菱角湖水生态修复工程方案设计概述.docx

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菱角湖水生态修复工程方案设计概述

江汉区菱角湖

耕水技术生态修复工程

方

案

设

计

珠海风光耕水环保技术有限公司

2009年7月

目录

一、总说明1

1.1工程名称1

1.2工程地址1

1.3工程主管部门1

1.4设计依据1

1.5设计原则3

1.6设计范围3

1.7工程目标4

1.8工程期限4

1.9工程投资估算4

二、基本概况5

2.1气候特征6

2.2水环境现状7

2.2.1菱角湖水功能区划8

2.2.2水质现状8

三、方案设计9

3.1工艺方案的确定9

3.2构建湖水造流工程9

3.3完善外源污染控制工程11

3.4构建高效净水景观型漂浮湿地12

3.5构建健康湖泊生态系统12

3.6建立湖泊生态系统长效管理系统13

3.6.1建立管理机构14

3.6.2制订菱角湖保护条例14

3.6.3生态环境工程的管理与维护14

3.6.4突发污染负荷冲击应急处理方案16

四、工程投资估算18

4.1编制依据18

4.2工程投资说明18

4.3工程投资估算表19

4.4投资估算清单20

一、总说明

1.1工程名称

江汉菱角湖水体生态修复工程

1.2工程地址

武汉市江汉区菱角湖

1.3工程主管部门

江汉区水务局

1.4设计依据

（1）《中华人民共和国水法》，2002年;

（2）《地表水环境质量标准》，（GB3838-2002）；

（3）《景观娱乐用水水质标准》，（GB12941-91）；

（4）《湖北省水功能区划》，（鄂政函〔2003〕101号）；

（5）《室外排水设计规划》，（GB50014-2006）；

（6）《武汉市湖泊保护条例》，2002年；

（7）《城市排水工程规划规范》，（GB50318-2000）;

（8）《武汉市地表水环境功能区类别》，（鄂政办函〔2000〕74号）；

（9）《武汉市中心城区湖泊保护规划（2004-2020）》，2005年；

（10）《武汉市水生态系统保护与修复规划》，武汉市水务局，2006年5月;

