《园林》学刊·专题导读（2024.06）丨全文下载丨南宁市南湖水质改善与水生态修复策略研究

南宁市南湖水质改善

与水生态修复策略研究

Study on the Water Quality Improvement and Aquatic Ecosystem Restoration Strategies in South Lake, Nanning City

尚文  成水平*  叶烽  夏博宇

尚文

同济大学环境工程硕士研究生，同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司高级工程师，研究方向为水环境与水生态

成水平

同济大学环境科学与工程学院教授、博士生导师，同济大学环境生态工程研究所所长，湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室副主任，兼任中国环境科学学会环境生物学分会副主任，湖泊科学编委，研究方向为流域生态治理与修复

叶烽

南京中科水治理股份有限公司工程师，从事各类湖泊、河道、水库等水体的水质提升及生态保护与修复理论与实践

• 全文刊登于《园林》2024-06期 P33-40.

• 全文引文格式：尚文, 成水平, 叶烽, 等. 南宁市南湖水质改善与水生态修复策略研究[J]. 园林, 2024, 41(06): 33-40.

• 摘要：对典型城市湖泊——南宁市南湖进行溢流口强化处理与生态净化、污水口设施改造、补水口水质优化、底泥清淤疏浚及水生态系统构建等，使湖区水质提升至地表水Ⅳ类标准，水体透明度提高到1.80m以上。通过湖底生境营造，沉水植物群落构建，浮游动物、底栖动物及鱼类投放等，使“藻型”浑水态湖泊生态系统转变为以沉水植物为主的“草型”清水态湖泊生态系统，恢复水生态系统完整性，水体营养状态由中度富营养转变为中营养。

• 关键词：城市湖泊；水质改善；水生态修复；生境营造；生物操纵；工程实践

   1 研究区概况   

城市湖泊通常为封闭或半封闭，水体流动性较差，自净能力不足，在外部点源及面源污染、内源底泥污染、人类活动干扰等影响下，水生动植物退化，水体复氧能力减弱，水体呈现富营养化甚至黑臭。湖泊污染控制是一项系统性工程，通过“源头削减—过程控制—末端修复”，采用控源截污、底泥清淤、补水活水，恢复并重建受损的水生态系统，改善湖泊水质^[1-2]。

南湖位于南宁市城东，水域面积107hm²，平均水深1.7m（图1）。作为南宁市最大的内湖，南湖周边城市界面复杂，污染来源多样。因补水量不稳定，水体流动性较差，水生动植物稀少，且仍有部分排口溢流，导致南湖水体较浑浊，透明度20～25cm，水质总体评价为地表Ⅴ类，主要超标因子为TP、TN。采用综合营养状态指数法评价南湖呈现中度富营养化状态。南湖淤泥沉积较少，上湖、中湖、下湖平均淤泥厚度分别为18cm、15cm、8cm，空间上划分为污泥区、青膏泥区、硬质基底区^[3]。

图1 研究区域

   2 污染成因分析    

南湖污染源主要有溢流口溢流、污水口排水、生态补水、大气干湿沉降、底泥内源释放等。从图2可知，主要污染源为大型溢流口溢流，其TN、TP占比分别为69.2%、82.8%，其次是邕江补水输入。

图2 南湖主要污染源占比分析

当邕江补水量减少30%，且南湖水质达到地表水Ⅳ类限值时，南湖需削减CODCr、TN、TP分别为193.9t/a、2.97t/a、3.01t/a，这主要通过原位水生态修复去除。

   3 修复目标及技术框架   

3.1 修复目标

通过污染源控制及水生态修复在南湖构建一个食物链稳定、能量和物质循环良好、自净能力强的“草型”清水态湖泊生态系统。将南湖水质提升至地表水Ⅳ类标准，水体透明度≥1.8m，其中CODMn≤10mg/L，NH3-N≤1.5mg/L，TN≤1.5mg/L，TP≤0.1mg/L， DO≥3.0mg/L。年邕江补水量减少30%，水域面积减少率＜2%。

3.2 技术框架

对南湖沿湖溢流口进行强化处理及生态净化，小型污水口进行设施改造。邕江补水先减少补水量，再进行补水水质净化。沉积较厚的底泥区进行清淤疏浚堆岛，并利用恢复重建的水生态系统自净能力去除氮、磷等污染物，并辅以全生命周期运行维护（图3）。

