人工湖生态设计方法研究

ShanghaiEnvironmentalSeienees2002年第21卷第6期

人工湖生态设计方法研究

StudyontheMethodofE〔:ologieafDesignofArtifieialLake

卢莉琼徐亚同史家棵(华东师范大学环境科学与技术系，上海200062)

LuLiqiongXuyatongShijialiallg(DePt.ofEnvir.〕nmentalseieneeandTechnolog丫EastChina

NormalUniversity，Shanghai200062)

摘要以当前人工湖的设计、管理中所面临的水质保护问题为切人点，依据生态学原理，从人工湖设计和净化的原则、水质净

化的生物学措施和后期的水质管理措施等方面，对人工湖的设计和管理进行了初步研究。目的是总结出一套行之有效的办法，促进

人工湖的景观、经济和环境效益协调发展。

关键词:人工湖生态设计水质净化

1引言

近年来，在高档住宅区和大型公共绿地中配置人

工湖的建设大量涌现。但有些人工湖忽视水生态的建

设，使人工湖的生态自净能力脆弱，一旦受到大量污

染物的冲击，水质迅速恶化，景观效果大为降低。用物

理、化学方法治理人工湖，只能暂时缓解水体的恶化

程度。若用换水来改善水质状况，在水资源匾乏的今

天，既不经济又不利于可持续发展。

目前已有研究者(如颜京松I”)对生态工程措施

治理富营养化的水体进行过理论研究，并已成功地应

用于实际治理工程。但此类应用主要在大型的天然水

体水质恶化的治理，将其应用于小型人工湖治理的实

例尚未见报道。

2人工湖现状

人工湖是指人工挖掘、具有景观用途的在公共绿

地和住宅小区中的人工湖，具有一定的调节小气候的

作用，可供休闲、娱乐。

2.1建设分类

上海地区已建成和拟建的人工湖，按其设计思路

不同主要有:一是以水泥为底质，水泥驳岸，不设置底

栖动物和水生植物。此类人工湖景观呆板，缺乏自然

情趣，自净功能薄弱。一旦受到大量污染物的冲击、水

质迅速恶化，易引发藻类大量繁殖，透明度下降。二是

仿造天然湖泊，对人工湖景观进行生态设计，将水体

的自然生态属性、水面的开阔奔放与大环境绿化的背

景融为一体。湖以泥为底，并配置既有抗污吸污能力

的环保型植物群落，又有模拟自然的观赏型植物群

落。湖中适量放养具有净化功效的动物，人为建立水

生生态系统，在藻类大量繁殖前，设法不让其形成优

势物种，因而不产生富营养化。此类人工湖只要维持

其生态系统平衡，可防止水质恶化。

2.2污染原因

雨水冲淋、降水、枯枝落叶、人工投饵等途径进人

人工湖湖体的有机物污染并致富营养化，引起藻类的

大量繁殖。

2.3富营养化水体治理方法

研究结果表明，运用生态工程的方法治理富营养

化水体是经济有效的

。如石岩等[2’运用生态系统食物

链中浮游动物及水生动物来去除水体污染物，效果十

分显著;葛澄I’〕对轻度富营养化水体开展了生态工程

方面的研究，结果表明:水生植物净化效果明显;凤眼

莲等速生型水生植物已被广泛地应用于水体生态工

程【4，】。但凤眼莲不耐寒吟“’，为此李文朝「7〕利用太湖

地区冬季稳定的光、温条件种植耐寒型的沉水植物，

并与夏季净化能力较强的喜温植物组成常绿型水生植

被，结果实现了生长期和净化功能的季节性交替互补。

3人工湖的生态设计实例

以生态学原理为指导，综合运用统一与微差、节

奏与韵律、空间与尺度等美学原则和规划设计方法，

结合地形、水面、绿化、空间层次的丰富变化，体现21

世纪人与自然融合的人性化设计，是人工湖建设发展

的趋势。

第一作者卢莉琼，女，1977年生，2000年毕业于华东师范大

学环境科学系，在读硕士生。

戴钢参加了本试验工作。

一375一人工湖生态设计方法研究卢莉琼

