淺水湖泊水環(huán)境的生態(tài)修復(fù)研究

摘要：臥龍湖位于沈陽市康平縣，是遼寧省最大的平原淡水湖。為了維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性，本文結(jié)合流域生態(tài)現(xiàn)狀，依據(jù)生態(tài)修復(fù)的總體原則，采取多項(xiàng)措施對(duì)臥龍湖水環(huán)境進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。一是布設(shè)浮式消浪防沙系統(tǒng)，實(shí)施消浪防沙；二是重建湖濱帶濕地生態(tài)系統(tǒng)，改善水質(zhì)；三是消解湖底沉積物，實(shí)現(xiàn)資源化利用。其間通過環(huán)保清淤對(duì)內(nèi)源污染負(fù)荷進(jìn)行削減，利用湖底沉積物營造濱湖淺灘和生態(tài)島，恢復(fù)水生植物群落，提升水體自凈能力，使湖區(qū)水質(zhì)持續(xù)改善，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能不斷優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：淺水湖泊；水環(huán)境；生態(tài)修復(fù)

中圖分類號(hào)：X524 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2023）06-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.06.054

Study on Ecological Restoration of Shallow Lake Water Environment

LI Rui

（Shenyang Saisi Environmental Engineering Design amp; Research Center Co.， Ltd.， Shenyang 110016， China）

Abstract： Wolong Lake， located in Kangping County， Shenyang City， is the largest plain freshwater lake in Liaoning Province. In order to maintain the stability and safety of the ecosystem， combined with the current ecological situation of the watershed， this paper adopts multiple measures for ecological restoration of the water environment of Wolong Lake based on the overall principles of ecological restoration. One is to install a floating wave and sand control system to implement wave and sand control; the second is to rebuild the wetland ecosystem in the lakeside zone and improve water quality; the third is to digest the sediment at the bottom of the lake and achieve resource utilization. During this period， the internal pollution load is reduced through environmental dredging， and the lake bottom sediments are used to create lakeside shoals and ecological islands， restore the aquatic plant community， improve the self purification ability of water bodies， so that the water quality in the lake area is continuously improved， and the structure and function of the ecosystem are constantly optimized.

Keywords： shallow lake; water environment; ecological restoration

受諸多因素影響，目前，我國河湖普遍存在富營養(yǎng)化現(xiàn)象[1]。隨著外源污染負(fù)荷的不斷增加，湖底沉積物儲(chǔ)存大量污染物，這些污染物給湖泊水體安全造成極大威脅，可能誘發(fā)湖水發(fā)黑發(fā)臭[2]。水動(dòng)力和人為活動(dòng)的作用使得湖泊污染物向湖岸帶聚集，造成湖底沉積物缺氧及表層密實(shí)等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響湖泊水生植物和底棲生物的生存[3]。臥龍湖屬于遼河流域，它是遼寧省最大的平原淡水湖，位于沈陽市康平縣，湖域面積為127 km2，平均水深為2.2 m[4]。臥龍湖是我國一級(jí)生態(tài)敏感帶，生態(tài)地位極為重要[5]。目前，臥龍湖北部水體呈輕度富營養(yǎng)化，存在大面積暴發(fā)藍(lán)藻的風(fēng)險(xiǎn)，有必要對(duì)臥龍湖水環(huán)境實(shí)施生態(tài)修復(fù)。

1 流域生態(tài)現(xiàn)狀

近年來，臥龍湖蓄水量呈周期性減少。湖區(qū)上游建有水利工程，為灌區(qū)提供農(nóng)灌用水，入湖流量被大量擠占，枯水期幾近為零。臥龍湖為淺水湖泊，水量變化會(huì)引起水位的大幅度波動(dòng)，使挺水植物缺少適宜的生長條件，原有湖岸帶內(nèi)蘆葦、香蒲等水生植物大量休眠、死亡，水生態(tài)系統(tǒng)退化。植物死亡后未得到及時(shí)清理，浸泡在湖水中腐爛，持續(xù)釋放污染物。湖區(qū)1.5～2.0 m的水深既無法形成大面積的挺水植物群落，又容易受到風(fēng)浪擾動(dòng)而使得透明度極低，沉水植物無法生長，水生態(tài)系統(tǒng)無法形成有效的凈化調(diào)節(jié)作用。

