人工湖草型清水態(tài)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)研究與實(shí)踐—以西北某新建人工湖為例

王建富，辛瑋光，張超，劉鴻漸，李娜，惠介龍，李穎

1.北京清華同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司

2.西安昆明池投資開(kāi)發(fā)有限公司

隨著城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展及城市化進(jìn)程的不斷加快，許多缺少湖泊的城市新建人工湖，并將其作為城市的重要生態(tài)節(jié)點(diǎn)，以適應(yīng)城市的發(fā)展，滿足人們對(duì)生態(tài)環(huán)境改善、人居環(huán)境提升的需求。人工湖與自然湖泊相比，除了具有在維護(hù)生物多樣性、調(diào)節(jié)局部小氣候、涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)、防洪減災(zāi)等生態(tài)方面的功能外，在美化城市、休閑娛樂(lè)等人文景觀方面的功能也很突出[1]。但由于城市的特殊環(huán)境，人工湖往往存在補(bǔ)水水源單一且水質(zhì)缺乏保障、生態(tài)系統(tǒng)脆弱、自凈能力不足、相對(duì)封閉、藻華易暴發(fā)等問(wèn)題，水體更易受到污染。國(guó)內(nèi)外在人工湖生態(tài)修復(fù)與治理方面進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐[2-8]：國(guó)外主要通過(guò)截污，強(qiáng)化湖泊流域管理，以自然恢復(fù)為主、輔助人工強(qiáng)化的措施治理水體，已有較多成功工程案例，如美國(guó)摩西湖的治理；國(guó)內(nèi)自從設(shè)立國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)以來(lái)，陸續(xù)在全國(guó)開(kāi)展了湖泊生態(tài)修復(fù)方面的研究和示范工程，并在某些湖泊（如武漢月湖和蓮花湖、成都錦城湖）取得明顯治理效果。湖泊水生態(tài)系構(gòu)建是湖泊水環(huán)境系統(tǒng)治理的重要一環(huán)，其相關(guān)研究也是湖泊治理領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，對(duì)于人工湖來(lái)講，構(gòu)建完善穩(wěn)定的水生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)提高水體自凈能力、增加生物多樣性、改善水質(zhì)等具有重要作用。目前湖泊水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建方面理論日漸完善[1,9-13]，但因各地區(qū)自然因素、本底情況不同，應(yīng)用于人工湖的水生態(tài)系統(tǒng)的理論分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、實(shí)施推進(jìn)、運(yùn)維管理等仍需進(jìn)一步深入研究，并在實(shí)踐中不斷優(yōu)化。

湖泊生態(tài)修復(fù)理論主要包括多穩(wěn)態(tài)理論、營(yíng)養(yǎng)鹽濃度限制理論和生物操縱理論。水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建基于湖泊生態(tài)修復(fù)理論開(kāi)展[9,14]，將湖內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)分為草型清水和藻型濁水2種狀態(tài)[14]，對(duì)于水質(zhì)要求高、本底條件較好的水體，可采用草型清水態(tài)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建方法。草型清水態(tài)生態(tài)系統(tǒng)以沉水植物為核心，水生動(dòng)物和微生物為輔助，水中生物共生，形成較完整的食物鏈[9]，并具有穩(wěn)定性、可持續(xù)性和自然性等特點(diǎn)，其在國(guó)內(nèi)外湖泊生態(tài)修復(fù)中均有成功案例[2-8]。筆者探討新建人工湖草型清水態(tài)生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建方法，并應(yīng)用于西北某新建人工湖，以期為其他類似湖泊修復(fù)提供借鑒與參考。

1 人工湖的特點(diǎn)及修復(fù)需求

1.1 人工湖的特點(diǎn)

