水生去富營(yíng)養(yǎng)化水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)在湖泊治理中的應(yīng)用

肖婷婷 徐艷勤

(1.上海水生環(huán)境工程有限公司寧波分公司 設(shè)計(jì)部，浙江 寧波 315040；2.浙江德安科技股份有限公司 設(shè)計(jì)部，浙江 寧波 315040)

1 背景

當(dāng)前，隨著全社會(huì)對(duì)水環(huán)境質(zhì)量的日益重視和對(duì)水環(huán)境空間的審美追求，湖泊河道生態(tài)修復(fù)、水環(huán)境治理及各類水體景觀領(lǐng)域正得到迅速發(fā)展，相關(guān)工程也急劇增多，人居水環(huán)境的質(zhì)量得到較大提高。湖泊是水資源的重要載體，是自然生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在調(diào)蓄洪水、提供水源、交通航運(yùn)、提升環(huán)境、休閑娛樂(lè)、魚(yú)類繁衍、水產(chǎn)養(yǎng)殖以及提供生物棲息地、維護(hù)生態(tài)多樣性、凈化水質(zhì)、調(diào)節(jié)氣候等方面發(fā)揮著不可替代的作用。加強(qiáng)湖泊管理保護(hù)，維護(hù)湖泊健康可持續(xù)發(fā)展，直接關(guān)系到流域居民的生產(chǎn)生活，關(guān)系到區(qū)域及國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，是水利工作的一項(xiàng)重要任務(wù)。

2 水生去富營(yíng)養(yǎng)化水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)介紹

2.1 水生去富營(yíng)養(yǎng)化水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)簡(jiǎn)介

水生去富營(yíng)養(yǎng)化水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)是運(yùn)用生態(tài)學(xué)的基本原理，在充分調(diào)研水域本底狀況的基礎(chǔ)上，參照水生生物生長(zhǎng)及演替規(guī)律，構(gòu)建健康、穩(wěn)定、持續(xù)自凈的水生態(tài)系統(tǒng)。該技術(shù)充分利用水體自然浮游藻類初級(jí)生產(chǎn)力以及環(huán)境立體生態(tài)位，依據(jù)污染負(fù)荷、水體初級(jí)生產(chǎn)力、水體納污能力、營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量攝入效率的測(cè)算數(shù)據(jù)，科學(xué)放養(yǎng)濾食性魚(yú)類和底棲動(dòng)物，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)頂端控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通量以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化；恢復(fù)挺水、沉水植被以吸收水體和水底沉積庫(kù)中氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通過(guò)現(xiàn)代水生生態(tài)學(xué)營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)效應(yīng)上行效應(yīng)實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化。系統(tǒng)后期通過(guò)人工維護(hù)與調(diào)控，逐步實(shí)現(xiàn)水體生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流通的動(dòng)態(tài)平衡，使水體具有一定抵抗力和穩(wěn)定性。此外，水生植物群落的構(gòu)建不僅有利于水體水質(zhì)的改善，還能改善水體周邊的微氣候環(huán)境，在一般情況下，濱水景觀帶的構(gòu)建有效地增加了水體的景觀效果。[1]

圖1 水生去富營(yíng)養(yǎng)化水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)原理圖

2.2 技術(shù)參數(shù)

技術(shù)參數(shù)包含：水量平衡分析、污染負(fù)荷計(jì)算、水生植物面積的確定、物質(zhì)及能量沿食物鏈的傳遞效率計(jì)算、各生態(tài)位生物量的確定、人工干預(yù)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)計(jì)算等。

此外，水生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)初期，水生態(tài)系統(tǒng)抗逆性較差，針對(duì)特殊情況需要微調(diào)控，同時(shí)保持水質(zhì)的跟蹤監(jiān)測(cè)。

2.3 技術(shù)主要特點(diǎn)和性能

生態(tài)性：工程采用的材料為原有土著種類，無(wú)生態(tài)安全的威脅，施工技術(shù)基本無(wú)機(jī)械、化學(xué)等手段，不會(huì)造成二次污染。

經(jīng)濟(jì)性：該技術(shù)構(gòu)建的去富營(yíng)養(yǎng)化水生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)完成以后逐步脫離了人為干預(yù)，維護(hù)成本極低，有效的節(jié)約運(yùn)行成本。

技術(shù)性：改性技術(shù)是普通生態(tài)學(xué)、水域生態(tài)學(xué)、種群生態(tài)學(xué)的有機(jī)結(jié)合，同時(shí)又是河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)的實(shí)踐集成，具有較大的專業(yè)性及技術(shù)難度。

3 水生去富營(yíng)養(yǎng)化水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)在湖泊治理中的應(yīng)用實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況

浙江省寧波市鄞州區(qū)某湖泊，水域面積61500m2，水體最深處水深為3.0m，底質(zhì)為30cm厚的建筑垃圾及碎石，駁岸以自然駁岸為主，也包括部分木樁駁岸和硬質(zhì)直立駁岸。水質(zhì)為國(guó)家地表水GB3838-2002標(biāo)準(zhǔn)劣V類，主要表現(xiàn)為總磷、氨氮及高錳酸鹽超標(biāo)。

3.2 治理原則

(1)綜合性原則

本次人工湖及河道生態(tài)治理應(yīng)在保證人工湖及河道防洪、排澇、引水等基本功能的前提下，充分考慮河流的生態(tài)功能、水質(zhì)凈化、生態(tài)景觀等功能的需要，同時(shí)兼顧親水活動(dòng)的安全。

