城市湖泊水生態和水景觀治理思路探討

余芬芳，阮 偉，段昌兵

(1.武漢中科水生環境工程股份有限公司，湖北 武漢 430071;2.武漢市城市建設投資開發集團有限公司，湖北 武漢 430070)

1 引言

城市湖泊是重要的城市濱水和景觀構成部分[1]，具有重要的生態景觀和社會服務功能，能有效地降低城市的“熱島效應”，改善空氣質量[2]。因此，做好城市湖泊的水生態和水景觀對提升周邊居住環境具有重要意義。

2 湖泊概況

2.1 湖泊特征

夢澤湖位于武漢中央商務區夢澤湖公園內部，為人工開挖的湖泊，分兩期建設。依據《武漢王家墩商務區總體規劃》，其功能定位為：調蓄防洪、調節區域氣候，同時對調蓄范圍內的城市雨水進行凈化，供公園內綠化澆灑、道路清洗及消防水源之用，充分體現節約造園、生態養園的理念。

夢澤湖水體面積21.98 hm2，占整個公園面積的46.96%，一期水面面積約10 hm2。湖區常水位20.30 m，最高水位20.50 m。目前一期湖體主體已完工(圖1)，本文主要針對一期水體進行論述。

圖1 夢澤湖水體一期平面

2.2 水質情況

根據調研情況，采集了湖區東南、東北和西側3個表層水樣，其水質監測結果及地表水Ⅳ及Ⅴ指標表1所示。

表1 夢澤湖水質監測情況

由表1可知，現階段夢澤湖水質處于地表水劣Ⅴ類，主要超標指標為TN，3個監測點位中，東北和東南角兩個點水質相對較好，為地表水Ⅳ類，西側點水質較差，為劣Ⅴ類。

2.3 污染源狀況

根據夢澤湖公園給排水設計規劃，雖然排水體系采取雨污分流的體制，沒有生活污水直接排入湖體，但還是會有其他污染源會對水體造成影響，可能影響湖體水質的因子主要有：初期雨水、澆灌用水以及底泥[3]。

(1)初期雨水。根據《王家墩市政專項規劃》，夢澤湖公園承擔王家墩南片地區90 hm2范圍的雨水調蓄任務，包括夢澤湖水體21.98 hm2、公園綠地21.41 hm2及市政管網匯水區46.61 hm2。由于夢澤湖的調蓄功能，調蓄范圍內除水體面積外，周邊有68.02 hm2降雨會形成地表徑流直接或者通過雨水管網排入湖中。而這些雨水尤其是初期雨水將會攜帶污染物匯入水體，形成污染源，這是夢澤湖水體主要的污染來源。

(2)澆灌用水。夢澤湖公園內澆灌系統是抽取地下水加壓后澆灌或自來水澆灌。這些灌溉用水也會有部分最終流入夢澤湖水體中。而這部分灌溉用水會攜帶土壤里的有機質等匯入湖水水體，形成污染源。這部分的污染可以通過合理澆灌減少或者避免產生，因此此部分污染可忽略不計。

(3)底泥污染。夢澤湖為新開挖的湖泊，湖底處于粘土層，而湖體邊坡處于填土層和粘土層。在湖泊形成初期，這樣的自然湖底及邊坡對水體中的氮、磷等營養物質主要表現為吸附性能，基本不用考慮湖底底泥及邊坡中氮、磷等營養元素向水體的釋放。

根據以上分析夢澤湖目前不存在內源污染，外源污染中也沒有點源污染，面源污染中，澆灌用水污染量可以基本忽略。所以夢澤湖主要的污染源來自于初期雨水。

3 總體設計

3.1 設計目標

近期(三年內)主要水質指標(CODCr、BOD、NH3-N和TP)達到《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)Ⅴ類標準，水體透明度SD達到0.6 m以上；遠期，三年后主要水質指標達到《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)Ⅳ類標準，水體透明度SD達到1 m以上。

3.2 設計思路

(1)削減初期雨水入湖污染，在雨水管末端設置集水池，收集初期雨水沉淀凈化后再排入水體，并在雨水排口設置強化凈化措施，從而有效削減初期雨水中的污染入湖。

(2)構建健康水生態系統，通過生產者-消費者-分解者的協同作用，構建以沉水植物為核心的水生動植物群落，打造健康水生態系統，穩定和提升水體水質。

(3)提升水體景觀，在湖泊部分節點通過景觀曝氣及景觀浮床提升美化湖面景觀。

(4)建立長效維護管理機制，通過科學維護管理工程，強化水生態系統的日常維護，為水體水質和水岸景觀的持久改善提供保障。

3.3 技術路線

工程技術路線如圖2所示。

圖2 工程技術路線

4 工程措施

4.1 初期雨水處理

如圖3所示，雨水通過管網收集進入溢流池1，然后進入集水池，當集水池水位達到設計容量后，溢流至溢流井2，然后排入夢澤湖。集水池中的初期雨水，經過一段時間的沉淀凈化后，利用泵抽取上層清液進入絮凝設備或直接排入湖。此外，在雨水口末端布設凈化能力強的人工水草作為輔助設施。

