郑东新区龙子湖水生生态系统构建的实践

□杜军虎（河南东龙控股有限公司）

郑东新区龙子湖水生生态系统构建的实践

□杜军虎（河南东龙控股有限公司）

龙子湖为平原浅水型新建人工湖泊，水环境面临的主要问题为水体富营养化。结合其现状及集雨区的污染特征，通过水生植物群落、大型底栖生物群落、鱼类群落及净化辅助工程等人为引导水体生态系统向健康的清水型生态系统转变，从而提高龙子湖水体自净能力，并对构建过程中水质进行跟踪监测，根据数据分析龙子湖水质指标达到IV类标准，各项水质指标的波动可以通过自身的生态进行调整，正趋于自然界本应有的平衡状态。

龙子湖；水生生态系统；构建；实践

1 龙子湖工程概况

龙子湖水系工程位于郑东新区龙子湖大学园区的魏河以南、东风渠以北、107辅道以东、京珠高速路以西，西距龙湖约3km，是郑东新区生态水系工程重要组成部分，它与水源工程、输水工程、运河工程和龙湖工程共同构成完整的郑东新区生态水系。龙子湖为一环状人工湖，湖周围是12所高等院校，由环状湖形成的湖心岛为约1km2的公共建设用地，龙子湖与道路之间作为景观绿化用地。龙子湖水域面积为95万m2，龙子湖正常水位82.00m时，水体约220万m3。内环岸线长5.12km，外环岸线长6.52km，岸线总长11.64km。

工程所在区域属于暖温带大陆性季风气候，多年平均降水量629.70mm，多年平均水面蒸发量1300mm，郑州市多年年平均气温为14.20℃，多年平均风速为2.80～3.20m/s，冬季盛行偏西北风，夏季盛行偏南风，春秋季则交替出现。目前水源为地下水排入。

2 龙子湖生态方案确定

龙子湖水环境保护原设计采用7.50万m2的人工湿地水处理工艺，因周边村民大量弃土和建设垃圾堆弃在建设场址，外运成本太高，致使原人工湿地方案实施困难。且龙子湖为平原浅水型湖泊，水环境面临的主要问题为水体富营养化，根据水质现状调查与潜在的污染源分析，存在生活污水、城市垃圾、旅游污染、建筑施工污染及其他污染等，存在水体富营养化的潜在风险。

龙子湖2014年5月开始蓄水，2015年8月全湖蓄水并达到设计水位，大量的外来污染物通过地表径流或雨水管道流入湖中，水体出现了不同程度的藻类。2015年12月经设计方案调整并通过专家评审，龙子湖生态方案确定为清水型生态系统处理方案并于2016年5月开始实施。

3 湖区杂草、野生鱼类等有害生物控制

在进行沉水植物群落构建前，首先对湖区内原有的杂草进行了清除。为湖区水生生态构建提供条件。龙子湖中的有害生物主要指野杂鱼、龙虾、福寿螺等，大量的有害生物的存在会大量啃食沉水植物、搅动水体引起水体浑浊，因此需要对湖区中的有害生物情况进行控制。采用1.50～2.00mm的丝网进行分区分隔式捕捞。

4 龙子湖生态构建

4.1 水生植物群落构建

4.1.1 水生植物选择

选择原则：促进悬浮物沉降，防再悬浮；净化能力强，四级净化；生态景观效果好；生态安全，非外来物种；物种多样，增加抗逆性及稳定性。根据郑东新区区域气候、地质地貌、以及周边区域情况，水生植物以苦草、黑藻、竹叶眼子菜为优势先锋种，冬季优势种选择伊乐藻、菹草，伴生种为微齿眼子菜、金鱼藻、穗状狐尾藻、轮叶狐尾藻、小叶眼子菜。

4.1.2 水生植物配置

依据优势种+伴生种群落式片植、沉水植物生态由高到低由近及远、植物混植群落式配置、冬夏季种轮作的配置原则。龙子湖采用6种植物群落配置：黑藻—伊乐藻、竹叶眼子菜—菹草—轮叶狐尾藻、苦草—黑藻—伊乐藻、竹叶眼子菜—穗状狐尾藻—小叶眼子菜、苦草—伊乐藻、苦草—微齿眼子菜—金鱼藻。

4.1.3 区域种植设置

通过十种植物组合六种植物群落分布于湖区两侧78.50m至82.00m高程之间，种植面积40万m2。苦草栽植区域均设置在沿岸带，主要考虑：①苦草景观效果较好，栽植在岸边，能最大程度的体现“水下森林”的感观效果；②苦草对于栽植环境要求较高，沿岸带可保证光照条件充足，有利于苦草生长；③原湖区水体中，草食性鱼类较多，而草食性鱼类多为底层鱼，栽植在较深的区域，苦草有被鱼类吃掉的风险。其余品种的栽植区域设置原则为，两个（及以上）相邻的群落中的若存在同一品种，将这个品种的栽植区域划分在群落的交汇处。这样有利于某种沉水植物可以更快的形成一个种群，并且极大地降低了在休眠期被其他品种沉水植物完全覆盖的现象产生。

4.1.4 种植方法

水深0.50m内区域采用人工种植，超过0.50m区域采用“扦插法”种植。若遇湖底部分位置土壤较少和水位较深时，不利于植物种植时，可采用“网袋种植法”、“下管覆土法”、“泥包抛投法”。

