城市景觀湖泊生態(tài)修復(fù)設(shè)計研究

張 茜，費曉磊，高 坤，聶倩文，花 卉

(淮安市水利勘測設(shè)計研究院有限公司，江蘇 淮安 223001)

0 引言

本文主要探討的內(nèi)容為以玄武湖東南湖為例，生態(tài)修復(fù)與景觀設(shè)計相結(jié)合的一種城市湖泊生態(tài)修復(fù)的方法，即通過生態(tài)清淤，削減內(nèi)源污染，為水生植物恢復(fù)創(chuàng)造良好的條件，從而進行淺水區(qū)水生動植物群落構(gòu)建以及湖濱帶景觀設(shè)計。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 底泥現(xiàn)狀分析

本文對玄武湖湖區(qū)底泥深度及質(zhì)量的空間分布進行監(jiān)測，按100m×100m網(wǎng)格布置底泥深度監(jiān)測網(wǎng)，合計355個監(jiān)測點。根據(jù)玄武湖特點，確定有代表性的78個點位，測定底泥中的氮(TN)、磷(TP)含量，檢測結(jié)果見表1。根據(jù)底泥深度監(jiān)測結(jié)果，將不同點位的底泥深度數(shù)據(jù)輸入插值軟件，用三角形網(wǎng)格對玄武湖湖區(qū)進行劃分，并采用自然鄰接點插值法生成玄武湖底泥深度空間分布圖，如圖1所示。

圖1 玄武湖底泥監(jiān)測點位及底泥深度空間分布圖

表1 玄武湖東南湖底泥質(zhì)量檢測結(jié)果 單位：mg/kg

上述監(jiān)測結(jié)果顯示，玄武湖底泥中累積了豐富的TN和TP，底泥氮磷含量較高。東南湖西北部湖區(qū)水體流動性較差，底泥中氮磷含量較高；東部湖區(qū)由于唐家山溝、紫金山溝等入湖溝渠汛期帶入大量高氮磷含量的泥沙，底泥中氮磷含量為玄武湖全湖最高。

1.2 水生態(tài)及景觀現(xiàn)狀分析

玄武湖翠洲南側(cè)現(xiàn)有10000m2生態(tài)修復(fù)示范區(qū)，區(qū)域內(nèi)水體透明度較高，水下森林清晰可見，水生植物、水生動物種類豐富，生態(tài)系統(tǒng)較為完善，景觀效果非常好。但是現(xiàn)狀生態(tài)修復(fù)示范區(qū)外水體較為渾濁，透明度低，水中缺少沉水植物，水質(zhì)和系統(tǒng)穩(wěn)定性較差系統(tǒng)自凈能力低下，與現(xiàn)狀生態(tài)修復(fù)示范區(qū)水體感官差距較大。

玄武湖東南湖現(xiàn)多為硬質(zhì)駁岸，駁岸多垂柳，水生植物景觀少，且以黃菖蒲居多，植物群落缺少變化及記憶點，缺少互動、休憩等景觀設(shè)施。

2 城市湖泊生態(tài)清淤

底泥清淤對于富營養(yǎng)化嚴(yán)重的湖泊而言，是一種治理內(nèi)源污染效果比較明顯和有效的途徑[2]。根據(jù)污染物淤深分布特點，確定清淤深度及規(guī)模，綜合考慮城市湖泊水環(huán)境及景觀功能，選擇適合的清淤方式及淤泥處理措施。

2.1 清淤深度及規(guī)模

依據(jù)玄武湖實測淤深分布結(jié)果，參考玄武湖以往清淤工程，見表2。綜合考慮現(xiàn)狀湖底高程，櫻洲東側(cè)、菱州北側(cè)近岸區(qū)域按照0.45m考慮，遠岸區(qū)域按照0.80m考慮；武廟閘北側(cè)區(qū)域按照0.80m考慮；臺菱堤沿線區(qū)域根據(jù)與岸線的距離，由近及遠依次按照0.55、0.80m考慮；岸線3m范圍內(nèi)采用人工清淤，平均清淤深度0.5m，控制正常水深不超過0.7m。清淤平面布置圖如圖2所示，清淤典型斷面圖如圖3所示。

圖2 玄武湖東南湖清淤平面布置圖

圖3 玄武湖東南湖清淤典型斷面圖(單位：m)

表2 玄武湖東南湖西岸水域清淤情況表

2.2 清淤方式選擇

清淤過程中，玄武湖將正常開放，施工過程中不進行圍檔，也不對施工區(qū)域進行臨時圍封管理，東南湖面面積較大，全面開展清淤作業(yè)不但設(shè)備投入所需資金較大而且作業(yè)人員較多勢必影響玄武湖的景觀，也會對玄武湖造成淤作以外的其他不必要的環(huán)境污染。綜合考慮玄武湖清淤的特點以及清淤設(shè)備的性能，本文清淤選取鏟斗式挖泥船，利用挖泥船將水域底部淤泥裝入運輸淤泥的駁船之中，駁船將淤泥運送至臨時堆土場碼頭，再通過碼頭上的泥漿泵將淤泥通過管道送至淤泥初沉池。

