大型城市浅水湖泊水环境综合治理——以武汉市东湖为例

彭 军,桂 梓 玲,岳 克 栋,张 枫,邹 俊 波

(1.长江勘测规划设计研究有限责任公司,湖北 武汉 430010; 2.湖北省长江流域水环境综合治理工程技术研究中心,湖北 武汉 430010; 3.水利部长江治理与保护重点实验室,湖北 武汉 430010; 4.中国长江三峡集团有限公司,湖北 武汉 430010)

0 引 言

东湖是长江中下游典型的浅水型内陆湖泊,20世纪60年代以前,东湖处于人为干扰较少的自然状态,水质状况良好。进入80年代后,随着城市化及工业化的快速推进,入湖废污水量急剧上升,水生态环境快速恶化,东湖曾面临着污染严重、生态退化、管理权分散等城中湖普遍性问题[1-5]。从20世纪80年代至今,东湖经历了多年、多阶段治理[6-7],针对武汉市东湖水环境治理的研究与实践众多:周新萌[8]、陈威等[9]分别从污染源和污染物方面分析了东湖水质恶化成因;陶新园[10]、甘义群等[11]研究了东湖水质与富营养化关系;钟爱文[12]、吴振斌[13]、严国安等[14]对东湖湿地生物多样性的现状及演变趋势进行了分析;谢宏[15]、向浩等[16]分别对大东湖生态水网的引水调度数值模型和引水水质处理方案进行了研究;郑晖等[6]从示范河湖建设角度,阐述了出台完善的管理制度、严格强化河湖空间管控、积极推进河湖专项整治、大力推进水污染治理、全面建设河湖智慧平台、深入开展文化体育活动等东湖建设经验。以上研究大多聚焦于东湖水质、水生态、水系连通等的某一方面的问题或措施,而较少从流域统筹的角度分析总结东湖问题及治理体系。

随着复苏河湖生态环境、母亲河复苏行动等陆续开展,持续深化河湖水生态环境的保护与治理刻不容缓。因此,本文结合东湖治理历程,针对东湖流域水环境突出问题,从技术措施和管护制度两方面提出了一套行之有效且易于延续的流域水环境治理“东湖模式”,并提出下一步治理建议,对持续改善东湖水质、重建优良水生态十分必要,对于长江流域其他城市浅水河湖水环境治理也具一定参考示范作用。

1 工程概况

东湖流域位于武汉市东南部,流域总面积128.74 km2,涵盖东湖生态旅游风景区大部分区域、武昌区、洪山区、青山区和东湖高新技术开发区的部分区域,流域范围如图1所示。东湖由10个子湖组成,现状水域面积33.63 km2,为全国最大的城中湖之一,为景观娱乐用水区和集中式生活饮用水水源地二级保护区,具备雨水调蓄、生态调节、景观娱乐等多重功能。

图1 东湖流域范围Fig.1 Sketch of East Lake basin

1.1 东湖水环境治理历史回顾

20世纪80年代初,东湖污染问题得到了社会各界的高度关注,国家科委和建设部将东湖污染防治技术研究列为“八五”国家科技攻关项目,武汉市也将东湖治理纳入“八五”建设计划,1985年东湖治理工程正式启动。按照各时期治理重点,治理历史可分为4个阶段:① 生活污水收集处理系统建设阶段(1985～2002年);② 沿湖截污及内源污染治理阶段(2002～2014年);③ 水系连通及面源污染治理阶段(2010～2018年);④ 流域系统治理阶段(2017年至今)。

1.2 东湖水环境特征

(1) 城市内湖水域面积大、子湖多,水体污染程度不一。东湖由郭郑湖、汤菱湖、菱角湖、小潭湖、筲箕湖、团湖、后湖等10个子湖组成,各子湖汇水区内土地利用结构及人为活动强度不同,入湖污染物来源和污染物量有所差异,各子湖水质问题、超标污染物和富营养化程度各有特点。因此,有必要对各湖充分诊断并进行分区治理。

