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0广州清远悦泉湾畔项目景观水环境治理工程方案设计（讨论稿）项目号：201208上海和协生态环境科技有限公司上海丽致环境科技有限公司南京环境保护科学研究院二O一二年八月目录1概述12设计目标与设计原则.....................................33二号湖富营养化治理原理及景观美化工程原理...............44工艺设计..............................................44工程概算..............................................75项目实施计划..........................................76主要技术经济指标.......................................8附图1：富营养化治理及景观美化一期工程总平面图附图2：富营养化治理流程图附图3：富营养化治理及景观美化一期工程地形图附图4：湖区地表径流分区入湖图附图5：湖泊富营养化治理及景观美化一期工程鸟瞰图11概述羊城属于水网地区，古代先民生生活自然生态，傍水而居。清远悦泉湾畔项目承袭历史，占地2000亩，800亩悦泉湾（50万平方米）镶嵌在项目核心区域，环绕湖面的18个半岛和湖心岛上临湖建设300余栋别墅，商务中心和养生会所等建筑群。悦泉湾畔项目以超大体量景观湖泊及温泉为依托，构成商务、养生、度假和休闲生活的高尚人居环境。科学合理的进行景观水环境和富营养化防治设计，才能够凸显悦泉湖清澈秀美湖泊的天生丽质，表达傍水而居的水之灵魂。本方案设计讨论稿在近年大型（数十万平方米）生态景观湖泊水环境治理和富营养化防治成功技术案例的基础上进行编制，以供业主、建筑及水利设计单位进行交流讨论，并在补充前期设计理念及水文，气象（地区降水、蒸发）、地理（土壤渗滤值、P/N本底值）等资料，以及深入踏勘调研后，完善后续设计。珠江三角洲地区的土壤及地表水背景值导致该地区湖泊的TP、TN等营养盐浓度远高于富营养化界限（限制因子TP0.02mg/l），理论上不会发育贫营养型湖泊。悦泉湖原址有大体量的多年养鱼水体，土壤营养盐含量高于地区平均值。悦泉湖湖盆断面重新构筑后，如果没有修复高等水生植物主导的水生态系统，迅速占领空间水体生态位，浮游藻类将快速增值，短期内水体透明度降低到30cm以下，及至发生藻华；如果及时修复高等水生植物主导的水生态系统，提高了水体自净能力，浮游藻类将被抑制，低成本保持水体透明度在80—150cm以上。湖泊岸线湿地与湖中沉水植被的巨大生物量能够有效地遏制底泥内源营养盐释放，削减入湖外源营养盐负荷，并直接抑制浮游藻类的大量繁殖。在美国Okechobe湖的研究案例中，有水生植被发育的湖滨区与无水生植被的敞水区TP浓度分别为0.095mg/L和5～10mg/L（1）。在我国的一些景观湖泊治理案例中，采用全铺硬质底（全混凝土、浆砌石等）和自来水水源，但未修复生物多样性的水生态系统，均达不到预期效果，在数月内蓝藻、绿藻等浮游藻类便大量增殖，呈现浑浊、藻腥味、藻华等重富营养化状态（1、2、3、4）。昆山开发区晨曦湖的案例与悦泉湖最为接近：该湖原址有多年鱼塘和洼地河沟，开挖改造成17万平方米的晨曦湖后，多年淤积的底泥难以清除，复水后3个月便爆发藻华。5年前经过全国各地考察，选择了南京环科院和上海和协生态环境公司的“EV生化生态快速生态修复技术”，6月内全湖水体透明度提高到60cm,1年后透明度提高到100cm,现在是第三年，透明度1.5米以上，大雨后，即使邻近房地产及周边地表径流污染大量涌入，透明度仍在60cm，由于水体自净能力强，数日后又恢复到100cm以上。迄今，晨曦湖清澈秀美的湖水映衬国家级昆山开发区地标时代大厦建筑群、湖滨栈道、亲水台阶、型塑，吸引昆山市民休闲欣赏美景。