4.2 大型底栖动物群落构建

鉴于龙子湖为新建湖泊，其沉积物积累较慢，从生态系统完整性考虑，投放具有有机碎屑摄食能力不同梯度的有机物分解功能群。底栖动物投放总量为18654kg，其中梨型环棱螺、铜锈环棱螺各2088kg，投放密度1粒（只）/m2，无齿蚌14478kg分两批投放，每批投放密度1/3粒（只）/m2。通过该3种底栖动物，构建底栖动物群落。

4.3 鱼类群落构建

根据龙子湖现状，很多鱼类逐步建立种群，尤其是小型鱼类和底栖杂食性鱼类，这对浮游动物会有较大影响，从而不利于浮游植物的控制和清水态湖泊的形成。底栖鱼类还会增加沉积物的再悬浮和营养盐的释放。控制这些鱼类的数量，从而构建控制浮游植物能力强、健康的食物网结构，是建立清水态生态系统的重要组成部分。根据对龙子湖鱼类的调查研究、区域气候、周边区域情况及鱼类的特性，选用滤食性鱼类为鲢900尾；肉食性鱼类乌鳢6000尾、鲶1800尾、鱤4800尾。

无齿蚌幼虫必须在黄颡鱼鱼鳃内寄生，方能完成变态发育，从而获得有机体繁殖，黄颡鱼—无齿蚌可形成生物互利功能群，同时黄颡鱼还可捕食杂食性鱼类，提高浮游动物生物量，控制浮游植物生物量，根据无齿蚌放养密度及浮游植物控制作用，黄颡鱼放养1200尾。

5 水质净化辅助工程

5.1 碳素纤维生态草

碳素纤维生态草作为净化水质的辅助材料，主要是通过其吸附水质中的微生物，达到净化水质、提高透明度的功能。结合龙子湖实际，选用上浮型碳素纤维生态草，主要布置在引水明渠入湖口处，种植密度为每隔40m距离种植20m长，种植区内为1根/m2，3720根。

5.2 循环增氧

湖区水面在工程塑造时，存在一些相对封闭的区域，相对于整个湖区水体，这些湖湾区内的水体更易发生恶化。水体溶解氧含量过低将会导致诸多的水质问题，对水体复氧，不仅可以有效氧化水体中部分还原性物质，还可以为构建良性水生态系统创造有利条件。龙子湖采用9台太阳能表面曝气设备—太阳能循环增氧机，作用半径40m，垂直作用深度约2.50m，避免了沿线铺设线路，且降低了运行费用。

5.3 浮动湿地

浮动湿地是对自然湿地的仿生模拟，不仅能够种植、移栽各类水、陆生植物，形成丰富的水面景观，同时为各类水生动物、禽类提供栖息环境，还具备人工潜流湿地的功效，能大量吸附净水微生物，具有高效的净水能力。为进一步净化水体、丰富龙子湖水面景观，在龙子湖西路东侧、平安大道北侧和龙子湖北路南侧、明理路东侧较开阔水域分别布置浮动湿地，共计2520m2。

6 水质监测及优化调整

龙子湖为新建人工湖泊，生态结构的形成是缓慢的，在完成水生生态系统构建后，初期系统还不够稳定，需通过对系统中各个要素的连续监测来分析影响生态系统正常运行的内外因素，优化水生高等植被结构、食物网结构和底栖生态系统结构，统筹协调生态系统各营养级，最终建立稳定、长效的湖泊清水态生态系统。

7 水质监测数据分析

龙子湖水生生态构建期为2016年4月至2017年2月，2017年3月开始进行优化调整，水质监测贯彻全过程。监测结果可以看出：随着水生生态的构建，水质指标总磷趋于平稳下降，种植完成1个月内有微量提升，随后又趋于平稳；总氮指标的变化趋势可以看出，总磷在特点季节月份会急剧升高，在未采取任何人为干扰措施情况下指标随后急剧下降并最终趋于平稳；水体透明度指标在水生生态构建形成过程中急剧升高并趋于平稳。

经过对各种因素的分析：总磷指标的两次递减和总氮的两次突变均发生在夏季和冬季，存在降雨和降雪过程，降雨和降雪后地表水流入湖区为主要影响因素。龙子湖水生生态构建后的水体自净能力已经显现。另外，根据总氮和透明度在水生生态构建期各个区域值比较离散可以看出，龙子湖内部水体交换较为缓慢，更突显水生生态构建实施的正确性和必然性。

8 结语

综上所述，龙子湖通过底质改良、沉水植物种植、底栖生物和鱼类投放等措施，构建水生态系统，使水体自净能力得到增强，水体中的污染物得到吸收降解，湖区主要水质指标达到《地表水环境质量标准》Ⅳ类；水体清澈，水体透明度≥1.50m，“水下森林”与“水下草原”景观已经展现；沉水植物、大型底栖动物、鱼类，水体生态系统初步形成。根据水生生态系统构建完成后的监测结果，龙子湖各项水质的波动可以通过自身的生态进行调整，正趋于自然界本应有的平衡状态。

［1］张毅敏，胡孟春，张永春.人工湖生态设计探讨［C］//国家环境保护总局南京环境科学研究所.中国环境科学学会学术年会优秀论文集.北京：中国环境出版社，2008：988.

［2］刘水芹，田华，梁国康.大型人工湖泊生态环境变化分析及对策探讨［A］.首届中国湖泊论坛论文集［C］，2011.

［3］齐春山.水系生态建设关键技术与应用（M）.北京：水利水电出版社.2015.

X321

B

1673-8853（2017）09-0008-02

杜军虎（1981-），男，工程师，主要从事水利工程建设管理工作。

2017-6-28

编辑：刘长垠