(2) 承担服务功能多,综合治理协调难度大。东湖作为武汉最大的城市内湖,具有雨水调蓄、生态调节、景观娱乐等多种功能,对武汉市经济、社会、环境的可持续发展有着重要影响。同时,东湖也承受着周边区域带来的巨大环境扰动和压力,大量的生活污水(包括餐饮)、农业生产退水以及城市人流、车流经由大气污染带来的间接输入。因此,东湖承担的各项服务功能,尤其是雨水调蓄与水质提升之间的矛盾凸显。

(3) 水系连通条件较差,水质改善的水动力条件不足。东湖是由长江淤塞而形成的。历史上,东湖各子湖之间、东湖同周边的严东湖与严西湖以及长江互连互通。100多年前,武金堤和武青堤的修建以及随后建成的武泰闸和武丰闸,把东湖与长江分离。20世纪50年代末,武钢为把青山港用作供水渠道,建设了青山江心泵站和落步嘴闸,导致东湖与长江完全隔绝。解放初期,东湖还是一片连通的广阔水域。但随着城市化推进、旅游开发及渔业养殖发展,东湖逐渐被堤坝分成诸多子湖,各子湖水体分割严重,仅以少量桥涵沟通,水体缺乏有效交换[8-9]。

(4) 湖泊水生态基础弱,水质提升的水生物条件匮乏。20世纪80年代之后,东湖的水生态系统中关键功能类群凸显不足或缺失。首先,东湖水生植被覆盖面积相对较小。一般认为,在浅水湖泊中,水生植被覆盖率要达到30%才能发挥其应有的生态功能,维持湖泊的清水稳态[17-19]。但东湖水生植被覆盖率远低于30%,且水生植被的物种多样性程度很低,普遍以耐污种为优势的单优群落。其次,东湖缺乏大面积沉水植被,无法达到抑制藻类的生态功能。第三,水质短期内难以显著提升,严重影响生态系统的恢复。第四,藻类密度大且水华时有发生,东湖已经成为“藻型浊水”湖泊。第五,东湖湖泊生境已经严重退化,难以实现生态系统的自我修复。

2 研究方法

研究采用如下技术路线:在东湖水环境问题分析的基础上,通过水环境容量计算和入湖污染负荷预测,分析比较水环境容量与入湖污染负荷之间的关系,确定不同水平年和水质管理目标下点源、面源、内源污染物削减量及分配方案,倒逼治理措施布局。通过比较各治理措施对污染物的削减量与水环境容量所要求的削减量,进行治理效果目标可达性分析,反复优化治理措施(见图2)。

图2 研究技术路线Fig.2 Technology road map of the study

3 东湖水环境存在的问题

(1) 污水处理厂尾水入湖量大。东湖流域点源污染来源于污水处理厂和分散式污水处理站尾水,以及由于雨污分流不彻底、雨污混错接现象形成的混流排口[20-21]。其中,污水处理厂入湖尾水是东湖点源污染的重要来源。截至2017年,尾水年污水入湖量占比达90%以上(见表1)。另外,东湖沿线尚有混流排口(包括湖溪河、森林渠等明渠排口),部分排口存在晴天污水入湖问题。

表1 污水处理厂尾水入东湖污染负荷统计(2017年)Tab.1 Statistics of pollution load of tail water from sewage treatment plants entering East Lake (2017)

(2) 暴雨期间溢流污染严重。流域面源污染主要来源于混流排口的暴雨溢流污染、雨水排口的初期雨水径流以及景中村径流。截至2017年,东湖流域社区雨污分流面积不到一半,混流现象突出;且早期截污工程截流倍数偏小,导致雨季溢流污染突出。此外,东湖流域雨水排口数量众多,部分景中村环保基础设施薄弱,降雨径流污染对水环境产生的影响不容忽视。由东湖水质监测分析可知,TP、COD等主要污染物浓度均表现出年初较低、雨季显著升高的规律(见图3),说明以暴雨溢流为主的面源污染严重影响湖泊雨季水质达标情况。