人工湖是指人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所造成的湖泊，它是城市重要的水體形態(tài)，對(duì)城市的發(fā)展和建設(shè)起著重要的作用[15]。根據(jù)功能分類，城市湖泊分為匯水蓄洪式、區(qū)域水源式、休閑游娛式和生態(tài)棲息地式4種類型[16]，人工湖從功能上更接近于前3種類型，其面積較小，且多分布在城市的郊區(qū)及近郊周邊。人工湖的區(qū)位條件往往使其面臨耐污染負(fù)荷能力較差、湖體相對(duì)封閉、生態(tài)系統(tǒng)脆弱等客觀問(wèn)題，且由于城市化進(jìn)程的加快推進(jìn)，城市再生水逐步替代天然水成為城市河湖水體的主要補(bǔ)給水源[17]，導(dǎo)致人工湖補(bǔ)水水源單一且水質(zhì)缺乏保障，同時(shí)城市中大量雨水徑流和污水處理廠尾水直排入湖，使人工湖水體受到污染[16]。因此，與遠(yuǎn)離城區(qū)的自然湖泊相比，雖然人工湖的主要修復(fù)機(jī)理與自然湖泊相似，但具有易污染、污染出現(xiàn)時(shí)間早、污染程度重、治理難度大、生物多樣性低等特點(diǎn)。

1.2 人工湖的修復(fù)需求

人工湖作為城市的重要生態(tài)節(jié)點(diǎn)，除了具有區(qū)域調(diào)蓄、水質(zhì)凈化、水源涵養(yǎng)等功能外，更突出生態(tài)景觀、休憩娛樂(lè)的功能。在修復(fù)需求上，除了改善湖內(nèi)水質(zhì)外，提高湖水的感官度、維持生長(zhǎng)狀況良好的水生動(dòng)植物群落等也十分重要。同時(shí)，還需將景觀設(shè)計(jì)理念融入到湖泊生態(tài)修復(fù)中，實(shí)現(xiàn)生態(tài)措施景觀化，提高整體景觀效果。

2 人工湖草型清水態(tài)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建方法

針對(duì)人工湖特點(diǎn)與生態(tài)修復(fù)需求，除了控制外源污染排入和補(bǔ)充干凈的來(lái)水外，重點(diǎn)要構(gòu)建完善的水生態(tài)系統(tǒng)，以增加水體環(huán)境容量，提高水體自凈能力。基于對(duì)本底水質(zhì)、生境條件、生物多樣性和水體景觀狀況的調(diào)查，通過(guò)基底改良、增氧推流曝氣、提高水體透明度、凈化來(lái)水等手段優(yōu)化生境條件，構(gòu)建水生動(dòng)物、植物群落，形成良好的食物鏈，最終建立以沉水植物為核心的草型清水態(tài)生態(tài)系統(tǒng)，其技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 人工湖水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建思路Fig.1 Ideas for water ecosystem construction of artificial lake

2.1 生境條件優(yōu)化

生境條件優(yōu)化是水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)[18-20]。將生境條件與水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)合考慮，使生境條件能滿足水生動(dòng)植物生長(zhǎng)的要求。由于新建人工湖的基底沉積淤泥較少，屬于貧營(yíng)養(yǎng)底質(zhì)，可將基底改良、控制來(lái)水水質(zhì)和提高水體透明度作為生境條件優(yōu)化的重點(diǎn)措施。基底改良需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)基底情況，配合潑灑土壤改良劑，合理實(shí)施；控制來(lái)水水質(zhì)可通過(guò)選擇水質(zhì)較好的水源，若來(lái)水水質(zhì)不滿足入湖要求，對(duì)其進(jìn)行處理后再入湖，避免因來(lái)水?dāng)y帶較高濃度的TN、TP等營(yíng)養(yǎng)鹽而引起藻類大量繁殖，不利于水生植物生長(zhǎng)[21-22]；可通過(guò)采用臨時(shí)性措施提高水體透明度，結(jié)合水位調(diào)控，短期內(nèi)降低水體濁度，以滿足水生植物對(duì)光照強(qiáng)度的需求。

