渭南市沋河公園人工湖水質季節變化研究

朱顯亮，何佳林，孫曉娟

(渭南師范學院 化學與材料學院，陜西 渭南 714099)

【蓓蕾園地】

渭南市沋河公園人工湖水質季節變化研究

朱顯亮，何佳林，孫曉娟

(渭南師范學院 化學與材料學院，陜西 渭南 714099)

渭南市沋河公園人工湖地處渭南市城區，屬城市小型淺水人工湖。長期以來，人工湖水體水質已發生明顯惡化。為探索水質變化與季節變化的關系，故選取春、夏、秋、冬四個時段，選擇水溫、硬度、濁度、有機物等指標，對渭南市沋河公園人工湖的水質進行采樣和測量，通過實驗分析得出人工湖水質各指標隨季節變化而發生變化的特征，并淺析人工湖水質各指標隨季節變化的原因，針對沋河公園人工湖水質惡化情況，建議人為構建一個生態水處理系統，增強水體自凈能力，以解決水質惡化問題。

沋河公園；人工湖；水質；季節變化；治理

1 研究背景

沋河公園地處渭南市沋河之濱，是集娛樂、休閑、觀賞等多種功能于一體的綜合性公園。區內氣候屬北溫帶大陸性季風氣候，年均溫13.6℃，年降水量570 mm。公園人工湖建于2006年5月，采用橡膠壩工程，對流經公園內部的沋河河道進行截流改造，形成3個淺水人工湖水域，總蓄水量21.48萬m3，水面總面積達15.72萬m2。

目前，關于沋河公園人工湖的研究較少，僅有李娟等學者設想在沋河公園修建人工湖的少量研究[1]；針對沋河公園人工湖修建以來的湖水水質尚無人研究，屬空白領域，本文正是從湖水水質入手，通過對不同季節湖水水質的相關指標進行檢測，以探究人工湖水質季節變化的特征，并提出相應的水質治理建議。

2 數據與方法

2.1 監測布點

根據《水和廢水監測分析方法》(第四版)[2]中對湖泊、水庫監測斷面和采集點的規定，選擇沋河公園人工湖中心2號壩水域，分別在水域的東岸、湖中、西岸布設上(a、b、c)、中(d、e、f)、下(g、h、k)游共9個采樣點，如圖1所示。

2.2 水樣采集與測量

在2014年春、夏、秋、冬季分別采集一次水樣，測量指標有：水溫、PH值、濁度(用GDYS-101SZ2濁度測定儀測量)、總硬度(用GDYS-102SB總硬度測定儀測量)，光吸收系數(用便攜式水中有機物快速測定儀UV254儀)測量。

UV254儀是測定有機物在254 nm處紫外線吸光度，該方法是利用大部分有機物在紫外254 nm處有吸光的特性，將待測水樣經過254 nm紫外光的照射，從水樣中有機物吸光度的大小來判斷水質污染的程度[3]。

2.3 采樣點分布簡圖

圖1 水質采樣點分布簡圖

3 結果分析

分別取各季東岸、湖中、西岸三個測點的平均值(保留一位小數，有機物保留三位小數)。春、秋季為過渡季，數據相近，故將兩季合并(見表1)。

表1 沋河公園各季水質數據

通過對表1中的數據進行整理，繪制了圖2與圖3，分別表示硬度、濁度、水溫、pH和水中有機物吸光度的季節變化規律。

圖2 沋河公園水溫與水質季節變化圖(A)

圖3 沋河公園水質季節變化圖(B)

3.1 硬度、濁度、水溫、pH的季節變化

3.1.1 硬度

水的硬度是指水中鈣離子和鎂離子的含量。其中，水加熱至沸騰形成鈣鎂的碳酸鹽而沉淀下來的鈣、鎂離子的數量稱為暫時硬度，水中剩余的鈣、鎂離子含量稱為永久硬度，兩者之即為水的總硬度。本文的硬度指的是水的總硬度。從圖2可發現，沋河公園人工湖湖水的硬度，夏季相對偏低，秋(春)、冬季相對較高且穩定。同一季節不同測點硬度變化不明顯。夏季硬度低是由于夏季降水較多，人工湖水量增加，稀釋了水中的鈣、鎂離子含量。

3.1.2 濁度

濁度是用來表示水的渾濁程度的指標。水中懸浮的或呈膠體狀態的微粒，會使水產生渾濁現象。從圖2可發現，沋河公園人工湖湖水的濁度，夏季大于秋(春)季大于冬季。同一季節內不同測點變化的幅度不大。主要與降水、溫度和藻類繁殖的季節性變化相關。

