贛江新區(qū)儒樂(lè)湖水生態(tài)治理措施研究

肖志愿，喻虎圻，趙紅書，凡遠(yuǎn)行

（中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550081）

贛江新區(qū)是國(guó)務(wù)院批復(fù)的第十八個(gè)新區(qū)，新區(qū)發(fā)展定位：充分發(fā)揮濱湖親水、生態(tài)優(yōu)美的優(yōu)勢(shì)，著力優(yōu)化城鎮(zhèn)空間形態(tài)和布局，提升城市品位和管理水平，增強(qiáng)城鎮(zhèn)綜合承載能力，率先開(kāi)展農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)移人口市民化、城市建設(shè)管理創(chuàng)新等方面的改革探索，促進(jìn)產(chǎn)城融合和城鄉(xiāng)一體化發(fā)展，努力建設(shè)與山脈水系相融合的濱湖臨江宜居宜業(yè)新城。

儒樂(lè)湖為在建城市湖泊，湖泊水質(zhì)關(guān)系到社會(huì)城市發(fā)展的前景，為此參考天山公園湖泊，南昌市青山湖、艾溪湖、前湖等城市湖泊工程案例，結(jié)合本湖泊實(shí)際情況，研究“最清”水體維持和解決方案。

1 儒樂(lè)湖概況

儒樂(lè)湖位于南昌昌北城區(qū)東北部，工程位于贛江新區(qū)核心區(qū)，是贛江新區(qū)儒樂(lè)湖新城的核心項(xiàng)目。

儒樂(lè)湖位于新建幸福河下游，上接郭臺(tái)村以上幸福河，下游與贛江西河銜接。儒樂(lè)湖水系圖見(jiàn)圖1。

圖1 儒樂(lè)湖水系圖

儒樂(lè)湖公園規(guī)劃占地6525 畝，以打造中國(guó)“最清、最綠、最酷”的城市湖泊公園為理念，充分利用江西“水量豐、水態(tài)美、水質(zhì)好”的特點(diǎn)，建設(shè)成為具有濱江濱湖特色、引領(lǐng)生態(tài)文明建設(shè)的大型市民休閑主題公園。在儒樂(lè)湖與贛江的連接處設(shè)水閘,正常水位18 m 時(shí)水域面積2950 畝，庫(kù)容420 萬(wàn) m3。

2 儒樂(lè)湖現(xiàn)狀

原儒樂(lè)湖為季節(jié)性湖泊，來(lái)水主要為周邊和發(fā)源于塹頭高地的一微小河流，匯水面積15.7 km2。

幸福河發(fā)源于新建區(qū)境內(nèi)洗藥塢山的北側(cè)，由南向北流至溪霞鄉(xiāng)后轉(zhuǎn)為向東流，在華源村附近折轉(zhuǎn)向東南方向，匯入下莊湖入贛江西河，流域面積174 km2，平均坡降0.73‰。

為減輕幸福河下游排洪壓力，將幸福河由郭臺(tái)村附近改線至儒樂(lè)湖，由儒樂(lè)湖閘直接排入贛江西河。改建后儒樂(lè)湖的集水面積為176 km2。多年平均流量為2.70 m3/s，多年平均徑流量8520 萬(wàn) m3。

流域主要水流來(lái)源為溪霞水庫(kù)和樂(lè)化水庫(kù)以下河段地表徑流和農(nóng)村生活污水。

幸福河兩岸水稻田分布，雨季水土流失，造成幸福河水含沙量較大，贛江洪水期水質(zhì)也較為渾濁，洪水入湖后會(huì)使儒樂(lè)湖清水變渾。儒樂(lè)湖現(xiàn)狀以水稻田和養(yǎng)殖場(chǎng)為主，湖內(nèi)土壤植物根系及雜草分布，蓄水后會(huì)造成植物根莖腐爛，水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)，會(huì)對(duì)水體的觀感及水質(zhì)造成影響。

具體污染源及污染物見(jiàn)表1。

表1 污染源統(tǒng)計(jì)表

3 治理措施

3.1 水體置換

華祖林[1]、馬燕娜[2]等分別針對(duì)鄭州龍湖和長(zhǎng)沙某公園進(jìn)行了水體置換的研究，均表明一定的水體置換頻率和置換量是保證水體的必要條件。儒樂(lè)湖主要補(bǔ)水來(lái)源為上游幸福河流域來(lái)水。不同的季節(jié)入湖流量相差較大，每個(gè)月來(lái)水的水體置換能力不同，見(jiàn)表2。

表2 各月水量置換表

由表2 可知，平均每年可置換水體次數(shù)達(dá)到18 次以上，最枯月可置換40%以上，最枯的3 個(gè)月也可將水體置換1 次以上，汛期降雨量最大月可置換水體近4 次，因此宏觀上講，儒樂(lè)湖水體水質(zhì)是有保障的，不會(huì)因來(lái)水量的不足影響水體質(zhì)量。