图3  南湖水质改善与生态修复技术框架

   4 修复策略   

4.1 溢流口强化处理

采用“电力清洁滚刷+旋流沉砂器+砂水分离器”对南湖5个大型溢流口进行截污及溢流水处理（2号口仅有电力清洁滚刷）。旱季或降雨初期时，合流制排水截流后全部进入市政污水管道。降雨中后期，一部分排水通过截流进入污水管网，剩余的进入滚刷处理及旋流沉砂区。

4.2 溢流口生态净化

用柔性拦截网膜将5个溢流口与南湖分开，并布置鼓风曝气系统、单株体微生物附着基、浮动湿地来强效净化溢流口污染。

4.3 污水口设施改造

在5个已建的公厕排水一体化处理设施后增加膜生物反应器（MBR），排水深度处理后提升至一级A标准再排湖。

4.4 补水口水质净化

采用“柔性拦截网膜+人工水草”对邕江补水入南湖处进行改造，软性纤维填料编织的人工水草具有生物挂膜和吸附、拦截、净化作用。共建设生态网膜围挡4240m，配置人工水草11200m²。

4.5 水生态系统构建

4.5.1 水生态系统构建思路

（1）非暴雨期水生态系统构建。非暴雨期，上湖建立“净化型湖泊生态系统”，以黑藻为主，苦草为辅，覆盖度90%，保持高生物量；中湖建立“稳定型湖泊生态系统”，以黑藻为主，苦草为辅，覆盖度68%；下湖建立“协调型湖泊生态系统”，以苦草为主，微齿眼子菜为辅，伴生多样沉水植物，覆盖度50%。

（2）暴雨期水生态系统运行。暴雨后，上湖与中湖均需承担溢流口溢流污染的调蓄、净化功能，发挥调蓄及净化功能（图4）。

图4  水生态系统构建技术路线图

4.5.2 水生态系统构建过程

（1）沉水植物功能群构建（图5）。沉水植物选择黑藻、苦草、金鱼藻、微齿眼子菜、竹叶眼子菜、狐尾藻，种植面积752750m²。在空间上，溢流口及污水口构建黑藻—狐尾藻群落，岸带区构建苦草群落、苦草—微齿眼子菜群落，上湖湖区构建黑藻高净化型群落，中湖湖区种植苦草、黑藻双优势种，下湖湖区以苦草为主、伴生其他植物。

（2）浮游动物功能群构建。投加大型枝角类浮游动物：秀体溞属、盘肠溞属、网纹溞属、象鼻溞属、大型溞。

（3）底栖动物功能群构建。在752750m²的沉水植物种植区投放铜锈环棱螺、梨形环棱螺、无齿蚌，密度约80kg/hm²。

（4）鱼类食物网链构建。肉食性鱼类选择鳜、月鳢、斑鳢、鲶、鱤鱼，杂食性鱼类选择黄颡鱼、细鳞斜颌鲴。

（5）布置10处拒马作为大型底栖动物生境桩。布置8处鱼巢用于鱼类生境营造。

图5 水生态系统构建平面图

   5 全生命周期   

在水生态修复实施前，进行分区排水、鱼类清除转移、基底改良、岸线溢流口改造。基底改良包括湖底整理、内源削减、基底消杀。

在上、中、下湖中心处及桃源路、星湖路溢流口处分别布设1套水质自动在线监测系统。每个监测站旁再设置1套水质微型监测站，自动监测物理指标^[4]。

   6 建成效果   

该工程于2019年建成后， 2020年监测南湖水质优于地表水Ⅳ类标准，Chl-a、TN、TP指标较实施前降低70%以上，透明度提高至1.8m以上，水体营养状态TLI(∑)由实施前的中度富营养转变为中营养。沉水植物在一年后逐渐自然演替成苦草、黑藻及少量微齿眼子菜、狐尾藻的优势种群，覆盖度75%以上。邕江生态补水量减少至约3×10⁶m³。

   参考文献   

[1]周雨, 王殿常, 余甜雪, 等. 典型河湖治理经验及对长江流域生态保护的启示[J]. 人民长江, 2024, 55(01): 45-50.

[2]李锋, 成超男, 杨锐. 生态系统修复国内外研究进展与展望[J]. 生物多样性, 2022, 30(10): 312-323.

[3] 马迎群, 迟明慧, 赵艳民, 等. 嘉兴市南湖水污染特征·成因分析·控制对策[J]. 净水技术, 2020, 39(05): 56-63.

[4] 孙紫童, 周汉娥, 胡胜华, 等. 生态修复技术在城市景观水体治理中的应用——以武汉市南湖幸福湾为例[J]. 环境生态学, 2022, 4(11): 85-90.

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编辑校对丨王丽娜              微信排版丨戴嘉旻              文章审核丨钱秀苇   戴嘉旻

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