2.2 水生植物群落構(gòu)建

水生植物群落是水生態(tài)系統(tǒng)的核心[1,9]。根據(jù)水生植物的生態(tài)特征不同，結(jié)合生境條件，合理地組合配置，形成生態(tài)位和生態(tài)結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)共生[23]，構(gòu)建穩(wěn)定的水生植物群落。參考本地水生植物名錄，在相關(guān)研究[23-26]的基礎(chǔ)上，根據(jù)人工湖的水深、透明度、水質(zhì)等生境條件，選擇具有與生境條件相匹配的不同生活型、生長(zhǎng)型、光照需求、繁殖特性等植物特性的水生植物。如在水深變化較大的情況下，篦齒眼子菜、刺苦草可通過(guò)改變生長(zhǎng)形態(tài)，以更好地適應(yīng)水深變化；而菹草在夏季溫度高時(shí)，形成大量非冬眠型石芽，當(dāng)溫度降低時(shí)石芽萌發(fā)，開(kāi)始生長(zhǎng)。

2.2.1 水生植物選擇

水生植物按照生態(tài)習(xí)性分為挺水、浮葉、漂浮和沉水植物4種生活型[9]。根據(jù)不同湖區(qū)的生境條件，選擇適宜生長(zhǎng)的不同生活型的水生植物。如湖內(nèi)進(jìn)水口區(qū)域選擇耐水流、適應(yīng)能力強(qiáng)的水生植物；湖灣區(qū)域選擇凈化效果好、化感能力強(qiáng)且具有一定景觀功能的水生植物；湖心深水區(qū)選擇適應(yīng)能力強(qiáng)、分蘗能力強(qiáng)的沉水植物。

2.2.2 水生植物配置

在水生植物群落空間布局上，從垂直結(jié)構(gòu)和水平分布2個(gè)維度考慮不同水生植物對(duì)生境條件的適應(yīng)性。垂直結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基于影響垂直分布的基本形態(tài)、光照需求、景觀效果等植物特性，對(duì)上層漂浮植物、下層沉水植物和湖濱挺水植物進(jìn)行配置，也可將沉水植物按照直立型、底棲型、蓮座型、冠層型的生長(zhǎng)型進(jìn)行配置[23]；水平分布設(shè)計(jì)是基于湖區(qū)生境條件、水質(zhì)要求、景觀要求進(jìn)行區(qū)域劃分，確定不同水深、不同功能的區(qū)域，再根據(jù)水生植物的生活型進(jìn)行配置。同時(shí)，結(jié)合影響水平空間分布的水流流速、耐污性、生長(zhǎng)周期、繁殖特征等主要因素，在湖岸形態(tài)較規(guī)則、生境條件相近的湖區(qū)，由湖岸淺水區(qū)向湖心深水區(qū)，按帶狀分布設(shè)計(jì)[27]，依次布設(shè)挺水植物群落、浮葉植物群落、沉水植物群落。在水生植物群落配置過(guò)程中，可根據(jù)水生植物對(duì)氮、磷凈化能力的研究成果和工程案例，結(jié)合水質(zhì)凈化目標(biāo)，對(duì)人工湖水生植物去除氮、磷量進(jìn)行估算，得到合理的水生植物種植密度，并確定水生植物種植的生物量[9,27]。

2.2.3 種植時(shí)間及次序

水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建初期，將沉水植物作為核心組建適宜量先鋒群落，避免因先鋒群落過(guò)量導(dǎo)致群落結(jié)構(gòu)失衡[9,26]，之后根據(jù)生長(zhǎng)情況逐漸增加或補(bǔ)種其他沉水植物。隨著蓄水水位上升，在沿岸淺水區(qū)構(gòu)建浮葉和挺水植物群落，同時(shí)減少或不配置漂浮植物，避免阻擋光照，擠壓生態(tài)位，影響沉水植物生長(zhǎng)。伴隨湖內(nèi)水生植物群落生長(zhǎng)演替，生境條件也隨之改變，高等水生植物群落逐漸成為優(yōu)勢(shì)群落，生態(tài)系統(tǒng)逐漸穩(wěn)定，尤其在湖心區(qū)形成以沉水植物為核心的“水下森林”。

2.3 水生動(dòng)物群落構(gòu)建

水生動(dòng)物群落構(gòu)建是水生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的必要條件。水生動(dòng)物群落構(gòu)建方法分為經(jīng)典操縱理論和非經(jīng)典操縱理論，前者利用浮游動(dòng)物控制水體藻類，后者利用鰱、鳙魚控制藍(lán)藻[28]。對(duì)于水質(zhì)較好的新建人工湖，構(gòu)建以魚類群落為核心的水生動(dòng)物群落，應(yīng)結(jié)合水生動(dòng)物群落構(gòu)建理論，通過(guò)合理設(shè)計(jì)食物鏈，調(diào)控浮游動(dòng)物與濾食性魚類，達(dá)到控藻的目的。