（11）中华人民共和国《景观娱乐用水水质标准》，（GB12941-91）；

（12）《地表水环境质量标准》，（GB3838-2002）；

（13）武汉市人民政府办公厅武政办〔2005〕9号文；《关于转发武汉市中心城区湖泊保护规划（2004~2020）的通知》，2005年1月17日；

（14）《武汉市水环境治理与保护规划》，武汉市水务局，2005年3月；

（15）《江汉区菱角湖景观整治与截污工程》，武汉市政工程设计研究院有限责任公司；

（16）珠海风光耕水机环保技术有限公司对菱角湖有关现场调查资料；

（17）珠海风光耕水环保技术有限公司科技人员在水体生态修复、重建、构建工程等领域的多年研究和工程经验。

1.5设计原则

（1）执行国家有关政策、法规，服从本项目招标文件要求，符合都司湖功能定位；

（2）遵循国家、湖北省以及武汉市关于武汉市中心城区湖泊保护的有关设计基本要求与原则；

（3）以人为本，注重生态；

（4）坚持污染控制与水体生态修复并重，先有效控制消除主要污染源，继而有序实施水体生态修复，最终建立健康水域生态系统；

（5）以人为本，人水和谐，为构建与校园建设相统一相协调的水域环境；

（6）在进一步截除主要污染源的基础上，以水体原位治理和生态修复为主；

（7）水质改善与保护工程与菱角湖景观建设相结合并彼此协调；

（8）坚持技术可靠性、先进性、综合性、可操作性及经济合理性；

（9）注重贯彻“循环经济”理念与清洁生产原则。

1.6设计范围

本工程设计范围为江汉区西起唐家墩路，东抵菱角湖路，北至香港路，南到新华路，湖泊水域保护面积9.4ha。

1.7工程目标

通过湖泊水质改善与水体生态修复的实施，使水质得到明显改善，水质从V类提高至GB3838-2002Ⅳ类，湖泊生态系统初步得到修复，湖泊环境有较大改善。

1.8工程期限

工程建设期4个月，其中，施工准备期20天，施工3个月，工程验收10天。

1.9工程投资估算

工程建设总投资为145.92万元。

二、基本概况

菱角湖位于香港路与菱角路交叉口，西起唐家墩路，东抵菱角湖路，北至香港路，南到新华路，于1999年建成菱角湖公园。

菱角湖汇水面积57ha，岸线总长1.62km，平均水深1.5m，正常水位18.60m，最高控制水位19.10m，最低控制水位17.10m，调蓄容积3.2万m3。

图2-1菱角湖卫星照片

湖周边多为居住小区，以低层和多层建筑为主，中高层和高层主要集中在地块北部。

菱角湖周边现已形成比较完善的内部环湖步道，步道宽2.5m，走向基本沿现状湖岸线；外围唐家墩路、香港路等城市道路均已按规划形成。

菱角湖岸线全部为人工硬质驳岸，沿岸环湖步行道路景观结构较为简单，绿地狭窄。

2.1气候特征

菱角湖地处江汉平原东部，属暖湿北亚热带大陆性季风气候，与武汉市气候变化规律基本一致。

湖区多年平均气温为16.7℃，一月平均气温3.2℃，极端最低气温为-18.1℃，7月平均气温29.3℃，极端最高气温41.3℃以上，多年平均无霜期245d。

多年平均降水量1264.2mm，最大年降水量2057.9mm，最小年降水量715.3mm。

降水主要集中在春、夏两季，占全年降水量的75％左右。

大暴雨多发生在6、7月份，个别年份发生在8月。

6月中旬至7月中旬为梅雨季节，梅雨期，雨强大，历时长，降雨范围大，往往发生内涝。

梅雨期后进入盛夏，因受太平洋副高压控制，维持一段时间高温无雨天气，易产生伏旱和伏秋连旱，形成武汉市前涝后旱的一般规律。

多年平均年蒸发量为1148mm。

区域内多年平均日照时数2057小时，年最大日照时数2334小时，年最小日照时数1779小时。

区域内多年平均风力为2.5~2.9m/s，最大风速一般17.0~19.0m/s，实测最大风速27.8m/s。

风向除6月份为东南风、7月份为西南风外，其它月份为东北风。

表2-1汉口站降水量特征表

年份

1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月

年总量

多年平均

39.84

6.25

102.8

137.3

161.6

215.7

190.3

117.9

77.4

75.9

53.1

30.2

1264.2

最大

106.8

183.1

217.6

271.0

354.9

522.8

766.2

470.4

214.1

419.3

167.2

107.3

2057.9

最小

0.7

2.0

17.2

34.0

33.8

10.6

28.3

2.1

2.9

0．0

0.2

0.0

715.3

2.2水环境现状

菱角湖曾于1999年实施截污、清淤、景观绿化等整治工程。

2008年江汉区水务局开展了“菱角湖水体达标工程”——利用微生物菌剂进行了生态治理与修复，水体水质较2007年有所提升，但难于维持。

2.2.1菱角湖水功能区划

根据《湖北省水功能区划》（鄂政函[2003]101号文批复）、武汉市人民政府《武汉市水功能区划》（市政办[2005]2号），菱角湖功能规划为调蓄、景观娱乐、生态，水质管理目标为Ⅳ类。

2.2.2水质现状

对菱角湖2007年和2008年水质监测数据的分析结果表明，水质由2007年劣Ⅴ类提升至2008年Ⅴ累，均未达到水功能区水质管理目标，主要表现为生化耗氧量、总氮、总磷超标的类似生活污水的有机污染。

根据《湖泊（水库）富营养化评价方法及分级技术规定》对菱角湖水体营养状态进行评价，结果表明该湖泊已呈富营养化。

根据《武汉市中心城区湖泊水质提档升级分类控制指标表》，确定菱角湖2008年水质为Ⅴ类-2档。

表2-1菱角湖水质监测分析表

监测时间

现状水

质类别

水质管

理目标

达标情况

主要污染物超标倍数

营养化

2007年

劣Ⅴ类

Ⅳ类

未达标

BOD（0.05）、TN（0.19）、TP（0.32）

富营养

2008年

Ⅴ类

三、方案设计

3.1工艺方案的确定

针对菱角湖水质污染的实际情况，结合我们多年在水体生态修复方面的工程实践经验，结合工程实施的可行性和经济性及菱角湖人文景观的需要，确定菱角湖水体生态修复工程由如下五个部分或单元组成：

Ø构建湖水造流工程

Ø完善外源污染控制工程

Ø构建高效净水景观型漂浮湿地

Ø构建健康湖泊生态系统

Ø构建湖泊长效管理系统

3.2构建湖水造流工程

由于湖泊完全封闭，除降雨和少量地下水补给外，无其它补给水源，湖水呈一潭死水。

“流水不腐”，为使湖水活起来，需设法搅动湖水，让缺氧的底层水与富氧的表层水混合流动均质化。

加大水体的自然富氧能力，激活水底生命系统及底质在湖水净化中的重要功能。

本工程设计采用先进的低能耗风光耕水机搅动湖水，均化湖水水质。

由于湖面小、湖水流动性差，水中溶解氧存在分层与底层水缺氧的现象，仅靠自然富氧量已不能满足需氧净化作用的需求。

因此，采取强化措施提高湖泊水体的含氧量和水的层级水流交换，改变湖泊单纯依靠大气富氧的被动机制，转变为大气富氧、人工曝气富氧相结合的主动机制，为净化水体污染物的各类生物特别是活性微生物群落创造有利的生境，也为快速消除有机污染物创造有利条件，同时增加水体的流动性。

