生態(tài)河湖理念下的湖泊水環(huán)境綜合治理方法研究

陳 杰

(鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)谷陽鎮(zhèn)水利農(nóng)機服務(wù)管理站，江蘇 鎮(zhèn)江 212100)

隨著人類社會的不斷進(jìn)步發(fā)展，生態(tài)文明建設(shè)已在各行各業(yè)引發(fā)足夠的重視。在水利行業(yè)河湖治理領(lǐng)域踐行生態(tài)文明方面，多年來全國各地已積累了不少經(jīng)驗，江蘇作為水利大省積極推動生態(tài)河湖建設(shè)，2015—2019年，省內(nèi)生態(tài)河湖建設(shè)發(fā)展迅速。2017年，江蘇省政府出臺《江蘇省生態(tài)河湖行動計劃(2017—2020年)》，省內(nèi)各地開始深入推動生態(tài)河湖建設(shè)工作[1]。

上下湖位于鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)境內(nèi)，自囤水成湖以來未實施過清淤，淤積嚴(yán)重，沼澤化趨勢明顯，湖面萎縮，水環(huán)境質(zhì)量較差。為響應(yīng)江蘇省生態(tài)河湖建設(shè)工作，改善上下湖水環(huán)境、水生態(tài)問題，2021年1月丹徒區(qū)谷陽鎮(zhèn)啟動對上下湖水環(huán)境的整治工作。本文以丹徒區(qū)上下湖水環(huán)境綜合整治工程為例，在深入分析流域現(xiàn)狀問題的基礎(chǔ)上，研究生態(tài)河湖理念下的湖泊綜合整治方法，探討相應(yīng)的工程治理措施，以推進(jìn)生態(tài)河湖建設(shè)蓬勃發(fā)展。

1 上下湖流域概況

上下湖地處丹徒區(qū)中心河支流芝麻溝上游，位于谷陽鎮(zhèn)湖濱村、華村、莊泉村境內(nèi)，屬太湖流域湖西區(qū)中心河片區(qū)，地理位置見圖1。上下湖歷史悠久，受地形條件的影響，地殼運動、降雨徑流沖刷與人類活動等諸多因素綜合作用，上游山丘區(qū)來水匯流沖積，地勢低洼的局部地區(qū)逐漸形成淺水草型湖泊，主要功能為防洪除澇、灌溉供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖等。

上下湖位于中心河下游片區(qū)，現(xiàn)狀湖泊水域面積0.28km2，正常蓄水位7.53m(1985國家高程系，下同)，相應(yīng)庫容21萬m3，湖泊集水面積為18.85km2，主要入湖河道有躍進(jìn)河、南崗河、華村溝。暴雨期間，上下湖上游18.85km2山丘區(qū)洪水由躍進(jìn)河、南崗河、華村溝進(jìn)入上湖，經(jīng)湖泊調(diào)蓄后，再由上湖閘、滾水壩下泄至下湖湖心河流入中心河，最終匯入京杭大運河。

上下湖位于北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫暖濕潤、光照充足、熱量豐富、雨量充沛、無霜期長。受大陸、海洋和來自南北天氣系統(tǒng)的影響，氣候復(fù)雜，年際間變化較大。年平均氣溫為16.8℃，年平均風(fēng)速1.8m/s，夏季主要為東風(fēng)、東南風(fēng)，冬季為東北風(fēng)，年平均濕度75%，年平均無霜期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 上下湖治理的意義

2.1 改善生態(tài)環(huán)境

現(xiàn)狀上下湖的水質(zhì)問題愈發(fā)嚴(yán)重，極大程度上影響了周邊及下游京杭大運河的水質(zhì)和水環(huán)境。現(xiàn)狀自由水面0.41km2，正常蓄水位下水資源總量21萬m3，通過本次綜合治理工程的實施，可削減COD 6.00t，總磷0.30t，總氮0.06t，氨氮0.30t，面源污染削減率為50%，有效增加了湖泊水環(huán)境容量，促進(jìn)了水體恢復(fù)自凈能力，推動了水系良性循環(huán)和水生態(tài)平衡，恢復(fù)了湖泊生態(tài)功能。繼而實現(xiàn)了上下湖的景觀、休閑功能，顯著改善了周邊及下游區(qū)域生態(tài)環(huán)境和投資環(huán)境，優(yōu)化了周邊居民居住環(huán)境，提升了人們生活滿意度和幸福感。