按照以上设计思想，对某房地产公司规划建设的

一高档住宅小区中人工湖建设方案进行了规划设计。

该湖面积约为6100m，平均水深lm(最大水深1.5m)。

设计原则为“内外呼应、收放结合、软硬协调、天

人合一”，强调水面与绿色植物、雕塑小品以及人工建

筑的有机结合。其中“天人合一”是指:人工湖景观生

态设计应从人居环境质量出发，以人为本，合理划分

功能区，在湖中和沿岸配置不同功能的植物群落，既

有抗污吸污能力较强的环保型群落，又有杀菌防病功

能的保健型群落，更有模拟自然、情景交融的观赏型

群落，体现出“天人合一，回归自然”的规划设计主题。

4生态设计的水质净化措施

4.1水质净化原则

从生态学角度而言，水体污染的实质就是生态失

衡。如欲维持其原有良好的状况，应保持其生态平衡，

疏通其物流的途径，保障有机质及营养盐的输人与输

出平衡;对已污染的水体，可通过改变污染质的迁移、

转化、输出大于输人的途径和量，增加输出，减少输

人，增支节收，形成新的不平衡，化解淤积;待水体中

污染质总量与浓度降低到预期的要求后，再调整输人

与输出的途径和量，维持新的收支平衡。为此，要结合

多途径、多措施，包括污染质的迁移、转化、转化后产

品的利用及输出等环节形成一链网系统。各环节相互

联系、互为因果，成一系统。否则，仅以孤立的单一环

节是难以维护水体生态平衡的。

4.2水生植物的选择和布局

4.2.1岸坡植物配置

可在水深0.5m以下的岸坡区种植挺水植物香蒲、

芦苇;o.sm以上岸坡种植温生植物香

根草和风车草，它

们生长在浅水湿地，水中或陆地上均可生长，其根系发

达且深，有固岸护坡、防浪击、防岸坡坍塌的作用。风车

草平均生物量在一年四季分别可达15.06kg/mZ、

z6.46kg/mZ、19.87kg/m，、12.gkg/m2，年收割4次，可从湖

中分别带出大量氮、磷。风车草在四季对水中COD的平

均日去除量为13.979尼·mZ、ZI.ssgzd·mZ、23.729/d·m，、

16.879/d·mZ。岸坡上种植这些植物可形成环湖的过

滤带，对地表径流流入湖中的水起过滤作用，阻拦并

吸收、转化、积累输人的部分有机质及营养盐，再通过

收割利用，移出水体，有利水体自净，营养盐收支平

衡，防止水体富营养化。

4.2.2湖底植物配置

湖底底质选择土质，其上种植苦草等沉水植物和

莲花等浮叶植物，防止底泥再悬浮而降低透明度，有

利保持湖水清澈，吸收、转化、积累底泥及湖水中的有

机质与营养盐，降低水中营养盐浓度，抑制浮游藻类

的生长，从而防止水体富营养化。这些水生植物通过

光合作用释放氧，起到增氧作用，有利防止湖水黑臭。

并为螺类等附着生物扩大附着基〔”’，改善一些动物的

生活条件，增加动物的种类和数量，及迁移、转化和输

出的途径和输出的数量，增强其对水体的净化能力。

4.2.3湖面植物配置

水面可分散地放置凤眼莲等漂浮植物，或将漂浮

载体分散，固定位置放于水面，以水培法在其内种植

美人蕉等陆生花卉或莱菜、芹菜等陆生蔬菜。不仅可

以绿化、美化水体，而且可以通过它们吸收、转化和输

出水中的营养盐，减少人湖水体的光通量，从而抑制

浮游藻类的生产，增加湖水的透明度。

4.3适时投放有益微生物

为增加水中有机质的分解、矿化，适时向湖中投

洒有益微生物『9〕。将有益微生物施于漂浮植物及水培

植物悬浮于水中的根系上，使它们互利共生。这些植

物为微生物提供并扩大了供附着的基质和表面，有些

植物还可通过根系释放其光合作用所产生的氧，供微

生物氧化分解有机污染物。另外，经微生物分解后的

有机质，可作为植物的养料。植物与微生物两者协同

作用，有效地促进并完善水中有机质和营养盐的迁

移、转化、输出的过程。

4

.

