城市景觀湖泊生態修復設計研究

張 茜，費曉磊，高 坤，聶倩文，花 卉

(淮安市水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 淮安 223001)

0 引言

本文主要探討的內容為以玄武湖東南湖為例，生態修復與景觀設計相結合的一種城市湖泊生態修復的方法，即通過生態清淤，削減內源污染，為水生植物恢復創造良好的條件，從而進行淺水區水生動植物群落構建以及湖濱帶景觀設計。

1 現狀分析

1.1 底泥現狀分析

本文對玄武湖湖區底泥深度及質量的空間分布進行監測，按100m×100m網格布置底泥深度監測網，合計355個監測點。根據玄武湖特點，確定有代表性的78個點位，測定底泥中的氮(TN)、磷(TP)含量，檢測結果見表1。根據底泥深度監測結果，將不同點位的底泥深度數據輸入插值軟件，用三角形網格對玄武湖湖區進行劃分，并采用自然鄰接點插值法生成玄武湖底泥深度空間分布圖，如圖1所示。

圖1 玄武湖底泥監測點位及底泥深度空間分布圖

表1 玄武湖東南湖底泥質量檢測結果 單位：mg/kg

上述監測結果顯示，玄武湖底泥中累積了豐富的TN和TP，底泥氮磷含量較高。東南湖西北部湖區水體流動性較差，底泥中氮磷含量較高；東部湖區由于唐家山溝、紫金山溝等入湖溝渠汛期帶入大量高氮磷含量的泥沙，底泥中氮磷含量為玄武湖全湖最高。

1.2 水生態及景觀現狀分析

玄武湖翠洲南側現有10000m2生態修復示范區，區域內水體透明度較高，水下森林清晰可見，水生植物、水生動物種類豐富，生態系統較為完善，景觀效果非常好。但是現狀生態修復示范區外水體較為渾濁，透明度低，水中缺少沉水植物，水質和系統穩定性較差系統自凈能力低下，與現狀生態修復示范區水體感官差距較大。

玄武湖東南湖現多為硬質駁岸，駁岸多垂柳，水生植物景觀少，且以黃菖蒲居多，植物群落缺少變化及記憶點，缺少互動、休憩等景觀設施。

2 城市湖泊生態清淤

底泥清淤對于富營養化嚴重的湖泊而言，是一種治理內源污染效果比較明顯和有效的途徑[2]。根據污染物淤深分布特點，確定清淤深度及規模，綜合考慮城市湖泊水環境及景觀功能，選擇適合的清淤方式及淤泥處理措施。

2.1 清淤深度及規模

依據玄武湖實測淤深分布結果，參考玄武湖以往清淤工程，見表2。綜合考慮現狀湖底高程，櫻洲東側、菱州北側近岸區域按照0.45m考慮，遠岸區域按照0.80m考慮；武廟閘北側區域按照0.80m考慮；臺菱堤沿線區域根據與岸線的距離，由近及遠依次按照0.55、0.80m考慮；岸線3m范圍內采用人工清淤，平均清淤深度0.5m，控制正常水深不超過0.7m。清淤平面布置圖如圖2所示，清淤典型斷面圖如圖3所示。

圖2 玄武湖東南湖清淤平面布置圖

圖3 玄武湖東南湖清淤典型斷面圖(單位：m)

表2 玄武湖東南湖西岸水域清淤情況表

2.2 清淤方式選擇

清淤過程中，玄武湖將正常開放，施工過程中不進行圍檔，也不對施工區域進行臨時圍封管理，東南湖面面積較大，全面開展清淤作業不但設備投入所需資金較大而且作業人員較多勢必影響玄武湖的景觀，也會對玄武湖造成淤作以外的其他不必要的環境污染。綜合考慮玄武湖清淤的特點以及清淤設備的性能，本文清淤選取鏟斗式挖泥船，利用挖泥船將水域底部淤泥裝入運輸淤泥的駁船之中，駁船將淤泥運送至臨時堆土場碼頭，再通過碼頭上的泥漿泵將淤泥通過管道送至淤泥初沉池。

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2.3 底泥固化及尾水處理

本文考慮玄武湖東南湖底泥的性質以及處理效率選擇板框壓濾方法作為玄武湖清淤底泥脫水干化工藝，包括泥漿調蓄、泥漿預濃縮、泥漿快速脫水、尾水凈化處理等工藝流程。

將經過振動篩過濾的底泥臨時儲存于泥漿調蓄池中，配套潛水攪拌器1臺，攪拌后的泥漿通過泥漿泵輸送至泥漿預濃縮池，泥漿進入泥漿濃縮池后加入“FAS+HEC”絮凝劑進行攪拌調勻，將調勻后的泥漿通過泵輸送至壓濾機，得到含水量達標的干化土(含固率60%)，泥漿脫水后形成含固率60%左右的硬塑狀泥餅，硬塑狀泥餅通過打散系統打散，以便快速改變淤泥黑臭現象，打散后的淤泥通過皮帶輸送機輸送至堆料場養護2～3天，尾水進入尾水凈化沉淀箱進行混凝沉淀，上清液達標后方可排放。

本文玄武湖東南湖底泥脫水規模為14.89萬m3，根據同類工程經驗經機械脫水處理后湖底淤泥量按60%折算，計算得到脫水后底泥體積約為8.93萬m3，底泥脫水過程尾水日處理量為2720m3/d。