2.3.1 水生動(dòng)物種類篩選

根據(jù)生物種群間的關(guān)系，結(jié)合魚類、大型底棲動(dòng)物的生活空間和食性的差異性，從本地物種中篩選出合適的魚類和底棲動(dòng)物構(gòu)建合理的食物鏈，保證水生動(dòng)物在棲息空間和食性方面的互補(bǔ)，使其能充分利用水體空間。通過(guò)整理相關(guān)文獻(xiàn)[28-30]，總結(jié)出幾種不同食性和生態(tài)位的常見(jiàn)魚類和大型底棲動(dòng)物，如表1所示。

表1 幾種常見(jiàn)魚類和大型底棲動(dòng)物Table 1 Several common fish and large benthic animals

2.3.2 水生動(dòng)物投放

根據(jù)湖內(nèi)水溫、水深、水流等本底條件，尤其是因營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)不同而形成的特有結(jié)構(gòu)，同時(shí)考慮魚類對(duì)湖泊生態(tài)的影響來(lái)調(diào)節(jié)魚類放養(yǎng)比例。可參考本底條件相似湖泊的魚類投放情況，進(jìn)行調(diào)整和投放[29]。在水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建過(guò)程中，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的水生動(dòng)植物情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)調(diào)試，以實(shí)現(xiàn)湖泊水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的目標(biāo)。如在水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建初期，先保證水生植物生長(zhǎng)良好，再投放少量濾食性魚類，以避免擾動(dòng)基底[12]，影響植物生長(zhǎng)；構(gòu)建后期，根據(jù)魚類生長(zhǎng)情況投放肉食性魚類，達(dá)到控制藻類和浮游動(dòng)物數(shù)量的目的。

2.3.3 投放時(shí)間次序

在水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建初期，待水生植物根部穩(wěn)固后，按照由少及多、少量多次的原則投放水生動(dòng)物。優(yōu)先投放養(yǎng)蚌、螺等底棲動(dòng)物凈化水質(zhì)，然后投放濾食性魚類，最后根據(jù)魚類數(shù)量投放肉食性魚類，并謹(jǐn)慎投放草食性魚類。

2.4 微生物群落構(gòu)建

微生物群落是調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的重要因素。常用的微生物包括芽苞桿菌、光合細(xì)菌、多種混合菌（EM菌）等[31-33]，其可作為臨時(shí)應(yīng)急手段，用于提高水體溶解氧濃度，降低有機(jī)污染物和氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽濃度，抑制有害微生物，維持水生態(tài)系統(tǒng)的平衡。在水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建過(guò)程中，根據(jù)水質(zhì)、水生植物生長(zhǎng)需要，投放相應(yīng)的微生物菌劑。如當(dāng)湖泊水體暴發(fā)水華時(shí)，在每日08：00—10：00投放光合細(xì)菌制劑A、有機(jī)礦化芽孢桿菌制劑B，持續(xù)投放57 d，治理后水質(zhì)改善良好，感官效果大幅度提高，藻類水華消失，透明度提升，不良?xì)馕断34]。

2.5 維護(hù)管理

維護(hù)管理是水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的重要保障。在新建人工湖生態(tài)系統(tǒng)初步形成后，需經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，使水生生物與環(huán)境逐漸磨合，生態(tài)系統(tǒng)逐漸穩(wěn)定。在生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的全過(guò)程，應(yīng)加強(qiáng)管理維護(hù)，構(gòu)建完善的應(yīng)急處理機(jī)制，確保水生態(tài)系統(tǒng)的良好狀態(tài)，尤其要避免因水草或水源攜帶外來(lái)物種而對(duì)水生植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。