近看水下生物多样性的沉水植被犹如水下森林，鱼虾穿行其间。远望岸线多种挺水、浮水、湿生植物，夹杂在山石之间，三季有花、四季有绿，虫蛙鸟鸣，呈现现代城市久违的自然生态景观。然而，生态修复技术治理水环境的运行费是很低的，2年后、只需要按季节用较少人工进行收割，密度调整，捞出垃圾等辅导工作，很少耗电，依2靠水生态系统的自净能力，保持高透明度水质。现在，正在扩大晨曦湖全水系56万平方米水体采用EV生化生态快速生态修复技术进行全面治理。从多个省份来晨曦湖参观学习者得知，利用老河塘及新开挖改造的大型人工湖，由于大型水系边界条件庞杂多变，原生态破坏，底泥内源污染残留，各类灾变和污染难以避免，尚未见达到预期效果的案例。晨曦湖的富营养化治理达到了预期效果，运行成本最低，水系面积最大。上海和协生态环境科技有限公司、上海丽致环境科技有限公司，南京环境保护科学研究院等不同专业领域内的资深专家强强联合，开发了“径流雨水预处理+EV造流生化+超声波磁力切割+水生态系统快速修复”组合技术，应对大型水体的庞杂多变，为数十万平方米级别的大型人工湖富营养化防治及景观美化项目提供解决方案。2设计要求与设计原则2.1设计要求方案设计符合清远城市总体规划，建设成为最佳人居环境目标的要求。治理后水质近期达到城市一般景观水域四类水质标准，逐年提高水质后达到三类水质标准。达到生态水景园林景观效果,充分表现悦泉湾天生丽质，彰显悦泉湾畔清远地标项目风貌。2.2设计原则2.2.1可靠性原则：采用可靠的治理工艺，有成功的工程经验可借鉴，能够抵御环境灾变和自然灾变，保持生物多样性物种的自我演替。2.2.2可行性原则：水质达到景观区功能标准，并具有经济可行性。在TP/TN背景值高的条件下，大型人工湖泊原生态缺位，面临自然界，社会经济发展造成的多重污染，需要采用系统工程方法由生态、环境、水利、园林等多学科密切合作、科学规划、精心设计，才能应对大型水体庞杂多变的问题，取得预期的效果。2.2.3先进性原则：采用河湖治理领域内先进的技术，达到先进的综合技术经济指标。2.2.4可操作性原则：工艺选择、设备布置、生物配置等须便于维护管理，可操作性强。2.2.5避免二次污染原则：应避免二次污染，做好噪声防治、采用少污泥技术避免二次污染。3悦泉湖畔水环境及富营养化治理原理3.1湖泊水环境及富营养化治理原理珠江三角洲区域历史背景导致该地区湖泊的TP、TN浓度远高于富营养化界限。这些营养充分湖泊的高等水生植物一经遭到破坏则呈现富营养化态势，浮游藻类大量繁殖、水质浑浊、散发藻腥异味、间歇发生藻华，失去健3康水体功能。多年来，人们采用过多种传统技术方法进行富营养化治理：A.截污，尽量减少外源污染，但地标径流污染（后述），人流污染，大气沉降（例：昆明大气沉降污染入水体年总磷量0.26mg/l，上海大气沉降污染入水体年总磷量0.37mg/l）等难以避免。在上海，如果不经过任何水处理，一缸10升纯水露天，大约经过45天就会长出绿藻，经过一年，就成为实际上Ⅴ类富营养水了B.清淤（即使换筑硬质底后，通量向下的新生底泥沉积，半年后又会形成新的内源污染）C.换水，即使换自来水，沿海地区地表水背景值远超过富营养化限制因子0.02mg/l），如果不进行生态修复，仍将发生透明度下降，藻华爆发。D.采用循环过滤、投加水处理药剂等方法，在滞流水体HRT超过3天后，浮游藻类增殖加快，透明度开始下降，并持续恶化。由于长期连续的过滤，加药维持费过高，此类项目均处于应付检查，节日时节短期应付的状况。•大量实践表明，上述方法只能在短期内保持水体的清洁，长期运行费用过高，难以长期保持预期的效果。其根本原因在于:富营养化主要限制因子TP低达0.02mg/L（长江水等地表水TP已高于此值），迄今尚无低成本降低TP、TN，达到富营养化界限的可行技术。只要湖水TP、TN高于富营养化界限，滞留时间超过3天，并且没有去除或抑制湖泊富营养化因子的机制，在合适条件下，自然界光合作用的巨大能力就使湖泊水体成为浮游藻类的“高产良田”。因此,上述治标的方法均难以扭转浮游藻类大量繁殖造成的富营养化结果。