在2002年国家计委批准了蠡湖水环境综合整治工程项目后,无锡市政府按照“清淤、截污、调水、修复生态”的整治思路,对蠡湖水环境实施了五大整治工程,其中包括环境的综合治理与水体生态重建试验两部分。
主要是截污和挡污两大措施,从源头上控制污水流入蠡湖。在梁溪河、骂蠡港等主要入湖河道两侧铺设湖边道路时,同步铺设截污干管75km、支管67km,平均每天截流污水约55000吨,污水全部进入城市污水处理厂;搬迁和关闭了沿湖36km周边50~250m内的1800多户和330多家企业,掐断了污染源;在污水尚未截流的沿湖11条主要入湖河道口,全部建闸挡污,真正实现了沿湖污水不进蠡湖。
一是实施退渔(地)还湖工程。从2002年起全湖禁止养鱼;在2002年8~12月的前期工作中,搬迁和关闭了48家沿湖企业,拆除各类建筑8万m 2 ,分流安置务农和企业人员等1972人;将162.5hm 2 (2437亩)鱼池(其中西蠡湖133.3hm 2 )清塘还湖,除对鱼池、鱼埂挖除恢复水面,并清除了原鱼池内的淤泥(图1-5),退渔、退地还湖工程面积达218.85hm 2 。
2003年9月放水还湖,蠡湖面积由6.4km 2 扩大为8.6km 2 ,水容量明显增加,水体流动和自净能力有所提高(图1-6)。
图1-5 清除鱼池、鱼埂,“退渔还湖”
Fig.1-5 Clean fish pond,“recovering lake from fishery”
图1-6 “退渔还湖”前、后的蠡湖
Fig.1-6 Lihu Lake before and after “recovering lake from pond”
二是开展生态清淤工程(图1-7)。2002年5月至年底,根据蠡湖淤泥淤积深度和营养盐分布特征,用荷兰进口的环保绞吸式挖泥机对西蠡湖湖区和长广溪北段清淤厚度为0.5m;东蠡湖除水厂附近清淤0.7m外,其他区域则主要清除营养盐含量极高的半悬浮类胶体状物质约0.2m。蠡湖总清淤面积达5.7km 2 ,累计清淤248万m 3 。
图1-7 蠡湖实施生态清淤
Fig.1-7 The implementation of ecological dredging in Lihu Lake
在蠡湖、梅梁湖、梁溪河的交界处建设调水泵站枢纽,于2004年5月开始运行,调水流量可达50m 3 /s。还在蠡湖周边出入口处建了11座节制闸,通过调水工程改善了蠡湖和梅梁湖及河道的水环境(图1-8),为蠡湖纳清冲污、改善水体动力条件,以增加水体自净能力。
图1-8 蠡湖和梅梁湖间的调水泵站枢纽
Fig.1-8 Transfer pump station hub between Lihu Lake and Meiliang Lake
结合湖岸整治,积极调整农业种植结构,并建设环湖生态林带作为蠡湖的涵养林。2002年以来,建设环湖生态林331.4万m 2 。沿湖36km岸线以开放式公共绿地和生态林带与景观点相串联,6.8km长的蠡湖岸线得到整治,防洪标准提高,湖畔宽幅度植树种草,浓绿覆地,雨、污分流,水土保持大大改善(图1-9)。
图1-9 建成蠡湖的环湖林带
Fig.1-9 Forest zone around the Lihu Lake
蠡湖综合治理后,宝界桥以西称西蠡湖,以东称东蠡湖。蠡湖大桥以东湖面系实施退湖生态工程及河流整治后的水面,原称美湖,现称金城湾。
图1-10 蠡湖
Fig.1-10 The Lihu Lake
注:图1—5及图1—7至图1—10均由无锡市蠡湖地区规划建设领导小组办公室提供,2004年。
为探索适合我国国情与环境条件的浅水湖泊治理理论与技术,2002年中华人民共和国科学技术部设立了“太湖水污染控制与水体修复技术及工程示范”(“863计划”)课题,其中的“重污染水体底泥环保疏浚与生态重建技术”就在西蠡湖实施,是整个项目中的一部分内容。
2003年6月至2005年西蠡湖实施了国家“863计划”工程中的生态重建成套技术,主要针对内源开展研究与工程示范;生态重建以营养盐消减、基底修复、生境改善、植被重建、稳态调控为主 [9] 。详见西蠡湖生态修复布局(图1-11)。
图1-11 西蠡湖生态修复布局
Fig.1-11 Ecological restoration layout in west Lihu Lake
(摘自江苏省环境监测中心对“太湖水污染控制与水体修复工程示范”课题的监测报告)
(1)西蠡湖的水生态修复工程:2003年6月至2004年6月在西蠡湖实施了以下水生态修复工程。
