水生態(tài)修復技術在烏江河口公園中的應用

□曹　偉　□陳飛野　□楊　璐　□隨裕芬（黃河勘測規(guī)劃設計有限公司）

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水生態(tài)修復技術在烏江河口公園中的應用

□曹偉□陳飛野□楊璐□隨裕芬（黃河勘測規(guī)劃設計有限公司）

摘要：城市河道及湖泊水體污染已成為制約整個城市生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的關鍵和瓶頸，也成為制約和影響整個城市社會、經濟、文化、環(huán)境等可持續(xù)發(fā)展的關鍵，水生態(tài)修復技術在烏江河口公園的應用起到了很好的示范和指導作用，將大幅度提升城市重要的載體功能和生態(tài)內涵。

關鍵詞：水生態(tài)修復；食藻蟲；水質凈化

1　工程概況

烏江河口公園位于平頂山新城北區(qū)，是烏江河、湛河和溫集溝三水交匯處。公園水域設計水深約2.50 m，在下游兩側建有溢流壩，公園補水主要來自于湛河污水處理廠的中水補給，補給量約為30000 t/d。平頂山新城區(qū)污水處理廠位于平郟路西側，距下游烏江河口公園約4.50 km，兩者間湛河河道底寬為8～28 m，河底比降為1/1000。節(jié)點處根據景觀需要通過河底疏挖及攔蓄水工程，形成100 m×200 m及100 m×150 m兩個連續(xù)大型水面，平均水深3～3.50 m。

2　水環(huán)境分析

2.1水質分析

公園入水水質為湛河污水處理廠處理之后的中水，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A類標準。經污水廠處理后的中水總氮、總磷含量較高，固體懸浮物較低；在多級處理過程中，總氮的形態(tài)發(fā)生變化，以氨氮和硝態(tài)氮為主；懸浮物（ss）和有機質較低。對中央公園整體水域而言，中水補給是水體氮磷營養(yǎng)輸入的主要源頭，高濃度的氮磷負荷會導致水體中營養(yǎng)元素累計，造成水體富營養(yǎng)化。

2.2污染源分析

中央公園人工湖作為開放性水體，不可避免的會遭受來自外界的污染，經分析認為項目水體的主要污染源主要分為以下幾類：污水處理廠的中水；大氣沉降污染；地表徑流；湖泊內源污染。

3　水生態(tài)修復設計

3.1設計思路

利用污水處理廠至中央公園人工湖之間長約4.50 km的河道修筑景觀溢流壩，提高河道中水位，為沉水植物提供良好的生長空間，構建梯級預處理系統(tǒng)。同時提高中水體的滯留時間，采用高耐污沉水植物為先鋒物種，對中水進行初步凈化。在人工湖采用食藻蟲引導技術構建以沉水植物為主的生態(tài)系統(tǒng)，打造中水深度凈化系統(tǒng)，利用生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，進一步凈化水體提升水質，形成清澈見底的水體景觀。見圖1。

圖1　中水生態(tài)凈化平面布置圖

3.2設計目標

通過利用梯級預處理系統(tǒng)與湖泊深度凈化系統(tǒng)，主要治理目標具體可分為以下幾點：一是人工湖水體水體透明度達到1.50 m以上，不足1.50 m的以清澈見底為準。二是水生態(tài)系統(tǒng)初步達到穩(wěn)定狀態(tài)，水質主要富營養(yǎng)指標（氨氮、總磷、高錳酸鹽指數、溶解氧）達到國家地表水Ⅲ-Ⅳ類水標準，全面構建“草型清水態(tài)”湖泊。三是人工湖生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，水下森林和水下草皮覆蓋率達60%及以上，水生植物保持四季常綠，形成優(yōu)美的水下景觀。四是完善水體生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈，形成全面穩(wěn)定的生態(tài)平衡并建立后續(xù)生態(tài)平衡維護保養(yǎng)系統(tǒng)。

3.3技術可行性分析

目前對河流、湖泊水體治理的技術主要包括：①基于外源性污染控制的截污、污水改道、污水脫氮除磷的處理、削減生活污水中磷的排放、截流初期雨水等；以及基于內源性污染消減的清淤、營養(yǎng)鹽鈍化、底層曝氣、調節(jié)湖水氮磷比、覆蓋底部沉積物及絮凝沉降等一系列措施。②控制和改變環(huán)境條件：主要是通過引清調水，稀釋水體中的營養(yǎng)鹽和藻類，也可改變水體的流速抑制藻類的生長和聚集。③控制藻類的異常生長：可采用化學殺滅和絮凝劑（如硫酸銅、明礬、石灰等）方法，以達到殺藻、促磷沉淀和脫氮等治理措施，這類措施往往投入花費大，并易造成二次污染；絮凝劑和生石灰類物質的大量使用將嚴重破壞湖庫底泥的微生物種群，形成湖庫地址硬殼化，嚴重影響湖庫生態(tài)恢復，使得底棲生物和沉水高等植物的恢復變得十分困難。