2.2 促進(jìn)沿湖地區(qū)可持續(xù)發(fā)展

近年來，上下湖水質(zhì)和水量都不能滿足沿湖地區(qū)的用水需求，制約了水資源的開發(fā)利用和沿湖地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。通過本次湖泊生態(tài)清淤，可以增加湖泊蓄水容量約40萬m3，改善水質(zhì)和水環(huán)境，對可持續(xù)開發(fā)利用湖泊資源，提高湖泊周邊灌溉范圍內(nèi)灌溉保證率，提高人民經(jīng)濟(jì)收入，促進(jìn)沿湖地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2.3 推進(jìn)丹徒區(qū)生態(tài)河湖建設(shè)

水是生態(tài)環(huán)境的控制性要素，湖泊是水資源的重要載體。然而長期以來由于人類活動的加劇，上下湖水質(zhì)日益惡化，超出了湖泊本身所能承載的能力，湖泊得不到休養(yǎng)生息的機會，生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。上下湖水環(huán)境綜合整治工程是區(qū)域防洪除澇和灌溉的需要，也是落實湖泊保護(hù)條例以及保護(hù)規(guī)劃措施要求的具體體現(xiàn)。有序地推進(jìn)湖泊清淤和退圩還濕工作，從源頭上讓湖泊水域不萎縮、功能不衰減、生態(tài)不惡化，對于改善水生態(tài)環(huán)境，保障河湖綜合功能等具有重要意義，也是切實踐行生態(tài)河湖理念、推動生態(tài)河湖建設(shè)的重要舉措。

3 上下湖流域存在的主要問題

3.1 水質(zhì)、水環(huán)境問題突出

由表1列出的近幾年間上下湖的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，上下湖水質(zhì)為Ⅳ類～劣Ⅴ類，水質(zhì)總體較差，并且存在不斷劣化的趨勢，主要超標(biāo)項目為總磷。

表1 上下湖水質(zhì)狀況

此外，上下湖集水范圍內(nèi)大部分村莊缺乏生活污水處理設(shè)施，農(nóng)村污水無序排放，未經(jīng)處理的污水、動物糞便等直接排入湖泊，加劇水體惡化，嚴(yán)重影響了水體水環(huán)境和生活環(huán)境。

3.2 內(nèi)源污染嚴(yán)重

湖泊淤積，淤泥深度范圍在0.5～2.1m。淤泥中沉積的污染物釋放，產(chǎn)生一定的內(nèi)源污染。隨著有機顆粒物質(zhì)的不斷沉積，底泥受到擾動時，營養(yǎng)鹽會短期爆發(fā)性地釋放到水體中造成水體污染。依據(jù)上下湖水生態(tài)調(diào)查數(shù)據(jù)，按照《地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》(SL 395—2007)要求，采用高錳酸鹽指數(shù)(IMn)、總磷(TP)、總氮(TN)、葉綠素a和透明度5個指標(biāo)對上下湖營養(yǎng)狀態(tài)開展評價，各階段結(jié)果見表2。

表2 上下湖營養(yǎng)化評價

由表2可以看出，上下湖在2021年3—11月期間的水體營養(yǎng)化程度逐漸加重，11月時已呈現(xiàn)中度富營養(yǎng)化狀態(tài)。富營養(yǎng)化水體底泥表層0～3cm處沉積有大量藍(lán)藻休眠體和蚊蠅蟲卵，受到風(fēng)浪作用會從底泥中懸浮起來，釋放到湖泊水體中成為新的污染源。

3.3 水生態(tài)環(huán)境狀況堪憂

上下湖現(xiàn)狀主要水生生物為魚類、螺類、蘆葦、水草等。歷史上湖泊濕地面積為0.64km2，但在沿湖村莊的人類活動影響下，濕地資源銳減，水生生物生境遭到破壞，鳥類、野生魚類減少，現(xiàn)狀水面存在大面積被水葫蘆覆蓋的現(xiàn)象，水生態(tài)環(huán)境面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