圖3 初期雨水處理思路

針對公園內的初期雨水，公園比較大，集中收集比較困難，建議分區收集，根據雨水管網的分布區域分別設置4個集水池，利用雨水干管將現有的雨水管連通，對該區域內的初期雨水進行收集，匯入集水池。針對公園外市政雨水，考慮將兩個雨水管收集的初期雨水集中處理后排放入夢澤湖。初期雨水集水池水規模如表2所示。

表2 夢澤湖公園初期雨水水量計算

此外，在各排水口附近布設凈化能力強的人工水草，結合排水口情況，分別在5個集水池排水口附近布設人工水草，總布置面積3500 m2，每個雨水排出口人工水草布置量根據雨水量綜合確定。

4.2 健康水生態系統的構建

湖泊水生態修復最終目的是保持穩定的水質，構建健康的水生態系統，水生態系統主要由水生植物群落(包括沉水、浮葉和挺水植物、浮游植物)、水生動物群落(魚類、底棲動物、浮游動物)及有益微生物等構成[4]。

健康水生態系統構建的主要目的是通過適度的人工干預，對高等水生植物、魚類、大型底棲動物等關鍵物種進行調控，提升水體自凈能力，增加生物多樣性。水生植物，特別是沉水植物在整個水生態系統水體平衡、功能保持及恢復過程中發揮決定性的作用已得到國內外學者的肯定[5，6]，沉水植物的恢復又受到各種因素的影響[7，8]。

在污染得到有效控制的基礎上，為保證穩定的水質，其主要與沉水植物蓋度有關，相關研究顯示河流湖泊中沉水植物面積超過15%以上才開始對生態系統結構產生影響，面積超過30%以上才開始具有顯著的清潔水質功能，面積超過50%以上表明水生植物優勢和清水穩態已得到確立。由此可以看出，為保證河湖具有清水穩態，其覆蓋度宜達到50%，最低也不得小于15%[9]。

結合以上研究和夢澤湖現狀情況，夢澤湖健康水生態系統構建工程內容如表3所示。

表3 夢澤湖健康水生態系統工程量

4.3 景觀提升工程

夢澤湖公園是一座集休閑娛樂于一體的多功能綜合性公園，在注重湖泊水體治理的同時，也需結合武漢市自然、人文景觀，注重公園景觀打造，充分發揮湖泊生態景觀效益。結合項目水質提升的情況，除通過景觀效果好的水生植物來提升景觀效果外，可通過景觀噴泉曝氣和景觀浮床來提升湖面水體景觀。因此設計在夢澤湖西端景橋與湖岸形成的半封閉水體區域構建景觀型生態浮島和景觀噴泉曝氣機，以美化湖面景觀，改善水體生態和凈化水質為目的。

景觀浮床種植具有景觀與水體凈化功能的水生植被，整體上在湖面呈現良好花床景觀。設計布設景觀型生態浮島總面積500 m2，生態浮床可根據工程設計需要拼接成各種形狀。

景觀噴泉曝氣機一是為了滿足水體凈化過程對氧的需求，二是增加水體的流動性，此外可根據水域特點和喜好選擇不同水花類型的曝氣機。設計共布設6臺噴泉曝氣機。

4.4 長效運維管理

一個健康、穩定的水生態系統的形成需要一個長期過程。其良性狀態的保護與維持，很大程度上，甚至根本上依賴于健康水體生態系統保護管理體系的建立并實現高效運作[10，11]，即俗語所云：“三分治、七分管”。因此，在完成以上工程措施后，應該由專業人員對夢澤湖水體進行維護管理，以有效地調整水體生態系統，使整個生態系統結構趨于穩定。

5 結語

通過對夢澤湖實施水生態和水景觀工程，一方面可以有效削減初期雨水中的污染負荷，另一方面可構建清水穩態湖泊水生態，提升和穩定水體水質，同時還能美化湖面景觀。此外，通過水生植物和動物的人工引種、自然演替，湖泊的生物多樣性將逐步完善和豐富，同時將成為部分水禽賴以生存的重要繁殖地和棲息地，從而逐步形成生態良性循環。工程實施完成后可為其他城市湖泊的治理提供參考。