摘要： 針對云南省星云湖(hu)湖(hu)水排放(fang)(fang)對下(xia)游(you)飲用(yong)水源(yuan)地(di)撫(fu)仙湖(hu)水質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)污(wu)(wu)染日趨嚴重的(de)(de)(de)問題， 采取湖(hu)水出(chu)流改(gai)道(dao)(dao)措施，改(gai)變湖(hu)水流向(xiang)，隔斷上游(you)污(wu)(wu)染，出(chu)流改(gai)道(dao)(dao)后的(de)(de)(de)富(fu)營養化(hua)(hua)湖(hu)水經生態(tai)凈化(hua)(hua)后 排放(fang)(fang)備(bei)用(yong)水源(yuan)地(di)。生態(tai)凈化(hua)(hua)工(gong)(gong)程處理(li)規模為20 X 10 m ／d，主要(yao)采用(yong)穩(wen)定塘／碎石床濕地(di)組合工(gong)(gong) 藝，星云湖(hu)原(yuan)劣V類(lei)水經生態(tai)凈化(hua)(hua)后達(da)到Ⅲ類(lei)水質(zhi)(zhi)標準(zhun)。該工(gong)(gong)程一年多的(de)(de)(de)運行表明，出(chu)水水質(zhi)(zhi)基本 達(da)到設計要(yao)求，對保護水源(yuan)地(di)水質(zhi)(zhi)起到巨大作用(yong)，也為我國高原(yuan)湖(hu)泊富(fu)營養化(hua)(hua)湖(hu)水的(de)(de)(de)治理(li)提供(gong)了示 范和參考。

關鍵詞： 高原湖泊(bo)； 富營(ying)養(yang)化； 生態凈化； 人工濕地

1 工程概況

星(xing)云(yun)湖(hu)(hu)(hu)(hu)和撫(fu)(fu)仙(xian)湖(hu)(hu)(hu)(hu)毗鄰，位于云(yun)南(nan)省玉(yu)溪市境內， 是云(yun)南(nan)省九大高(gao)(gao)原湖(hu)(hu)(hu)(hu)泊(bo)中的(de)(de)兩個湖(hu)(hu)(hu)(hu)泊(bo)，屬(shu)珠江上游 南(nan)盤江水(shui)系。星(xing)云(yun)湖(hu)(hu)(hu)(hu)地勢略高(gao)(gao)，是撫(fu)(fu)仙(xian)湖(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)上游湖(hu)(hu)(hu)(hu)， 其湖(hu)(hu)(hu)(hu)水(shui)通(tong)過隔河連通(tong)流人(ren)(ren)撫(fu)(fu)仙(xian)湖(hu)(hu)(hu)(hu)。近(jin)年(nian)來，隨著(zhu)工 農業和旅(lv)游業的(de)(de)發展及湖(hu)(hu)(hu)(hu)區人(ren)(ren)口的(de)(de)增加，星(xing)云(yun)湖(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de) 湖(hu)(hu)(hu)(hu)水(shui)已受(shou)到了嚴(yan)重污染(ran)(ran)，富營養化程度日益(yi)加劇(ju)，星(xing) 云(yun)湖(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)水(shui)質(zhi)僅為Ⅳ ～劣V類(lei)，且(qie)有進一步(bu)惡化的(de)(de)危 險。另(ling)外，由于星(xing)云(yun)湖(hu)(hu)(hu)(hu)處于撫(fu)(fu)仙(xian)湖(hu)(hu)(hu)(hu)的(de)(de)上游，每年(nian)有約 4 000 X 10 m 的(de)(de)劣質(zhi)湖(hu)(hu)(hu)(hu)水(shui)通(tong)過隔河直接流人(ren)(ren)撫(fu)(fu)仙(xian) 湖(hu)(hu)(hu)(hu)，成為撫(fu)(fu)仙(xian)湖(hu)(hu)(hu)(hu)最大的(de)(de)污染(ran)(ran)源。