湖水造流增氧是在机械的作用下加速表层水流向四周扩散以及表层与下层水间的对流，使含氧高的表层水变成薄薄的层流在水底流动，这样表层水的氧气就能够有效地供给水底的淤泥，淤泥的表面就形成好氧细菌的过滤床，水底的磷、氮、淤泥就是这块田地的肥料被用于作为宝贵有机资源的浮游生物的繁殖，浮游生物成为昆虫和鱼、贝类的饵食从而被消灭，达到净化水质的效果。

湖面共布设GYS3-60W耕水机12台，每台耕水深度1.8M，耕水面积10亩，工作电压220V,外形尺寸3090*810（直径*高）。

耕水机耗电量计算:

60W*24h=1440W1440W*365d/1000=526度

12*526=6312度每度电0.57元*6312=3598元

3.3完善外源污染控制工程

湖周虽已实施市政截污工程，但每逢大雨周边雨水及污染严重的地表径流大量漫流入湖，造成湖水严重污染，因此需建设初期地表径流截留净化工程，即在沿湖环湖步道向湖侧建设渗漏盲沟和截留挡墙。

3.4构建高效净水景观型漂浮湿地

由于湖区地处市区中心，受人为干扰负面影响很大，各种入湖外源污染难于根本控制，因此需构建有效的湖水泵位净化工程设施，措施之一就是构建漂浮湿地。

经计算需建2000m2漂浮湿地。

3.5构建健康湖泊生态系统

（1）构建水生植被

沉水植物是水体自净生态系统生物链中重要的“生产者”，它们能直接吸收水体中的氮、磷等营养物质；控制藻类的发展，提高湖水透明度；利用透入水层的太阳光和水体好氧生化分解有机物过程产生的CO2进行光合作用并向水体放氧，从而促进水体好氧生化自净作用；同时它们又为水体其他生物提供生存或附着场所，提高生物多样性，完善水体生态系统的结构和功能，达到原位治理的目的。

同时，沉水植物可形成“水下森林”的景观。

为了净化菱角湖水质，主要措施之一是种植沉水植物，改变单一菹草群落植被的现状，增加苦草、眼子菜科、金鱼藻、黑藻群落。

种植面积为水面积的25%，即23500m2。

（2）培育重要鱼类种群

为了保证水生植物的生长,提高水体生态系统的生物多样性，完善湖泊生态系统的生物链，必须建立合理的鱼类种群结构。

种群结构必须利于水质净化，即严禁传统式的以商业性质为目的养鱼方式。

合理放养滤食性鱼类鲢、鳙，以及高背鲫、鲴、乌鳢等，鱼种放养总量为1500kg。

（3）培育大型底栖动物

由于湖水净化过程中产生数量巨大的微型生物生物量，为维持湖泊正常的生态平衡，必须将此生物量的一部分甚至大部分从生态系统输出，加之还有许多腐屑需从湖中清除，为此，应构建吃食有机腐屑和微型生物为主的螺类、蚌类等重要底栖动物。

放养螺、蚌各1500kg。

品种为：

铜锈环棱螺、湖蚌、河蚌。

（4）其余水生生物种群通过自然过程形成

3.6建立湖泊生态系统长效管理系统

湖泊管理生态系统是根据湖泊生态系统固有的生态规律以及湖泊对外部扰动的反应进行各种调控，从而达到系统总体最优的过程。

对于菱角湖的管理，应在统一规划基础上，以武汉市公园管理处为管理主体，运用技术、经济、法律、行政等手段，限制和控制自然与人为因素损害菱角湖水质的活动，达到既满足人们对菱角湖景观娱乐需要，又不超出菱角湖水域生态系统的结构与功能阈值的目的。

菱角湖的保护和管理的主要目标是维护菱角湖水域的生态平衡，因此，必须遵循生态学原则，以湖泊生态学原理为指导，了解菱角湖水域的生态平衡机制，否则菱角湖的水体保护和管理工作就失去了理论基础，人们对景观的需求与湖泊生态系统的关系就不能协调，水体生态环境就不能从根本上得到修复和有效的保护。

