城市湖泊富营养生态修复技术研究与应用范敬兰

江苏水利JIANGSUWATERRESOURCES2016年2月Feb.2016工作交流21（下转第34页）江苏水论坛城市湖泊富营养生态修复技术研究与应用范敬兰1，刘奉2，刘雨3（1.徐州市水利科学研究所，江苏徐州221018；2.徐州市水利学会，江苏徐州221018；3.江苏永冠给排水设备有限公司，江苏徐州221116）摘要：本文在依托最前沿的理念和理论成果，因地制宜地把工程措施与植物措施有机结合起来，通过应用水下森林、生态浮岛、生态陷阱等生态治理技术，进行城市湖泊大水体综合治理试验示范，探索出适宜在城市湖泊的生态治理技术，实现对城市湖泊长效治理的目标。关键词：湖泊；富营养化；生态修复；长效中图分类号：TV882.9文献标识码：B文章编号：1007-7839（2016）02-0021-070前言城市湖泊是指位于大中城市城区或近郊的湖泊。城市湖泊的流速普遍较小且无定向流动，湖水滞留时间长，不利于污染水体的稀释扩散。城市湖泊位于人类活动密集区，在面源污染进入以及引水所带来的大量营养物超过其自身自净能力时，其生态脆弱性相较于其他湖泊更为明显地表现出来。城市湖泊治理首先要治污，清除排污口，加强雨水、污水排放系统的分流改道，阻止污水入湖。其次要保护城市湖泊水生态安全，让湖泊休养生息，就要加强整个水域的管理。通过生态水网工程建设来构建生态水网湿地群，建立湖泊水系的良性循环系统，提高湖泊水体自净能力。近年来，徐州市大力修复生态，为民造绿，把昔日煤城留下的塌陷地和风景区，打造成“一城青山半城湖”的绿色城市。然而拥有“九湖绕城“的美丽徐州，湖泊水体的富营养化问题也非常突出，如部分湖泊沉水植物消失，水中蓝、绿藻大量繁殖，浮游植物个体数剧增，水中的悬浮物量（浮游生物、细菌）增加，形成“水华”，影响了景区质量，群众提升水质的呼声很高，因此，湖泊的生态修复、提升湖泊水质已刻不容缓。1徐州城市湖泊主要水体生态状况分析徐州市城市湖泊主要有云龙湖、大龙湖、九收稿日期：2015-12-30第七届江苏水论坛优秀青年论文作者简介：范敬兰（1965-），男，高级工程师，主要从事水土保持、水生态治理和农田水利工作。（1.XuzhouWaterConservancyScienceResearchInstitute，Xuzhou221018，Jiangsu；2.XuzhouWaterConservancySociety，Xuzhou221018，Jiangsu；3.JiangsuYongguanWaterSupplyandDrainageEquipmentCo.ltd，Xuzhou221116，Jiangsu）BasedontheFrontierconceptandtheoreticalresults，engineeringmeasuresandplantingmeasuresarecombinedwithlocalconditions.Suchasunderwaterforest，theecologicalfloatingisland，ecologicaltrap，manyecologicalmanagementtechniquesareapplicateonurbanlakescomprehensiveexperimentanddemonstration.Suitableecologicalmanagementtechnologyisexploredtoachievethegoaloflongtermcontrolinurbanlakes.lakes；eutrophication；ecologicalrehabilitation；longtermFANJinglan1，LIUFeng2，LIUYu3DOI:10.16310/j.cnki.jssl.2016.02.006江苏水利JIANGSUWATERRESOURCES2016年2月Feb.2016本期特稿22里湖、如意湖、金龙湖、九龙湖等。为了解徐州市重要水体的生态状况，课题组选取了云龙湖、大龙湖、楚王陵如意湖及入湖的玉带河、军民河、王瑶河和滨湖公园如意河、由采煤塌陷地修复成的九里湖及其附属的东沟、南沟、西沟、北沟作为重要水体代表，通过原位监测或室内分析，调查了水体浊度、透明度、溶解氧、电导率、氧化还原电位（Eh）、铵态氮、总氮、总磷、高锰酸盐指数等指标，基本查明了徐州市重要水体的本底生态状况，为水体生态修复和生态文明建设提供理论基础和科技支撑。1.1云龙湖水质状况及分析云龙湖位于徐州南部风景区，属浅水城市湖泊，2002年景区被水利部评选为国家级水利风景区。云龙湖包括东湖、西湖和小南湖，其中东湖和西湖以湖中路为界，小南湖为新开发的景区，水面彼此连通，湖区水域总面积达7.05km2，最大水深5.1m，平均水深约2.5m。云龙湖地势较高，集水面积小，来水受季节性影响较大，徐州年降雨不均，年内大部分时间来水较少，加之本地区年平均蒸发量大于年平均降雨量，因此云龙湖蓄水需通过补水解决，从丁万河通过天齐站、大孤山站翻引京杭运河水，经故黄河、闸河、玉带河调入云龙湖。近年来，徐州市政府投入大量人力、物力，持续开展云龙湖的综合整治工作，取得了显著成效。通过实施云龙湖截污、引水等综合整治工程，水体中的CODMn、氨氮、总磷、总氮等污染物浓度明显降低。根据对云龙湖的水质监测结果（见表1），湖水的色、味等感官性状指标也较为良好，水质改善显著。其中东湖和西湖整体水质优于小南湖；总氮和总磷仍存在超标情况，这两项污染指标控制是云龙湖水质提升的关键所在。现行地表水环境质量标准对湖、库总氮（磷）规定的限值较严，一般城市湖泊水体的总氮（磷）较难达标。根据监测结果（表1），用高锰酸盐指数（CODMn）、总磷（TP）、总氮（TN）和透明度（SD）等指标来反映云龙湖的富营养化状况，采用综合营养状态指数法进行评价。东湖和西湖均为轻度富营养化，小南湖为中度富营养化。