3 人工湖草型清水態(tài)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建實(shí)踐

3.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)為西北某公園新建人工湖（圖2），該人工湖是未來(lái)開(kāi)挖水庫(kù)的試驗(yàn)段，湖面面積為707 hm2（未來(lái)水庫(kù)面積的1/22），平均水深為3.67 m，岸線總長(zhǎng)3.5 km，總蓄水量為155萬(wàn)m3。該湖有1個(gè)進(jìn)水口和出水口，補(bǔ)水水源為上游渠道引河道水，由暗管自流入湖，湖水停留時(shí)間為77.5 d。該人工湖于2018年5—8月完成蓄水。

圖2 西北某人工湖現(xiàn)狀示意Fig.2 Schematic diagram of the status of the artificial lake in northwest China

人工湖水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建之前，研究區(qū)存在的主要環(huán)境問(wèn)題：1）蓄水后正處2018年春夏季，水體COD、NH3-N、TP指標(biāo)處于GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅳ類，TN濃度超過(guò)Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，并有惡化趨勢(shì)，水體透明度差（低于1 m），Chla平均濃度為49.1 μg/L，處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)；2）唯一的補(bǔ)水水源為上游渠道引河道水，其TN和TP濃度均為劣Ⅴ類，嚴(yán)重超標(biāo)；3）湖內(nèi)缺少自然基質(zhì)，且大部分區(qū)域水深超過(guò)3 m，生境條件不佳，水生植物自然生長(zhǎng)繁衍難度大；4）高溫季節(jié)，氮、磷等污染物濃度超標(biāo)嚴(yán)重，水體流動(dòng)性不足，水華暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)高。

3.2 人工湖水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建方案

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部門考核要求，對(duì)該人工湖提出了2019年水質(zhì)穩(wěn)定在地表水Ⅲ類（TN除外），水體透明度達(dá)1.2 m，2020年水體透明度達(dá)1.5 m以上的治理目標(biāo)；且修復(fù)后人工湖生態(tài)系統(tǒng)具有良好的自凈能力，實(shí)現(xiàn)生態(tài)提升、水質(zhì)凈化、生態(tài)景觀三大功能相融合。

該人工湖生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的技術(shù)路線如圖3所示。首先對(duì)人工湖的現(xiàn)狀條件進(jìn)行調(diào)查，分析生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀存在的問(wèn)題；根據(jù)水質(zhì)、生態(tài)功能和景觀方面的要求，提出對(duì)水質(zhì)差的來(lái)水進(jìn)行預(yù)處理；同時(shí)通過(guò)生境條件優(yōu)化，科學(xué)合理地配置水生植物群落；并投放水生動(dòng)物，配置微生物群落，增設(shè)人工浮島/床，完善消費(fèi)者和分解者的水體食物鏈網(wǎng)，促使形成穩(wěn)定健康的草型清水態(tài)生態(tài)系統(tǒng)。

圖3 西北某人工湖水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)路線Fig.3 Technical route for aquatic ecosystem construction of the artificial lake in northwest China

3.2.1 基底改良與透明度提升

湖底基質(zhì)現(xiàn)狀以砂質(zhì)土壤為主，采用土壤優(yōu)化劑，配合基底翻整，以優(yōu)化種植土壤，提高底質(zhì)生物活性。基底改良面積共47 hm2。在蓄水初期，平均水深為0.5 m，通過(guò)對(duì)來(lái)水進(jìn)行預(yù)處理，提升人工湖水質(zhì)；同時(shí)針對(duì)局部區(qū)域水體渾濁情況，潑灑少量絮凝劑，提升水體透明度。

3.2.2 湖內(nèi)水動(dòng)力提升

在水體流速低的區(qū)域增設(shè)了16套推流曝氣設(shè)備（圖4），以擴(kuò)大水體流速大于0.1 m/s的湖區(qū)面積，并增加水體溶解氧濃度。

圖4 西北某人工湖推流曝氣設(shè)備位置示意Fig.4 Diagram of push flow aeration equipment location of the artificial lake in northwest China

