng)驗，可供類似工程借鑒。

參考文獻

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作者：劉時明 單位：廣西水利電力勘測設(shè)計研究院