常州宋剑湖水环境现状分析及治理研究谢吉萍

第16卷第12期江苏技术师范学院学报JOURNALOFJIANGSUTEACHERSUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.16,No.12Dec.,20102010年12月0引言宋剑湖位于江苏省常州市武进区东部的遥观镇，离常州市区大约10km，距今已有数千年历史，蕴藏着大量的历史典故与传说。宋剑湖水域面积达2000余亩，为武进区的第二大淡水湖。其自然条件优越，湿地面积之大在苏锡常地区首屈一指，拥有多种鸟类、水生植物、野生动物及湿地植被，湿地资源丰富。近二十年来，宋剑湖地区的生态环境遭到了人为破坏，水面逐年减少，水质逐步恶化，湿地的生态功能正在弱化，生物资源量衰减迅速，生态系统严重失衡，由此可见，对宋剑湖的保护已迫在眉睫。1城市湿地概念1.1城市湿地定义与特征城市湿地是指城市区域之内的海岸与河口、河岸、浅水湖沼、水源保护区、自然和人工池塘以及污水处理厂等具有水陆过渡性质的生态系统。常州宋剑湖正是属于城市湿地的范畴。城市湿地是城市生态环境的重要组成部分，是以自然景观为主的城市公共开放空间。与乡村或荒野湿地相比，城市湿地物质生产功能弱化，非物质生产功能相对增强；由于城市人口聚集、经济发达，城市湿地在环境调节和自然灾害防控方面的意义更为突出；同时，城市湿地在提供休闲娱乐和环境教育方面更具优势。因此，城市湿地已成为城市生态基础设施或绿色基础设施之一，是城市生态安全的保障和城市文明的象征。城市湿地具有以下四类特征：多种学科交叉性、乡土物种多样性、地方政策影响性和生态系统完整性。1.2城市湿地的功能价值1.2.1生态功能价值生态系统服务功能是指对人类生存和生活质量有贡献的生态系统产品和生态系统功能[1]。湿地被誉常州宋剑湖水环境现状分析及治理研究谢吉萍(常州市规划设计院，江苏常州213003)摘要：宋剑湖是常州运南水系中运河入太湖河道的一部分，水利上一直作为泄洪区，调节区域水文。分析了宋剑湖生活污染和工业污染状况加剧、入湖河道水质污染严重、水质恶化，湿地生态功能弱化，生物资源量衰减迅速以及生态系统严重失衡的现状，提出健全水系、污水治理、引水活水与生态修复等进行水环境治理、改善生态功能的举措。关键词：城市湿地；水环境；污水治理；引水活水；生态修复中图分类号：X321文献标识码：A文章编号：1674-8522（2010）12-0014-06收稿日期：2010-09-25；修回日期：2010-10-20收稿日期：谢吉萍（1963-），女，江苏常州人，高级工程师，研究方向为给水排水规划与设计。为“地球之肾”、“天然蓄水库”、“生命的摇篮”，具有调节气候、调蓄水量、涵养水源、净化水质、生物多样性等多种生态系统服务功能，在各类生态系统中，其服务功能价值居于首位。1.2.2水文功能价值湿地地势平，湿地中的植物和有机残体又可阻滞水流、降低流速、减少流水携沙能力，使泥沙沉淀，或者减弱流水侵蚀作用。湿地能提供水资源，在雨季涵养洪水，在旱季释放出来，防止暴风雨和减缓洪水，缓解旱情，稳固海岸线以及控制土壤侵蚀，补给、排出地下水，净化水中污染物。2宋剑湖现状及评述2.1水系概况宋剑湖水系位于北纬31°43’，东经120°02’，是运南水系中运河入太湖河道的一部分，主要河流有规划大运河、京杭大运河、采菱港、武进港、梅港河以及南通济河等。宋剑湖水系东北经梅港河与京杭大运河相连，西经南通济河与规划大运河相通，水流向南至采菱港。其水利上一直作为泄洪区，调节区域水文。宋剑湖湖区水位控制标高0.50（黄海高程，以下同）米，湖底平均高程0.0米，最低高程-0.50米，湖底淤积较严重。宋剑湖水质监测结果及水质评价如表1-表5所示。