[摘要] 通过对福州西湖水环境污染和生态破坏现状及存在问题分析，基于对景观水体生态需求和城区经济发展及周边环境特点基础上，结合福州西湖以往整治经验，提出截污控源、清淤疏浚、生态补水、增强水动力、保持生态流量，生态修复并重的技术路线，为西湖景观湖泊水体的综合整治指明方向。
[关键词] 福州西湖 综合整治 生态滤床技术 生态修复 生态引水
我国南方地区城市景观水体环境污染问题已成为城市的主要环境问题，景观水体的保护是当今构建和谐社会的必然要求。福州西湖历经千百年岁月，逐渐演变成福州市的主要风景区和游览胜地。西湖（含左海，下同）汇水面积达7平方公里，湖面总面积40.8公顷。近年来，省、市政府投入大量人力、物力，持续开展西湖综合整治工作，取得显著成效。西湖水体感官指标良好，多数水质指标优于地表水Ⅳ类标准。省、市政府高度关注西湖环境问题，福州市政府把西湖整治作为为民办实事项目，通过实施截污、生态补水、生态修复工程、强化管理，不断提高水体自净能力，实现西湖水体城市景观和防洪排涝功能，达到国家地表水环境质量Ⅳ类水质标准。
1 福州西湖水体环境基本特征
1.1 福州西湖环境特征
西湖的东北―北―西至西南为屏山、五凤、金牛等诸山环绕，东面和南面连接市区，汇水面积达7平方公里。西湖、左海公园水面（参见图1），清淤后水深1.5～2米（平均水深1.7米）。湖面总面积40.8公顷（西湖28.45公顷，左海11.82公顷，芳沁河0.53公顷），总库容约70万立方米。湖水流向为由北至南，其中南端出口处建闸门调节水位，直通白马河。近年来，省、市政府投入大量人力、物力，持续开展西湖的综合整治工作，取得了显著成效。特别是1999～ 2001年，以大腹山生态引水工程启用，到2001年西湖清淤、截污、引水等大规模综合整治工程完成，标志着西湖进入继1986年综合整治之后的新一轮整治阶段。经过综合整治，西湖水体交换能力明显提高，水质也得到显著改善。近年来，西湖水质相对稳定，总体保持在GB3838-2002《地表水环境质量标准》V类水平，2004、2005年仅总氮年均值超过V类标准，引起了有关部门和媒体的高度重视。2008年根据市政府有关会议纪要精神，开展西湖综合整治，提出了“一年内西湖、左海的水质要进一步改善提高，在原有的基础上提升一级”的整治目标。即用一年的时间，西湖周边污染源的污水接管率达到80%，西湖主要水体水质指标在现在V类水的基础上提升一级，达到Ⅳ类水标准要求。
1.2 西湖水质现状
福州西湖位于中心城区西北部，北接铜盘河、屏西河，西连梅峰河，南通白马河，周围有屏山、五凤山、大腹山和金牛山等诸山环绕。按照《福建省水环境监测技术规定》，福州市环境监测站每年均定期对西湖水质进行系统监测。
2001年西湖进行整治后，水体中的总氮、总磷浓度明显降低；当年各项监测指标年均值均符合《地表水环境质量标准》V类水质标准，其中部分指标接近或达到Ⅳ类标准，湖水的色、味等感官性状指标也较为良好，水质改善显著。2002～2006年，西湖湖水感官性状指标良好，多数水质指标相对稳定，保持在地表水Ⅳ-V类水平，仅个别指标如总氮呈缓慢上升趋势。2004年3月、2005年3月监测总氮浓度超过V类标准，造成当年西湖总氮年均值超标，导致西湖水质评为劣V类。跟踪监测表明，2005年下半年后，西湖水体中总氮浓度有所降低，基本保持在1.8mg/L左右，符合V类标准要求。根据2006-2007年对西湖的全面监测结果表明：除总氮、总磷、粪大肠菌群等3项指标处于地表水V类水平外，其余指标均达到地表水Ⅳ类水标准要求。
采用综合营养状态指数法（代表指标为叶绿素a、总磷、总氮、透明度、COD等）进行综合评价，目前西湖水质总体上为中营养化水平。
1.3 西湖水体总氮、总磷水质指标分析