图3 东湖全湖水质逐月变化趋势Fig.3 Monthly trend of water quality of East Lake

(3) 湖泊底泥污染不容忽视。长期以来受沿湖排污影响,污染物沉积造成湖泊底泥污染严重,尤其是建成区和景中村密集或有入湖明渠汇入的局部湖区。受溢流、混流外源污染影响,加之水体流动性较差,污染物不易扩散,进一步加剧了底泥淤泥厚度及受污染程度(见图4)。经计算,东湖内源污染对NH3-N、TN和TP等负荷的贡献比例基本超过30%,底泥污染对东湖水质达标的影响不容忽视。

图4 东湖底泥总厚度分布状况Fig.4 Distribution of total sediment thickness in East Lake

(4) 湖泊水生态系统退化严重。东湖水生态系统退化主要表现在水质较差、水生植被衰退和物种多样性降低3个方面。如图5～6所示,与20世纪60年代相比,随着水质恶化,水生植物群落急剧衰退,物种多样性降低,水生植被覆盖率从原有的70%左右减少到2010年极值0.7%;东湖水生植物种类由峰值时期70余种降至2014年不到20种,沉水植物近乎消亡;食物网结构也由原来的复杂结构趋于简单直接的结构[21]。

图5 东湖水生植物覆盖度年际变化情况Fig.5 Interannual changes of aquatic plant coverage in East Lake

图6 东湖水生植物物种数年际变化情况Fig.6 Interannual change of specis number of aquatic plant in East Lake

东湖藻型浊水稳态系统稳固,水体透明度、水质、鱼类结构等稳态转化的关键驱动力条件不足,湖泊难以向清水草型稳态自然转换。另外,经过多年富营养化及人类活动影响,大部分沉水植物种子库已消失殆尽,东湖沉水植物自然恢复潜力低下。

(5) 流域水环境监管力度不足。流域综合管理机制不完善,一是多区、多部门沟通协调机制不健全、考核体制不完善。东湖流域不仅涵盖东湖生态旅游风景区绝大部分区域,同时涉及武昌区、洪水区、青山区和东湖新技术开发区等地区,水环境保护涉及环保、水务、市政等多个职能部门,尚无联动机制保障治理工作。二是东湖水环境治理资金保障不足,融资渠道较为单一,切实影响工程建设落实与方案实施进度。

另外,东湖水环境监测设施覆盖率低,水环境监控能力弱。截至2017年,全湖仅有2处自动监测站,对全湖水质变化掌控及突发污染事件预警能力较弱;且监测尚未“上岸”,重要污染物入湖通道(大型溢流口、入湖港渠)无监控,难以为污染溯源预警提供实时数据支撑,污染溯源困难;通过各部门间的信息共享以实现水循环全过程精细化管控,其相关科学研究还有待加强。

4 东湖水环境治理经验

针对东湖水环境突出问题,结合东湖治理实践,从技术措施和管护机制两方面总结经验及亮点如下。

4.1 关键技术措施

4.1.1流域规划顶层设计

东湖水环境治理是一项综合性、系统性工程,按照“流域统筹、系统治理,雨污分流、正本清源,海绵城市、立体治水”的治水思路,长江勘测规划设计研究有限责任公司于2016年牵头编制《东湖水环境综合治理规划》(以下简称《规划》)。

《规划》在两方面作出探索:一方面,治水路线由“头痛医头、脚痛医脚”的碎片化治理,转向兼顾水陆的“流域统筹、系统治理”。以《规划》为指南,武汉市于2018年启动东湖水环境提升工程,对东湖汇水区内东湖风景区托管范围这一流域“核心区”进行治理;流域范围内其他区域,则由所属各区自行筹资治理。另一方面,目标制定不拘泥于单一项目的排放标准,而是因水施策、设立水环境容量倒逼机制。规划以纳污能力限制与水质目标控制为核心目标,以污染负荷削减量化和规划水平年水质模拟两种方法为手段,反复优化布局东湖流域内水环境治理措施,验证水环境治理目标可达性[22-23]。