為遏止富營養化(hua)的(de)湖水(shui)對(dui)撫仙湖目(mu)前的(de)I類(lei)水(shui) 質(zhi)造成的(de)污染，擬將星云湖原(yuan)(yuan)有出(chu)流進(jin)行(xing)(xing)改道，改道 后的(de)星云湖出(chu)流不再(zai)流向撫仙湖，而是(shi)經人工濕地 進(jin)行(xing)(xing)處理(li)，處理(li)出(chu)水(shui)達到Ⅲ類(lei)水(shui)質(zhi)后再(zai)流入玉溪市 東風水(shui)庫。目(mu)前該(gai)生態(tai)凈化(hua)濕地是(shi)全國規模(mo)最大(da)的(de) 高原(yuan)(yuan)人工濕地，工程處理(li)規模(mo)為20 X 10 m。／d，總投 資約(yue)6．0億元。

1．1 工程方案

本(ben)工程自星(xing)云湖西岸向(xiang)九(jiu)溪方(fang)向(xiang)開挖引水(shui)(shui)隧 道(dao)，將星(xing)云湖水(shui)(shui)引到(dao)九(jiu)溪后分人(ren)生(sheng)態(tai)凈(jing)(jing)化(hua)處(chu)理(li)場和(he) 旁通道(dao)。湖水(shui)(shui)經生(sheng)態(tai)凈(jing)(jing)化(hua)場處(chu)理(li)后達到(dao)不低于東風 水(shui)(shui)庫(ku)(ku)(ku)水(shui)(shui)質(zhi)，隨(sui)后泄人(ren)東風水(shui)(shui)庫(ku)(ku)(ku)；超過生(sheng)態(tai)凈(jing)(jing)化(hua)工程處(chu) 理(li)能(neng)力或東風水(shui)(shui)庫(ku)(ku)(ku)蓄水(shui)(shui)不需要的水(shui)(shui)量經旁通道(dao)匯(hui)入(ru) 玉(yu)溪州大(da)河，之后繞道(dao)排(pai)人(ren)南盤(pan)江。具體見圖1。

圖1 出流改道工程布置

出流改道工程(cheng)建成后(hou)，星(xing)(xing)云(yun)湖(hu)(hu)只有在(zai)特定條(tiao)件 下才向(xiang)撫(fu)仙(xian)湖(hu)(hu)泄水(shui)，正常情況下隨著出流改道的(de)實 施，星(xing)(xing)云(yun)湖(hu)(hu)的(de)運行(xing)水(shui)位(wei)將降(jiang)低，從(cong)而撫(fu)仙(xian)湖(hu)(hu)水(shui)可倒(dao)流 向(xiang)星(xing)(xing)云(yun)湖(hu)(hu)，星(xing)(xing)云(yun)湖(hu)(hu)湖(hu)(hu)水(shui)得到優質撫(fu)仙(xian)湖(hu)(hu)水(shui)的(de)稀釋和 置換(huan)，并達到改善星(xing)(xing)云(yun)湖(hu)(hu)水(shui)質的(de)目的(de)。

1．2 設計處理規(gui)模與進、出水水質

① 設(she)計(ji)處理規(gui)模(mo)

首期建(jian)設(she)規模(mo)：1．16 111 ／s(10 X 10 rn ／d)，中 遠期建(jian)設(she)規模(mo)：2．32 m ／s(20 X 10 m ／d)。

② 設計(ji)進水水質 COD：35 mg／L；Chl—a：0．010 2 mg／L；NH 一N： 0．40 mg／L；TN：0．88 mg／L；TP：O．04 mg／L。

③ 出水(shui)水(shui)質要求

根據出水(shui)(shui)(shui)排(pai)放(fang)地——東風水(shui)(shui)(shui)庫及其下游的水(shui)(shui)(shui)質(zhi) 要求(qiu)，出水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)需達到《地表(biao)水(shui)(shui)(shui)環境質(zhi)量標(biao)準》(GB 3838-2002)的Ⅲ類水(shui)(shui)(shui)質(zhi)要求(qiu)，具體見表(biao)1。