总氮（总磷）是有机氮（磷）和无机氮（磷）化物的总称，该指标反映水体含氮（磷）营养物质的含量。这一指标是《地表水环境质量标准》针对湖、库水质首次引入的评价因子，作为水体营养程度的特征指标，表征湖、库发生富营养化的风险程度。判定水体是否发生富营养化，通常还得综合评价水体、底泥中总磷、总氮、有机物和相关微量元素指标以及气温、光照等环境条件，特别还要考虑水体的流动性。对于非湖、库类或水动力条件较好的河流水体水质，不评价总氮（磷）指标。现行地表水环境质量标准对湖、库总氮（磷）规定的限值较严（分别为2mg/L、0.2mg/L），一般城市湖泊水体的总氮（磷）较难达标。如《2005年中国环境状况公报》中，北京昆明湖、南京玄武湖和杭州西湖、武汉东湖、济南大明湖等名湖均因总氮超标，水质类别评为V类甚至劣V类。
福州西湖是受人类活动影响严重的城市内湖，影响水质变化的因素很复杂。造成西湖总氮（总磷）水平较高（见图2、图3）乃至超过V类标准的因素是：①从西湖上游来水中输入的氮。西湖的新鲜来水除降雨外，主要由大腹山泵站从闽江间断性取水补给，目前闽江原厝段水体中总氮浓度约在1.3～1.5mg/L，背景水平较高；西湖上游流域面积达7平方公里，初期雨水（初次阵雨、暴雨）形成的地表径流，带来的地表垃圾、泥土等富含总氮类污染物；西湖上游屏西河、铜盘河、梅峰河截污不彻底，每日有近万吨的污水间接排入西湖，其中，仅铜盘河沿岸就有68个污染源，每天约直排6000吨污水入河，也是造成西湖水体总氮升高的原因之一。②西湖景区面源污染不可忽视。如西湖公园景区内的点源，包括景区管理处、公厕、垃圾转运站等约3000吨/日污水，污水已经采取埋地式污水处理设施处理，但总氮指标还不能达到要求排入西湖。③引水工程在运行中有时候停水一段时间后再冲，在引水沿线河道积存的生活污水，携带入西湖后形成高浓度污染带，造成局部区域水质超标。④西湖引入闽江水中泥沙等悬浮物含量高，正常有30吨/日干污泥带入西湖（洪水季节，闽江水中悬浮物含量更高），其次，西湖汇水区7平方公里的初期雨水形成地表径流，带入的泥沙及路面垃圾等污染物也富含沉淀物、悬浮物，特别是台风的暴雨，夹带的大量泥沙造成西湖北区水体的淤积。
总氮和总磷两项污染指标控制是福州西湖水环境保护的关键所在，也是技术瓶颈所在。特别是全面截污之后，面源污染依然存在，本文主要探讨环保清淤、生态补水、循环流动、陆域净化、土地消纳、生态修复等方面的技术实际应用于西湖综合整治的可行性。
2 福州西湖景观水体整治的目标
整治总目标：通过实施截污、生态补水、生态修复工程，提高水体自净能力，实现西湖（左海）水体城市景观和防洪排涝功能。
整治目标：经过一年整治，西湖周边污染源的污水接管率达到80%，西湖（左海）水体主要监测指标年均值达到地表水Ⅳ类(湖库型) 水质标准。
整治技术路线：全面截污，环保清淤，生态补水，循环流动，陆域净化，土地消纳，生态修复，强化管理。
3 周边污染源截污
3.1 西湖北面铜盘河、屏西河周边污染源截污工程
西湖北面上游铜盘河、屏西河周边区域的污水管网建设，2006年完成屏西住宅小区约5000吨/日污水的接管；新一轮整治以西湖、左海周边及上游屏西河、铜盘河为重点，相关部门将对屏西河、铜盘河、西湖、左海周边违法建筑、违规中小餐馆、洗车业、夜市大排档等进行取缔、关停。西湖和左海公园沿湖道路内侧，不得开办餐饮业、洗车业，已开办的将全部取缔。对屏西河、铜盘河、西湖、左海所有单位污水排放进行集中管理。对西湖和左海周边以及屏西河沿岸的污水进行接驳，将污水全部引入污水处理厂。铜盘河沿岸考虑铺设污水管网，周边新建排污水量较大的小区、沿岸的餐饮业以及其它的污水也将进行管道接驳，避免直排入河。西湖公园景区内的点源排放的生活污水，推荐采取土地过滤吸收、植被净化、湿地处理等深度处理措施，氨氮、总磷得到进一步消减后排放；大力推广生态公厕，采用各种措施减少景区内部点源直排西湖的污水量乃至零排放。
3.2 西湖西北面梅峰河、芳沁河周边污染源截污工程
