城市湖泊水生态和水景观治理思路探讨

余芬芳，阮 伟，段昌兵

(1.武汉中科水生环境工程股份有限公司，湖北 武汉 430071;2.武汉市城市建设投资开发集团有限公司，湖北 武汉 430070)

1 引言

城市湖泊是重要的城市滨水和景观构成部分[1]，具有重要的生态景观和社会服务功能，能有效地降低城市的“热岛效应”，改善空气质量[2]。因此，做好城市湖泊的水生态和水景观对提升周边居住环境具有重要意义。

2 湖泊概况

2.1 湖泊特征

梦泽湖位于武汉中央商务区梦泽湖公园内部，为人工开挖的湖泊，分两期建设。依据《武汉王家墩商务区总体规划》，其功能定位为：调蓄防洪、调节区域气候，同时对调蓄范围内的城市雨水进行净化，供公园内绿化浇洒、道路清洗及消防水源之用，充分体现节约造园、生态养园的理念。

梦泽湖水体面积21.98 hm2，占整个公园面积的46.96%，一期水面面积约10 hm2。湖区常水位20.30 m，最高水位20.50 m。目前一期湖体主体已完工(图1)，本文主要针对一期水体进行论述。

图1 梦泽湖水体一期平面

2.2 水质情况

根据调研情况，采集了湖区东南、东北和西侧3个表层水样，其水质监测结果及地表水Ⅳ及Ⅴ指标表1所示。

表1 梦泽湖水质监测情况

由表1可知，现阶段梦泽湖水质处于地表水劣Ⅴ类，主要超标指标为TN，3个监测点位中，东北和东南角两个点水质相对较好，为地表水Ⅳ类，西侧点水质较差，为劣Ⅴ类。

2.3 污染源状况

根据梦泽湖公园给排水设计规划，虽然排水体系采取雨污分流的体制，没有生活污水直接排入湖体，但还是会有其他污染源会对水体造成影响，可能影响湖体水质的因子主要有：初期雨水、浇灌用水以及底泥[3]。

(1)初期雨水。根据《王家墩市政专项规划》，梦泽湖公园承担王家墩南片地区90 hm2范围的雨水调蓄任务，包括梦泽湖水体21.98 hm2、公园绿地21.41 hm2及市政管网汇水区46.61 hm2。由于梦泽湖的调蓄功能，调蓄范围内除水体面积外，周边有68.02 hm2降雨会形成地表径流直接或者通过雨水管网排入湖中。而这些雨水尤其是初期雨水将会携带污染物汇入水体，形成污染源，这是梦泽湖水体主要的污染来源。

(2)浇灌用水。梦泽湖公园内浇灌系统是抽取地下水加压后浇灌或自来水浇灌。这些灌溉用水也会有部分最终流入梦泽湖水体中。而这部分灌溉用水会携带土壤里的有机质等汇入湖水水体，形成污染源。这部分的污染可以通过合理浇灌减少或者避免产生，因此此部分污染可忽略不计。

(3)底泥污染。梦泽湖为新开挖的湖泊，湖底处于粘土层，而湖体边坡处于填土层和粘土层。在湖泊形成初期，这样的自然湖底及边坡对水体中的氮、磷等营养物质主要表现为吸附性能，基本不用考虑湖底底泥及边坡中氮、磷等营养元素向水体的释放。

根据以上分析梦泽湖目前不存在内源污染，外源污染中也没有点源污染，面源污染中，浇灌用水污染量可以基本忽略。所以梦泽湖主要的污染源来自于初期雨水。

3 总体设计

3.1 设计目标

近期(三年内)主要水质指标(CODCr、BOD、NH3-N和TP)达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅴ类标准，水体透明度SD达到0.6 m以上；远期，三年后主要水质指标达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅳ类标准，水体透明度SD达到1 m以上。

3.2 设计思路

(1)削减初期雨水入湖污染，在雨水管末端设置集水池，收集初期雨水沉淀净化后再排入水体，并在雨水排口设置强化净化措施，从而有效削减初期雨水中的污染入湖。

(2)构建健康水生态系统，通过生产者-消费者-分解者的协同作用，构建以沉水植物为核心的水生动植物群落，打造健康水生态系统，稳定和提升水体水质。

(3)提升水体景观，在湖泊部分节点通过景观曝气及景观浮床提升美化湖面景观。

(4)建立长效维护管理机制，通过科学维护管理工程，强化水生态系统的日常维护，为水体水质和水岸景观的持久改善提供保障。

3.3 技术路线

工程技术路线如图2所示。

图2 工程技术路线

4 工程措施

4.1 初期雨水处理

如图3所示，雨水通过管网收集进入溢流池1，然后进入集水池，当集水池水位达到设计容量后，溢流至溢流井2，然后排入梦泽湖。集水池中的初期雨水，经过一段时间的沉淀净化后，利用泵抽取上层清液进入絮凝设备或直接排入湖。此外，在雨水口末端布设净化能力强的人工水草作为辅助设施。