表1 出水水質指標

2 工程設計

2．1 工藝流程 星云湖出流生態凈化工程選擇穩定塘／植物碎 石床濕地工藝，具體工藝流程如圖2所示。

圖2 生態凈化工程工藝流程

2．2 總平面布置

工程從上到下分為(wei)(wei)(wei)(wei)三個(ge)(ge)片區(qu)(qu)(見(jian)圖3)：出(chu)流口 與(yu)(yu)高速公路(lu)間為(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)個(ge)(ge)片區(qu)(qu)，包(bao)括(kuo)(kuo)應急(ji)池(chi)和(he)一(yi)級(ji)植物(wu) 穩(wen)定塘，處(chu)理規模(mo)按中遠(yuan)期20×10 m ／d設計；高 速公路(lu)與(yu)(yu)進(jin)鎮公路(lu)間為(wei)(wei)(wei)(wei)第二(er)(er)(er)個(ge)(ge)片區(qu)(qu)，一(yi)區(qu)(qu)出(chu)水經(jing)輸 水涵(han)洞到二(er)(er)(er)區(qu)(qu)進(jin)行處(chu)理，設置4大處(chu)理系統，包(bao)括(kuo)(kuo)一(yi) 級(ji)植物(wu)碎石(shi)床(chuang)濕地、二(er)(er)(er)級(ji)植物(wu)碎石(shi)床(chuang)濕地、二(er)(er)(er)級(ji)生物(wu) 穩(wen)定塘、三級(ji)植物(wu)碎石(shi)床(chuang)濕地和(he)砂濾池(chi)；進(jin)鎮公路(lu)與(yu)(yu) 九溪(xi)河之間為(wei)(wei)(wei)(wei)第三個(ge)(ge)片區(qu)(qu)，作(zuo)為(wei)(wei)(wei)(wei)中遠(yuan)期處(chu)理用(yong)地，布 置與(yu)(yu)二(er)(er)(er)區(qu)(qu)相(xiang)近(jin)。

圖3 工程平面布置

2．3 主要單元設(she)計參數

首期設計(ji)流量為10 X 10 1TI ／d。

① 格柵

分粗、細格柵(zha)各1道；柵(zha)寬為50．0 m；安(an)裝傾(qing)角(jiao) 為6O°。粗格柵(zha)間隙(xi)(xi)為50 mm；細格柵(zha)間隙(xi)(xi)為20 mm；柵(zha)前水深為0．5～2．2 1TI。

② 應急處(chu)理(li)池

應急(ji)處(chu)(chu)理(li)池(chi)主(zhu)要對(dui)兩(liang)種(zhong)(zhong)異常情況進行處(chu)(chu)理(li)，一 是(shi)星云(yun)湖(hu)水(shui)(shui)華暴發，藻類數目上升(sheng)到幾千萬個(ge)／L； 一是(shi)出流水(shui)(shui)為(wei)暴雨混濁水(shui)(shui)。這兩(liang)種(zhong)(zhong)水(shui)(shui)都不能(neng)直(zhi)接進 入生態凈化(hua)處(chu)(chu)理(li)系統(tong)，常規應急(ji)處(chu)(chu)理(li)方法為(wei)化(hua)學方 法，費用高且影響飲(yin)用水(shui)(shui)水(shui)(shui)質。本工藝采用生物吸(xi) 濾(lv)法，可有效處(chu)(chu)理(li)上述水(shui)(shui)質。設計為(wei)4個(ge)并聯矩形 水(shui)(shui)池(chi)，共4 200 in ，設計底坡(po)為(wei)0．1％ ，池(chi)中種(zhong)(zhong)植(zhi)吸(xi)附(fu) 性能(neng)較好的水(shui)(shui)生植(zhi)物。