4水生动物的适当放养

湖中适当放养蚌类、鱼类、螺狮等动物，延长食物

链，提高生物净化效果。蚌能不断滤水，将水中悬浮的

藻类及有机碎屑滤食、转化。螺狮主要摄食固着藻类，

并能分泌促絮凝物质，使湖水中的悬浮物质絮凝，作

为其食物，使水变清。

如投放少量滤食性鱼类(如鳞、缩)，它们可摄食

浮游生物。值得注意的是，红鲤不宜投放，因为它会摄

食螺狮，影

响螺狮对水质的净化功能;红鲤为底层鱼，

喜攻底泥，会加速底泥的再悬浮，使水变浑，影响透明

度。草鱼在水草未充分发展时不宜放，以免破坏水生

植被，但在植草发展过密时，可投放2一3尾，以去除

与转化过多水草。还可在水体中适时投放卿鱼、鲤鱼

等杂食性鱼类和崛鱼、妒鱼等肉食性鱼类，通过食物

链的作用，底栖动物和其他鱼类数量的增长。如

能在水面上放养数只鸳鸯和鸭子，既可水草和放

养水生动物数量的增长，又能丰富水面的景观。

生态环境维护管理措施

人工湖建成后的维护管理，是使人工湖水生态系

一376一人工湖生态设计方法研究卢莉琼

统保持良性循环与平衡的重要保证。为了更好地发挥

水体生态系统的自净作用，除了常规的水体养护外，

要注意对湖体输人量和输出量的控制。

5

.

1及时捞出落人湖中的枯枝落叶，决不让其在

湖中。

5

.

2定期清理湖底动、植物残体。

5

.

3严格控制外来污水的进人。

5.4控制岸边雨水，使之不进人湖体，前期雨水通过湖

边雨水管道进人市政管网排走。但中后期的雨水可排

人接触氧化池中，经过处理后可作为补给水之用。

5

.

5湖中种植的水生植物要定期收割。一般年收割4次，

这样，既可及时带出大量的氮、磷，又可促进生物的生长。

5.6湖中放养的水生动物应根据生长情况，适当追放

或捞出，使整个湖中的食物链保持通畅。另外，在水生

动物的管理中，要严格禁止向湖中投放人工饵料。

6.3人_工湖的生态管理是人工湖建设过程中的关键，

下一步应对建立人工湖水质维护规范进行研究。寻找

出人工湖这一小型生态系统维持生态平衡的关键所

在，建立影响人工湖生态系统的环境、生物因子和水

质状况之间关系的数学模型，以预测人工湖生态系统

的变化趋势，为人工湖生态系统管理提供依据。

6巫待解决的问题

由于人工湖是小型生态系统，自我机能较薄

弱，生态平衡极易受到外界因素的干扰，水质变化也

较快。为了更好地建立、维持人工湖生态系统的平衡、

应解决以下问题:

6

.

1水生植物的种植:具有净化功能的水生植物是否

适应在贫营养的环境中生长，以及如何在种植初期保

证水生植物的营养吸收。

6

.

2水生植物季节配置:冬季是水生植物生长代谢最

低的时期，如何在这一时期最大程度发挥水生植物的

景观和净化作用。

7参;考文献

1颜京松等.近十年生态工程在中国的进展.农村生态环境，

20(〕l，17(l):1一8，20.

2石岩等.浮游动物对净化湖泊富营养化的初步探讨.东北

水利水电，1998，3:31一33.

3葛谨等.不同程度富营

养化水中植物净化能力比较研究.