2 生態(tài)修復(fù)的總體原則

以水資源保障為基礎(chǔ)，以治理修復(fù)工程實(shí)施為重點(diǎn)，以水環(huán)境質(zhì)量改善為目標(biāo)，以湖區(qū)生物多樣性提升為方向，以生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展為宗旨，通過實(shí)施削減內(nèi)源存量、控制外源增量、擴(kuò)大生態(tài)容量的工程措施，開展臥龍湖流域水環(huán)境、水資源、水生態(tài)“三水統(tǒng)籌”系統(tǒng)治理，優(yōu)化水資源調(diào)控，提高湖體自凈能力，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境綠色發(fā)展。

3 生態(tài)修復(fù)措施

臥龍湖生態(tài)修復(fù)措施主要包括3項(xiàng)內(nèi)容。一是布設(shè)浮式消浪防沙系統(tǒng)，實(shí)施消浪防沙；二是重建湖濱帶濕地生態(tài)系統(tǒng)，改善水質(zhì)；三是消解湖底沉積物，實(shí)現(xiàn)資源化利用。

3.1 布設(shè)浮式消浪防沙系統(tǒng)

臥龍湖湖面開闊，湖區(qū)平均風(fēng)速為3.8 m/s，年最大風(fēng)速為14.5 m/s，風(fēng)浪條件較為惡劣。為給湖濱帶內(nèi)的水生植物初期生長創(chuàng)造良好條件，并保護(hù)湖濱帶濕地不被風(fēng)浪淘刷，應(yīng)在湖庫區(qū)布設(shè)消浪防沙系統(tǒng)[6]。作為一種水工建筑物，浮式消浪防沙系統(tǒng)用于防御波浪入侵，形成掩蔽水域。浮式消浪防沙系統(tǒng)一般位于湖泊水域的外圍，可為湖濱帶內(nèi)水生植物的生長提供足夠的水深和平穩(wěn)的水面。當(dāng)遭遇極端大風(fēng)天氣時(shí)，它可保證濕地結(jié)構(gòu)不發(fā)生不可逆的破壞。同時(shí)，系統(tǒng)上部可栽植水生植物，在消浪的同時(shí)恢復(fù)水生植被，為水生動(dòng)物及微生物建立良好的生境，修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)。浮式消浪防沙系統(tǒng)由上部水生植物、中部浮體基質(zhì)、下部攔淤簾3個(gè)部分組成，如圖1所示。

上部水生植物的主要功能是破碎波浪。水生植物可以緩沖和破碎波浪能量，切斷波浪的風(fēng)力來源，間接消減波浪。同時(shí)，水生植物作為生產(chǎn)者，可為鳥類、魚類、兩棲動(dòng)物提供良好的覓食及棲息環(huán)境，構(gòu)建完整的生態(tài)系統(tǒng)，增加生物多樣性。水生植物又可凈化水質(zhì)。

中部浮體基質(zhì)的主要功能是消減波浪、固定植物、附著微生物、凈化水質(zhì)，主要由外部浮體框架與內(nèi)部纖維基質(zhì)等組成。其中，外部浮體框架由高強(qiáng)度剛性浮體與不銹鋼連接件組成，以保證浮體框架抗變形、抗沖擊、抗冰凍，進(jìn)而削弱波浪能量，降低波浪高度。內(nèi)部纖維基質(zhì)以彎曲纖維絲為主，以加強(qiáng)植物根系與纖維絲的纏繞強(qiáng)度，從根部穩(wěn)定植物群落，增加植物的抗風(fēng)能力和抗波浪沖擊能力，從而切斷波浪的風(fēng)力來源并對(duì)波浪進(jìn)行破碎化處理。同時(shí)，纖維基質(zhì)可附著大量微生物來分解水體中的有機(jī)污染物，凈化水質(zhì)。

下部攔淤簾的主要功能是截留波浪流動(dòng)帶來的泥沙及懸浮物，降低水體濁度，同時(shí)結(jié)合水面浮體形成板網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過水面與水下同時(shí)對(duì)波浪能量進(jìn)行消減，以達(dá)到最佳消浪效果。幕簾以土工材料為主，在水中具有一定的柔性，能夠適應(yīng)水流沖擊并攔截水中顆粒物。幕簾的上部連接在浮動(dòng)濕地模塊底部，下部包裹重物以使幕簾自然垂直深入水底，保證泥沙攔截效果。通過多排浮體模塊與多排幕簾不同網(wǎng)孔的設(shè)置，綜合消減水面波浪能量及水下泥沙懸浮物，增加岸線的水土保持及水體清潔效果。

3.2 重建湖濱帶濕地生態(tài)系統(tǒng)

