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      1. 山恒生態典型工程(之一)上海浦東高東公園 水生態修復重建工程

        摘要:水體的生態修復是一項系統工程, 是通過一定程度地減緩或改善環境壓力, 結合某種或多種水生生物的種植、管養措施, 逐步使得生態系統向良性的狀態發展。水生態修復技術并不是簡單的生物群落的搭配或鑲嵌,而是效法和遵循自然本身發展變化的規律,崇尚自然,見素抱樸。

        上海浦東高東公園水系在前期污染較嚴重的條件下,本著師法自然的原則,運用“清水型生態凈水集成技術”,利用自然界生物改良技術、生物操縱技術、生態修復技術等綜合集成技術實現了污染水系向清水型穩態的自然轉變。


        第一章 背景介紹

        1.1  高東公園背景介紹

        上海高東公園位于上海浦東自貿區光燦路118號,占地6.7 公頃(約100畝),其人工湖水系面積13000㎡ 。高東公園與上海高東生態園承接了外高橋城市綠地公園的重要角色,為了發揮其各項社會、生態服務功能,作為區域重要水環境——人工湖水環境質量尤為重要,它直接關系到其他各項功能的實現。

        1.2  水系背景介紹

        高東公園人工湖水系自2007年建成以來,其水環境質量鮮為受到關注,水環境持續惡化:存在湖底淤泥沉積、水體富營養化嚴重、水生植物缺乏、匯水區截污能力不足等一系列問題。



        圖1 生態修復前水質及周邊狀況


        第二章 項目概況

        2.1  項目信息

        (1 )工程名稱:上海外環林帶水質提升高東公園示范點

        (2 )施工地點:浦東新區高東鎮光燦路118號


        圖1-1高東公園示范區衛星圖


        (3 )項目水環境現狀:

        高東公園水環境現狀如下:①公園內園林綠化植被較多,園林養護施肥影響水質,秋冬季節枯枝落葉較多;②栽植有少量苦草等水生植物,水生動物以野雜魚為主,生態系統有退化趨勢,水體感官不佳;③水體交換能力較弱,公園有若干個公共廁所點源污染情況,水體有輕度富營養化現象。

        (4 )水體富營養化問題成因:

        富營養化是一種氮、磷等植物營養物質含量過多所引起的水質污染現象。在自然條件下,隨著河流夾帶沖積物和水生生物殘骸在湖底的不斷沉降淤積,公園水體會從貧營養湖過渡為富營養湖,進而演變為沼澤和陸地,這是一種極為緩慢的過程。但由于人類的活動,將大量工業廢水和生活污水以及農田徑流中的植物營養物質排入公園水體、水庫、河口、海灣等緩流水體后,水生生物特別是藻類將大量繁殖,使生物量的種群種類數量發生改變,破壞了水體的生態平衡。

        2.2  工程內容

        生態凈水工程主要建設內容包括:1)水環境本底條件改良工程;2)水生植物群落構建工程;3)大型底棲生物群落構建工程;4)清水型浮游動物群落構建工程; 5)生態凈水系統構建工程完工后優化調整; 6)食物網鏈構建工程;7)長效運營機制建立。

        2.3  設計范圍

        本工程位于上海市浦東新區高東鎮光燦路118號高東公園內,示范區水體生態修復區域總體面積為13000㎡。

        2.4  設計依據

        1. 《中華人民共和國水法》

        2. 《中華人民共和國環境保護法》

        3. 《中華人民共和國水污染防治法》

        4. 《地表水環境質量標準》,GB3838-2002

        5. 《土壤環境質量標準》,GB15618-95

        6. 甲方提供的工程相關資料

        7. 工程場地有關氣象資料、工程地質、水文資料等

        8. 相關規范、標準及其他資料。

        2.5  設計原則

        (1) 執行國家有關政策、法規,服從本項目招標文件要求,符合高東公園外環林帶生態功能定位;

        (2) 遵循國家上海市市關于中心城區及外環林帶公園水體濕地保護的有關設計基本要求與原則;

        (3) 以人為本,自然和諧、宜居生態、注重功能;

        (4) 堅持污染控制與水體生態修復并重,先有效控制消除主要污染源,繼而有序實施水體生態修復,最終建立健康水域生態系統;

        (5) 以人為本,人水和諧,為構建與校園建設相統一相協調的水域環境;

        (6) 在進一步截除主要污染源的基礎上,以水體原位治理和生態修復為主;

        (7) 水質改善與保護工程與高東公園景觀建設相結合并彼此協調;

        (8) 堅持技術可靠性、先進性、綜合性、可操作性及經濟合理性;

        (9) 注重貫徹“循環經濟”理念與清潔生產原則。

        2.6  工程目標

        通過對高東公園水質改善與水體生態修復的實施,使水質得到明顯改善,水質從V類提高至GB 3838-2002 Ⅲ-Ⅳ類,高東公園水體生態系統初步得到修復,景觀環境有較大改善。