2.1.1宋剑湖水质监测结果[2]表12008年宋剑湖水质监测结果单位：mg/L采样点宋剑湖1号口宋剑湖2号口宋剑湖3号口宋剑湖4号口CODmn12.613.69.36.7氨氮3.595.972.283.22总磷0.1110.1960.0950.088总氮4.467.313.544.62挥发酚0.0120.0110.0120.0132.1.2宋剑湖外围主要河流特征及水质评价表2宋剑湖外围主要河流特征表河名京杭运河南移段京杭运河采菱港武进港南通济河梅港河起点采菱港京杭运河南移段京杭运河南移段运河京杭运河南移段运河讫点运河武进港武进港太湖宋剑湖武进河长度/km6.03.815.129.35.12.5平均口宽/m906338502025河底高程/m-1.90-1.90-1.90-1.90-1.40-0.90主要功能行洪、引水、航运行洪、引水、航运行洪、引水、航运行洪、引水、航运排涝行洪、引水、航运表32009年京杭运河主要污染指标监测结果河名京杭运河采菱港武进港断面名称戚墅堰横洛间菱港桥马杭桥姚巷桥慈渎桥NH3-N1.701.751.831.861.562.16总磷0.2100.2320.3070.2140.1880.232高锰酸盐指数5.206.205.606.605.805.20挥发酚0.0060.0060.0040.0050.0060.008单位：mg/L第12期谢吉萍：常州宋剑湖水环境现状分析及治理研究152.2防洪除涝能力评价以宋剑湖为中心，根据《常州市防洪排涝规划》圩区最大排涝量为73.5m3/s，现状排涝规模为51.45m3/s左右，能力不够。片内断头浜众多，现状采用小规模分散排涝，拥有大小排涝站20多座，应进行整合。2.3主要污染源2.3.1工业废水污染宋剑湖北片、东片工厂密集，特别是东片工厂与水网交织，由于该地区并不具备雨污分流条件，导致污水直接向宋剑湖水体排放；西南部为遥观镇镇区，遥观镇镇区工业企业密集，形成了一个向本地水网排放污水的集中排污区域。2.3.2生活污水来源据推算，沿岸向宋剑湖排放生活污水的村庄及小区有金城湾、西夏庄、东夏庄、袁家头村、剑湖安置区、宋剑湖家园、漕上村、洪庄村、宋沟墩村、剑湖街、清涟街、张家头村、青城桥村、周三巷村、夏和桥村以及东庄村等，人口大约为2万人。生活污水排放是导致宋剑湖水体富营养化的主要原因。2.3.3相连河道的水质影响相邻河道均为劣Ⅴ类，水质污染程度高于宋剑湖水质。2.4雨水及污废水处理2.4.1雨水排除（1）排水体制目前遥观镇区为雨污合流制排水。（2）排放形式分散就近向水体排放为主，汛期依靠机排；建成区以管道为主，农村以土明沟为主。（3）排水设施镇区已建雨水合流管道约20km。2.4.2污水处理遥观镇区无污水处理厂，镇区污水规划送至武进纺织工业园污水厂处理。目前已建污水提升泵站2座，污水管道约12.8km，由于人民路污水管尚未实施，污水提升泵站没有启用，镇区生活污水中洗涤废水表52009年宋剑湖外围主要河流水质综合评价表4梅港河水质监测结果单位：mg/L采样点梅港桥西南1号口梅港桥西南2号口CODCr378106氨氮21.418.1总磷1.100.960石油类0.50.5挥发酚//河名京杭运河采菱港武进港断面名称戚墅堰横洛间菱港桥马杭桥姚巷桥慈渎桥水域功能类别IVIVIVIVIVIV2005年达到的水质类别VVVVV劣V类主要污染指标NH3-NV类NH3-NV类NH3-NV类、总磷V类NH3-NV类NH3-NV类NH3-N劣V类污染负荷比%1.92.042.241.991.761.95污染程度轻污染轻污染轻污染轻污染轻污染轻污染16第16卷江苏技术师范学院学报就近直接排附近河道，粪便污水经化粪池简单处理后排入水体；工业废水部分进行了预处理，部分未经任何处理直接排放，地表水体污染严重。2.5存在问题（1）湖区围垦、围网、开发利用过度，减小了湖泊水面面积，一方面削弱了蓄洪滞涝能力，另一方面也减小了湖泊自净能力。（2）生活污染和工业污染状况加剧、入湖河道水质污染严重、围垦鱼塘污水污染、围网养殖污染等因素导致宋剑湖水质恶化。目前宋剑湖各项水质指标均呈下降趋势，近期监测结果显示大部分水体已超出了地表水Ⅴ水质标准，正向富营养化方向发展。其中主要污染物为总氮、总磷、氨氮等营养盐类，其次为耗氧有机物。