由于湖面水葫蘆的存在，水體中氧氣缺乏，水生動植物生存困難。圖2顯示了2014年與2019年上下湖浮游藻類及浮游動物檢測數(shù)量的對比情況。近年來，浮游動植物種類縮減較為明顯，浮游藻類從8門46屬71種下降至6門35屬64種，生物多樣性遭到破壞。

圖2 上下湖浮游藻類及浮游動物變化情況

3.4 調(diào)蓄能力不足

上下湖地處丹徒區(qū)中心河支流芝麻溝上游，集水面積總計18.85km2，是該區(qū)域重要的調(diào)蓄湖泊，上游山洪經(jīng)湖泊調(diào)蓄后下泄中心河。沿湖岸帶現(xiàn)狀利用方式主要為圍埂養(yǎng)殖，下游圍墾面積達(dá)675畝，上下湖湖泊面積比歷史上縮減了62%，極大程度上削弱了湖泊的蓄洪調(diào)洪能力。

4 水環(huán)境綜合治理方法

以生態(tài)河湖理念為基礎(chǔ)，湖泊治理過程中有八項重點工作需要予以重視，分別為：保障水安全、保護(hù)水資源、防治水污染、治理水環(huán)境、修復(fù)水生態(tài)、建設(shè)水文化、管護(hù)水工程以及創(chuàng)新水制度[2]。

湖泊水環(huán)境綜合治理方法見圖3。首先以問題為導(dǎo)向，分析現(xiàn)狀存在的突出問題；其次從源頭出發(fā)，結(jié)合當(dāng)?shù)貐^(qū)域的實際情況，以八項重點工作為基礎(chǔ)，提出全方位系統(tǒng)性的治理方法，包括工程措施以及非工程措施，確保生態(tài)河湖理念貫徹落實到全階段各個過程中；最后以八項重點工作作為生態(tài)河湖建設(shè)效果評價指標(biāo)，對治理效果進(jìn)行評價[3]。

針對上下湖目前存在的主要問題，本文從工程設(shè)計的角度出發(fā)，結(jié)合水安全保障、水資源保護(hù)、水污染防治、水環(huán)境治理及水生態(tài)修復(fù)5項重點工作，主要探討上下湖水環(huán)境綜合治理的工程修復(fù)措施。

5 工程治理措施

5.1 上湖生態(tài)清淤

為了去除底泥污染，解決水體富營養(yǎng)化的問題，同時保障良好的水質(zhì)和充足的水量以滿足上湖應(yīng)急抗旱需要，本次上湖生態(tài)工程主要采用水下濕法施工?？紤]到上下湖歷史上的平均高程4.6m，現(xiàn)狀高程6.4～6.9m，浮淤約0.4～0.6m，多年來總沉積深度約2.1m，本次設(shè)計清淤深度1.2m，湖底設(shè)計高程5.5m。由于絞吸式清淤具有開挖精度高、擾動小、可以避免二次污染，清淤效率高、效果好等一系列優(yōu)點，尤其適用于河湖的生態(tài)清淤，故本工程采用對底泥擾動較小、污染少的絞吸式挖泥船對上湖進(jìn)行生態(tài)清淤。

上湖生態(tài)清淤底泥采用泥泵和排泥管線排出，棄土區(qū)設(shè)置在湖泊北側(cè)原華村窯廠廢棄廠區(qū)內(nèi)。排泥管沿上湖東側(cè)華聯(lián)路綠化帶布置，淤泥在棄土區(qū)利用現(xiàn)狀廢棄坑塘堆放，坑塘南側(cè)疏通現(xiàn)狀小溝道，與下游躍進(jìn)河支流連通。為了防止淤泥造成二次環(huán)境污染，在棄土區(qū)開挖淤泥凈化沉淀池對淤泥進(jìn)行凈化處理。淤泥經(jīng)吸泥泵吸出后由全封閉排泥管線輸送到排泥場，再進(jìn)行無害化處理，沉淀處理后的上清液經(jīng)過躍進(jìn)河回流入上湖。上湖生態(tài)清淤布置見圖4。