3.6.1建立管理机构

根据武汉市湖泊管理现状，菱角湖的管理权属武汉市水务局监察大队。

为实现菱角湖水域管理与菱角湖公园整体管理的协调。

建议建立以武汉市水务局水务监察大队为主体的菱角湖生态系统管理机构。

3.6.2制订菱角湖保护条例

根据国家、湖北省、武汉市颁布的有关法律法规及条例，制定符合菱角湖实际的菱角湖保护管理条例及其实施细则。

3.6.3生态环境工程的管理与维护

以水生植被为主的健康湖泊生态系统建立后，生态系统的长效管理，尤其是水生植被特别是沉水植被的维护管理最为重要，只有管理好水生植被，才能使生态系统的结构更加合理，功能更有效发挥。

管理内容主要有如下几个方面：

（1）水生植被管理

●调控沉水植物的群落结构，保证沉水植物群落结构以暖季植物为主，以冷季植物为辅；

●调控水生植被的分布与覆盖度，使其满足维持健康湖泊生态系统平衡的需求；

●及时清除影响沉水植物生长的丝状藻类等；

●及时清除湖中沉水植物和沿岸水生花卉的枯枝烂叶，防止二次污染，同时输出N、P营养物质，降低水体营养负荷；

●严禁钓鱼者破坏沿岸水生花卉；

●减少游人不良习惯或行为对湖体造成的污染，公园管理处应该加大宣传教育力度。

（2）水生动物的管理

●根据水生动物的种群数量变动状况，通过捕捞或放养增殖调控其种群数量变动；

●必须密切关注凶猛鱼类和吃碎屑鱼类的种群数量变动，在任何情况下都须保证它们有足够的种群数量与多样性；

●在蓝藻水华得到控制时，要及时适度减少鲢、鳙的数量；

●最好划定水域封闭的钓鱼娱乐区，此区域以外水域不许钓鱼；

●必须保证底泥表层处于好氧状态。

（3）绿化生态带的管理

●减少生态带入湖地表径流量；

●绿化应多选用生态型树种和草种，尽量减少肥料和农药的施用量，使用环境友好型肥料与农药。

（4）人工湿地管理

按制定的管理规范进行管理；

（5）水体环境管理

●严禁向水体抛丢垃圾、剩余食物和排泄粪便；

●及时清除水面和水底枯枝落叶、塑料制品和各种垃圾；

●及时清除藻类、水绵、刚毛藻等。

（6）污染源监控

●定期取样监测水质状况；

●监控陆地生态保护带环卫管理状况；

●定期检查湖周截污工程排污排水工程运行状况，应及时向有关管理部门反映存在的问题（含潜在问题）并促其解决；

●监控向水体非法排污行为。

3.6.4突发污染负荷冲击应急处理方案

（1）对排污排水工程泄污引发的突发事故：

向排水箱涵或排水管投放环保型氧化剂（H2O2、漂粉精、过氧化钙等）和聚合氯化铁或三氯化铁等无机絮凝剂；向纳污水域投洒氧化剂和相应净水菌剂。

如具备轻便携移式曝气机，可向纳污水体实施曝气充氧。

（2）对有毒污染物泄入湖体引发的突发污染事故根据有毒污染物性质和种类，按有毒物质突发污染事故应急处置手册或指南，采取相应措施，或向相关应急中心报警请求支援。

四、工程投资估算

4.1编制依据

（1）本工程方案

（2）建设部建设工程工程量清单计价规范（GB50500-2008）

（3）国家计委、建设部《工程勘察设计标准》（2002年修订本）

（4）财建【2002】394号文

（5）《湖北省市政工程综合定额（2008）》

（6）建设单位提供的相关资料

（7）其他相关的编制说明

4.2工程投资说明

本工程总投资包括湖水造流工程、漂浮湿地、水生系统构建。

不包括完善外源污染控制工程。

工程投资总额145.92万元，其中工程建设费用115.20万元、工程建设其它费用30.72万元。

4.3工程投资估算表

表4-1工程投资估算表

序号

工程和费用名称

估算价格

（万元）

其它费用

（万元）

合计

（万元）

一

工程建设费用

1

湖水造流工程

19.20

19.20

2

漂浮湿地

32.00

32.00

3

生态系统构建

64.00

64.00

合计

115.20

二

工程建设其它费用

1

设计费

10.00

2

法定利润

建设费×4.00%

4.61

3

税金

建设费×3.80%

4.38

4

管理费

建设费×1.50%

1.73

5

半年维护管理费

10.00

合计

30.72

工程建设总投资

145.92

4.4投资估算清单

表4-2工程投资估算清单

序号

项目

单位

数量

综合单价

（元）

合价

（万元）

一

湖水造流工程

台　　

12

16000

19.20

二

漂浮湿地

m2

2000

160

32.00

三

生态系统构建

64.00

1

沉水植物

m2

23500

25

58.75

2

鱼类

kg

1500

25

3.75

3

底栖动物

kg

1500

10

1.50

合计

115.20