3.2.3 水生植物群落配置

根據(jù)已有文獻(xiàn)[15-18]中關(guān)于水生植物生長(zhǎng)特性、景觀性、凈化功能等方面的資料，結(jié)合對(duì)本地河湖水生植物調(diào)研的成果，篩選出香蒲、蘆葦、花葉蘆竹、睡蓮、光葉眼子菜、金魚藻、穗狀狐尾藻、苦草、黑藻、伊樂(lè)藻、篦齒眼子菜、微齒眼子菜、菹草、馬來(lái)眼子菜等本土水生植物作為配置主體。根據(jù)湖體水位和水流等生境條件，重點(diǎn)在感官效果和景觀效果要求高的區(qū)域進(jìn)行配置（圖5）。

圖5 西北某人工湖沉水植物建群種配置示意Fig.5 Configuration of submerged macrophyte communities of the artificial lake in northwest China

該人工湖種植的水生植物面積為34.2 hm2，以水深為界限，植物群落配置如下：1）水深小于0.50 m的區(qū)域，主要配置挺水植物和浮葉植物，種植面積為0.6 hm2。水生植物沿駁岸點(diǎn)綴，按叢配置，高層種植蘆葦、花葉蘆竹，中層種植鳶尾、再力花、黃菖蒲等。2）水深為0.50～3.67 m（不含3.67 m）的區(qū)域，主要為沿岸帶，包括進(jìn)水口、湖灣區(qū)。該區(qū)域東北部為靜水的湖灣區(qū)，點(diǎn)綴挺水植物荷花以及睡蓮、水鱉等浮葉植物，種植面積約3.6 hm2。在沿岸區(qū)域配置苦草、黑藻等沉水植物，面積約6.8 hm2。3）水深3.67 m及以上水域。該區(qū)域?yàn)楹膮^(qū)，種植面積為23.2 hm2，以光葉眼子菜、苦草、伊樂(lè)藻、金魚藻等沉水植物為主，配置夏秋型和春冬型沉水植物混合的群落，使湖中四季常綠，不配置漂浮植物以避免其過(guò)量繁殖遮蔽陽(yáng)光，影響沉水植物生長(zhǎng)。

按照人工湖的蓄水計(jì)劃，在5月初首先采用扦插和拋投的方式在湖心區(qū)種植沉水植物，待植物生長(zhǎng)穩(wěn)定時(shí)，逐步在沿岸區(qū)域種植浮葉、挺水植物。水生植物配置如表2所示。

表2 西北某人工湖主要水生植物群落配置Table 2 Disposition of aquatic plant communities of the artificial lake in northwest China

3.2.4 水生動(dòng)物群落配置

根據(jù)人工湖內(nèi)情況，考慮食物鏈及物種間營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，選取適宜水生動(dòng)物，構(gòu)建以魚類群落為主的水生動(dòng)物群落。投放的魚類以濾食性和肉食性魚類為主，其中白鰱投放量為 80尾/hm2（50 g/尾），花鰱為120尾/hm2（50 g/尾），烏鱧為10尾/hm2（40～60 g/尾）。投放的底棲動(dòng)物以濾食性雙殼類和刮食性螺類為主，按照背角無(wú)齒蚌 15 kg/hm2（50～200 g/只），銅銹環(huán)棱螺10 kg/hm2（3～6只/m2）的標(biāo)準(zhǔn)投放。

3.2.5 微生物菌劑投放

投放的微生物以微生態(tài)調(diào)節(jié)菌群和透明度調(diào)節(jié)菌群為主，其中微生態(tài)調(diào)節(jié)菌群包含芽孢桿菌、微小桿菌、光合細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硝化菌等益生菌群，透明度調(diào)節(jié)菌群包含芽孢桿菌和溶藻菌等。