首先，航海保障部門本身既是提供助航服務(wù)的主體單位，一直致力于通過航標(biāo)、海測、通信三大業(yè)務(wù)為航行安全提供保障，為提升航運效率服務(wù)，其提供的服務(wù)已覆蓋大部分MS內(nèi)容，航海保障本身既是MS海上服務(wù)。

2.3 底泥固化及尾水處理

本文考慮玄武湖東南湖底泥的性質(zhì)以及處理效率選擇板框壓濾方法作為玄武湖清淤底泥脫水干化工藝，包括泥漿調(diào)蓄、泥漿預(yù)濃縮、泥漿快速脫水、尾水凈化處理等工藝流程。

將經(jīng)過振動篩過濾的底泥臨時儲存于泥漿調(diào)蓄池中，配套潛水?dāng)嚢杵?臺，攪拌后的泥漿通過泥漿泵輸送至泥漿預(yù)濃縮池，泥漿進入泥漿濃縮池后加入“FAS+HEC”絮凝劑進行攪拌調(diào)勻，將調(diào)勻后的泥漿通過泵輸送至壓濾機，得到含水量達標(biāo)的干化土(含固率60%)，泥漿脫水后形成含固率60%左右的硬塑狀泥餅，硬塑狀泥餅通過打散系統(tǒng)打散，以便快速改變淤泥黑臭現(xiàn)象，打散后的淤泥通過皮帶輸送機輸送至堆料場養(yǎng)護2～3天，尾水進入尾水凈化沉淀箱進行混凝沉淀，上清液達標(biāo)后方可排放。

本文玄武湖東南湖底泥脫水規(guī)模為14.89萬m3，根據(jù)同類工程經(jīng)驗經(jīng)機械脫水處理后湖底淤泥量按60%折算，計算得到脫水后底泥體積約為8.93萬m3，底泥脫水過程尾水日處理量為2720m3/d。

3 城市湖泊生態(tài)修復(fù)

湖泊淺水區(qū)生態(tài)修復(fù)主要通過水生動植物群落構(gòu)建實現(xiàn)。水生植物指生長在淺水區(qū)的沉水、挺水、浮葉植物。水生動物指浮游動物、魚類及大型底棲動物。

3.1 水生植物群落構(gòu)建

(1)沉水植物是實現(xiàn)水體從濁水態(tài)到清水態(tài)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵物種[3]。根據(jù)玄武湖區(qū)域情況，初步選用的沉水植物品種為：輪葉黑藻、苦草、微齒眼子菜。根據(jù)水質(zhì)和底質(zhì)情況，選擇水位比較低、透明度相對較高的時機進行種植，本次工程可選擇在玄武湖汛期預(yù)降水位期間進行植物重建，選擇低內(nèi)穩(wěn)性植物輪葉黑藻作為先鋒植物，一旦建立起先鋒植物群落，則可以加快示范區(qū)整體植物群落的恢復(fù)，當(dāng)黑藻對生態(tài)水域凈化達到一定程度之后，種植高內(nèi)穩(wěn)性植物苦草和微齒眼子菜，以便達到更好的景觀效果。

圍隔可強力區(qū)隔內(nèi)外水體，阻斷營養(yǎng)鹽交流，使得圍隔內(nèi)部的水生植物等生態(tài)修復(fù)措施可以在較長時間內(nèi)持續(xù)的凈化水質(zhì)[4]，我國太湖、杭州西湖及武漢東湖均設(shè)置了圍隔進行湖泊水生態(tài)修復(fù)，并取得了良好的效果[5]。本次水生態(tài)修復(fù)水域面積共10萬m2，沉水植物群落恢復(fù)均位于圍隔內(nèi)，可使生態(tài)修復(fù)區(qū)域內(nèi)水體透明度達到1m，水質(zhì)穩(wěn)定維持在Ⅲ類。

(2)挺水植物種類選擇主要與景觀相協(xié)調(diào)，以土著種和易維護為原則，部分景觀區(qū)域可點綴布置觀賞性強的物種。由于玄武湖營養(yǎng)鹽豐富，應(yīng)選擇根系發(fā)達，生長量大，營養(yǎng)生長與生殖生長并存的水生植物進行配置[6]。玄武湖公園內(nèi)挺水植物品種眾多，以本土常見品種黃菖蒲、再力花、梭魚草等為主，因此本次設(shè)計引進新品種，如花菖蒲、路易斯安娜鳶尾等，在凈化水質(zhì)的同時，結(jié)合景觀設(shè)計，增加物種的豐富度及觀賞性。