食藻蟲可以形成強大的“蟲—草”共生系統(tǒng)，建立大面積的“水下森林”，能夠不斷地進行光合作用，吸收水中過多的營養(yǎng)，產生大量的氧氣，而且能夠引起底棲動物和水生昆蟲生態(tài)的恢復，最終才能建立良性循環(huán)的生物多樣性和生態(tài)自凈能力，及抵御外界沖擊的自我修復能力。

綜上分析，結合中央公園水體的環(huán)境條件和治理修復要求，工程采用食藻蟲控藻引導水體生態(tài)修復技術開展水體治理和生態(tài)修復。

3.4生態(tài)修復技術路線

食藻蟲控藻引導水體生態(tài)修復是一項綜合技術，它的基本思路是以食藻蟲吃藻控藻、濾食有機懸浮物顆粒等作為啟動因子，繼而引起各項生態(tài)系統(tǒng)恢復的連鎖反應：包括從底泥有益微生物恢復、底泥昆蟲蠕蟲恢復、底棲螺貝類恢復到沉水植物恢復、土著魚蝦類等水生生態(tài)系統(tǒng)恢復，最終實現水體的內源污染生態(tài)自凈功能和系統(tǒng)經濟服務功能。

根據項目規(guī)劃建設要求，對景觀水體采用“食藻蟲控藻引導水體生態(tài)修復技術”，構建“食藻蟲—水下森林—水生動物—微生物群落”共生系統(tǒng)，通過蟲控藻、魚食蟲等形成食物鏈，恢復沉水植物，發(fā)揮沉水植物對營養(yǎng)物質的吸收凈化效果，改善水體水質及景觀，把該湖泊打造成集休閑、娛樂、人文于一體的“水清氣凈”的“生態(tài)景觀”湖。

3.4.1前期水質及環(huán)境狀況調查

工程前期對項目水體進行詳細勘察，包括水體水質、水深、流速、污染狀況、污染源及底泥等，另外包括水體周圍生態(tài)環(huán)境的詳盡調查，查找水體污染的重要因素，從而制定合適該水體的生態(tài)修復技術方案。

3.4.2“食藻蟲”引導水體景觀與生態(tài)修復技術

食藻蟲投放：利用食藻蟲攝食水體中的藻類、有機懸浮物等物質，迅速提高水體透明度，改善水下光照條件。促進沉水植被的生長及生態(tài)系統(tǒng)的恢復；水下森林生態(tài)修復：待水體透明度改善后，為強化系統(tǒng)對營養(yǎng)物質的凈化吸收能力和水景效果，種植沉水植物，利用其光合作用增加水體中溶解氧，健全水生生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通常選用了改良刺苦草、水蘭、小茨藻等沉水植物與四季常綠矮型苦草一起構成水體的水下森林系統(tǒng)。同時為增加水體的景觀效果，在湖面的適當位置種植景觀睡蓮，營造水清荷美、水生植物錯落有致、水下森林與水上挺水植物相呼應的優(yōu)美水上景觀。

3.4.3食物網構建工程

投放肉食性魚類，以生態(tài)調控水體中的雜食性魚類和底棲動物，可以促進恢復后水生態(tài)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定與平衡，提高系統(tǒng)水質凈化效果。

3.4.4后期生態(tài)系統(tǒng)維護管理

待水體生態(tài)系統(tǒng)趨于穩(wěn)定后，需對水體生態(tài)系統(tǒng)進行維護管理，主要包括生物種群優(yōu)化和生態(tài)平衡調節(jié)。具體維護措施有：對水生態(tài)修復區(qū)沉水植被、魚類的生長和水質變化進行觀察，出現狀況及時解決；對水生態(tài)修復區(qū)的水生植物的生長與健康狀況進行檢測及必要的調整維護；對蝦類、螺類種群密度和水質關系進行全面掌控與生態(tài)平衡調整。

4　結　語

經過對烏江河口公園進行水生態(tài)修復處理，可有效實現藻型濁水態(tài)向草型清水態(tài)的轉變，實現清澈見底的水下景觀。經過梯級預處理系統(tǒng)與深度凈化系統(tǒng)相結合，可有效降低中水的氮磷負荷，提高其水質質量，使中水資源化，形成中水深度凈化的示范區(qū)，有助于全面提升周邊片區(qū)的綜合環(huán)境質量，對該片區(qū)發(fā)展產生積極的聯(lián)動效應，進而促進地區(qū)的生態(tài)文明建設。

（責任編輯：劉長垠韋詩佳）

中圖分類號：S891

文獻標識碼：A

文章編號：1673-8853（2016）04-0015-02

作者簡介：曹偉（1974-），男，高級工程師，主要從事水工結構及河道治理設計工作。

收稿日期：2016-01-21