南湖清水型生態系統構建工程
專案建議書
南京中科水治理股份****
2023年11月27日
目錄1專案建設的必要性和依據 4
2專案背景條件分析 5
3專案可行性分析與預期效果 6
4專案建設方案 7
4.1生態系統構建技術總路線 7
4.2清水型生態系統構建主要內容 8
4.2.1外源負荷汙染控制工程 8
4.2.2內源負荷汙染削減工程 9
4.2.3基礎條件改善工程 9
4.2.3.1大型水生動物調控工程 9
4.2.3.2微量元素調整工程 10
4.3.2.3基底介面消殺工程 10
4.2.3.4水下光補償條件改善工程 10
4.2.4構建清水型生態系統架構 11
4.2.4.1食物網構建工程 11
4.2.4.2沉積物—水層營養鹽交換控制工程 11
4.2.4.3沉水植物群落構建工程 12
4.2.4.4景觀浮葉植物群落恢復工程 12
4.2.5操控系統演替建立長效執行機制 13
4.2.5.1種群結構和生物量調控工程 13
4.2.5.2建立長效執行管理維護機制 13
4.3清水型生態系統構建工程的優化調整 13
4.4工程水質考核指標 14
5總平面布置 14
5.1生產臨設布置 14
5.2辦公與生活區平面布置 14
5.3水、電、交通的布置 14
6專案進度安排 14
7經濟效益與社會效益分析 15
7.1經濟效益分析 15
7.2社會效益分析 15
8投資估算 16
9典型案例 17
城市湖泊景觀水體是城市人居環境的有機組成部分，作為最初城市排澇抗洪首要功能，我們在建設時也是最先考慮的基本功能。所以清水型生態系統修復後自身擁有強大的自淨和汙染負荷消減能力。同時具有重要的生態功能、美學價值、文化功能和經濟意義。
城市景觀水體具有水域面積小、與人居環境聯絡緊密、易受汙染、水環境容量小、水體自淨能力低等特點，加上生活汙水和地表徑流的注入，使得水中汙染物增加，尤其是氮、磷營養元素積累，溫度較高時極易造成水體富營養化，甚至爆發水華，嚴重影響水體生態和周圍環境。
國內外大量研究表明，即使湖底清淤和入湖汙染得到控制，在相當長的乙個時期內湖泊仍無法自行恢復良性健康的生態系統。採用水生態系統構建技術可以在較短的時間裡建立營養鹽轉化遷移鏈，通過高等植物吸收氮磷，魚類牧食植物，人工捕魚這個鏈條，將有機和無機的汙染物從水體中遷移出來；從而降低內源汙染負荷，抑制藻類生長，使得水體清澈潔淨。
岳陽市全年降雨量相對集中，在雨季地表汙染物隨暴雨進入湖內；由於南湖處於城市核心區域，並且南湖與洞庭湖已經人工隔離開，是個封閉性水體。目前湖體本身的自淨能力很差，生態系統結構很脆弱，容易受到外界不利因素的影響，因此，提高水體的自淨能力，是南湖水質改善工作的方向；另一方面，南湖曾經發生過藍藻爆發現象，水體遭到嚴重破壞，水質受到嚴重汙染，微生物受到遏制，生產能力和淨化能力在一定程度上不斷降低，生態系統出現退化現象，因此，對南湖進行生態系統構建是一項必要性措施。
清水態系統構建技術的關鍵是恢復草型湖泊系統結構，構建核心是生物操控和食物網鏈技術。高等水生植物不但能吸收、淨化水體中的汙染物質，而且能減少湖底淤泥中的營養鹽再釋放，同時還能抑制藻類的生長（藻類的過度繁殖生長是造成城市湖泊水體透明度下降的主要原因之一），並為相關水生動物提供繁育棲息的場所。
南湖地處岳陽市核心區域，水質保護工作直接關係到周邊市民生活質量的提高，在水域中人為地建立起乙個清水型生態系統，無需人類的外在干預，整個生態系統能適應外界環境對它的影響，處在原始的生態平衡狀態，和人類共生共存。
在國內有許多人使用活性炭吸附，絮凝、殺藻、機械過濾等物理化學方法來淨化城市湖泊水質，我們認為上述技術方法都有其侷限性，對於南湖這樣大的水體實施起來有很大難度，而且投入和執行成本高，不一定能夠達到較好的效果。
岳陽是洞庭湖明珠，是長江流域一座重要的歷史文化名城。它東倚幕阜山，西臨洞庭湖，北接萬里長江。現以列為對外開放的甲級旅遊城市，是世界龍舟文化的故鄉，是長江沿岸第二大經濟**中心，是湖南唯一通江達海的口岸。
岳陽市位於湖南省的東北部，東經112度至114度，北緯28度至29度之間。岳陽市屬北**帶季風溼潤氣候區，氣候濕潤，最高溫度39.3度，最低溫度零下11.