③ 一級植物(wu)穩定塘

設計水力負荷為(wei)6．64 m³ ／(㎡ ·d)，穩(wen)定塘的 面積(ji)為(wei)3．01×10 m ，分成(cheng)4組并(bing)聯系(xi)統，每組系(xi)統 分5格，平均有效水深為(wei)2．0 m，進水采用穿孑(jie)L管(guan)布 水。

④ 一級植物碎石床濕地

設(she)計水(shui)(shui)力(li)負荷為(wei)3．19 m³ ／(㎡ ·d)，總占地面 積為(wei)3．14 X 10 m ，分成(cheng)4個(ge)并聯處(chu)理系統(tong)，每個(ge)系 統(tong)根據(ju)地形設(she)4～5格，平均(jun)有效水(shui)(shui)深為(wei)1．20 1TI，碎 石(shi)床(chuang)濕地設(she)計坡度為(wei)0．3％ ～0．5％ ，進出水(shui)(shui)采用穿 孔(kong)管布水(shui)(shui)。

⑤ 二級植物碎石(shi)床濕(shi)地

設計水(shui)力負荷(he)為3．73 m³ ／(㎡ ·d)，總占地(di)面 積為2．68×10 m ，分成(cheng)4個并聯處(chu)理系統，每個系 統根據地(di)形設4～5格，平均(jun)有效水(shui)深為1．20 nl。 其他同一級濕地(di)。

⑥ 二級植物穩定(ding)塘

設計(ji)水(shui)力負荷為4．63 m³ ／(㎡ ·d)，穩定塘面 積為2．16 X 10 1TI ，分(fen)成4個并聯系(xi)統，每組(zu)系(xi)統5 格(ge)，平均有效水(shui)深(shen)為2．0 I／1，穩定塘設計(ji)底坡為 0．3％ ～0．5％ ，采用“下一上一下”進出(chu)水(shui)方式。

⑦ 三級植物碎石床濕地(di)

設(she)(she)計水(shui)力負荷為(wei)(wei)3．79 m³ ／(㎡ ·d)，總(zong)占地(di)面 積(ji)為(wei)(wei)2．64×10 m ，分成4個(ge)并聯(lian)處理系統(tong)(tong)，每個(ge)系 統(tong)(tong)根據地(di)形(xing)設(she)(she)4～5格，平均有(you)效水(shui)深為(wei)(wei)1．20 1TI。 其他(ta)同一級濕地(di)。

⑧ 砂濾池

設(she)計水(shui)力負荷為11．76 m³ ／(㎡ ·d)，總占地面(mian) 積為0．85×104㎡ ，分成4個(ge)并聯處理(li)系(xi)統(tong)，每個(ge)系(xi) 統(tong)根據地形設(she)4～5格，平均有效水(shui)深(shen)為1．20 m。 砂濾池(chi)采用(yong)上進(jin)(jin)下出方式布(bu)水(shui)，在頂部設(she)置進(jin)(jin)水(shui)管 均勻(yun)布(bu)水(shui)。

2．4 植物的選擇

在利用(yong)(yong)植(zhi)(zhi)(zhi)物進行水質凈化時(shi)，植(zhi)(zhi)(zhi)物的選擇(ze)(ze)顯得 尤為(wei)重要。選擇(ze)(ze)原則如下(xia)：首先要盡量(liang)選用(yong)(yong)當地(di)植(zhi)(zhi)(zhi) 物品種；其次是要根據各(ge)處(chu)理池(chi)的工藝要求進行選 擇(ze)(ze)，人(ren)工碎石(shi)床濕(shi)地(di)的大部分(fen)濕(shi)地(di)植(zhi)(zhi)(zhi)物為(wei)草(cao)本植(zhi)(zhi)(zhi)物， 或采用(yong)(yong)喬木(mu)／草(cao)本混合種植(zhi)(zhi)(zhi)方(fang)式，盡量(liang)豐(feng)富植(zhi)(zhi)(zhi)物的結 構類型，以提高植(zhi)(zhi)(zhi)物的凈化能力。在生(sheng)物穩定塘(tang)(tang)中(zhong)， 主要使用(yong)(yong)漂浮和(he)浮葉(xie)植(zhi)(zhi)(zhi)物，以增加(jia)塘(tang)(tang)系統的凈化效(xiao) 率。 各(ge)處(chu)理池(chi)的植(zhi)(zhi)(zhi)物選擇(ze)(ze)見表2。