根据东湖规划年(2025年)污染入湖负荷预测以及水环境容量计算,可得各子湖污染物削减量目标如表2所示。而根据各湖污染削减目标,从“截污控污、湖内清淤、水系连通、生态修复、监控监管”五大板块进行措施布局。最终,通过在东湖构建MIKE21二维水动力水质模型,湖心区域采用边长200 m三角形网格,贴岸区域采用边长50 m三角形网格,共计划分网格12 608个,对全湖进行水质模拟验证。

表2 2025年东湖各子湖污染物削减量目标Tab.2 Pollutant reduction in each sub lake in 2025

4.1.2水岸同治的灰绿蓝体系

应对东湖全流域存在的通性与个性问题,充分结合各分区规划定位、城市密度、现状排水、排污系统特点,东湖水环境治理灵活构建与完善了灰、绿、蓝色基础设施体系。

灰色设施,其一为建设污水处理厂系统,按照“清水入湖”及“三清”(清源、清管、清流)等要求完善污水收集管网及处理厂系统,并对环湖排口进行细致排查与登记造册,以排口问题逆向溯源,进一步核查完善上游管线缺陷。其二为实施国内首条湖底排污深隧——武汉大东湖深隧工程,主隧道全长17.5 km,横跨4个行政区,建成后可收集东湖周边污水并由地下污水高速公路转输北湖污水厂集中处理,实现现有的沙湖、二郞庙、落步嘴等3座污水处理厂和在建的北湖污水处理厂“四厂合一”,成功化解污水处理厂邻避效应。其三为应对环湖五处大型溢流排口,先后启动建设总容量达19余万m3的调蓄设施,控制初期雨水及溢流污染。

通过采取完善集中污水处理系统及建设分散污水处理设施等灰色设施,基本实现对现有排污口的截污。经测算,2025年各点源工程措施对应的污染物削减量如表3所列。

表3 2025年东湖各子湖点源工程措施污染物削减量Tab.3 Pollutant reduction by point source pollution engineering measures in each sub lake in 2025 t/a

绿色设施功能以控制地表径流、防治面源污染为主,着力构建了东湖绿道与青山海绵城市示范区两片“大海绵”。首先,结合武汉两期环湖绿道建设,打造了总长达约102 km的环湖生态屏障,产生3个方面生态效益:一是规整岸线,将岸线形势由硬改软,提升整体景观;二是构建海绵化滨湖绿地,促使城市建设边界后退和滨湖污染源迁移;三是构建滨湖绿地与湖滨塘交错的生态屏障,打造雨水先经绿地过滤、入湖边塘缓冲、再进入大湖的层层过滤模式,有效提升入湖面源污染阻控能力。另外,在青山海绵城市示范区建设的基础上,按照《武汉市海绵城市专项规划(2016～2030年)》,各区组织实施东湖流域八大片区的海绵城市建设。按照“以滞促渗、以渗促净、以净促蓄、以蓄促用和以蓄保排”的技术路线,以“小海绵保水质、大海绵保安全”布局,小海绵着力源头削减面源污染,大海绵联动蓝色设施着力解决区域排涝问题,以年径流总量控制率为综合目标,实现面源污染削减及排涝标准保障的双重功能。

通过面源治理,有效储存和消纳了降雨径流,减少了城市地表径流污染源。经测算,2025年各面源工程措施对应的污染物削减量如表4所示。

表4 2025年东湖各子湖面源工程措施污染物削减量Tab.4 Pollutant reduction by non-point source pollution engineering measures in each sub lake in 2025 t/a

蓝色设施则以管控与连通并举,强化蓝色空间管控,实施水系连通,破除调蓄瓶颈。东湖蓝色设施总体布局如图7所示,其一为通过湖泊蓝线与绿道建设锁定湖泊岸线,杜绝侵湖占湖;其二为退渔还湖,近年基本实现子湖管理权全回收,渔业养殖由以高污染的经济养殖转为调控水生生态系统为目的的生态养殖,破解渔业污染、湖湖阻隔问题,东湖养殖环境影响由“负”转“正”;其三为构建大东湖水网,引江入湖,湖湖连通,小循环连通东沙湖水系,大循环连通东湖、北湖水系,促进区域湖泊的水质、水量联合调度。

