【技术】环境修复中人工湖自净系统及生态工程的技术选择

导读：目前我国大部分城市河道已演变为黑臭水体。在我国许多城市，河道有机污染普遍存在且日益突出，城市污水直排河道，流经城镇河段污染严重，水体出现季节性或终年黑臭，均成为我国目前城市河道污染问题中亟待解决的水环境问题。

所谓黑臭是有机污染的一种极端现象，是由于水体缺氧，有机物腐败而造成的。

黑臭状态是水体的一个极端状态，其本身的特点也与其他状态有很大不同。其理化环境表现为强还原性质，有机无机污染极其严重，水体有异味，已经不适合水生生物生存，水生植被退化甚至灭绝，浮游植物、浮游动物、底栖动物只有少量耐污种存在。食物链断裂，食物网支离破碎，生态系统结构严重失衡，功能严重退化甚至丧失。

而生态修复系统中，解决黑臭水体可以运用人工湖自净系统等生态修复工程，下面我们来一起了解一下人工湖自净系统及生态工程技术选择

一、水质净化的方案选择

1. 物理法

物理法包括引水换水稀释水中的杂质浓度，借助疏浚、填沙、营养盐钝化 、底层曝气、稀释冲刷、调节湖水氮磷比、覆盖底部沉积物及絮凝沉降等一系列工程技术措施清除底泥污染，或采用水力曝气过滤机或石英砂过滤砂缸过滤水质。

物理法所需的水量或电能耗费巨大，初次投资也较高，设备的日常维护保养的费用高，在过滤的同时也将有用的藻类植物过滤殆尽，更不利于生态建设，也未能从根本上解决水质的污染问题。

2. 化学法

化学法是采用化学试剂的投加来去除湖泊中的污染物质，达到水体的净化。富营养化的湖泊，水中含有超标的N、P元素，投加杀菌灭藻剂可以很容易让水体达到标准，但是久而久之，水中会出现耐药的藻类，灭藻剂的效能会逐渐下降，投药的间隔会越来越短，而投加的量会越来越多，灭藻剂的品种也要频繁的更换，对环境的污染也在不断地增加，而这种污染会影响我们的下一代。

化学的方式处理水质，虽然是立竿见影的，但它的危害也是显而易见的。

3. 水体自净系统的生态建设

生态建设是水域中人为地建立起一个动态的生态平衡系统，即水系生态系统，系统内的能量流动和物质转移形成动态变化，利用水生生物的食物( 营养) 关系，由生命系统和环境系统的多种因素，相互联系，相互制约，互为因果而组成一个统一的生态整体。无需人类的过多干预，整个水系生态系统即能适应外界环境对它的影响，处在相对的生态平衡状态，和人类共生共存。因此，采取建立生物- 生态水体水质自净系统的方式来保持湖泊的水体净化，是目前最科学、最自然也是最“ 绿色”的方式。

因此，本项目选用生态建设方法达到湖泊自净系统的构建。

二、具体实施方案

1.对污染物的控制

1) 外源污染物的控制措施主要指对进入湖区的水体、大气污染、旅游污染、周围生活污染提出控制措施，避免和降低进入湖区污染物的数量。削减此外源污染负荷，可在湖的近岸带浅水处种植挺水植物，挺水植物具有净化水中悬浮物、氯化物、有机氮、硫酸盐的能力，对水体中磷的去除率为65%，同时又具有美化水体景观的美学价值。

2) 内源污染物的控制措施主要指对底泥和湖区水生动植物采取的控制措施。主要是通过恢复大型沉水植被，沉水植物在横向、纵向生长时会消耗底泥中大量的营养盐，同时沉水植被具有固定沉积物、控制沉积物再悬浮的作用。

2.水生生态系统工程建设

1) 浅水区水生植被生态建设

湖泊浅水区水生植被是指生长在浅水区的沉水、浮水、挺水植物，在对其进行建设的过程中，技术核心是植被选择和水生群落的组建。

在水平空间上，建设区功能决定了植被分布和类型。对于大部分的湖泊来说，水生植被建设的主要目的是改善水体水质，因此选择耐污性好、去除氮磷等能力强的植物，如凤眼莲、满江红等;从景观角度考虑，则需要在满足生态建设的前提下，对植物的色彩进行搭配。在垂直空间上，主要根据水文条件来配置挺水、浮水和沉水植物群落;从景观角度考虑，主要是考虑不同植被的层次搭配和时间搭配，覆盖于水面生长的植物同暴露水面的比例要保持适当，水生植物与在水面漂浮生长的植物也要持一定的比例。如果不保持这种平衡，会产生水体面积缩小的不良视觉效果。同样，由于很多植物不是多年生，因此植被群落配置还需要考虑到一年四季中不同植物间的功能替代。