梅峰河由西湖西北面汇入芳沁河末端，芳沁河末端同时和西湖西岸截污沟及西湖水体相连，当上游来水超过截污沟允许水位时，即超越水闸进入西湖；其次，当西湖水位较低时，梅峰河部分河水沿芳沁河呈南向北流动，因此，从目前水体水质状况来看，原梅峰河接纳了梅峰路周边的污水，由于梅峰河上游河段均已加盖，目前每小时约有500～1000吨污水排出。因而，对梅峰河、芳沁河的治理建议采取：其一，沿梅峰路和湖头街分别建设截污管道，把周边的污水接驳污水处理厂管网；其二，把芳沁园、左海御园等周边污水接驳污水厂管网（或就地处理达标排入芳沁河）；其三，梅峰河在湖头街段设截污坝，将河水导入城市污水处理厂或另行设立生物滤床处理设施加以处理；其四，芳沁河经适当清淤后，采取生物工程措施加以治理。
4 环保清淤
评价一个水体自净化能力的好坏，底泥是一个重要因素，特别是有机物汇入西湖后，冬春两季由于水温较低呈淤积状态，伴随夏、秋季水温升高，底泥中有机物分解释放即造成水体水质不良影响，氮磷指标的上升。受初期雨水携带的泥沙影响（特别是暴雨带来的垃圾、泥沙尤为严重）；其次，西湖上游截污不彻底，生活污水排入上游内河带入西湖的悬浮物较多，再者，引水工程抽取的闽江水含沙量高等综合影响，西湖水体淤积较为严重，整个湖区水位平均深度为1.5～1.8米左右（2001年西湖清淤设计水深为2米），特别是北侧湖区水深仅为0.8-1.5米左右。建议科学制定湖区清淤计划，采取环保生态清淤方法，重点清理西湖北部湖区的湖底面层淤泥，提高湖区深度和库容量，同时去除底泥的污染物含量，有效控制由于夏、秋季温度升高后，底泥中有机物分解释放对水体水质产生不良影响。重点清淤河段包括：梅峰河和芳沁河交汇处；屏西河、铜盘河和西湖北部汇水区；梅峰河和左海公园A区。上述3个区段均淤积严重，其中梅峰河、铜盘河、屏西河汇入西湖断面水质中含总磷、总氮均较高，超过或接近Ⅳ类水标准。为了保持西湖水体水质能够达到Ⅳ类标准，只有通过生态清淤，消减底泥中总氮总磷，保持水体容量，方能促进溶出物对水体水质的负面影响得到有效降低。
环保清淤是指引进高效的微生物菌种消减底泥中总氮、氨氮。但底泥中总磷的去除目前尚无良好的去除办法，只能通过相应配套的其它生态工程措施加以去除。可采用微生态水环境修复技术，通过设置生态基培养系统，分阶段投入生物酶和微生物促生剂，进行微生物培养与驯化（即本地化适应性培育），进而筛选适合菌种发挥净化效能的水质、水文、温度等条件，促进水体微生物的繁殖和有机物循环降解能力，从而强化低泥中有机物的削减，产生生物膜和有机固形物，作为鱼类的食物，形成完善的生态链，从而达到水体水质改善的目标。
通过环保清淤之后的水体，水体中微生态环境将有明显改善，水体的自净能力得到明显提高。环保清淤研究成果的应用，能够减少西湖全面机械清淤工程量大、投资巨大的问题，经济效益明显；同时有利于保护西湖水生生态环境的良性循环，有利于西湖生态景观功能保护，生态效应明显。
5 生态补水和循环流动水动力改善
湖库中的污染物自净主要包括物理、生物、化学等过程。水体中污染物的迁移、扩散、沉降等均属于物理过程，污染物的自净主要包含在输运、稀释等相关过程中。污染物自净的动力基础是由水体的动力要素提供。湖库水体中不同的水动力条件，其自净能力有较大差异，水动力条件好的水体其自净能力相对较强。同时，水动力要素还与污染物在水中的生化反应进程交互影响，进而通过生化反应过程影响到水体的自净能力。因此，水动力特性对水域纳污和自净的影响是敏感而又十分复杂的。
西湖是浅水型湖泊，已从大腹山引入闽江水作为西湖和左海公园水体的生态补水，引水量每秒6m3，每天运行20小时，每天补水量达40万吨，引水工程耗电量2万千瓦时，电费支出1万多元。西湖水体每天蒸发量约为5000吨，生态补水是非常关键，生态补水同时也有力地促进西湖水体水质的持续改善。①通过水文、水利调查监测，绘制出西湖水体地理、地貌结构图，特定段面水体流动流速；②建立西湖水体水动力模型，为西湖水体局部水体水自净扩散能力的改善提供基础理论依据；③深入研究水自净扩散能力的改善通过生态补水、回用生态滤床处理后的尾水和增加推流曝气设备来实现的可行性。④改变西湖单一的生态补水方式，特别是闽江引水将占用水资源，投入大量电费，同时还携带入大量的泥沙、有机物、总氮、总磷等。优化设计西湖水体生态补水量、运作方式和补水形式。