环境科学学报，1999，19(6):690一692.

4MitsehWJetal.Eeologiealen乡neering，Newyork:

BokSkogenPublishers，1993，(2):177一191

5Jir一gsongyan，Eeologiealengineeringforwastewa-

tertreatment，NewYork:BokSkogenPublishers

1991，80一94.

6Gu石terstamB.Eeo!ogiealengineeringforwastewa一

textreatment，NewYork:BokSkogenPublisllers.

1991，38一54.

7李文朝等，富营养水体中常绿水生植被组建及净化效果研

究.中国环境科学，1997，17(1):53一57.

8由文辉等.螺类与着生藻类的相互作用及其对沉水植物的

影响.生态学杂志，1999，18(3):54一58.

9任翱等.应用微生物组合技术治理富营养化水体的研究.

上海环境科学，1999，18(5):490.

(感谢颜京松教授、王祥荣教授、由文辉教授、黄

民生副教授对本研究的指导。)

责任编辑陆文浩(收到修改稿日期:2002一02一05

(上接第370页)

及最近1个月该企业超标报警信息。

系统为报警记录预留了处理结果输人接口，可输

入处理结果，以备查询。

3

.

2

.

3数据分析

系统可根据管理部门的需求，进行各种查询、统

计，自动生成污染源废水排放日、月、年报，计算各污

染源单污染因子的污染负荷或总污染负荷，帮助进行

污染大户的筛选。同时还具有提供历史数据比较等功

能，通过各类统计图反映数据分析结果，结合环境统

计、排污申报等信息进行综合分析。

周明天，汪文勇.TCP/IP网络原理与技术.北京二清华大

学出版社，1993.

责任编辑钟月华(收到修改稿日期:2002一02一02)

.‘

上海市有机农业发展研究报告”

日前通过专家鉴定

参考文献

吴邦灿等.现代环境监测技术北京:中国环境科学出版

社，1999

GeraldDCole.计算机网络.北京:学苑出版社，1994

上海发展有机农业将分三步走，起步阶段将花1一3年时

间，形成667hm2的生产规模;中期阶段将花5年时间形成

200OhinZ的生产规模;远期发展阶段将扩大面积到6667hm2，

占全市蔬菜、瓜果优质耕地的5%。同时，专家还建议应强化管

理，严格监督，制止农业生态环境继续恶化;采取控制手段，逐

渐减少农药和化肥的使用;加强有机废弃物的监督管理，实施

有机废弃物包括桔杆、家禽类、生活译剑汲的综合利用;建立“有

机农产品认证中心”，制定标准，完善有机农产品检测手段。

(葛松源)

一377一l，奥麒峨谬侣‘句:﹁!。半ShanghaiEnvironmentalSeiencesVol.21，No.6，June2002AbstraCtS

PlydemandbalaneesofheatandeleetriePower，and

objeetivefunetionoftheinstallationeaPacityofthe

CGS.Byusingthemodel，theeeonomieallyOPtimum

installationeaPaeitieswereestimatedunderseveralvaria一

tionsofbotheaPitaleostoftheCGSandthefuel

Priee.Thereduetionofsulfuroxidesandearbondiox一

idebytheintroduetionofCGSwereal

soevaluated.

Keywords:Naturalgaseogenerationsystem

HigheffieieneyFuelswitehing

MathematiealProgamming

LowPollution

StudyonManufaetureofPolyaiumjnumChloridewithWaste

HydroehloricACidandPoor一qualityKaolin

Huang2111HuYuehua

(DePt.ofMineralEngineering，CentralSouthUniversity·

Changsha410083)

JiangZhengfu

(Hui:ho“EnvironmentalProteetionServiceCorPoration，

豪

Huizho“516001)

StudyontheMethodofECologicalDesignofArtitjejaiLake

LuLiqiongXuYatongShiJialiang

(DeP乙ofEnvironmentalSeienceandTeehnology，EastChina

NormalUniversity，Shanghai200062)