表2 植物選擇

3 工程運行與效果分析

工(gong)程(cheng)于(yu)(yu)2008年3月(yue)(yue)開始正式運行，但由(you)于(yu)(yu)濕地 植(zhi)(zhi)物仍未生(sheng)長完全，且工(gong)程(cheng)剛剛啟動運行，仍處于(yu)(yu)前 期不穩定階段，從而導致植(zhi)(zhi)物碎石床濕地最后出(chu)水(shui)(shui) 水(shui)(shui)質波動較(jiao)大。本(ben)工(gong)程(cheng)每月(yue)(yue)監測(ce)一次數據，自2008 年3月(yue)(yue)27日取得工(gong)程(cheng)運行的第一批監測(ce)數據至今， 植(zhi)(zhi)物生(sheng)長情況良好，在進水(shui)(shui)COD和氨氮分別為(wei)30、 0．40 mg／L的情況下，出(chu)水(shui)(shui)分別為(wei)l4．5、0．16 mg／L， 達到(dao)了(le)地表水(shui)(shui)Ⅲ類水(shui)(shui)質標準(GB 3838-2002)，有 效削減了(le)星云(yun)湖(hu)對撫仙湖(hu)的人湖(hu)負荷。

工(gong)程(cheng)(cheng)在注重水質(zhi)凈化效果(guo)的(de)同時，充分考慮到 工(gong)程(cheng)(cheng)的(de)生態效益(yi)和經(jing)濟(ji)效益(yi)。工(gong)程(cheng)(cheng)實施后，隨著濕 地(di)植物的(de)成長，其種類由(you)原先的(de)l6科30種提(ti)高到 26科5O種，濕地(di)系統的(de)物種多(duo)樣性明顯提(ti)高。由(you) 于利用現有(you)地(di)形地(di)貌(mao)特征，在濕地(di)內種植了蘆葦、馬 蹄蓮(lian)等本土經(jing)濟(ji)植物，使得當(dang)地(di)農民每年的(de)收入大(da) 大(da)增加，工(gong)程(cheng)(cheng)初步(bu)顯示了突出的(de)經(jing)濟(ji)效益(yi)。

4 工程設計和施工經驗總結

本工(gong)(gong)程是國內正式實施(shi)的(de)(de)最大高原(yuan)湖泊人(ren)工(gong)(gong)濕 地，在(zai)(zai)工(gong)(gong)程設(she)(she)計(ji)上由于地形高差、穿越建(jian)成的(de)(de)高速公(gong) 路和(he)地形的(de)(de)不規則，所以在(zai)(zai)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)分(fen)配、各單元(yuan)面積的(de)(de) 控制和(he)布置都經精心優化設(she)(she)計(ji)。從設(she)(she)計(ji)來說，重點 應(ying)放在(zai)(zai)各單元(yuan)面積的(de)(de)分(fen)配和(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)的(de)(de)調配上，為了使 布水(shui)(shui)(shui)(shui)更均勻，首期(qi)(10 x 10 m ／d)通過配水(shui)(shui)(shui)(shui)井分(fen)為 四股，每股水(shui)(shui)(shui)(shui)再(zai)通過可(ke)調三(san)角堰分(fen)配到(dao)9個單元(yuan)系(xi) 統(tong)，從一(yi)級植物碎(sui)石床(chuang)到(dao)最后出水(shui)(shui)(shui)(shui)均為串聯(lian)。為使 水(shui)(shui)(shui)(shui)較均勻地進(jin)(jin)入各處理系(xi)統(tong)，設(she)(she)計(ji)考慮(lv)系(xi)統(tong)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)為 25 000 m。／d ， 進(jin)(jin)入單元(yuan)格(ge)采用多點進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)穿孔布水(shui)(shui)(shui)(shui)。 確定布水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)及(ji)穿孔管的(de)(de)孔徑(jing)時，除水(shui)(shui)(shui)(shui)力計(ji)算外，還(huan)考 慮(lv)到(dao)穿孔堵塞(sai)，實際(ji)穿孔孔徑(jing)一(yi)般取計(ji)算值的(de)(de)2～3 倍為宜(yi)。