从西湖、芳沁河、梅峰河交汇处设泵站，将西湖的水经过生态工程处理后，沿芳沁河汇入左海D区，再汇入西湖北区，或直接经芳沁河汇入西湖北区；在左海公园与西湖北区交汇处设泵站，将左海公园D区的水经过生态工程处理后，汇入A区实现内部循环；从左海公园B区新建一条北南过水通道，促进C区水体流动性，C区新建一个过水水闸与梅峰河相连，适当补充梅峰河湖头街段生态流量；对左海公园和西湖水体水动力条件做进一步深入研究，优化布水点的设置及流量分配，解决局部区域流速过快对水生系统的破坏问题，对部分区域因水动力不足阻滞污染物的降解扩散，通过新建推流曝气设施，来提高水体水动力，水体自净能力。
6 景观水体水质提升
西湖水体经铜盘河、屏西河从闽江生态补水每秒6m3，为有效拦截西湖进水中悬浮物（闽江引水带入的泥沙、初期雨水带入的汇水区域泥沙和沿河排放的污染物），减轻对西湖湖区淤积和水质的影响，建议在引水工程入湖口（北部湖区）设置沉淀区，采取水工设施减缓经沉淀区段的水流速度后，达到沉淀的目的；沉淀区污泥通过污泥泵，泵入湖心岛沉淀池，污泥经浓缩干化后转运出岛处理，从而减少西湖水体的淤积；其次，左海水体经铜盘河从闽江生态补水每秒1 m3，应通过对左海A区的及时清淤来解决泥沙淤积问题；梅峰河通过在湖头街段设截污坝，将河水导入城市污水处理厂或另行设立生物滤床处理设施加以处理，可能产生的淤泥通过及时的清淤来解决。综上所述，通过设置沉淀清淤段，来解决西湖、左海、梅峰河等水体淤积问题，实现补水水质的全面提高。
7 生态滤床技术与生态修复
西湖生态滤床生态净化系统建设，可利用左海公园及西湖公园的大片草地构建生态滤床系统，将整个湖区建成为一个景观生态系统；建设生态工程处理单元，利用草地下方布设水下人工填料滤床，对湖水进行生化处理，并通过上方植被的植物固定、去除水体中的氮、磷等营养物质，有效净化水质。植物固定单元可因地制宜建成生态植物园，具有景观、观赏、科教价值。生态滤床技术以太阳能为初始能源通过净化塘、曝气塘、水生植物塘、水产、水禽养殖塘和人工湿地等形成了由多条食物链构成的人工生态系统，实现了污水资源化的处理技术。
利用左海公园及西湖公园的大片草地构建生态床过滤系统，将整个湖区建成为一个景观生态系统；建设生态工程处理单元（选址：左海公园内、省博物馆旁），利用草地下方布设水下人工填料滤床，对水体进行生化处理，并通过上方植被的植物固定、去除水体中的氮、磷等营养物质，有效净化水质。
通过适当非投饵型生态放养大型水生动物鱼类（如：锦鲤、鲢鱼、鳙鱼、本土鲫鱼）等吸收湖内氮、磷等营养物质，加速湖区氮、磷的输出和增强湖区景观效果。在西湖的浅水区（如西湖北区入湖口处、左海A区等）种植水生植物，建设西湖环湖生态廊道。通过种植观赏性管状水生植物，在加强水质净化的同时，提高生态景观效果。
通过配套建设生态修复工程，提高入湖生态补水水质和有效提高西湖、左海水体自净能力，使西湖水体水质达到Ⅳ类水标准。生态滤床技术应用，能够解决景观用水水质提升的技术难题，特别是直接应用于西湖和内河水污染控制，景观水体的保护具有重大的生态效益，同时，也为节约水资源，污染减排提供经济可行、技术可靠的途径。
8 建立长效管理机制
建议市政府出台相关管理规定，全面规范西湖流域环境管理，严禁向库区丢弃生活垃圾和排放生活污水，特别是加强水上旅游项目的管理，严格控制在西湖周边新建破坏景观和可能造成湖区水体污染的建设项目；政府投入专项资金全面实施污染源截污工程、生物治理工程、生态治理工程，政府环保部门加强对西湖水体水质监测监控；同时加大公众宣传教育，不断提高公众保护西湖的环境意识。
福州西湖水域生态治理，建议在上游全面截污的基础上，在全国招标引进过流型浅水湖泊水体生态治理技术，完善截污工程、生态补水工程、建设生态修复工程，不断提高西湖水体自净化能力，实现西湖的防洪排涝功能和城市景观功能，确保西湖水体水质持续达到《地表水环境质量标准》Ⅳ类水标准。
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