经过多年的经验和教训，人们逐渐认识到，人工修复生物多样性生态系统，恢复水体自净能力，是根治富营养化的治本方法。人工修复的生态系统要能够抵御，环境灾变和自然灾变，生态系统内多种高等水生植物、动物、微生物等物种要能够进行自我演替，从而模拟自然界长期演变的水生态系统，长期抑制浮游藻类的大量繁殖。根据湖泊的特点，因地制宜，配置“地表径流入湖渗流过滤预处理+超声波磁力切割+EV造流生化+修复生物多样性生态系统技术组合”，从湖外到湖内，大幅度减少外源污染入湖，有效控制内源污染释放,末级由生物多样性生态系统低成本深度净化并长期保持水质，达到根治富营养化的目的。本组合技术有别于传统技术的尚有：1、治理工程的内容物同时也是生态景观的主体,具有缓慢运动的水景特点；2、不需要清除原河道、及鱼塘的底泥，依靠EV生化-生态技术可以很好地屏蔽底泥内源污染。仅此便可以大幅度节约前期湖盆断面土方工程费用，且大幅度提高了施工可操作性；3、可以抵御偶发但难以避免的环境灾变和自然灾变，保护生态系统的安全，克服生态系统的脆弱性；4、生态系统物种能够自我演替，效果稳定，大幅度降低操作管理运行费用。湖泊富营养化治理及景观美化工程由四个分项处理单元集合组成：43.2分项处理单元及应对水体功能障碍的原理分析区域气象资料、地下水位、湖面水位、土壤及底泥、湖泊断面及驳岸、周边水系等特征。计算湖泊在枯水期的最大蒸发与渗流损失水量之合（例如，昆山17万平方米晨曦湖1200m3/日。50万平方米悦泉湾待提资后计算）。据上对补充水源的成本、组成、水质，以及净化工艺相关参数等进行合理地选择。3.2.1雨水汇集及配送处理单元50万m2新生大型人工湖，由于TN、TP背景值高于富营养界限，加之新人工湖缺少历史遗留的原生态系统对浮游藻类加以抑制，短期内即成为藻类高产“良田”（类似的湖泊在夏秋季浮游藻类异常增值的时段，蓝藻的增值率可达到1.3g/m2.日），呈重富营养化状态。作为补充水源,汇水区地表径流经过本设计渗流系统预处理后被视作水资源，是良好的水源。“尽多收集汇水区内的雨水，预处理后入湖”，可以补充湖泊全年蒸发与渗流损失水量的30％以上;“在雨水不足的枯水期，引上游河水源补充蒸发与渗流损失水量”，二项措施可以大幅度减少补充水源的处理费用。由于地表径流雨水的TP、TN营养盐比一般地表水低，更有利于通过“EV造流生化+修复生物多样性生态系统”持续进行生物迁移，逐年降低营养盐，达到三类水体的目标水质。3.2.1.1初期雨水初期雨水采用如下收集方式：1）有组织收集大面积混凝土等硬质地面，径流系数大，收集雨水量大，雨水管收集方式较容易实行，并且初期雨水的污染程度较高，必须进行有组织的收集。人流大的景观区，容易对地表径流形成污染，这部分初期雨水对湖区的污染影响较大，也必须进行有组织的收集。需要说明，建筑设计居住区阳台水不进入雨水管，应引入污水管（很多居民有在阳台洗涤的习惯，污染量较大）不在水环境治理工程的收集范围之内。2）无组织收集绿化区，和人流较少的湖滨带，采用无组织的方式收集初期雨水设计中通过地面放坡、浅洼地、坡向沿河岸的渗渠等手段，使这部分初雨经过土壤的渗透作用，从而达到净化初期雨水的目的，使整个系统处于无组织到有组织收集的临界状态，兼顾两者的优点，因地制宜配置。为尽多收集优质雨水,在新建汇水区尽多采用可渗水铺装，减少硬面铺装,车道之外的小路采用汀步路或嵌草砖拼图,设计构造平缓起伏的浅洼地和浅草沟,配置雨水井,汇集初期雨水进入初雨池。初雨池注满后,浅洼地和浅草沟水满自溢,通过自然渗水和湖滨缓冲带渗滤层入湖。3.2.1.2后期雨水每逢大雨,后期雨水径流到均布湖周的浅水湾湿地岸线溢流入湖,经过湿地区,补充优质水源,置换老水,多余水通过戏水漫流坝泄洪下游。经过强5化水土保持，合理植被之后，地表径流雨水的TN、TP和其它污染物将优于上游河水，更可以减少河水引流量，减少河道管理部门的压力。3.2.2“EV造流异养微生物生化”单元悦泉湖（50万平方米）环绕湖面