桃花溪流域彩云湖水環境保護工程的設計
1 彩云湖工程概況
桃花溪流域位于重慶市主城中心半島西南部，流域面積為31．12 km2。桃花溪屬長江一級支，發源于平頂山鼓樓寨，左支溝在兩河口接納右支后至魚鰍浩注入長江。主河道長為15．79 km，河床平均坡降為1．29％。
桃花溪流域彩云湖水庫工程位于重慶市九龍坡區和高新技術工業園區境內，水庫大壩位于陳庹路大橋桃花溪上游約200 m的兩河口處。水庫壩址以上集水面積為11．26 km2，多年平均流量為0．355m3／s，徑流量為1 116．94×104m3／a，是一座以防洪和生態用水功能為主，兼有改善城市人居環境功能的綜合性水利工程，同時還可為下游桃花溪景觀河道提供水源。該工程為小(I)型水庫，正常高水位(272．00 m)時庫容為168．00×104m3，設計洪水位(273．26 m)時相應庫容為196×104m3。正常蓄水位時水庫面積為20．38×104m2。
彩云湖屬于人造湖泊，沒有河流及地下水補給。從水質保護角度看，彩云湖不允許任何形式的污水不經處理直接排人。通過水量逐月平衡分析可知，除4月一8月降雨豐沛期自然降雨徑流能維持湖水正常標高并滿足下游景觀河道生態用水需求外，其余月份均需要其他水源補水，理論年補水總量達2 115 234 m3。根據實際情況，確定以雨水輔以處理后的污水作為湖水水源。
彩云湖于2008年1月正式開始蓄水，2008年7月達到設計水位。
2 彩云湖污染源分析
一般來講，城市湖泊水體的污染物主要來自城市生活污水、工業廢水、城鎮降雨徑流、船舶流動污染、湖?白底泥內源污染、大氣降塵等。彩云湖在圍湖前鋪設了環湖截污管道，以禁止生活污水、工業廢水未經處理直接入湖。彩云湖是新蓄水的城市湖泊，湖底經整平壓實處理，在相當長的一段時間內底泥內源污染不會對湖水水質產生明顯影響。彩云湖位于市區，沒有大型船只在湖內行駛，而大氣降塵污染對水質影響甚微，這兩類污染可忽略不計。彩云湖位于桃花溪流域低洼處，四周雨水自然向湖內匯集，降雨徑流沖刷地面，運輸、夾帶地面泥沙、生物殘體等污染物入湖，對湖水水質造成較大威脅。此外，由于需采用處理后的污水作為彩云湖的補水水源，因此也可能會對湖水水質有一定影響。
經上述分析，可以確定彩云湖的污染物主要來自城市降雨地表徑流和處理后進人湖內的污水，必須采取一系列工程與生態相結合的水環境保護綜合措施保障彩云湖水體水質。
3 湖水水質的保護措施
彩云湖水質保護工程采用外源與內源控制相結合、生態與工程措施相結合的綜合性方案，主要包括：雨水截流凈化工程、湖水人工循環工程、底水置換工程、人工復氧工程、湖岸消落帶整治工程和水質生態保護工程。
3．1 環湖雨水截流凈化帶
在湖灣湖岸消落帶上建立了雨水截流凈化帶，收集降雨地表徑流并進行生態處理，使雨水得到凈化后再入湖。雨水截流凈化帶內以碎石為基質并構成碎石床，其上栽種根系發達的地被植物，植物本身能吸收流經碎石床的營養物質，并且植物根系能夠截留雨水徑流中的懸浮物，污水流經碎石床的生物膜時也會得到凈化。同時雨水截流凈化帶采用多點出水，可避免雨水對湖岸的沖刷。其剖面圖見圖1。
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3．2 湖水人工循環
彩云湖水面積相對較小，平面形狀不規則，局部湖水流動緩慢、換水困難，容易造成死水，引起水質惡化。特別是湖灣地區水深較淺，很適宜藻類生長，是發生“水華”的敏感區域。
湖水人工循環是將處理后的補水利用重力經專用管道輸送至湖灣，通過向湖灣注入循環水，促進水體流動，以保持湖水水質，防止“水華”發生。