图7 东湖治理蓝色设施总体布局Fig.7 Layout of blue facilities in East Lake

4.1.3底泥精准化环保清淤

遵循“先治岸上、后治水里”的原则,在实施外源控源截污、减轻入湖污染负荷后,实施湖泊内源治理。湖泊内源污染治理方面,为避免过量清淤对湖泊水生态系统的影响,东湖内源治理采取了精细化的调研、监测与设计。

综合底泥污染物分层含量、各层底泥污染物释放速率和释放风险进行精准评估,确立底泥污染物含量高、释放速率高、水体污染物含量高的“三高”区域。为进一步确认各片区清淤的必要性,以子湖为单位,依据子湖水环境容量确立污染负荷削减目标,并分析内源治理所需承担的污染负荷削减量,进而结合各区域底泥释放速率,逐片精准确认是否清淤及清淤深度。东湖各子湖底泥污染物含量分布见图8,静态释放风险下底泥清淤深度分布见图9,水体污染物含量分布见图10。大部分子湖水质与底泥污染分布趋势较为一致,尤其庙湖、菱角湖、喻家湖及郭郑湖和后湖的部分湖区;团湖虽底泥TN、TP含量较高,但因周边外源污染入湖量较少,水质情况相对较好。经综合评估,庙湖、菱角湖、喻家湖3个子湖全湖呈现“三高”特点,即底泥氮磷含量及释放量高,水体TN、TP含量高,实施全面清淤;郭郑湖“三高”湖区主要集中于庙湖、菱角湖交界带、茶港湖叉及西北部局部岸线带,考虑子湖整体水质较好,实施局部清淤;后湖“三高”湖区主要集中于东南侧森林渠入湖口片区,规避部分现状水生植物生长较好区域,实施局部清淤;团湖、汤菱湖现状水质较好,局部呈“两高”区域(底泥氮磷含量及释放量)不作清理。遵循慎重清淤原则,确立对历史排污高度契合的“三高”区域及对应深度的底泥层清淤,最终建议清淤范围及深度分布如图11及表5所示,清淤面积3.9 km2,清淤量216万m3。

表5 东湖清淤面积、深度及方量Tab.5 Sediment dredging area,depth,and quantity in East Lake

图8 东湖底泥污染物含量分布Fig.8 Distribution of pollutants in sediment in East Lake

图9 东湖静态释放风险下底泥清淤深度分布Fig.9 Distribution of sediment dredging depth under static release risk in East Lake

图10 东湖水体污染物含量分布Fig.10 Distribution of pollutants in East Lake

图11 东湖清淤范围Fig.11 Distribution of sediment dredging area in East Lake

同时,对清淤过程中二次污染进行严格管控。除对清淤作业面实施隔离外,针对清淤脱水工艺产生余水水量大、污染物含量高的问题,采用底泥脱水工艺(见图12)对余水新增磁混凝+曝气生物滤池处理工艺,且处理尾水直接接入排江港渠,有效避免了治理过程造成的二次污染。通过对湖泊底泥清淤,有效消减了内源释放。经测算,2025年内源工程措施对应的污染物削减量如表6所列。

表6 2025年东湖各子湖内源工程措施污染物削减量Tab.6 Pollutant reduction by internal pollution engineering measures in each sub lake in 2025 t/a