3.2 幸福河來(lái)水治理

楊衛(wèi)[3]研究表明維持河湖連通實(shí)質(zhì)上即需保持河湖水體的流動(dòng)性和連續(xù)性，河流必要的截污和生態(tài)修復(fù)措施亦是湖泊水體水質(zhì)的保證的重要條件。幸福河來(lái)水主要存在泥沙、生活污水和漂浮物問(wèn)題，水質(zhì)在Ⅲ類以上。其中生活污水和漂浮物處理措施比較明確，生活污水采取收集集中處理方式；漂浮物采取岸上和水上攔截措施。

來(lái)水泥沙是需要重點(diǎn)解決和處理的問(wèn)題。幸福河縱坡小，水流速度小于0.8 m/s，河道泥沙以0.001 mm 以下顆粒為主，自然沉降時(shí)間長(zhǎng)。在梅雨季節(jié)，暴雨頻繁，持續(xù)時(shí)間可達(dá)3～4 個(gè)月，會(huì)造成儒樂(lè)湖水質(zhì)渾濁，不能達(dá)到公園“最清”的設(shè)計(jì)理念要求。

泥沙治理措施為：降低來(lái)水泥沙含量，降低水流流速，增加河道蓄滯能力。

現(xiàn)狀幸福河上游兩岸以村鎮(zhèn)和水稻田為主，因此要降低幸福河水泥沙含量可采取的措施為生態(tài)措施，主要為：①對(duì)現(xiàn)有幸福河河道進(jìn)行生態(tài)整治，對(duì)河道兩岸及主要支流兩岸進(jìn)行生態(tài)治理，降低地表徑流含沙量，同時(shí)可以降低水流進(jìn)入河道的流速；②對(duì)河道底部采取生態(tài)及固化措施，可以增大河道斷面糙率，降低河道流速，同時(shí)避免洪水對(duì)河底的淘刷，將河道斷面平均流速降到0.3 m/s～0.5 m/s；③水稻田與河道之間增加綠地以降低稻田積雨排入河道時(shí)的含沙量。

通過(guò)以上措施可以大幅降低河流泥沙含量，但并不能完全達(dá)到儒樂(lè)湖“最清”的要求。儒樂(lè)湖上游兩岸分布高程較低的水田和旱地，可利用現(xiàn)狀條件將本區(qū)域改造成濕地，汛期水位上漲后可起到洪水蓄滯作用。

3.3 儒樂(lè)湖小支流

儒樂(lè)湖小支流主要問(wèn)題為生活污水的治理，需采取污水收集凈化措施后才能排入儒樂(lè)湖。泥沙和漂浮物問(wèn)題不突出，處理措施可參照幸福河治理措施選擇適當(dāng)?shù)膶?duì)策。

3.4 儒樂(lè)湖體周邊雨水

孫斌[4]結(jié)合江西鷹潭東湖水體的工程案例，探討了景觀湖泊水體整治與海綿城市思路結(jié)合的途徑。儒樂(lè)湖體周邊雨水即降雨徑流直排入湖水流，即為儒樂(lè)湖公園范圍內(nèi)的雨水排放問(wèn)題。儒樂(lè)湖公園為生態(tài)公園，綠地面積達(dá)到85%以上，采用“滲”“凈”“排”策略，并采取雨水集中收集措施，確保清水入湖。

3.5 儒樂(lè)湖兩岸市政管網(wǎng)收集雨水

兩岸市政管網(wǎng)分為北岸已建部分和南岸規(guī)劃、在建部分。

對(duì)于北岸已建市政管網(wǎng)雨水采取的措施為收集凈化處理初期雨水，后期雨水生態(tài)凈化直排入湖。污水已采取收集集中至污水處理廠處理措施，不進(jìn)入儒樂(lè)湖。

南岸為新建城區(qū)，新城區(qū)的建設(shè)按照海綿城市策略，利用生態(tài)治理措施對(duì)雨水進(jìn)行凈化處理；對(duì)生活污水進(jìn)行截排集中至污水處理廠進(jìn)行處理。

3.6 贛江洪水

汛期贛江受長(zhǎng)江和鄱陽(yáng)湖的頂托，水位較高，一般在17 m以上，高水位達(dá)到22 m 以上，贛江洪水汛期含沙量大，水質(zhì)渾濁。儒樂(lè)湖正常蓄水位和閘堰頂高程為18 m，當(dāng)贛江洪水和幸福河洪水不一致時(shí)，可能會(huì)發(fā)生倒灌，渾濁的贛江水倒灌入儒樂(lè)湖后會(huì)造成清水變渾，致使湖水不能滿足“清”的要求。為此儒樂(lè)湖閘設(shè)置防倒灌設(shè)施，并針對(duì)防倒灌進(jìn)行合理的運(yùn)行方式設(shè)計(jì)。