①修复湖滨沿岸带,建立湖滨湿地:建成后,依据环境状况与景观配置需要,栽种芦苇、茭草等挺水植物,并配种睡莲、荇菜等浮叶植物,建立多种类型的湖滨景观湿地,以吸收水体营养盐,与藻类竞争、抑制藻类生长繁殖,为多种生物创造栖息环境(图1-12、图1-13)。
②重建水生植被:利用各种水生植物栽培技术与群落优化配置技术,使水生植被覆盖度达到西蠡湖面积的30%。其中,挺水植物面积约3.0万m 2 ,浮叶植物面积约6.0万m 2 ,沉水植物面积约22.0万m 2 。
图1-12 水生态修复重建试验时栽种的挺水植物和浮叶植物
Fig.1-12 Emergent and floating-leaved aquatic plant planted when carrying out water ecological restoration and reconstruction test
图1-13 2005年结合湖滨景观栽种的水生花卉
Fig.1-13 Aquatic flower planted around lakeshore in 2005
③恢复生物多样性:利用多种水生动物促进湖泊生态系统的自我调控和相对稳定性。
(2)围隔试验示范工程
①概况:2004年1月中科院南京地理与湖泊研究所为改善水质,在西蠡湖南岸开展了生态重建示范工程——大型围隔试验 [10] 。在西蠡湖南岸建立一个10万m 2 的大型试验围隔示范工程区(图1-14),内建有25m×25m的小型试验围隔区6个,以试验一些单项技术和综合措施与技术,探索水体的生态恢复途径和理论。如:按经典生物操纵理论,在大围隔内放养鲈、鳜、黑鱼等凶猛肉食性鱼类,作为清除草食性鱼类、杂食性鱼类及底层鱼类的补充手段,间接增加浮游动物的生物量,控制藻类生长;放养蚌、河蚬及中国圆田螺等大型底栖动物,增加摄食与削减藻类量,澄清水体;种植一些水生植物,放置生物浮岛,种植一些陆生和水生植物,增加迁移、转化和输出营养盐的途径和数量。稳定及增加生物多样性,发挥生态系统的自我调节作用,维持相对稳定性等 [10] 。
图1-14 西蠡湖的围隔试验区
Fig.1-14 Barricading test area in west Lihu Lake
(摘自陈开宁等“太湖五里湖生态重建示范工程——大型围隔试验”)
②围隔试验区水质改善状况:随着栽种植物增加,围隔试验区水质逐步得到改善。2004年8月至2005年7月的水质监测结果(表1-3)显示,大型围隔内水体的总氮、总磷、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和磷酸盐均值分别比西蠡湖(对照区)的下降20.7%、23.8%、35.2%、21.1%、45.6%和54.0%;水体透明度平均值也有较大幅度提高,平均从0.39m提高至0.70m;围隔试验区内外高锰酸盐指数和叶绿素a的均值差异不大,主要原因为虽然营养盐有较大幅度下降,夏季仍然出现大量藻类,并暴发蓝藻水华,但2005年蓝藻水华出现时间较短,仅8月份中的十多天时间 [11] 。
表1-3 2004年8月至2005年7月围隔试验区与西蠡湖的水质比较
Table1-3 Comparison of water quality between barricading test area and west Lihu Lake from August 2004 to July 2005
注:横线上面是范围,横线下面是平均值。
(3)生态重建试验的启示:2005年,尽管围隔内已有大量水生植物生长,覆盖面积也达到40%~55%,水体营养盐已有大幅度削减,但夏季水体叶绿素a含量仍然很高,并有蓝藻水华发生。研其原因:首先,夏季水温较高,超过30℃,部分沉水植物生长减缓或停止生长,降低了对水体的净化能力。其次,许多植物进入衰老期,大量植物残体于水中腐烂分解也使许多营养物质重新回到水体中,造成二次污染,促进了藻类生长。同时,夏季较高的水温有利于蓝藻迅速生长,而浮游动物数量锐减,不能有效捕食蓝藻、降低藻类增长的压力。
在水生植物的恢复与重建试验中,受水体透明度影响小的挺水植物与浮叶植物,可以在重污染水体中直接栽种,且存活率较高。栽种沉水植物的需要:①水质清澈、透明度高的水域;②初期建立沉水植物群落要清除鱼类,有难度;③削减氮负荷,水体的TN含量应小于2mg/L。同时应注意,蠡湖疏浚加大了水体深度,不利于沉水植物恢复 [9] 。
该试验的启示:面对蠡湖生态系统退化、水体严重富营养化这一现实情况,采用单一技术措施很难取得显著成效,必须要用系统的方法,多技术、多措施有机地结合,疏通湖中污染质迁移、转化和输出的途径,依据变化的环境条件,因地制宜、循序渐进、逐步恢复生态系统良好的结构和功能。