图12 东湖底泥清淤脱水工艺示意Fig.12 Sediment dredging and dewatering process of East Lake

4.1.4水生态修复初期生境调控

在实施污染源治理的基础上,开展东湖水生态修复。如图13所示,从水生植物修复、水生动物群落结构调整两方面入手,并选取示范区探索和完善水生态技术体系。

图13 东湖水生态修复措施体系Fig.13 Water ecological restoration measure system of East Lake

水生植物修复方面,通过水生维管束植物群落重构与恢复,提高水生植物覆盖率和物种多样性,抑制藻类生长,最终形成自我维持的草型清水稳态。其中,针对东湖藻型稳态向草型稳态转化驱动力不足的问题,长江勘测规划设计研究有限责任公司联合中国科学院水生生物研究所,以恢复东湖沉水植物群落为核心目标,探索了一套初期生境调控技术体系。如图14所示,针对营养盐、水体透明度、风浪、水生生物结构以及浮游植物等关键因素进行人工干预。而在经初期干预形成水生植物的稳定群落后,草型稳态湖区的自我恢复力可显著增强对上述因素干扰的抗性,并且对透明度、风浪引起的底质悬浮、浮游植物密度有正向影响。

图14 东湖初期生境调控技术体系示意Fig.14 Habitat control technology system at the initial stage of East Lake

水生动物群落结构调整方面,通过以控藻及提升生物多样性为目的水生动物群落结构调控,有效控制藻类水华、减少底质扰动、提高透明度,降低有机质和营养盐释放,最终形成“肉食性鱼类-滤食性鱼类-鲴类”的混养渔业结构模式。

全国大面积水体沉水植物修复的成功经验较少,且东湖水环境条件较为复杂,因此采取“示范区-先行区-全湖实施”逐步推进。2020年5月,首先启动郭郑湖鹅咀水生态修复示范区,进行沉水植物修复示范与探索;近年内,陆续在截污成效较好的湖区开展了局部试点工作。实践证明,湖泊水生态修复,对改善湖泊水质、抑制湖泊底质再悬浮、抑制藻类生长、促使湖泊水生态系统良性循环具有良好的作用。在水生态修复示范区的基础上,根据东湖各子湖水质、水生态状况,优先修复中北部水质较好的子湖,逐步推进除天鹅湖外的所有9个子湖的水生态修复工作。

污染源得到控制后,实施水生生物多样性构建,修复水生态系统,可进一步净化湖泊水体。经测算,2025年水生态修复措施对应的污染物削减量如表7所列。

表7 2025年东湖各子湖水生态修复措施污染削减量Tab.7 Pollutant reduction by ecological restoration measures in each sub lake in 2025 t/a

经测算,经过以上点源工程、面源工程、内源工程及水生态修复工程等联合措施,2025年东湖污染物削减达标分析如表8所列。分析可知,以上各项工程措施实施后,东湖入湖污染负荷的削减量可达到预期目标。

表8 2025年东湖各子湖工程措施污染物削减量Tab.8 Pollutant reduction by joint engineering measures in each sub lake in 2025 t/a

4.2 重要管护制度

“三分建设,七分管理”,东湖水环境治理建管并重,兼顾流域综合管理制度体系建设与一体化智能监管系统建设。

4.2.1体制保障

(1) 以湖立区,实现高度统筹管理。从“郭郑湖河泊所”到“东湖风景区”再到“东湖生态旅游风景区管理委员会”,为东湖流域统筹治理保护工作提供了强有力的体制保证,为探索“制度治水、法治治水”提供了体制保障。

(2) 三长联动,推行河湖治理新举措。依托河湖长制建设,按官方河湖长、民间河湖长、数据河湖长“三长联动”推行要求,积极开展巡湖工作,广泛激发民间湖长参与热情,建设数据河湖长智慧服务系统,湖长制工作落地见效,充分体现了制度保障优势。

(3) 坚持“四治”,全面推进水环境治理工作。坚持“水岸同治、湖塘并治、流域齐治、社会共治”治湖思路,落实流域统筹治理。

(4) 长治久清,注重湖泊管护体制机制创新。以流域综合治理为依托,探索研究制定4项“最严格制度标准”,即最严格水污染排放标准、湖泊巡查制度、水域空间管控制度和排口管理制度;探索建立东湖生态补偿制度等“两山”理论转化路径,提升东湖自身发展活力与造血能力,并拓展融资渠道,落实湖泊治理资金保障。