在濕地(di)設(she)計(ji)中，充分考慮了工(gong)程的下滲(shen)(shen)和(he)側滲(shen)(shen) 處理(li)。對(dui)于下滲(shen)(shen)處理(li)，原采(cai)用(yong)土(tu)工(gong)膜，后決定采(cai)用(yong)當 地(di)優(you)質粘土(tu)，對(dui)粘土(tu)進行(xing)了抗(kang)滲(shen)(shen)試驗(yan)(滲(shen)(shen)透(tou)率達(da) 10 m／d)，結果顯示在含(han)水(shui)率為30％ ～35％ 、壓實 達(da)到94％時能(neng)滿(man)足要求，最終設(she)計(ji)采(cai)用(yong)500 mm厚 粘土(tu)作防(fang)滲(shen)(shen)層，經試水(shui)運行(xing)，效果完全達(da)到設(she)計(ji)要 求。對(dui)于側滲(shen)(shen)處理(li)，重(zhong)點是對(dui)外(wai)圍漿(jiang)砌毛石擋土(tu)墻 進行(xing)水(shui)泥砂(sha)勾(gou)縫(feng)，伸縮縫(feng)處理(li)均(jun)采(cai)用(yong)遇(yu)水(shui)膨(peng)脹油膏， 中間(jian)隔墻有漿(jiang)砌毛石(應注意(yi)砂(sha)漿(jiang)要填(tian)滿(man))和(he)雙磚 墻中間(jian)填(tian)粘土(tu)，后者防(fang)滲(shen)(shen)效果較優(you)。

本濕地工程施工中最(zui)大的工程量是濕地填料的 鋪設，施工時應(ying)注意施工組(zu)織滿(man)足大型機(ji)械施工。 另外(wai)，植(zhi)物的栽種應(ying)在(zai)滿(man)足進水條件后，才能選(xuan)擇(ze)季 節種植(zhi)，以滿(man)足植(zhi)物生(sheng)長(chang)的需(xu)要(yao)。

5 結論

星(xing)云(yun)湖(hu)(hu)一撫(fu)仙湖(hu)(hu)人工(gong)濕地是我國目(mu)前處理(li)(li)高原(yuan) 湖(hu)(hu)泊富營養化湖(hu)(hu)水(shui)(shui)的最大人工(gong)濕地，處理(li)(li)規模為20 ×10 m ／d，主要采用植物(wu)穩定N／多級碎石床人工(gong) 濕地工(gong)藝(yi)處理(li)(li)星(xing)云(yun)湖(hu)(hu)出水(shui)(shui)，運(yun)行結果表明(ming)，工(gong)藝(yi)出水(shui)(shui) 達到(dao)地表水(shui)(shui)Ⅲ類水(shui)(shui)質標準，保證了撫(fu)仙湖(hu)(hu)的入湖(hu)(hu)水(shui)(shui) 質，同時實現了一定的經(jing)濟效益，為后(hou)續高原(yuan)湖(hu)(hu)泊富 營養化湖(hu)(hu)水(shui)(shui)處理(li)(li)工(gong)程的設計(ji)和運(yun)行提供(gong)了一定的經(jing) 驗和參考(kao)。

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