3 城市湖泊生態修復

湖泊淺水區生態修復主要通過水生動植物群落構建實現。水生植物指生長在淺水區的沉水、挺水、浮葉植物。水生動物指浮游動物、魚類及大型底棲動物。

3.1 水生植物群落構建

(1)沉水植物是實現水體從濁水態到清水態轉變的關鍵物種[3]。根據玄武湖區域情況，初步選用的沉水植物品種為：輪葉黑藻、苦草、微齒眼子菜。根據水質和底質情況，選擇水位比較低、透明度相對較高的時機進行種植，本次工程可選擇在玄武湖汛期預降水位期間進行植物重建，選擇低內穩性植物輪葉黑藻作為先鋒植物，一旦建立起先鋒植物群落，則可以加快示范區整體植物群落的恢復，當黑藻對生態水域凈化達到一定程度之后，種植高內穩性植物苦草和微齒眼子菜，以便達到更好的景觀效果。

圍隔可強力區隔內外水體，阻斷營養鹽交流，使得圍隔內部的水生植物等生態修復措施可以在較長時間內持續的凈化水質[4]，我國太湖、杭州西湖及武漢東湖均設置了圍隔進行湖泊水生態修復，并取得了良好的效果[5]。本次水生態修復水域面積共10萬m2，沉水植物群落恢復均位于圍隔內，可使生態修復區域內水體透明度達到1m，水質穩定維持在Ⅲ類。

(2)挺水植物種類選擇主要與景觀相協調，以土著種和易維護為原則，部分景觀區域可點綴布置觀賞性強的物種。由于玄武湖營養鹽豐富，應選擇根系發達，生長量大，營養生長與生殖生長并存的水生植物進行配置[6]。玄武湖公園內挺水植物品種眾多，以本土常見品種黃菖蒲、再力花、梭魚草等為主，因此本次設計引進新品種，如花菖蒲、路易斯安娜鳶尾等，在凈化水質的同時，結合景觀設計，增加物種的豐富度及觀賞性。

(3)浮葉植物可以有效地提高水體的透明度，一般都作為沉水植物群落構建的先鋒種；浮葉植物的景觀效果可以有效地點綴水面美景。綜合考慮玄武湖景觀效果，本次浮葉植物種類選擇為歐菱、睡蓮、荇菜、滿江紅等。

3.2 水生動物群落構建

水生動物的修復應當遵循從低等向高等的進化縮影修復原則去進行。當沉水植物群落構建完成后，調查玄武湖水體內現存水生物種，首先選擇修復水生昆蟲、螺類、貝類、雜食性蝦類和小型雜食性蟹類；待群落穩定后，可引入本地肉食性魚類[7]。

底棲動物選擇玄武湖內常見物種，投放面積占湖岸帶恢復區的水面10%，動物選擇不同季相的種類，水生昆蟲、螺類、貝類一般以50～100個/m2，雜食性蝦類和小型雜食性蟹類以5～30個/m3的密度投放[8]。

本文選取肉食性魚類主要有烏鱧、鱖魚、鯰魚，濾食性魚類主要有鰱、鳙；底棲動物以螺類、蚌類為主，輔以河蝦。底棲動物投放面積為10000m2，螺類、貝類投放500000只，約5000kg；雜食性蝦類投放150000只，約500kg；魚類投放5000kg，共計21000斤。

4 城市湖泊湖濱帶景觀設計

4.1 設計原則

對城市湖泊實施景觀設計應遵循3個原則：①因地制宜原則，設計應符合湖泊環境及區域自然環境特征；②整體優化原則；③體現當地特色原則。

總體思路以生態清淤為前提，以水生動植物群落構建為主，將景觀規劃技術納入功能區劃、群落配置中去，通過合適的廊道將不同斑塊緊密地聯系在一起，最終通過景觀設計把湖泊景觀融入到城市景觀中[9]。

4.2 湖濱帶景觀設計

湖濱帶是水-陸生態系統間的環帶狀景觀，由于水的作用，湖濱帶內存在著明顯的生物和非生物因素的梯度分布，在垂直剖面的橫向、縱向和軸向上均表現出明顯的層次結構特點[10-11]。湖濱帶的景觀建造主要是通過水生植物搭配和親水棧道來解決，棧道隨水位上下浮動，水體在棧道的底部保持流通[12]。

本次玄武湖湖濱帶景觀設計主要在東南湖翠洲-芳橋之間，以親水為主題，利用新建棧道達成近距離接觸，形成挺水植物和浮水植物主導的水生花境。植物和棧道是主景，為綿長的岸線增添觀賞性和互動性，結合新品種打造鄉土生境。該區域整體湖面視線開闊，可設置觀景平臺，以蓮花廣場及遠山為對景，景觀視線佳。鄉土生境區通過分片區集中配置南京本地野生植物群落，以期在3～5年內生長構建一類完整的本地生態示范群落形態，10年內實現植物群落自我更新演替，生物多樣性增加的建設目標。專區結合詳細的多樣化輔助解說系統，為本地居民和游客綜合打造城市公園水生生態群落的植物、鳥類、昆蟲、魚類等具有高度識別性的南京地區的生物多樣性展示區。游覽人群可以通過圍合專區的棧道引導游賞進程。

5 結語

生態修復與景觀設計相結合是未來城市水體功能恢復和水質改善的方向，使城市景觀湖泊充分發揮生態、環境、景觀和經濟等綜合功能。本文通過玄武湖東南湖生態修復工程案例，提出了生態清淤、水生動植物群落構建與景觀設計相結合的城市湖泊生態修復方法，取得了良好的工程效果，可提供一種行之有效的設計思路。但本文生態修復區域基本位于湖濱帶，水域面積在玄武湖整體水域中占比較小，由于湖泊水體的復雜性，全湖生態修復的施工難度遠大于部分水域，因此如何實現全湖的生態修復而不影響湖泊其他功能的發揮仍是個難題，需進一步探索研究。