4度，年平均氣溫17度，因此,可以說氣溫終年較高。年平均降雨量1302公釐，降水多，年平均相對濕度為79%，全年無霜期為277天，處日照時數為1722.1至1816.
5小時，年太陽輻射總量為109.5至110.4千卡/平方厘公尺，是湖南日照時數最多的地區之一。
氣候特點是：溫暖期長，嚴寒期短，四季分明，雨量充沛。
南湖是由洞庭湖派生出來的自然湖泊，屬國家級岳陽樓洞庭湖風景名勝區的主景區之一。占地面積，其中水域面積13800餘畝，大部分水深2-4公尺，最深9公尺，平均水深4.2公尺。
屬典型藻型湖泊。湖面出現藍藻聚集現象，總氮含量嚴重超標，水體外源營養鹽負荷高，水體達到中度富營養化；另外，通過地表徑流作為補水源，水源水質較差，水質嚴重受到破壞。
南湖為人工湖，主要生態問題是生態系統結構不合理，是典型的濁水型生態系統：湖泊生物總體上個體小，生命週期和食物鏈短（不超過3級），生態系統結構簡單，多樣性低；營養鹽迴圈速率高，沉積物－水耦合作用劇烈，加上湖的表層現有沉積物顆粒細，含水率高，浮游植物生物量大、種類少、浮游動物小型化，生物量大，大型底棲動物稀少，生物多樣性低，在動力擾動的情況下極易發生再懸浮作用，整個水生態系統自淨能力低。從國內外的實踐看，單靠調水或湖底清淤等，無法根本改變湖泊的混水生態系統。
因此，沒有對生態系統結構的人工干預，南湖濁水型生態系統難以打破，水質在相當長的乙個時期內無法得到改善。
清水型生態系統的特徵為浮游植物生物量小、種類較豐富、不出現水華，浮游動物個體較大，大型底棲動物較豐富，水體自淨能力較強。因此，構建或恢復以高等水生植物為優勢的清水型生態系統已成為治理城市湖泊的主要途徑之一。國內得到了廣泛的應用，包括溱湖國家濕地公園、惠州西湖、無錫蠡湖、太湖梅粱灣等，技術有了較大的發展，現已比較成熟。
岳陽南湖通過調整生態系統的結構，建立湖泊水體的清水態是完全可行的。
南湖清水型生態系統構建工程實施後，預計生態系統的多樣性將提高2-3倍，水體透明度提高到100cm以上，葉綠素降到15 μg/l以下,湖水氮、磷等營養鹽含量將降低50%左右。
南湖清水型生態系統構建工程實施的水面面積約13800畝，平均水深4.2公尺。
針對南湖目前所存在的主要生態環境問題，以重建、調控生態系統的結構為核心，具體構建內容為：控制外源汙染輸入→削減內源汙染負荷→改善基底條件→構建清水型系統架構→操控系統演替建立長效執行機制。將各調控措施有機結合並進行優化，實現湖泊生態系統的恢復和水質的根本改變，建立穩定的清水態湖泊生態系統。
圖1 南湖清水型生態系統構建的技術總路線圖
岳陽市的年平均降雨量較大，南湖主要依靠地表徑流補充湖水，陸地上的地表徑流會帶入一部分營養鹽，流入水體中，如果湖周圍有草坪，花草施肥，這部分的負荷會更高。削減此外源汙染負荷，可在湖的近岸帶淺水處種植挺水植物，挺水植物具有淨化水中懸浮物、氯化物、有機氮、硫酸鹽的能力，對水體中磷的去除率為65%，同時又具有美化水體景觀的美學價值。
南湖淹沒區內源汙染主要是湖底沉積物，加上植物腐爛不斷增加水體營養鹽，會嚴重增加湖體的內源負荷。因此，南湖在生態系統構建前是否進行清淤，必須先對南湖區域進行本底環境調查，分析有可能存在的各種不利影響因子及其影響程度，在此基礎上採取針對性的措施（如要清淤，清淤工程將由業主方負責）。此外，運用生態修復原理對內源汙染負荷的削減，主要是通過恢復大型沉水植被，沉水植物在橫向、縱向生長時會消耗底泥中大量的營養鹽，同時沉水植被具有固定沉積物、控制沉積物再懸浮的作用。
魚類作為水體中主要大型水生動物，對生態系統構建起重要作用，魚類游動可以促進水體對流、為水生植被提供所需的營養鹽轉化產生條件，若草食性或雜食性魚類密度過多，對沉積物的擾動很大，不僅不利於水生植被恢復，而且直接增強了沉積物再懸浮作用，提高水體營養鹽濃度，就會破壞水生植被生長，導致系統崩潰。魚類調控主要是將原有魚類控制在合理的種群密度，驅除湖中一些雜食性魚類和草食性魚類，減少草食性魚類對水生植被牧食破壞、減少雜食性魚類的牧食行為導致沉積物再懸浮，放養上口位魚類形成「下行效應」。
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