3.2.6 維護(hù)管理

通過(guò)水位調(diào)控、水面保潔和水生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)，維持水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。水位調(diào)控通過(guò)上游來(lái)水渠道補(bǔ)水口的啟閉實(shí)現(xiàn)，暴雨時(shí)及時(shí)開(kāi)閘排水，中雨時(shí)通過(guò)溢流管排水，如來(lái)水水質(zhì)惡化，可采用臨時(shí)一體化設(shè)備進(jìn)行處理。水面保潔是對(duì)水面及水生植物生長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的枯枝落葉、動(dòng)植物殘?bào)w、垃圾等雜物進(jìn)行清理，采用常規(guī)網(wǎng)捕，1天清理1～2次。水生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)是維護(hù)管理工作的核心，主要包括水生動(dòng)物定期調(diào)查、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水生動(dòng)植物養(yǎng)護(hù)、水質(zhì)保持，其中水生動(dòng)植物養(yǎng)護(hù)工作是重點(diǎn)。水生植物養(yǎng)護(hù)主要包括青苔清除、殘?bào)w清理、水生植物收割和種類調(diào)整、病蟲害治理，水生動(dòng)物養(yǎng)護(hù)主要包括苗種控制、水生動(dòng)物生長(zhǎng)形態(tài)追蹤等。

3.3 修復(fù)效果

該人工湖于2018年8月初步完成水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建，2019年8月開(kāi)始運(yùn)行。運(yùn)行1年后，在湖內(nèi)設(shè)置54個(gè)采樣點(diǎn)，調(diào)查了沉水植物群落構(gòu)成與位置分布，結(jié)果如圖6所示。現(xiàn)狀沉水植物的種類、分布、密度與構(gòu)建初期相比差異顯著，湖內(nèi)存在光葉眼子菜、篦齒眼子菜、穗狀狐尾藻、伊樂(lè)藻等10種沉水植物，其中光葉眼子菜、穗狀狐尾藻、金魚藻、黑藻、伊樂(lè)藻分布廣泛；全湖的苦草、眼子菜屬景觀效果最佳，尤其是位于東北部湖灣區(qū)的微齒眼子菜長(zhǎng)勢(shì)與景觀效果最好。

圖6 西北某人工湖水生植物分布與生長(zhǎng)狀況Fig.6 Distribution and growth of aquatic plants in the artificial lake in northwest China

2019年8月—2020年8月的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果（圖7）顯示，該人工湖生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建后，水體透明度顯著提高，達(dá)到1.5 m以上，水體COD及NH3-N、TP濃度基本達(dá)到GB 3838—2002 Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。人工湖出水COD及NH3-N、TN、TP濃度全年平均值分別較進(jìn)水下降14、30、58、63個(gè)百分點(diǎn)，并計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的沉水植物削減COD、NH3-N、TN、TP污染物能力分別為 373、7.27、116、1.3 mg/（m2·d）。

圖7 2019年8月—2020年8月人工湖進(jìn)出水水質(zhì)變化Fig.7 Variation of inflow and outflow water quality of the artificial lake from August 2019 to August 2020

4 結(jié)語(yǔ)

（1）針對(duì)人工湖耐污染負(fù)荷能力較差、湖體相對(duì)封閉、生態(tài)系統(tǒng)脆弱等問(wèn)題，提出了摸清現(xiàn)狀、生境條件優(yōu)化、水生植物群落構(gòu)建、水生動(dòng)物群落構(gòu)建以及維護(hù)管理5個(gè)實(shí)施步驟。生境條件優(yōu)化是基礎(chǔ)，包括基底改良和水動(dòng)條件提升，必要時(shí)提升水體透明度，來(lái)保證水生植物正常生長(zhǎng)；水生植物群落構(gòu)建是核心，選取適宜的水生植物，按垂直和平面空間進(jìn)行配置，并根據(jù)時(shí)序安排種植；水生動(dòng)物群落構(gòu)建是良性循環(huán)的必要條件，根據(jù)種群間營(yíng)養(yǎng)關(guān)系構(gòu)建合理的食物鏈，合理投放水生動(dòng)物；在人工干預(yù)和管理維護(hù)下，逐步形成穩(wěn)定的草型清水態(tài)生態(tài)系統(tǒng)。

（2）以西北某新建人工湖為例，進(jìn)行了水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建，具體內(nèi)容包括基質(zhì)改良、增設(shè)推流曝氣設(shè)備、配置水生植物、投放水生動(dòng)物、投加微生物菌劑。水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建后運(yùn)行1年取得了較好的效果，水體透明度達(dá)到了1.5 m以上，水質(zhì)指標(biāo)（TN除外）基本達(dá)到 GB 3838—2002 Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。