(3)浮葉植物可以有效地提高水體的透明度，一般都作為沉水植物群落構(gòu)建的先鋒種；浮葉植物的景觀效果可以有效地點綴水面美景。綜合考慮玄武湖景觀效果，本次浮葉植物種類選擇為歐菱、睡蓮、荇菜、滿江紅等。

3.2 水生動物群落構(gòu)建

水生動物的修復(fù)應(yīng)當(dāng)遵循從低等向高等的進化縮影修復(fù)原則去進行。當(dāng)沉水植物群落構(gòu)建完成后，調(diào)查玄武湖水體內(nèi)現(xiàn)存水生物種，首先選擇修復(fù)水生昆蟲、螺類、貝類、雜食性蝦類和小型雜食性蟹類；待群落穩(wěn)定后，可引入本地肉食性魚類[7]。

底棲動物選擇玄武湖內(nèi)常見物種，投放面積占湖岸帶恢復(fù)區(qū)的水面10%，動物選擇不同季相的種類，水生昆蟲、螺類、貝類一般以50～100個/m2，雜食性蝦類和小型雜食性蟹類以5～30個/m3的密度投放[8]。

本文選取肉食性魚類主要有烏鱧、鱖魚、鯰魚，濾食性魚類主要有鰱、鳙；底棲動物以螺類、蚌類為主，輔以河蝦。底棲動物投放面積為10000m2，螺類、貝類投放500000只，約5000kg；雜食性蝦類投放150000只，約500kg；魚類投放5000kg，共計21000斤。

4 城市湖泊湖濱帶景觀設(shè)計

4.1 設(shè)計原則

對城市湖泊實施景觀設(shè)計應(yīng)遵循3個原則：①因地制宜原則，設(shè)計應(yīng)符合湖泊環(huán)境及區(qū)域自然環(huán)境特征；②整體優(yōu)化原則；③體現(xiàn)當(dāng)?shù)靥厣瓌t。

總體思路以生態(tài)清淤為前提，以水生動植物群落構(gòu)建為主，將景觀規(guī)劃技術(shù)納入功能區(qū)劃、群落配置中去，通過合適的廊道將不同斑塊緊密地聯(lián)系在一起，最終通過景觀設(shè)計把湖泊景觀融入到城市景觀中[9]。

4.2 湖濱帶景觀設(shè)計

湖濱帶是水-陸生態(tài)系統(tǒng)間的環(huán)帶狀景觀，由于水的作用，湖濱帶內(nèi)存在著明顯的生物和非生物因素的梯度分布，在垂直剖面的橫向、縱向和軸向上均表現(xiàn)出明顯的層次結(jié)構(gòu)特點[10-11]。湖濱帶的景觀建造主要是通過水生植物搭配和親水棧道來解決，棧道隨水位上下浮動，水體在棧道的底部保持流通[12]。

本次玄武湖湖濱帶景觀設(shè)計主要在東南湖翠洲-芳橋之間，以親水為主題，利用新建棧道達成近距離接觸，形成挺水植物和浮水植物主導(dǎo)的水生花境。植物和棧道是主景，為綿長的岸線增添觀賞性和互動性，結(jié)合新品種打造鄉(xiāng)土生境。該區(qū)域整體湖面視線開闊，可設(shè)置觀景平臺，以蓮花廣場及遠山為對景，景觀視線佳。鄉(xiāng)土生境區(qū)通過分片區(qū)集中配置南京本地野生植物群落，以期在3～5年內(nèi)生長構(gòu)建一類完整的本地生態(tài)示范群落形態(tài)，10年內(nèi)實現(xiàn)植物群落自我更新演替，生物多樣性增加的建設(shè)目標(biāo)。專區(qū)結(jié)合詳細的多樣化輔助解說系統(tǒng)，為本地居民和游客綜合打造城市公園水生生態(tài)群落的植物、鳥類、昆蟲、魚類等具有高度識別性的南京地區(qū)的生物多樣性展示區(qū)。游覽人群可以通過圍合專區(qū)的棧道引導(dǎo)游賞進程。

5 結(jié)語

生態(tài)修復(fù)與景觀設(shè)計相結(jié)合是未來城市水體功能恢復(fù)和水質(zhì)改善的方向，使城市景觀湖泊充分發(fā)揮生態(tài)、環(huán)境、景觀和經(jīng)濟等綜合功能。本文通過玄武湖東南湖生態(tài)修復(fù)工程案例，提出了生態(tài)清淤、水生動植物群落構(gòu)建與景觀設(shè)計相結(jié)合的城市湖泊生態(tài)修復(fù)方法，取得了良好的工程效果，可提供一種行之有效的設(shè)計思路。但本文生態(tài)修復(fù)區(qū)域基本位于湖濱帶，水域面積在玄武湖整體水域中占比較小，由于湖泊水體的復(fù)雜性，全湖生態(tài)修復(fù)的施工難度遠大于部分水域，因此如何實現(xiàn)全湖的生態(tài)修復(fù)而不影響湖泊其他功能的發(fā)揮仍是個難題，需進一步探索研究。