赣江新区儒乐湖水生态治理措施研究

2019-08-07肖志愿喻虎圻赵红书凡远行

陕西水利 2019年12期

肖志愿，喻虎圻，赵红书，凡远行

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳 550081）

赣江新区是国务院批复的第十八个新区，新区发展定位：充分发挥滨湖亲水、生态优美的优势，着力优化城镇空间形态和布局，提升城市品位和管理水平，增强城镇综合承载能力，率先开展农业转移人口市民化、城市建设管理创新等方面的改革探索，促进产城融合和城乡一体化发展，努力建设与山脉水系相融合的滨湖临江宜居宜业新城。

儒乐湖为在建城市湖泊，湖泊水质关系到社会城市发展的前景，为此参考天山公园湖泊，南昌市青山湖、艾溪湖、前湖等城市湖泊工程案例，结合本湖泊实际情况，研究“最清”水体维持和解决方案。

1 儒乐湖概况

儒乐湖位于南昌昌北城区东北部，工程位于赣江新区核心区，是赣江新区儒乐湖新城的核心项目。

儒乐湖位于新建幸福河下游，上接郭台村以上幸福河，下游与赣江西河衔接。儒乐湖水系图见图1。

图1 儒乐湖水系图

儒乐湖公园规划占地6525 亩，以打造中国“最清、最绿、最酷”的城市湖泊公园为理念，充分利用江西“水量丰、水态美、水质好”的特点，建设成为具有滨江滨湖特色、引领生态文明建设的大型市民休闲主题公园。在儒乐湖与赣江的连接处设水闸,正常水位18 m 时水域面积2950 亩，库容420 万 m3。

2 儒乐湖现状

原儒乐湖为季节性湖泊，来水主要为周边和发源于堑头高地的一微小河流，汇水面积15.7 km2。

幸福河发源于新建区境内洗药坞山的北侧，由南向北流至溪霞乡后转为向东流，在华源村附近折转向东南方向，汇入下庄湖入赣江西河，流域面积174 km2，平均坡降0.73‰。

为减轻幸福河下游排洪压力，将幸福河由郭台村附近改线至儒乐湖，由儒乐湖闸直接排入赣江西河。改建后儒乐湖的集水面积为176 km2。多年平均流量为2.70 m3/s，多年平均径流量8520 万 m3。

流域主要水流来源为溪霞水库和乐化水库以下河段地表径流和农村生活污水。

幸福河两岸水稻田分布，雨季水土流失，造成幸福河水含沙量较大，赣江洪水期水质也较为浑浊，洪水入湖后会使儒乐湖清水变浑。儒乐湖现状以水稻田和养殖场为主，湖内土壤植物根系及杂草分布，蓄水后会造成植物根茎腐烂，水质富营养，会对水体的观感及水质造成影响。

具体污染源及污染物见表1。

表1 污染源统计表

3 治理措施

3.1 水体置换

华祖林[1]、马燕娜[2]等分别针对郑州龙湖和长沙某公园进行了水体置换的研究，均表明一定的水体置换频率和置换量是保证水体的必要条件。儒乐湖主要补水来源为上游幸福河流域来水。不同的季节入湖流量相差较大，每个月来水的水体置换能力不同，见表2。

表2 各月水量置换表

由表2 可知，平均每年可置换水体次数达到18 次以上，最枯月可置换40%以上，最枯的3 个月也可将水体置换1 次以上，汛期降雨量最大月可置换水体近4 次，因此宏观上讲，儒乐湖水体水质是有保障的，不会因来水量的不足影响水体质量。

3.2 幸福河来水治理

杨卫[3]研究表明维持河湖连通实质上即需保持河湖水体的流动性和连续性，河流必要的截污和生态修复措施亦是湖泊水体水质的保证的重要条件。幸福河来水主要存在泥沙、生活污水和漂浮物问题，水质在Ⅲ类以上。其中生活污水和漂浮物处理措施比较明确，生活污水采取收集集中处理方式；漂浮物采取岸上和水上拦截措施。

来水泥沙是需要重点解决和处理的问题。幸福河纵坡小，水流速度小于0.8 m/s，河道泥沙以0.001 mm 以下颗粒为主，自然沉降时间长。在梅雨季节，暴雨频繁，持续时间可达3～4 个月，会造成儒乐湖水质浑浊，不能达到公园“最清”的设计理念要求。

泥沙治理措施为：降低来水泥沙含量，降低水流流速，增加河道蓄滞能力。

现状幸福河上游两岸以村镇和水稻田为主，因此要降低幸福河水泥沙含量可采取的措施为生态措施，主要为：①对现有幸福河河道进行生态整治，对河道两岸及主要支流两岸进行生态治理，降低地表径流含沙量，同时可以降低水流进入河道的流速；②对河道底部采取生态及固化措施，可以增大河道断面糙率，降低河道流速，同时避免洪水对河底的淘刷，将河道断面平均流速降到0.3 m/s～0.5 m/s；③水稻田与河道之间增加绿地以降低稻田积雨排入河道时的含沙量。