2) 湖滨带生态建设

目前的主要的湖滨带生态建设技术有:湖滨湿地工程技术、水生植被恢复工程技术、人工浮岛工程技术、河道廊道水边生物恢复技术等。本项目采用最常用的生态建设技术---人工湿地，主要包括环湖湿地保护带建设和入湖河流的河口湿地系统建设。另外辅以人工浮岛，对局部难以与湿地进行交换的水域进行建设补充。

人工湿地建设主要内容：

①湿地位置和面积的确定。

②湿地基质恢复。选择透水性材料对湿地恢复区的底质进行改造，常用生态砾石等;在底层铺设防渗层，防治污染地下水。

③水流系统配置。主要是进水系统、排水系统和水流方向的布置，为了充分利用湿地的环境功能，要均匀配水、增加停留时间和水流的流线长度。

④植物选择和群落配置。根据环境和景观、经济功能以及与水生植被和陆生植物的景观衔接要求，选择植物种类，常用芦苇、香蒲等。

3) 湖岸、沟渠生态建设 湖岸、沟渠生态建设主要采取生态护坡、驳岸技术，一方面恢复堤岸和沟渠的生态功能，另一方面结合景观建设，美化湖岸、沟渠的视觉效果。

在进行湖泊岸堤和沟渠生态恢复时，需要根据不同的情况采取不同的技术。对于景观湖泊和沟渠，则主要采用自然原型驳岸、自然型驳岸，在岸边种植耐涝树木如杨、柳和其他一些喜水性植物。对于兼有防洪作用的湖泊和沟渠，则需要采取多种人工自然型驳岸，首先用植被型生态混凝土等生态材料护坡，然后在稳定化的坡上种植耐涝植物。

4)中央浮岛

人工浮岛是一种象筏子的人工浮体，在上边栽培一些芦苇之类的水生植物，漂浮在水面。利用人工浮岛中的水生植物，吸收水体中氮、磷等营养物质，吸附、截留( 藻类等) 悬浮物，浮岛中的水生植物根基网络样的微生态小环境具有典型的活性生物膜功能，具有很强的净化水质能力，对多种污染物有很强的吸收、分解、富集能力。常选用竹子、松木作为主要框架，利用遮光网和椰棕形成种植床，采用这些材料营造的人工浮岛对景观的影响较小，能减少相互间的刚性碰撞，耐久性好，维护也较容易。

由于水域进出水口的布局不佳，会造成水域内存在部分死水区，在此区域采用人工浮岛技术进行湖水治理。

4) 水生动物生态建设

水生动物生态建设主要是通过食物网构建。食物网构建途径是根据种群生态学原理，增加食物网营养环节，延长食物链，从而增加食物网对氮、磷等污染物干扰的抵抗力。另外，还需控制各种鱼类的数量和种群密度，从而构建控制浮游植物能力强、健康的食物网结构。

3.补水措施或实现湖内水体循环

每年的11-4月份是攀枝花的枯水季，上游干涸，湖泊的流动性大大下降，水质也易出现恶化。为避免出现水质恶化问题，引用规划区的处理中水作为补给水源排入湖泊中，增强湖泊的流动性，提高水质。另外补给水源的排入口的设置，应考虑高程、流动性、循环量等因素，找到最佳排入点，尽量避免局部死水。

4.局部强化措施

湖区水生态系统建立中，会存在一些相对封闭的区域，这些区域内的水体很难与人工湿地等出水进行交换，相对于整个湖区水体，这些区域的水体的水质更易发生恶化，为防止这些局部水体水质的恶化，采取局部强化净化(如曝气等)的工程措施。

5.建立长效运行管理维护机制

1) 及时捞出落人湖中的枯枝落叶，决不让其腐败在湖中。

2) 定期清理湖底腐败动、植物残体。

3) 严格控制外来污水的进人。

4) 控制岸边雨水，使之不进人湖体，前期雨水通过湖边雨水管道进人市政管网排走。但中后期的雨水可排人接触氧化池中，经过处理后可作为补给水之用。

5) 湖中种植的水生植物要定期收割。一般年收割4次，这样，既可及时带出大量的氮、磷，又可促进生物的生长。

6) 湖中放养的水生动物应根据生长情况，适当追放或捞出，使整个湖中的食物链保持通畅。另外，在水生动物的管理中，要严格禁止向湖中投放人工饵料。

原标题：人工湖自净系统及生态工程