5.2 村莊污水收集處理

上湖周邊部分村莊的污水處理系統(tǒng)目前處于自由散排狀態(tài)，不經(jīng)處理(或簡易處理后)就近排入河道，容易造成水體惡化發(fā)臭，影響村容村貌及居民生活環(huán)境。為了有效解決污水收集排放問題，本工程基于三大基本原則：分類收集，資源利用；因村制宜，有效治理；低碳節(jié)能，穩(wěn)定易管，通過比選優(yōu)化，制定了污水治理方案。

考慮到項目區(qū)范圍內(nèi)村莊居民居住較為集中、距離城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)遠(yuǎn)，本工程污水收集方式采用相對集中處理模式。每戶居民設(shè)1座三格式化糞池，沿村莊內(nèi)現(xiàn)狀道路或空地鋪設(shè)污水管道，每村根據(jù)居民量設(shè)1～2臺智能凈化槽設(shè)備(設(shè)備處理能力10～30m3/d)。污水由化糞池初步收集，通過污水管網(wǎng)收集輸送至凈化槽處進(jìn)行集中凈化處理。污水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排入河道或水塘，排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)《村莊生活污水治理水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB32/T 3462—2018)一級A標(biāo)準(zhǔn)。項目區(qū)內(nèi)河網(wǎng)溝渠縱橫，河道及溝渠經(jīng)過整治后完全能滿足排澇要求，因此雨水采用農(nóng)戶間自然散排后經(jīng)雨水管排入河道中。

5.3 區(qū)域生態(tài)修復(fù)

生態(tài)修復(fù)的目的是創(chuàng)造一個健康的湖畔生活系統(tǒng)。本次工程治理建立濱湖植被緩沖保育帶，控制水土流失，防止岸坡沖刷，攔截部分農(nóng)田氮、磷等物質(zhì)進(jìn)入水體，美化湖周生態(tài)景觀。整合湖泊濱岸帶的水陸自然景觀特色，增加垂掛植物如柳樹，色葉植物如烏桕、銀杏、雞爪槭等，來強調(diào)植物的色彩季相變化和種植亮點，形成獨特的上下湖濕地自然生態(tài)景觀。

開展?jié)竦匦迯?fù)，科學(xué)種植挺水、浮水和沉水植物，水中設(shè)生態(tài)浮島和曝氣裝置，攔截、吸收、吸附污染物，增加水體中氧氣含量及水體流動性，改善水質(zhì)，保護(hù)和修復(fù)濕地水體環(huán)境，提升湖泊的生態(tài)性和景觀效果。

5.4 下湖退漁還濕

由于歷史原因，下湖目前開發(fā)為魚池675畝，養(yǎng)殖魚蝦等水產(chǎn)品。片區(qū)內(nèi)基本無永久性建筑物和居住人口，該片區(qū)魚塘周邊以高地自然為界，局部為低洼地，區(qū)域相對密封，對周邊的影響也較小。

本次退漁還濕工程中，通過拆除圍埂、暗堤，恢復(fù)下湖自由水面至0.47km2(原下湖自由水面0.41km2)，區(qū)域開挖至5.0m高程，并進(jìn)行底質(zhì)修復(fù)與改造，確保水生動植物擁有足夠的生存空間。

修復(fù)挺水、浮水和沉水植物生態(tài)系統(tǒng)，構(gòu)建濕地食物網(wǎng)系統(tǒng)，提高湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)與恢復(fù)能力。同時，新建雙孔下湖閘，用以滿足上下湖對洪水調(diào)蓄的要求。

6 結(jié) 語

上下湖承擔(dān)著區(qū)域洪水蓄洪削峰的作用，同時也與下游地區(qū)水環(huán)境息息相關(guān)。針對上下湖現(xiàn)狀存在的突出問題，通過實施上湖生態(tài)清淤、改造村莊污水收集處理系統(tǒng)、修復(fù)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)及下湖退漁還濕等工程措施，顯著改善了湖泊周邊及下游區(qū)域的水質(zhì)和水環(huán)境。因此，基于上下湖治理工程，本文提出的生態(tài)河湖理念下的湖泊水環(huán)境綜合治理方法是切實可行、行之有效的，能夠為類似工程提供一定的參考。