水生去富营养化水生态系统构建技术在湖泊治理中的应用

肖婷婷 徐艳勤

(1.上海水生环境工程有限公司宁波分公司 设计部，浙江 宁波 315040；2.浙江德安科技股份有限公司 设计部，浙江 宁波 315040)

1 背景

当前，随着全社会对水环境质量的日益重视和对水环境空间的审美追求，湖泊河道生态修复、水环境治理及各类水体景观领域正得到迅速发展，相关工程也急剧增多，人居水环境的质量得到较大提高。湖泊是水资源的重要载体，是自然生态系统的重要组成部分，在调蓄洪水、提供水源、交通航运、提升环境、休闲娱乐、鱼类繁衍、水产养殖以及提供生物栖息地、维护生态多样性、净化水质、调节气候等方面发挥着不可替代的作用。加强湖泊管理保护，维护湖泊健康可持续发展，直接关系到流域居民的生产生活，关系到区域及国家经济社会发展，是水利工作的一项重要任务。

2 水生去富营养化水生态系统构建技术介绍

2.1 水生去富营养化水生态系统构建技术简介

水生去富营养化水生态系统构建技术是运用生态学的基本原理，在充分调研水域本底状况的基础上，参照水生生物生长及演替规律，构建健康、稳定、持续自净的水生态系统。该技术充分利用水体自然浮游藻类初级生产力以及环境立体生态位，依据污染负荷、水体初级生产力、水体纳污能力、营养级的能量摄入效率的测算数据，科学放养滤食性鱼类和底栖动物，通过营养级联顶端控制营养物质通量以实现水质净化；恢复挺水、沉水植被以吸收水体和水底沉积库中氮磷等营养物质，通过现代水生生态学营养级联效应上行效应实现水质净化。系统后期通过人工维护与调控，逐步实现水体生态系统中物质循环和能量流通的动态平衡，使水体具有一定抵抗力和稳定性。此外，水生植物群落的构建不仅有利于水体水质的改善，还能改善水体周边的微气候环境，在一般情况下，滨水景观带的构建有效地增加了水体的景观效果。[1]

图1 水生去富营养化水生态系统构建技术原理图

2.2 技术参数

技术参数包含：水量平衡分析、污染负荷计算、水生植物面积的确定、物质及能量沿食物链的传递效率计算、各生态位生物量的确定、人工干预的时间节点计算等。

此外，水生态系统建设初期，水生态系统抗逆性较差，针对特殊情况需要微调控，同时保持水质的跟踪监测。

2.3 技术主要特点和性能

生态性：工程采用的材料为原有土著种类，无生态安全的威胁，施工技术基本无机械、化学等手段，不会造成二次污染。

经济性：该技术构建的去富营养化水生态系统建设完成以后逐步脱离了人为干预，维护成本极低，有效的节约运行成本。

技术性：改性技术是普通生态学、水域生态学、种群生态学的有机结合，同时又是河道生态修复技术的实践集成，具有较大的专业性及技术难度。

3 水生去富营养化水生态系统构建技术在湖泊治理中的应用实例

3.1 项目概况

浙江省宁波市鄞州区某湖泊，水域面积61500m2，水体最深处水深为3.0m，底质为30cm厚的建筑垃圾及碎石，驳岸以自然驳岸为主，也包括部分木桩驳岸和硬质直立驳岸。水质为国家地表水GB3838-2002标准劣V类，主要表现为总磷、氨氮及高锰酸盐超标。

3.2 治理原则

(1)综合性原则

本次人工湖及河道生态治理应在保证人工湖及河道防洪、排涝、引水等基本功能的前提下，充分考虑河流的生态功能、水质净化、生态景观等功能的需要，同时兼顾亲水活动的安全。

(2)协调性原则

体现人工湖、河道及周边区域发展的特点，注重与沿线整体风貌相协调，人工湖生态景观与周边景观相协调。

(3)自然性原则

坚持恢复人工湖、河道自然水生态系统生境，以自然修复为主，人工修复为辅，因地制宜、充分利用现状人工湖、河道的形态、地形、水文等条件；物种的选择及配置宜以本土种为主，保护和增加系统生物多样性，构建具有较强的自我维持及稳定的水生态系统。

(4)适应性原则

根据工程人工湖、河道的特点及建设目标，科学诊断人工湖存在的问题，有针对性、有重点的采取多种有效可行的措施进行生态治理。

(5)经济性原则

与经济、社会发展同步，因地制宜、节能高效；统筹前期建设与后期管护，尽可能降低前期建设成本和后期的养护费，实现人工湖生态治理的可持续性发展。

3.3 治理内容

(1)水体不利因素去除

水体中的原有野杂草、垃圾废弃物、建筑石块等清除。

(2)生境营造

应用自主研发基底改良产品，有效改善底质生境条件。

(3)沉水植物净化系统构建

合理搭配净化能力强、后期维护便利的沉水植物，体现四季更替。

(4)水生动物群落构建

严格挑选驯化处理后水生动物，形成良好的生态链。

(5)水体透明度提升

应用我司自主研发微生物制剂产品，降低水体悬浮物含量，提高水体透明度。

3.4 治理难点

(1)景观湖区域底质建筑垃圾较多，岸边大面积建筑碎石块分布，适合植物生长的土层缺乏，不利于沉水植物生长。

(2)湖区有4处与外河相通，仅靠湖体自身系统的建设难以抵抗多条汇水的外源污染，较差的来水水质对生态系统的破坏性较强。

(3)湖中鱼类繁多，以食草性鱼类居多，不利于沉水植物生长。

3.5 治理方法

通过微地形平整，水生植物多样性的丰富，推流喷泉景观曝气安装及微生物、底栖动物投放，构建完整的水生去富营养化集成系统，达到净水及提升景观的目标。

以“水生去富营养化水生态系统构建技术”主导的修复技术：水生态系统修复是指通过一系列的措施将已经退化的水生生态系统恢复或修复到原有水平，使水生生态系统具有较高的生态耐受性。水生生态系统修复的最终目的是通过一系列生态措施创造一个自然的、可以自我调节的并与所在区域完全整合的系统，从而最大限度的减缓水生态系统的退化，进而使系统恢复或者修复到可以接受的、能长期自我维持的、稳定的状态水平。

3.6 治理效果

在现有实际条件，无暴雨排涝的情况下，主要水质指标总磷稳定在0.1mg/L以下，氨氮稳定在0.5mg/L以下，高锰酸盐稳定在2.5mg/L以下，溶解氧稳定在8mg/L以上，水体透明度平均维持在1.2m以上。

治理前后水质指标对照见表1。

表1 治理前后水质指标对照表

4 结论

实践证明，水生去富营养化水生态系统构建技术治理湖泊水环境是切实可行的，且已经取得较好的效果。采用水生去富营养化水生态系统构建技术后，水质指标均可明显提高。水生去富营养化水生态系统构建技术为湖泊治理提供了一种经济可行的方法。

[1]王丽卿，季高华，张瑞雷，郑小燕，范志峰，王先云.去水体富营养化的方法.中国发明专利(专利号：ZL 2009 1 0057635.4)，2009.