        2.7  工程期限

        工程建設期2015.8-2016.11月,其中,施工準備期10天,施工3個月。


        第三章 生態修復目標

        3.1  保護水生態環境

        對水體及涉水部分進行保護,防治水污染,防止水環境持續下降;對水生生物進行保護,保護生物多樣性和生物群落結構。

        3.2  修復水生態系統

        對已經退化或受損的水生態系統進行修復、恢復,遏制退化趨勢,使其向良性循環轉變。保護兼顧修復同時進行,保護推動修復,修復促進保護。

        根據高東公園水系現狀,工程修復措施主要是圍繞改善水質和恢復生物物種多樣性兩部分進行。通過生態修復,增加高東公園水系生物多樣性,提高水生態系統的穩定性,增強水體的自凈能力,并達到可承接一定量雨、污水的受納能力。使其具有較高的生態效益和環境效益。


        第四章 水生態修復措施

        4.1  基底改良工程

        地質地貌地形、氣候氣象、水文、生態環境、污染狀況和水體的自身參數都會對水質以及生態系統結構類型產生影響,目標水體的某些本底條件往往是該系統渾水態特征的決定因素;不改善本底條件就不能實現系統類型的轉換,生態重建就無從談起?!扒逅蜕鷳B凈水集成技術”首先打破了人工湖陸生系統特征建立清水型架構,實施基地改良工程,使原湖底土壤轉變為適合高等植物健康生長的底泥,為生態系統構建打下良好的基礎。

        關鍵技術:選育、改良本土的土著微生物,通過微生物的生命活動改善湖底底質狀況,快速有效的同時避免外來物種的生物入侵效應。

        4.2  水體透明度提升工程

        水體透明度,即懸浮物質含量,直接影響水下光照強度,水體透明度高,光照在水下減弱的慢,所能到達的水層較深;反之,光照在水下減弱的快,所能到達的水層較淺,當水下光照減弱為水體表面光照的1%時,高等植物光合作用和呼吸作用相等,不能進行光合產物積累,此時,高等植物生命活動停止,植株死亡腐爛。也就是說,清水型生態系統構建工程初期,人工湖水體透明度直接關系到栽植的高等植物是否可接受到足夠的光照強度,是否可以順利定植、生長。由此可見,該工程步驟至關重要。

        關鍵技術:該工程中成功應用了上海山恒公司自主選育、馴化的一種大型溞,快速降低水體藻類含量,大幅度提升了水體透明度。

        4.3  水下森林構建工程

        水下森林構建工程主要是通過在不同深度水域種植沉水植物,通過沉水植物對水體中氮、磷等污染物有較高的凈化率,可固定沉積物、減少再懸浮,降低水體內源負荷;為附著生物包括螺類等提供基質,為浮游動物提供避難所,從而增強生態系統對浮游植物的控制和系統的自凈能力。

        關鍵技術:通過基因改良工程,成功培育出sh-001 型矮化苦草,實現了淺水域的水下森林景觀。

        4.4  大型底棲動物生物群落構建工程

        大型底棲生物在水生態系統物質循環與流動中具有特殊的地位和作用。大型底棲動物不斷掘穴和排出糞便使得水體沉積物的表層幾厘米的周轉率非常高。這一過程稱之為“生物攪拌”,它將有機質以更細小的顆?;烊氤练e物,最終被小型底棲動物所利用。

        關鍵技術:嚴格按照食物鏈層級配置,并據水系特征精確量化。

        4.5  食物網鏈構建工程

        人工湖在蓄水后,很多魚類會逐步建立起種群,尤其是小型魚類和底棲雜食性魚類,這對浮游動物會有較大影響,從而不利于浮游植物的控制和清水態水系的形成。底棲魚類還會增加沉積物的再懸浮和營養鹽的釋放??刂七@些魚類的數量,從而構建控制浮游植物能力強、健康的食物網結構,是建立淺水態生態系統的重要部分。

        關鍵技術:掌握水體中物質及能量的流動,通過“下行效應”來實現水體生物量的掌控。


        第五章 高東公園水系生態修復成果

        5.1  感官效果明顯

        高東公園水系水生態修復工程開、竣工時間為2014年4月16日至2015 年5 月20日,為期一年,水生態工程實施后,水質感官效果提升明顯,水下森林基本穩定形成,水活草青,提高了公園整體的環境質量,高東公園水體也被市民譽為浦東新區的“九寨溝”。



        圖2 生態修復后水質及周邊狀況


        5.2  水質指標提升

        水體生態實施前后的水質指標跟蹤監測結果對比可以看出:高東公園水質主要指標從劣五類提升到了III 至IV 類標準。

        5.2.1 單項水質指標變化曲線:

        其中:圖I:COD 指標變化;圖II:氨氮指標變化;圖Ⅲ:總氮指標變化;圖IV:總磷指標變化。橫坐標是時間天數,縱坐標是指標值,參考線2:II 類水質指標;3:III 類水質指標;4:IV 類水質指標。


        5.2.2  綜合指標變化曲線圖:

        圖V

        可見:綜合指標后期基本穩定在地表Ⅲ類水及以上。

        第六章 結語

        對受污染水體的治理,是社會經濟發展以及生態環境建設的迫切要求。生態修復技術由于其獨特的優越性達到了越來越多的關注。在上海高東公園水系的修復治理中,采用了“清水型生態凈水集成技術”的方法,以生態學原理為指導,集成優化并創新了國內外先進的生態修復技術,利用水生生態系統中生物間的相互作用增強水體的自我凈化能力,實現了水環境的整體改善。

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