安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司 安徽合肥 230088
摘要：淮南市龙湖位于老龙王沟入淮河河口，是城市中心田家庵区重要的调蓄水面。由于上游龙王沟来水水质较差，导致龙湖湖滨带出现水位变化幅度大、生境恶化、水体营养化等问题。为改善湖滨带生态环境，在客观评估湖滨带生态环境本底和现状诊断的基础上，依据项目区现有的地形条件，通过新建泄洪闸、拦水堰、隔堤、开挖回填、岸坡整治、淤泥清除等措施建立了龙湖人工湿地水质净化系统。该系统包括沉砂池、曝气塘、生态组合塘、水质稳定塘、生态浮动湿地。探讨了人工湿地渗滤处理系统的主要设计参数，取得了显著的生态修复效果。
关键词：人工湿地；龙湖；湖泊；生态塘；生态浮动湿地
由于人口的增长及污水的无节制排放等因素导致湖泊的生态服务功能显著降低，这种变化制约了流域整体生态安全的维系，成为区域协调发展的障碍性因素之一，对湖泊进行生态修复已成为政府部门、学术界和社会公众共同关心的资源与环境问题之一。外源性点源和非点源排放及内源性底泥释放的营养物质及污染物是造成湖泊水质污染及富营养化的主要原因[1]。相比其他湖泊生态修复治理措施，人工湿地系统具有较强的针对性、灵活性及治理效率高等特征，同时还具有投资少、造价和运营成本较低特征，应用人工湿地系统进行湖泊生态修复备受关注并得到广泛应用[2-3]。
龙湖环境治理是亚行贷款项目淮南市城市水系综合治理工程的一个子项目，项目区位于淮南市中心城区龙湖公园西北龙湖泵站前池湖面，水面面积约45540㎡，平均水深3m。该湖泊接纳龙王沟雨洪水，由于龙王沟流经主城区，来水水质较差，导致项目区湖面水质严重恶化，出现了黑臭及“湖泛”现象，严重影响了公园的景观价值和周边居民的身心健康。同时由于龙湖承泄区为淮河，湖泊水质的好坏将直接影响淮河流域的水质安全评估。
1 设计流量及进出水水质
项目区设计流量按照20270m/d进行设计，根据规划排入龙王沟的生活污水收集率将达到90%以上，将来只有雨水和少量的生活污水流入，因此截污之后排入项目区的来水水质要好于目前采样检测所测的水质，设计进水水质见表1。处理后水质要求达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）Ⅲ类水质要求。
2 工艺流程及平面布置
根据工程区域的地貌、地形及功能，确定工艺方案为沉砂池+多级稳定塘系统+生态浮动湿地。由于该区域为倒L形状，同时要求该塘具有蓄洪的功能，为了提高稳定塘的水力效率及处理效率，本设计将该稳定塘分为四级，串联运行。工艺流程图如图1，平面布置图见图2。
3 工艺单体设计
一、沉淀塘
在龙王沟入龙湖处，工程区域的前部建设沉淀塘，进水中的砂和大部分悬浮物沉入沉淀塘污泥斗中，其中部分可溶性的有机污染物分解为较为简单的有机物和无机物。沉淀塘利用原塘形状进行布置，占地面积约1950㎡，沉淀塘有效水深3.0m，停留时间为0.3d。
二、进水闸枢纽
沉淀塘后布置泄洪闸枢纽，枢纽由西侧泄洪闸、分流岛和东侧挡水堰、进水涵组成，其中西侧泄洪闸净宽30m，共1跨，为液压升降门，闸底板高程16.0m，门顶高程18.5m。东侧挡水堰采用混凝土宽顶堰，堰顶高程19.8m，堰内设单孔2×2（宽×高）进水涵。非汛期沉淀塘出水从东侧进水涵进入生态组合塘，汛期放水涵闸门关闭，西侧泄洪闸开启泄洪。
三、曝气塘
曝气塘面积为11800㎡，有效水深为3.5m，水面高程18.75m，停留时间为31.73d。采用植物生态护坡，从上至下一级坡度为1:3，二级坡度为1:2，底部粘土回填夯实防渗。