（3）湿地的生态功能正在弱化，生物资源量衰减迅速，生态系统失衡。（4）外来物种带来威胁。由于外来物种（如水花生）的疯长，覆盖水面，造成河道堵塞，排水不畅，增加了洪涝灾害的风险。3水环境治理对策3.1外部水环境治理3.1.1健全水系根据《常州市水系规划》，如图1所示，采菱港东侧结合城市开发，新开向北河，西延南通济河，从而沟通半夜浜、王家浜、黄土浜、向东河与立新河；同时连通南通济河、建设河、宋剑湖、黄河浜与湖港河，实现该片河道的完全环通。3.1.2污水处理新建区和工业区必须严格按雨污分流原则进行管网建设。工业污水必须100%收集处理，生活污水处理率不得小于80%；遥观污水通过污水提升泵站送至武进城区污水处理厂处理，戚墅堰污水送戚墅堰污水处理厂处理。3.1.3引水活水当外河水位较高时，由于堤内河道的水面低于堤外河道的水面，无法形成自身的流动。必须采取某种措施，形成堤内水体的循环，促进水体的自净。利用规划中粮浜排涝泵站、通济河枢纽建设涵闸和双向泵站，将京杭运河南移段的河水引入堤内，通过上城、下城、西风口、下梅、谢家村等现有排涝站将水抽排回京杭运河和采菱港，使内部河道形成单向循环水系，从而改善通济河水质。3.2内部水环境治理3.2.1污水治理湖区必须严格按雨污分流原则进行管网建设。湖区内生活污水经剑马路、政和路、建设路现有污水管收集后通过污水提升泵站送至武进城区污水处理厂处理，生活污水收集率必须达到100%。3.2.2引水活水（1）湖区内河道引水活水对三里排涝泵站进行改造，建设涵闸和双向泵站，将梅港河河水引入宋剑湖，通过宋剑湖闸站将水抽至采菱港；在政和路以西建闸，当通济河水质较好时打开涵闸，将通济河河水引入宋剑湖，再通过宋剑湖闸站将水抽至采菱港，当通济河水质较差时关闭涵闸，将通济河河水通过建设河等外部河道引入采菱港。第12期谢吉萍：常州宋剑湖水环境现状分析及治理研究17（2）小区景观河道引水活水提高水中的溶解氧是改善水体自净能力的主要手段之一，具体措施除了疏浚河道、引水活水外，人工复氧技术已越来越广泛地应用到水环境综合治理实践中。利用湖区内高档居住区建设占地面积较大的小区景观河道和人工湖泊，通过喷泉、瀑布等水景，给水体充氧，可以改善水体的环境，促进水体循环。3.2.3生态修复通过N、P营养物的去除，减低水体的营养水平，根除水华现象产生的基础条件，达到水环境治理的目的。生态修复包括人工湿地净化系统建设、湖岸生态过滤带建设、湖区植被恢复和重建工程、人工浮岛工程等。其中最重要的是人工湿地净化系统建设和湖岸生态过滤带建设。（1）人工湿地净化系统人工湿地是发达国家近几十年来才兴起的生态处理法。人工湿地去除的污染物范围广，处理效率高；且由于不需要动力，人工湿地处理污水的费用非常低。在我国也有许多成功的应用实例。如成都活水公园采用人工湿地塘床系统对受严重污染的地面水进行处理，出水达到景观娱乐用水标准，回用于公园景观建设及戏水池。中国环境科研院刘文祥于1994开展了利用人工湿地控制农田径流污染的研究，人工湿地占地1257m2，利用低洼弃耕地改造而成，设计停留时间1~5d，总投资2.3万元，仅需要一般性管理，运行费用很少。由于宋剑湖相邻河道均为劣Ⅴ类，水质污染程度非常严重，因此，有必要在剑马路以北、宋剑湖两侧以及政和路以东、宋剑湖以南通过改造鱼塘、低洼耕地等手段建立湖泊换水湿地，利用湿地对有机污染物的降解能力，提高来水自净能力，改善来水水质。人工湿地按水流的流动方式可分为两种类型：表面流湿地（SurfaceFlowWetlands,SFW）和潜流湿地（SubsurfaceFlowWetlands,SSFW）。潜流型人工湿地又分为两种，即水平流（horizontalflow）和垂直流图1宋剑湖外围水系图18第16卷江苏技术师范学院学报CityWetland———ChangzhouSongjianWaterEnvironmentTreatmentResearchXIEJi-ping（ChangzhouCityPlannin