图3 初期雨水处理思路

针对公园内的初期雨水，公园比较大，集中收集比较困难，建议分区收集，根据雨水管网的分布区域分别设置4个集水池，利用雨水干管将现有的雨水管连通，对该区域内的初期雨水进行收集，汇入集水池。针对公园外市政雨水，考虑将两个雨水管收集的初期雨水集中处理后排放入梦泽湖。初期雨水集水池水规模如表2所示。

表2 梦泽湖公园初期雨水水量计算

此外，在各排水口附近布设净化能力强的人工水草，结合排水口情况，分别在5个集水池排水口附近布设人工水草，总布置面积3500 m2，每个雨水排出口人工水草布置量根据雨水量综合确定。

4.2 健康水生态系统的构建

湖泊水生态修复最终目的是保持稳定的水质，构建健康的水生态系统，水生态系统主要由水生植物群落(包括沉水、浮叶和挺水植物、浮游植物)、水生动物群落(鱼类、底栖动物、浮游动物)及有益微生物等构成[4]。

健康水生态系统构建的主要目的是通过适度的人工干预，对高等水生植物、鱼类、大型底栖动物等关键物种进行调控，提升水体自净能力，增加生物多样性。水生植物，特别是沉水植物在整个水生态系统水体平衡、功能保持及恢复过程中发挥决定性的作用已得到国内外学者的肯定[5，6]，沉水植物的恢复又受到各种因素的影响[7，8]。

在污染得到有效控制的基础上，为保证稳定的水质，其主要与沉水植物盖度有关，相关研究显示河流湖泊中沉水植物面积超过15%以上才开始对生态系统结构产生影响，面积超过30%以上才开始具有显著的清洁水质功能，面积超过50%以上表明水生植物优势和清水稳态已得到确立。由此可以看出，为保证河湖具有清水稳态，其覆盖度宜达到50%，最低也不得小于15%[9]。

结合以上研究和梦泽湖现状情况，梦泽湖健康水生态系统构建工程内容如表3所示。

表3 梦泽湖健康水生态系统工程量

4.3 景观提升工程

梦泽湖公园是一座集休闲娱乐于一体的多功能综合性公园，在注重湖泊水体治理的同时，也需结合武汉市自然、人文景观，注重公园景观打造，充分发挥湖泊生态景观效益。结合项目水质提升的情况，除通过景观效果好的水生植物来提升景观效果外，可通过景观喷泉曝气和景观浮床来提升湖面水体景观。因此设计在梦泽湖西端景桥与湖岸形成的半封闭水体区域构建景观型生态浮岛和景观喷泉曝气机，以美化湖面景观，改善水体生态和净化水质为目的。

景观浮床种植具有景观与水体净化功能的水生植被，整体上在湖面呈现良好花床景观。设计布设景观型生态浮岛总面积500 m2，生态浮床可根据工程设计需要拼接成各种形状。

景观喷泉曝气机一是为了满足水体净化过程对氧的需求，二是增加水体的流动性，此外可根据水域特点和喜好选择不同水花类型的曝气机。设计共布设6台喷泉曝气机。

4.4 长效运维管理

一个健康、稳定的水生态系统的形成需要一个长期过程。其良性状态的保护与维持，很大程度上，甚至根本上依赖于健康水体生态系统保护管理体系的建立并实现高效运作[10，11]，即俗语所云：“三分治、七分管”。因此，在完成以上工程措施后，应该由专业人员对梦泽湖水体进行维护管理，以有效地调整水体生态系统，使整个生态系统结构趋于稳定。

5 结语

通过对梦泽湖实施水生态和水景观工程，一方面可以有效削减初期雨水中的污染负荷，另一方面可构建清水稳态湖泊水生态，提升和稳定水体水质，同时还能美化湖面景观。此外，通过水生植物和动物的人工引种、自然演替，湖泊的生物多样性将逐步完善和丰富，同时将成为部分水禽赖以生存的重要繁殖地和栖息地，从而逐步形成生态良性循环。工程实施完成后可为其他城市湖泊的治理提供参考。