小南湖富营养化程度偏高主要原因可能有：一是小南湖水面较小，水湾和死角区多，水体流动性差，自净能力弱；二是部分生活污水经军民河汇入小南湖，造成该区域氮、磷含量偏高。目前，云龙湖水体污染的主要途径为:（1）区域内居民生活污水未经处理直接排入城市雨水管道，而后直接进入湖泊，也是造成湖泊污染的重要原因。虽然对云龙湖实施了环湖污水截流，但王瑶河及军民河沿线区域仍存在雨污混排情况；（2）补水水源带来污染。云龙湖出水线路较长，丁万河、故黄河、闸河、玉带河等补水线路沿岸存在禽畜养殖及生活排污等，导致补水水质不达标。（3）景区内娱乐设施、餐饮及旅游带来的污染。（4）通过大雨、暴雨形成地表径流将污染物带入。1.2采煤塌陷地修复成的九里湖、东沟、南沟、西沟、北沟区域水质现状分析九里湖位于徐州城市北部，由采煤塌陷地改造而成，因在原九里区境内又与九里山组成“湖光山色”而得名。2007年初，九里湖生态湿地公园正式开工建设，2013年初，国家林业局命名九里湖湿地为国家湿地公园。九里湖主体湖面为3.5km2，是徐州首个“生态湿地公园”，使徐州形成“南有云龙山、云龙湖，北有九里山、九里湖”的山水格局。根据水质监测结果来分析（表2），九里湖、东沟、南沟、西沟、北沟水质状况总体较差，水体富营养化状态较重，受污染状况严重。特别是东沟、南沟、西沟、北沟等塌陷地复垦时挖掘的灌溉沟渠，水质状况更差，浮萍等大量漂浮植物铺满水面，导致水体的溶解氧含量极低。九里塌陷地复垦区水质较差的可能原因有：存在大量工业污染源，该区域有大量工矿企业，如电力、锻造、建材、采矿等行业的工厂，多为高能耗且对环境污染大的企业，监管难度较大。此外，该区监测区pH溶解氧(mg/L)浊度（NTU）透明度（cm）电导率(µS/cm)氨氮(mg/L)CODMn总磷(mg/L)总氮(mg/L)(mg/L)东湖8.219.7233410610.354.00.0791.03西湖8.229.9193611010.313.90.0721.03小南湖8.229.5323211080.444.40.1001.31表1云龙湖主要水质指标统计表江苏水利2016年2月22试验区内试验区外试验区内试验区外试验区内试验区外2014年8月10日13.2818.1541379.18.802014年8月25日7.529.9255417.35.802014年9月4日8.1411.43534810.46.202014年9月8日2.038.84694712.15.702014年9月12日4.6411.23654911.26.302014年9月20日0.768.13784712.67.502014年12月6日1.118.731256510.67.712015年1月31日1.218.96121559.55.902015年3月20日0.9514.001253810.16.20日期浊度（NTU）透明度（cm）溶解氧（mg/L）试验区内试验区外试验区内试验区外试验区内试验区外2014年8月10日13.2818.1541379.18.802014年8月25日7.529.9255417.35.802014年9月4日8.1411.43534810.46.202014年9月8日2.038.84694712.15.702014年9月12日4.6411.23654911.26.302014年9月20日0.768.13784712.67.502014年12月6日1.118.731256510.67.712015年1月31日1.218.96121559.55.902015年3月20日0.9514.001253810.16.20日期浊度（NTU）透明度（cm）溶解氧（mg/L）试验区内试验区外试验区内试验区外试验区内试验区外2014年8月10日13.2818.1541379.18.802014年8月25日7.529.9255417.35.802014年9月4日8.1411.43534810.46.202014年9月8日2.038.84694712.15.702014年9月12日4.6411.23654911.26.302014年9月20日0.768.13784712.67.502014年12月6日1.118.731256510.67.712015年1月31日1.218.96121559.55.902015年3月20日0.9514.001253810.16.20日期浊度（NTU）透明度（cm）溶解氧（mg/L）试验区内试验区外试验区内试验区外试验区内试验区外2014年8月10日13.2818.1541379.18.802014年8月25日7.529.9255417.35.802014年9月4日8.1411.43534810.46.202014年9月8日2.038.84694712.15.702014年9月12日4.6411.23654911.26.302014年9月20日0.768.13784712.67.502014年12月6日1.118.731256510.67.712015年1月31日1.218.96121559.55.902015年3月20日0.9514.001253810.16.20日期浊度（NTU）透明度（cm）溶解氧（mg/L）试验区内试验区外试验区内试验区外试验区内试验区外2014年8月10日13.2818.1541379.18.802014年8月25日7.529.9255417.35.802014年9月4日8.1411.43534810.46.202014年9月8日2.038.84694712.15.702014年9月12日4.6411.23654911.26.302014年9月20日0.768.13784712.67.502014年12月6日1.118.731256510.67.712015年1月31日1.218.96121559.55.902015年3月20日0.9514.001253810.16.20日期浊度（NTU）透明度（cm）溶解氧（mg/L）监测区pH溶解氧(mg/L)浊度透明度电导率(µS/cm