通过以上措施可以大幅降低河流泥沙含量，但并不能完全达到儒乐湖“最清”的要求。儒乐湖上游两岸分布高程较低的水田和旱地，可利用现状条件将本区域改造成湿地，汛期水位上涨后可起到洪水蓄滞作用。

3.3 儒乐湖小支流

儒乐湖小支流主要问题为生活污水的治理，需采取污水收集净化措施后才能排入儒乐湖。泥沙和漂浮物问题不突出，处理措施可参照幸福河治理措施选择适当的对策。

3.4 儒乐湖体周边雨水

孙斌[4]结合江西鹰潭东湖水体的工程案例，探讨了景观湖泊水体整治与海绵城市思路结合的途径。儒乐湖体周边雨水即降雨径流直排入湖水流，即为儒乐湖公园范围内的雨水排放问题。儒乐湖公园为生态公园，绿地面积达到85%以上，采用“渗”“净”“排”策略，并采取雨水集中收集措施，确保清水入湖。

3.5 儒乐湖两岸市政管网收集雨水

两岸市政管网分为北岸已建部分和南岸规划、在建部分。

对于北岸已建市政管网雨水采取的措施为收集净化处理初期雨水，后期雨水生态净化直排入湖。污水已采取收集集中至污水处理厂处理措施，不进入儒乐湖。

南岸为新建城区，新城区的建设按照海绵城市策略，利用生态治理措施对雨水进行净化处理；对生活污水进行截排集中至污水处理厂进行处理。

3.6 赣江洪水

汛期赣江受长江和鄱阳湖的顶托，水位较高，一般在17 m以上，高水位达到22 m 以上，赣江洪水汛期含沙量大，水质浑浊。儒乐湖正常蓄水位和闸堰顶高程为18 m，当赣江洪水和幸福河洪水不一致时，可能会发生倒灌，浑浊的赣江水倒灌入儒乐湖后会造成清水变浑，致使湖水不能满足“清”的要求。为此儒乐湖闸设置防倒灌设施，并针对防倒灌进行合理的运行方式设计。

3.7 儒乐湖库水

儒乐湖现状为季节性湖泊，范围内以水稻田、养殖场为主，根据实地调查耕植土和淤泥深度在50 cm 左右，局部最深处达到3 m，根据检测成果，淤泥和耕植土富营养，植物根茎较多。为保证儒乐湖蓄水后水质达到“最清”的要求，结合目前行业最常用的处理方法，采用物理修复法[5]即底泥清淤进行处理。参考范春英[6]对上海天山公园湖泊的水质改善及生态系统设计研究和南昌市青山湖、艾溪湖、前湖现状情况，为使儒乐湖在运行期保证水质要求，需构建生态系统。

3.7.1 底泥清淤

湖底多杂草、耕植物，部分淤泥营养物质超标，本工程将结合儒乐湖水环境容量模拟计算成果，初步考虑进行小规模底泥清淤处理。

3.7.2 水生态系统构建

为保持儒乐湖水体水质，须构建完整的生态系统，现状儒乐湖为季节性湖泊，建成后湖泊生境发生改变，通过湖边浅水带构建沉水及挺水植物群落；水体投放杂食及滤食性鱼类等水生动物。上游河道构建植物拦截沟等措施减少上游污染物进入湖泊。

3.7.3 治理效果研究

通过对地形图处理，采用MikeZero 模型中MeshGenerator对地形图进行处理得到改建后的儒乐湖二维水系地形图，见图2。

图2 儒乐湖二维水下地形图

根据 2016 年 12 月 3～4 日的水质监测，COD 浓度 15.2 mg/L，NH3-N 浓度6.09 mg/L，TP 浓度0.54 mg/L，儒乐湖目标水质为III类水，COD 浓度 15 mg/L，NH3-N 浓度 1.0 mg/L，TP 浓度 0.05 mg/L，可知 COD、NH3-N、TP 分别超标 1.01、6.09、11 倍。

本次选择指标COD、NH3-N、TP 进行模拟分析，根据模型计算模拟分析，得到湖区的流程分布图见图3，COD、NH3-N、TP 的浓度分布图，见图4～图6。

图3 儒乐湖流速分布图

根据图3 可知：儒乐湖在上游来水2.7 m3/s 和其他三个入口0.1 m3/s 下，湖区上游区流速在0.1 m/s，中游区流速在0.005 m/s～0.1 m/s，下游区流速在 0.002 m/s～0.003 m/s，下游区四周流速小，在一些夹角地带存在部分死水区。死水区主要分布在儒乐湖周边地带与公园紧密接触区域，也是主要的景观水体，存在水质恶化的风险。因此，水生态构建措施主要考虑流速较小区域，并且局部增加推流措施，构建水体局部流动措施。