3.1.3 水溫

本文中水溫指的是湖水溫度。湖水溫度高低不僅會影響生物的新陳代謝和物質的分解速率，還決定湖泊的生產力，并直接制約湖泊的水面蒸發。在一定的限度內，適當提高湖水的水溫會促進湖中水生生物的生長發育，但是，若湖水接納過多的熱量，將會導致水的物理、化學和生物過程發生改變，進而引起水質惡化。湖水溫度的變化取決于湖泊的熱量收支狀態，太陽輻射、空氣的紊流熱交換、水汽凝結潛熱和湖底的熱量變化都會引起湖溫的變化。[4]

從圖2可發現，沋河公園人工湖湖水的水溫變化與氣溫變化相關，冬季湖面有結冰現象。但同一季節內不同測點上的水溫有微小差別。這與測點所處的方位和周圍環境有關，方位朝向和周圍環境的植被郁閉度等都會影響太陽輻射的時長和強度。

3.1.4 pH值

pH值是衡量水的酸堿度的指標。根據pH的大小，可將水劃分為五類：1pH<5，為強酸水；2pH=5～6.5,為弱酸性水；3pH=6.5～8，為中性水；4pH=8～10，為弱堿性水；5pH>10,為強堿性水。天然水中的pH受二氧化碳、重碳酸鹽、碳酸鹽平衡的影響，一般為4.5～5.08。[4]

從圖2可發現，沋河公園人工湖湖水的pH值變化不明顯，基本穩定在6～7。符合地表水環境質量標準[5]對一般景觀水pH值的要求。

3.2 有機物吸光度的季節變化

如圖3所示，沋河公園人工湖湖水的有機物變化，夏季最大，秋(春)季、冬季基本相同。根據水中紫外吸光度與COD的相關性[6]分析其原因，夏季氣溫較高，藻類生長較快，人工湖富營養化嚴重，COD偏大。

4 建議與對策

針對沋河公園的水質情況，建議引入生態水處理系統，通過在水域中人為建立一個生態系統[7]，以強化水體自凈能力，輔以人工處理措施，使人工湖水體恢復其生態功能，解決水質惡化、藻類繁殖、觀賞價值降低等一系列問題。具體措施如圖4所示。

圖4 生態水處理系統模式圖

4.1 截污處理

修建配套的截污設施，攔截隨降雨徑流進入人工湖水體的污染物質，防止湖水水質惡化，并減少降水攜帶的泥沙入湖量，使水體保持澄澈。目前外源污染是造成人工湖水體惡化的主要原因，水質各指標的季節變化幅度也受到外源污染物入湖量變化的影響。外源污染主要包括固體污染物質和污水兩類。因此，要修建配套的截污設施減少固體污染物的入湖量。結合沋河公園人工湖的實地情況，可在人工湖上游河道修建攔污壩，以攔截汛期隨洪水進入人工湖水域的固體垃圾、土石和雜草樹枝，并加強攔污壩的日常管理與維護，及時清理攔截的固體污染物。與此同時為減少入湖污水量，還應修建相應的污水處理設施。如可修建污水沉淀池，將生活污水經沉淀處理后排放。

4.2 生態防滲

建議采用生態防滲措施，以減少湖水滲漏損失量，使湖水保持一定水量，有利于湖水硬度維持穩定，并最大程度地保持湖水和周圍地下水環境之間的聯系。沋河公園人工湖地處溫帶地區，水面蒸發量受氣溫季節變化影響，加之湖水的滲漏損失，使人工湖的水量和水面高度呈現出季節變化，進而影響人工湖水質各指標的季節變化。因此，采用生態防滲措施減少湖水的滲漏量對改善人工湖水質十分必要。可在湖底人為鋪設自然黏土以便防滲。

4.2.1 生態護岸

修建生態護岸工程，以增加堤岸植被覆蓋度，利用植被遮擋陽光的作用，使湖水溫度變化幅度減小，同時植被還可以提高公園的觀賞性。太陽輻射是造成湖水溫度變化的主要原因，尤其夏季充足的太陽輻射使湖水溫度迅速增高，水溫增高會增強藻類的繁殖速度，大量的藻類瘋長會引起人工湖水質的惡化。因此利用生態護岸工程上增種的植被遮擋陽光，對減小水溫變動幅度、防止藻類過快繁殖、改善人工湖水質意義重大。