湖濱帶濕地生態(tài)系統(tǒng)重建主要包括淺灘營建和水生植物恢復(fù)兩部分。

淺灘營建通過圍堰沿臥龍湖東部堤岸和康平灣子堤向湖區(qū)延伸50 m，利用清淤湖底沉積物回填，干化后形成淺灘。淺灘與浮式消浪防沙系統(tǒng)相交，圍成風(fēng)浪相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域。淺灘營建的同時(shí)要重點(diǎn)營造湖濱帶植物生境恢復(fù)所需的地形環(huán)境，為水生植物恢復(fù)創(chuàng)造有利條件。

水生植物恢復(fù)是通過改善湖濱的生境及恢復(fù)和保護(hù)物種，逐步恢復(fù)湖濱帶的結(jié)構(gòu)、功能，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)和自我維持[7]。湖濱帶植物種類主要包括沉水植物、浮葉植物、挺水植物及喬灌木植物。多種植物的搭配不僅能在視覺上相互襯托，形成錯(cuò)落有致的景觀，并且可以對(duì)水體污染物的處理功能加以補(bǔ)充，有利于實(shí)現(xiàn)人工濕地生態(tài)系統(tǒng)的完全或半完全自我循環(huán)。依據(jù)水深條件種植水生植物，并按一定比例在時(shí)間和空間分布上進(jìn)行安排，可使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，并最終形成穩(wěn)定、可持續(xù)利用的生態(tài)系統(tǒng)。

恢復(fù)良好的湖濱帶植物可顯著提高湖泊水體的自凈能力，提升生物多樣性[8]。清淤與湖濱帶修復(fù)相輔相成，利用清淤后的湖底沉積物構(gòu)建湖濱帶濕地，是富營養(yǎng)化淺水湖泊生態(tài)修復(fù)一舉兩得的好途徑。

3.3 湖底沉積物消解及資源化利用

3.3.1 湖底沉積物消解

經(jīng)采樣調(diào)查，生態(tài)島區(qū)域的湖底沉積物中有機(jī)質(zhì)含量較高，達(dá)到6.73%，與國內(nèi)其他重點(diǎn)湖泊相比，已處于較高水平。另外，湖底沉積物中重金屬的含量較低，依據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018），其均低于我國農(nóng)用地風(fēng)險(xiǎn)篩選值。為了防止該區(qū)域沉積物大量釋放，投加微生物菌種對(duì)湖底表層沉積物中的污染物進(jìn)行降解。

沉積物消解技術(shù)實(shí)施主要采用生物床掛菌方法，投加的菌劑為液體，采用船上均勻潑菌方式。為了確保該區(qū)域擁有足夠的溶解氧，保證微生物降解持續(xù)高效，在該區(qū)域配置微納米曝氣設(shè)備。該技術(shù)以復(fù)合高效微生物菌群及酶制劑為基礎(chǔ)，通過專有設(shè)備投加至水體基床，原位迅速繁殖有益菌種，同時(shí)進(jìn)行菌群馴化改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)水體基床生態(tài)菌群的改變，增強(qiáng)水體自凈能力，高效處理污染物；微生物含有污泥降解菌種，可使水體沉積物中大量有機(jī)質(zhì)降解，快速消減沉積物，恢復(fù)水體基床生態(tài)平衡，加快水體生態(tài)系統(tǒng)的能量和物質(zhì)循環(huán)，提高水體自凈能力。

3.3.2 湖底沉積物資源化利用

湖底沉積物通過環(huán)保絞吸式清淤和真空預(yù)壓軟土地基加固兩種方法處理后，在臥龍湖周邊坑塘營建生態(tài)島，營造豐富的生境條件，提升區(qū)域生物多樣性。

島體以低矮型濕地島為主，生態(tài)島出露水面0.8 m，按照生態(tài)島與水面面積比1∶3進(jìn)行生態(tài)島營建，生態(tài)島上鋪設(shè)種植土，并覆蓋人工草皮，通過修建棧道將生態(tài)島與現(xiàn)有島嶼連接，如圖2所示。根據(jù)營造需求，選擇適應(yīng)本地氣候的喬木和灌木。水下岸帶淺水區(qū)種植挺水植物，植物類型可與淺灘恢復(fù)的植物基本一致。可利用湖底沉積物建設(shè)生態(tài)島，探索一條生態(tài)修復(fù)與湖底沉積物資源化利用相結(jié)合的新途徑。

4 結(jié)語

臥龍湖為淺水湖泊，生態(tài)修復(fù)前，生境較為單一，抗外界干擾能力弱。多項(xiàng)生態(tài)修復(fù)措施的實(shí)施有助于形成豐富的生境，滿足不同植物的生長需求，保護(hù)生物多樣性，優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)抗干擾能力，提高自然資源的開發(fā)及利用效益，有效控制水土流失，促進(jìn)臥龍湖周邊經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

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