(2)協(xié)調(diào)性原則

體現(xiàn)人工湖、河道及周邊區(qū)域發(fā)展的特點(diǎn)，注重與沿線整體風(fēng)貌相協(xié)調(diào)，人工湖生態(tài)景觀與周邊景觀相協(xié)調(diào)。

(3)自然性原則

堅(jiān)持恢復(fù)人工湖、河道自然水生態(tài)系統(tǒng)生境，以自然修復(fù)為主，人工修復(fù)為輔，因地制宜、充分利用現(xiàn)狀人工湖、河道的形態(tài)、地形、水文等條件；物種的選擇及配置宜以本土種為主，保護(hù)和增加系統(tǒng)生物多樣性，構(gòu)建具有較強(qiáng)的自我維持及穩(wěn)定的水生態(tài)系統(tǒng)。

(4)適應(yīng)性原則

根據(jù)工程人工湖、河道的特點(diǎn)及建設(shè)目標(biāo)，科學(xué)診斷人工湖存在的問(wèn)題，有針對(duì)性、有重點(diǎn)的采取多種有效可行的措施進(jìn)行生態(tài)治理。

(5)經(jīng)濟(jì)性原則

與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展同步，因地制宜、節(jié)能高效；統(tǒng)籌前期建設(shè)與后期管護(hù)，盡可能降低前期建設(shè)成本和后期的養(yǎng)護(hù)費(fèi)，實(shí)現(xiàn)人工湖生態(tài)治理的可持續(xù)性發(fā)展。

3.3 治理內(nèi)容

(1)水體不利因素去除

水體中的原有野雜草、垃圾廢棄物、建筑石塊等清除。

(2)生境營(yíng)造

應(yīng)用自主研發(fā)基底改良產(chǎn)品，有效改善底質(zhì)生境條件。

(3)沉水植物凈化系統(tǒng)構(gòu)建

合理搭配凈化能力強(qiáng)、后期維護(hù)便利的沉水植物，體現(xiàn)四季更替。

(4)水生動(dòng)物群落構(gòu)建

嚴(yán)格挑選馴化處理后水生動(dòng)物，形成良好的生態(tài)鏈。

(5)水體透明度提升

應(yīng)用我司自主研發(fā)微生物制劑產(chǎn)品，降低水體懸浮物含量，提高水體透明度。

3.4 治理難點(diǎn)

(1)景觀湖區(qū)域底質(zhì)建筑垃圾較多，岸邊大面積建筑碎石塊分布，適合植物生長(zhǎng)的土層缺乏，不利于沉水植物生長(zhǎng)。

(2)湖區(qū)有4處與外河相通，僅靠湖體自身系統(tǒng)的建設(shè)難以抵抗多條匯水的外源污染，較差的來(lái)水水質(zhì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞性較強(qiáng)。

(3)湖中魚(yú)類繁多，以食草性魚(yú)類居多，不利于沉水植物生長(zhǎng)。

3.5 治理方法

通過(guò)微地形平整，水生植物多樣性的豐富，推流噴泉景觀曝氣安裝及微生物、底棲動(dòng)物投放，構(gòu)建完整的水生去富營(yíng)養(yǎng)化集成系統(tǒng)，達(dá)到凈水及提升景觀的目標(biāo)。

以“水生去富營(yíng)養(yǎng)化水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)”主導(dǎo)的修復(fù)技術(shù)：水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)是指通過(guò)一系列的措施將已經(jīng)退化的水生生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)或修復(fù)到原有水平，使水生生態(tài)系統(tǒng)具有較高的生態(tài)耐受性。水生生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的最終目的是通過(guò)一系列生態(tài)措施創(chuàng)造一個(gè)自然的、可以自我調(diào)節(jié)的并與所在區(qū)域完全整合的系統(tǒng)，從而最大限度的減緩水生態(tài)系統(tǒng)的退化，進(jìn)而使系統(tǒng)恢復(fù)或者修復(fù)到可以接受的、能長(zhǎng)期自我維持的、穩(wěn)定的狀態(tài)水平。

3.6 治理效果

在現(xiàn)有實(shí)際條件，無(wú)暴雨排澇的情況下，主要水質(zhì)指標(biāo)總磷穩(wěn)定在0.1mg/L以下，氨氮穩(wěn)定在0.5mg/L以下，高錳酸鹽穩(wěn)定在2.5mg/L以下，溶解氧穩(wěn)定在8mg/L以上，水體透明度平均維持在1.2m以上。

治理前后水質(zhì)指標(biāo)對(duì)照見(jiàn)表1。

表1 治理前后水質(zhì)指標(biāo)對(duì)照表

4 結(jié)論

實(shí)踐證明，水生去富營(yíng)養(yǎng)化水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)治理湖泊水環(huán)境是切實(shí)可行的，且已經(jīng)取得較好的效果。采用水生去富營(yíng)養(yǎng)化水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)后，水質(zhì)指標(biāo)均可明顯提高。水生去富營(yíng)養(yǎng)化水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)為湖泊治理提供了一種經(jīng)濟(jì)可行的方法。

[1]王麗卿，季高華，張瑞雷，鄭小燕，范志峰，王先云.去水體富營(yíng)養(yǎng)化的方法.中國(guó)發(fā)明專利(專利號(hào)：ZL 2009 1 0057635.4)，2009.