由于项目区位于龙湖公园，净化水质的同时需考虑到景观，因此曝气设备采用浮水喷泉曝气机进行充氧曝气，按照1W/m³曝气塘设计曝气机安装功率，单台曝气机增氧能力为1.5kgO2/h，电机4.0Kw，共13台，可显著的提高曝气塘的处理负荷和出水水质。
曝气塘周边根据不同水深进行水生植物的配置依次为地被植物黑麦草，挺水植物鸢尾、香蒲、芦竹、水葱等加强水质的净化。
四、生态组合塘
沉淀塘的出水进入生态组合塘，生态组合塘上层为有氧层，下层为无氧层，生态组合塘周边根据水深的不同进行水生植物的配置，依次为护坡植物梭鱼草、黑麦草，挺水植物鸢尾、香蒲、芦苇、水芹菜，浮叶植物睡莲、荇菜等。在生态组合塘与下一集曝气塘纵向形成厌氧塘+兼氧塘+好氧塘的模式，通过微生物、水生植物等生物作用去除N、P及有机物。
五、水生植物塘
水生植物塘面积为6350㎡，有效水深为2.3m，水面高程18.60m，停留时间为10.61d。塘体根据不同的水深进行水生植物的配置，从岸边到塘中心约有70%的塘面分别种植梭鱼草、千屈菜、鸢尾、水芹菜、芦苇、睡莲、荇菜、苦草，川叶眼子菜等水生植物，通过挺水植物、浮叶植物和沉水植物带的优化配置，构建一个具有生物多样性、水质净化能力，同时具有景观效果生态塘系统。
六、复合纤维浮动湿地
在多级生态塘内采用复合纤维浮动湿地进行水质进一步净化，复合纤维浮动湿地载体空隙率不小于96%，植物根系能够穿透复合纤维浮动湿地，直达水体，并在载体内部横向及纵向植根，植物根系在水下穿透生长率达100%，复合纤维浮动湿地载体表面100%面积可使植物分根、落籽生长，提升项目综合生态效应。
七、中隔堤
水质稳定塘与生态组合塘、曝气塘之间设梯形断面土质隔堤，堤顶宽3m，堤顶高程19.8m，内外边坡1:1.5，坡面采用土工生态袋护坡，可直接种植水生植物和灌木。为不影响龙湖调蓄能力，隔堤北侧生态组合塘段设置溢洪道，溢流高程18.5m，宽20m。
3 结论
多级生态塘-浮动湿地技术因地制宜利用项目区龙湖现有地形地貌，在不影响调蓄容积的影响前提下大大减少了湖区基底修复的工程量，降低了建设成本。依据现有湖滨带水深和高程，合理配置浮动湿地和水生陆生各类植物，形成近自然的多层次植物景观，既增强了龙湖湖滨带湿地生态系统的完整性和稳定性，又带来了良好的水质净化效果。在城市型湖泊入湖水体的水质净化和生态修复中推广采用该技术，可与周围生态环境融为一体，降低生态修复工程建设，运行，维护成本，促进城市型湖滨带湿地生态系统的良性循环发展。
参考文献：
[1]翁白莎、严登华、赵志轩.等. 人工湿地系统在湖泊生态修复中的作用[J]. 生态学杂志，2010，29（12）：2514-2520.
[2]谢爱军，周炜，年跃刚，等.人工湿地技术及其在富营养化湖泊污染控制中的应用，净水技术，2005,24（6）：49~52.
[3]蔡昌凤，徐建平，景观水微污染控制，安徽工程科技学校学报，2003,18（1）：1~3
[4]Koskiaho J. 2003. Flow velocity retardation and sediment retention in two constructed wetland-ponds. Ecological Engineering,19:325-337.
作者简介：沈鑫（1975—）男，安徽合肥人，正高级工程师，主要从事水利工程研究工作。
论文作者:沈鑫
论文发表刊物:《基层建设》2016年第33期
论文发表时间:2017/3/3
标签：湿地论文; 生态论文; 水质论文; 组合论文; 水生植物论文; 湖泊论文; 高程论文; 《基层建设》2016年第33期论文;