4.2.2 生物浮島

采用生物浮島技術，利用植物的作用，吸收湖水中的無機鹽類營養物質，防止藻類繁殖過快，以改善水質狀況。生物浮島技術主要是采用輕浮材料在湖面上搭建浮床，在浮床上采用無土栽培技術培植水生植物，利用植物對水中無機營養鹽的吸收作用，而達到水質凈化目的的一種技術。沋河公園人工湖可引進生物浮島技術解決水質污染問題。

4.2.3 景觀復氧、噴泉跌水

建議增設噴泉、跌水等復氧設施，以增強水體流動性，防止水質惡化。沋河公園人工湖是人工攔截沋河河道蓄水形成的湖泊。蓄水后改變了原來河流的流動性，形成靜水水域。這種靜水水域的人工湖水體流動性差，水體更新和污染自凈速率慢，極易造成水質惡化。因此要人工修建一系列復氧設施，提高水體流動性、加速水體更新、提高水體自凈速率，防止水體水質惡化。沋河公園的人工復氧設施宜采用噴泉和人工跌水，可營造人工景觀，提升公園美感，提高公園觀賞游玩性。

4.2.4 景觀植被、植物降解

人為構建一個完整的水域生態系統，合理篩選布設水生動植物，利用水生動植物對水中營養鹽的吸收利用、減少入湖通光量、抑制藻類生長等作用，以增強湖體自凈能力。水生動植物的選取應結合渭南本地氣候，選擇出具有耐污染、凈化能力較強而又適宜觀賞的水生動植物種類，在此基礎上，根據這些水生植物的生產能力和水生動物的消費水平，對其種類和數量進行合理的配比，設計出一個結構合理、功能高效的綜合水生態系統。[8]

另外，沋河公園管理方應加強對沋河公園人工湖水質的日常監測，根據水質變化情況及時做出相應治理措施。同時，還應加強公園人工湖水質保護宣傳，提高公園游客的環保意識，以減少游客游玩過程中將垃圾丟進湖里造成的污染。

5 結語

沋河公園人工湖相關水質指標季節變化影響人工湖水質狀況，在水質保護方面應結合水質季節變化特征采取相應的治理措施，以改善公園人工湖水質，使其充分發揮景觀、觀賞、游玩價值。

(指導教師 楊秀英)

[1] 李娟.關于在沋河公園修建人工湖的設想[J].陜西水利,2008,(1):63-64.

[2] 國家環境保護局.水和廢水監測分析方法 [M].第4版.北京:中國環境科學出版社,2002：197-254.

[3] 陳光,孫宗光,劉延良,等.水中紫外吸光度與COD的相關性[J].環境監測管理與技術,2005,17(6):11-13.

[4] 管華.水文學[M].北京:科學出版社,2010：98-165.

[5] 國家環境保護總局.地面水環境質量標準(GB3838-88)[S].北京：中國環境科學出版社,2002.

[6] 尹洧.COD水質在線監測儀[R].北京：北京自動化學會中國儀器儀表學會節能分會環境測控儀器與應用專業委員會, 2003：17-23.

[7] 孫麗娟,費壽娥,曹緒峰.城市景觀水生態修復方法研究進展與發展趨勢[J].金陵科技學院學報,2008,24(2):77-80.

[8] 王志平.渭南師范學院鏡面湖的生態水處理技術初探[J].渭南師范學院學報,2011,26(2):76-78.

【責任編輯 馬小俠】

A Study on Seasonal Variation of the Artificial Lake Water Quality of Youhe River Park in Weinan City

ZHU Xian-liang, HE Jia-lin, SUN Xiao-juan

(School of Chemistry and Materials Science, Weinan Normal University, Weinan 714099, China)

The artificial lake of Youhe River Park located in Weinan City. For a long time the artificial lake water quality has significantly deteriorated. In order to explore the relationship of the water quality changes and the seasonal changes, the four phases in spring, summer, autumn and winter are selected, as well as water temperature, hardness, turbidity, organic matter and other indicators. The artificial lake water quality is sampled and measured. Through experimental analysis we can conclude that the characteristics of the artificial lake water quality indexes have changed with the seasons and the reasons are briefly analyzed. For Youhe Park artificial lake water quality deterioration, it is recommended to artificially build an ecological water treatment system, enhance self-purification capacity of water body, in order to solve the deterioration of water quality.

Youhe River Park; artificial lake; water quality; seasonal variation; management

X824

A

1009-5128(2017)04-0093-05

2016-07-03

渭南師范學院大學生創新創業訓練計劃項目：城市小型淺水人工湖水質季節變化及成因探討(2014XK045)

朱顯亮(1992—),男,陜西安康人,渭南師范學院化學與材料學院資源環境系本科生。