3.7 儒樂(lè)湖庫(kù)水

儒樂(lè)湖現(xiàn)狀為季節(jié)性湖泊，范圍內(nèi)以水稻田、養(yǎng)殖場(chǎng)為主，根據(jù)實(shí)地調(diào)查耕植土和淤泥深度在50 cm 左右，局部最深處達(dá)到3 m，根據(jù)檢測(cè)成果，淤泥和耕植土富營(yíng)養(yǎng)，植物根莖較多。為保證儒樂(lè)湖蓄水后水質(zhì)達(dá)到“最清”的要求，結(jié)合目前行業(yè)最常用的處理方法，采用物理修復(fù)法[5]即底泥清淤進(jìn)行處理。參考范春英[6]對(duì)上海天山公園湖泊的水質(zhì)改善及生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究和南昌市青山湖、艾溪湖、前湖現(xiàn)狀情況，為使儒樂(lè)湖在運(yùn)行期保證水質(zhì)要求，需構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)。

3.7.1 底泥清淤

湖底多雜草、耕植物，部分淤泥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)超標(biāo)，本工程將結(jié)合儒樂(lè)湖水環(huán)境容量模擬計(jì)算成果，初步考慮進(jìn)行小規(guī)模底泥清淤處理。

3.7.2 水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建

為保持儒樂(lè)湖水體水質(zhì)，須構(gòu)建完整的生態(tài)系統(tǒng)，現(xiàn)狀儒樂(lè)湖為季節(jié)性湖泊，建成后湖泊生境發(fā)生改變，通過(guò)湖邊淺水帶構(gòu)建沉水及挺水植物群落；水體投放雜食及濾食性魚(yú)類等水生動(dòng)物。上游河道構(gòu)建植物攔截溝等措施減少上游污染物進(jìn)入湖泊。

3.7.3 治理效果研究

通過(guò)對(duì)地形圖處理，采用MikeZero 模型中MeshGenerator對(duì)地形圖進(jìn)行處理得到改建后的儒樂(lè)湖二維水系地形圖，見(jiàn)圖2。

圖2 儒樂(lè)湖二維水下地形圖

根據(jù) 2016 年 12 月 3～4 日的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，COD 濃度 15.2 mg/L，NH3-N 濃度6.09 mg/L，TP 濃度0.54 mg/L，儒樂(lè)湖目標(biāo)水質(zhì)為III類水，COD 濃度 15 mg/L，NH3-N 濃度 1.0 mg/L，TP 濃度 0.05 mg/L，可知 COD、NH3-N、TP 分別超標(biāo) 1.01、6.09、11 倍。

本次選擇指標(biāo)COD、NH3-N、TP 進(jìn)行模擬分析，根據(jù)模型計(jì)算模擬分析，得到湖區(qū)的流程分布圖見(jiàn)圖3，COD、NH3-N、TP 的濃度分布圖，見(jiàn)圖4～圖6。

圖3 儒樂(lè)湖流速分布圖

根據(jù)圖3 可知：儒樂(lè)湖在上游來(lái)水2.7 m3/s 和其他三個(gè)入口0.1 m3/s 下，湖區(qū)上游區(qū)流速在0.1 m/s，中游區(qū)流速在0.005 m/s～0.1 m/s，下游區(qū)流速在 0.002 m/s～0.003 m/s，下游區(qū)四周流速小，在一些夾角地帶存在部分死水區(qū)。死水區(qū)主要分布在儒樂(lè)湖周邊地帶與公園緊密接觸區(qū)域，也是主要的景觀水體，存在水質(zhì)惡化的風(fēng)險(xiǎn)。因此，水生態(tài)構(gòu)建措施主要考慮流速較小區(qū)域，并且局部增加推流措施，構(gòu)建水體局部流動(dòng)措施。

圖4 儒樂(lè)湖COD 濃度分布圖

圖5 儒樂(lè)湖NH3-N 濃度分布圖

圖6 儒樂(lè)湖TP 濃度分布圖

根據(jù)圖4～圖6 可知：主要污染物的分布范圍，按照上游河道已進(jìn)行治理且水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況模擬計(jì)算主要污染物濃度分布。總體上說(shuō)，在30 d 以上，現(xiàn)狀湖區(qū)水質(zhì)主要指標(biāo)可達(dá)標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，需要對(duì)湖底水生動(dòng)植物及微生物進(jìn)行合理布置，構(gòu)建完整的生態(tài)系統(tǒng)，以保證湖內(nèi)水體自凈功能可滿足景觀水質(zhì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)對(duì)儒樂(lè)湖入湖污染物和現(xiàn)狀的調(diào)查分析和模擬分析，采用先進(jìn)的生態(tài)治理理念和處理措施，構(gòu)建完整的生態(tài)系統(tǒng)，使儒樂(lè)湖達(dá)到“最清、最綠、最酷”的城市湖泊公園效果可期。