4.2.2智慧监管

积极推动东湖智慧湖泊信息平台建设,以强化河湖长制建设为目标,以提升湖泊智慧化监管水平为重点,以实现湖泊精准化自动监测为基础,打造大感知、大数据、泛在应用的智慧中枢大脑,实现湖泊“污染源-厂网-排口-水体”全链条智能化管理。

东湖智慧监管系统如图15所示,建立多层次、多角度、全天候的一体化的信息化系统,实现东湖水环境的精准自动化监测;构建智慧中枢大脑,通过智慧监管大模型大数据技术算清污染负荷,实现水质预测预警与污染溯源;依据精准监测和计算结果,实施靶向性监管;根据监管问题持续优化、改进流域系统治理措施,实现“污染源-厂网-排口-水体”全链条管理,实现东湖水环境的长治久清。

图15 东湖智慧监管系统示意Fig.15 Intelligent supervision system of East Lake

在充分应用现有水利信息化资源的基础上,根据东湖建设实际需要,完善软硬件环境,整合共享相关信息系统成果,构建“四个一”(一套体系、一张网、一张图、一个平台)为核心的信息平台体系架构,建立了覆盖宣传展示、东湖一张图、业务管理、监督考核、动态监测、预警分析、移动服务等各方面功能。2020年9月,东湖智慧湖泊信息平台建成后开始试运行,成为东湖风景区水务工作者的“管湖神器”。东湖迈向“智慧治水”时代,对长江加快推进数字孪生流域建设具有重要意义。

5 结果分析

自“十三五”东湖启动流域系统以来,经多年治理,东湖水环境工作成效显著,湖泊整体水质提升明显,水生态逐步恢复,如图16所示。2022年,根据水利部河长办印发的《河湖健康评价指南(试行)》,东湖自评等级为“健康”。

图16 东湖水质类别及水生植被覆盖率变化趋势Fig.16 Change trend of the water quality category and aquatic vegetation coverage rate in East Lake

水质方面,东湖整体平均水质由“十二五”末的Ⅳ类提升至2019年的Ⅲ～Ⅳ类,到2020年后基本稳定至Ⅲ类。郭郑湖、汤菱湖、团湖等大湖的综合水质提升尤其明显,子湖水质由“十二五”末的Ⅴ类～劣Ⅴ类提升至2019年后的Ⅲ类,且部分月份郭郑湖、汤菱湖的水质达到Ⅱ类,为近40 a来最好水平;各污染物指标超标水平也呈逐年递减趋势。

水生态方面,经过10多年的自然恢复,湖泊水生植物覆盖率由“十二五”末的2%提高至2020年的3.5%,2022年底提高至10%(面积约320万m2),东湖水生态逐渐好转。

6 结论与展望

武汉东湖是全国较大的城中湖之一,也是长江中下游典型的浅水型内陆湖泊,结合东湖水环境治理历程,总结归纳出一套行之有效且易于延续的水环境治理经验,对于持续改善东湖及长江流域其他城市浅水河湖的水环境具有重要意义。针对东湖水环境面临的污水处理厂尾水入湖量大、暴雨期间溢流污染严重、局部湖区底泥污染严重、水生态系统退化严重、综合管理机制不完善和水环境监控监管力度不足等突出问题,本文从关键技术措施和重要管护制度两方面总结东湖水环境综合治理经验:以流域统筹为前提、控源截污为核心、水陆修复为基础、活水畅流为辅助、智慧建管为保障。通过长历时、多阶段治理,东湖整体水质提升明显,水生态逐步恢复。此外,为持续推进东湖水质稳步提升、实现湖泊长治久清,下一阶段需加强推进以下4个方面工作:

(1) 建立流域治理协同与协调机制,不断强化区域联动工作机制;

(2) 探索全流域全过程规划设计技术模式,积极尝试构建政府、企业、新闻媒体、环保组织、公众、科研院校的六元主体模式;

(3) 完善流域水陆水质监测预警系统,提高水质监管能力与反应速率;

(4) 加强水环境治理效果后评估,指导运维与持续改进。