TllisartielediseussedabouttheProteetionofwater

frombeingPollutedondeslgllandmanageme工Itofarti一

fieialLake.AeoordingtotheprineiPleofeeologyto

eonsiderdesignandmana罗mentofarti且Cia工lakeonthe

followingasPeets，suehasPrineiPleofdesigTI，measures

ofwaterPuri士icateonandmanagemellt，inordertosum一

marizeasetoffeasibleandPraeticablemeasuresfor

PromotingeoordinativedeveloPmentofalandseaPed，

eC0nomicandellVir0lllllelltall〕e工lefitarti口Ciallake.

Keywords:ArtifieiallakeEeologiealdesi即

WaterPurifieation

ManufaeturiflgtechnologyofPolyaluminumehloride

(DAC)withwastehydroehlorieaeidandPoo卜quality

kaolmhasbeen五ltroducedinthisartiele，it15notorily

usedtosolvethewayoutofloweoneentratedhydro一

e扭orieacideo爪a五iingfluorine，wlzieh15byProduetof

eertainehemiealjild哪ty，butalsoeomPrehensiveut且iZa一

tionofmineralresoureeinthatarea，torealizethe

uni士icati0IIofecononl」c，elwiron刀、ex竹alandsocialbenents.

Keywords:HydroehlorieaeidKaolin

PolyaluminumehlorideRoastExtraet

InvestigativeAnalysisonEnvironmentalAWareneSSof

PartialAreaResidentsinShanghaj

JiPing

(SehoolofChemiealEngineering，ShanghaiUnivesityof

Teehnology，Shanghai200065)

WangQing

(CaoyangCommuni今，PutuoDistrie丸Shanghai200061)

StudyonTeehniealProeessforTreatingPaPerMoney

PrintingWastewater

ChenGuoquan

(石尸Bofw七nzhouEconomyandTeehnologyDevelopment

Area，W云nzhou)

LiHaizhengBaiYuehua

(SehoolofE界viro刀mentalSc泛enceandEngineer玄ng，TOngj艺

University，Shanghai200092)

BasedonanalyzingthequalityofPaPermoney

PrintingwastewaterandlaboratoryexPeriment，toPut

forward34feasibleteehrxiealProeessesoflaboratoryex一

Fe阳nent，therestiltShowedaftereolnPansont】latehemlcal

PreciPitation+hydrol夕515一acldifleation+aerobieproCeSSWas

afeasibleProeessfortreatingPaPermoneyPrinting

wastewater，andeouldm喊tllenationaldiSChal，罗stalldard.

Keywords:PaPermoneyPrixltingwastewater

ChemiealPreeiPitation

Hydrolysis一aeidifieation

AerobieProeess

TeehnologiealflowI)roeess

ThisPaPeranalyzedthesituationandfeaturesof

reside爪S，environlllentalawarenesSandellVironmefltal

behaviorinCaoyangeommunityinaeeordaneewith

thequestionnaireonrefuseelassifiedeolleetion.lthas

beenfoundthat67%residentslearnedthemethodof

Classifyingandeollectingrefuse;%r骊dentsdoaware

oftheunPortanceofrefuseelassi工iedcolleetion;Through

variousmedia，residentseanobtainmanyinfor

mation

aboutenvironmentalProteetiontoimProvetheirenvi一

ronmentalawareness.Byfurtherstudy，ithasbeen

eoneludedthatresidentsbaekgroun〔5ofeulture，ineome

andoee叩ationdonotaffecttheirbehaviorseon1Pletely.

However，theirenvironmentalawarenesseanPlayan

imPortantroleintheirenvironmentalbehavior.Envi一

rollnzentaledueationaflddlssenlinationarethemainways

forimProvingtheirenvironmentaiawareness.

Keywords:Environmentalaware能ss

EnvironmefltalbehaVior

R吐ueclassi士iede0lleetion

Questionnaire

CaoyangeommunityofShanghai

.卜火

一390一