3．3 人工復氧
緩流水體中的溶解氧含量低易導致水體水質惡化以及富營養化的發生，為此在彩云湖湖心、湖灣等處安裝5套活水曝氣裝置，同時兼顧水景設計，設水上噴泉1套，形成表層和深層水的縱向水循環。活水曝氣裝置的平面布置圖見圖2。
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3．4 湖水置換工程
底部湖水的N、P等營養鹽含量高于上部水體，為此定期從湖底排放部分湖水，縮短彩云湖換水周期，以加快營養物質輸出，從而達到延緩水體水質惡化的目的。
利用泄洪管作為底水排放管道，在泄洪管旁設泄水閥，在補水量充足的月份開啟泄水閥，排放湖底氮、磷濃度高的湖水。
底水排放選擇在雨量充沛的季節，如每年4月一8月可充分利用自然降雨對湖水水量進行補充。枯水季節也應適當排水，排放頻率和排放量可根據水質監測情況進行適當調整。
3．5 湖岸消落帶整治工程
洪水位與常水位之間的岸邊區域統稱為消落帶。彩云湖左岸消落帶較陡，平均寬度僅為4 m，右側湖灣處消落帶較平緩，最寬處達20 m。彩云湖消落帶上半部分種植挺水、沉水植物，下半部分種植沉水或潛水植物。消落帶可種植風尾竹、馬藺、香蒲、水竹、小葉杜鵑、大葉杜鵑等，在土質較厚的地方相隔10 m左右種植一窩，可起到固岸和景觀作用。淺灘水中種水棕竹(風車草)、巴毛、睡蓮等，每隔l m種植一株，既可凈化湖水又可作景觀之用。緩坡地種韭蘭、叢蔥蘭、麥冬草、吉祥草等，每窩一株，30株／m2；陡坡地種金邊蘭、紫鴨跖草等，每窩一株，6株／m2。
消落帶剖面圖見圖3。
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3．6 水質生態保護
湖泊生態系統本身具有一定的自凈能力，如水草、沉水植物、湖畔濕地等都是天然的凈化器。根據彩云湖的主要污染源情況，以生態治理為原則，通過岸坡植被恢復、設置植物浮床以及人工放養魚類等措施，降低湖水的氮、磷負荷，恢復合理水體生態循環。在彩云湖內人工放養魚苗，采用清水養魚的方式，不投餌，湖內魚類的投放大致可以按鰱魚55％、鳙魚35％、鯽魚和鯉魚10％的比例進行，共投放魚苗21萬尾。由于彩云湖存在許多湖灣和死角，在庫尾和各個死角處設置小型植物浮床，栽種具有一定除污能力的挺水植物，不僅能夠保持水質，還可以美化湖岸環境。
4 彩云湖水質狀況
2008年7月初彩云湖蓄水達到設計水位，除未安裝人工復氧設施外，其他措施均得以實施。對彩云湖湖水進行了定期水質監測，結果見表1。
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可見通過采取工程和生態綜合措施，除TN外彩云湖水其余主要指標均可滿足景觀水體的水質要求。
5 結語
作為桃花溪流域環境整治工程的重要組成部分，彩云湖水庫既具有景觀作用更具有重要的生態功能。通過對彩云湖進行綜合環境保護，在保證水庫水量的前提下減少入湖污染物、增加湖水流動性、縮短換水周期、綜合治理與景觀建設相結合，形成了良好的城市湖泊生態環境。可見對于匯水面積小、換水周期較長、受周邊環境影響較大、環境容量較小且兼有景觀功能的城市湖泊，采取以生態方式為主的綜合水環境保護措施是可行且有效的。
參考文獻：
[1] 張智，張勤，楊駿驊．重慶大學虎溪校區人工湖水體工程設計[J]．中國給水排水，2006，22(6)：50—53．
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