桃花溪流域彩云湖水环境保护工程的设计
1 彩云湖工程概况
桃花溪流域位于重庆市主城中心半岛西南部，流域面积为31．12 km2。桃花溪属长江一级支，发源于平顶山鼓楼寨，左支沟在两河口接纳右支后至鱼鳅浩注入长江。主河道长为15．79 km，河床平均坡降为1．29％。
桃花溪流域彩云湖水库工程位于重庆市九龙坡区和高新技术工业园区境内，水库大坝位于陈庹路大桥桃花溪上游约200 m的两河口处。水库坝址以上集水面积为11．26 km2，多年平均流量为0．355m3／s，径流量为1 116．94×104m3／a，是一座以防洪和生态用水功能为主，兼有改善城市人居环境功能的综合性水利工程，同时还可为下游桃花溪景观河道提供水源。该工程为小(I)型水库，正常高水位(272．00 m)时库容为168．00×104m3，设计洪水位(273．26 m)时相应库容为196×104m3。正常蓄水位时水库面积为20．38×104m2。
彩云湖属于人造湖泊，没有河流及地下水补给。从水质保护角度看，彩云湖不允许任何形式的污水不经处理直接排人。通过水量逐月平衡分析可知，除4月一8月降雨丰沛期自然降雨径流能维持湖水正常标高并满足下游景观河道生态用水需求外，其余月份均需要其他水源补水，理论年补水总量达2 115 234 m3。根据实际情况，确定以雨水辅以处理后的污水作为湖水水源。
彩云湖于2008年1月正式开始蓄水，2008年7月达到设计水位。
2 彩云湖污染源分析
一般来讲，城市湖泊水体的污染物主要来自城市生活污水、工业废水、城镇降雨径流、船舶流动污染、湖?白底泥内源污染、大气降尘等。彩云湖在围湖前铺设了环湖截污管道，以禁止生活污水、工业废水未经处理直接入湖。彩云湖是新蓄水的城市湖泊，湖底经整平压实处理，在相当长的一段时间内底泥内源污染不会对湖水水质产生明显影响。彩云湖位于市区，没有大型船只在湖内行驶，而大气降尘污染对水质影响甚微，这两类污染可忽略不计。彩云湖位于桃花溪流域低洼处，四周雨水自然向湖内汇集，降雨径流冲刷地面，运输、夹带地面泥沙、生物残体等污染物入湖，对湖水水质造成较大威胁。此外，由于需采用处理后的污水作为彩云湖的补水水源，因此也可能会对湖水水质有一定影响。
经上述分析，可以确定彩云湖的污染物主要来自城市降雨地表径流和处理后进人湖内的污水，必须采取一系列工程与生态相结合的水环境保护综合措施保障彩云湖水体水质。
3 湖水水质的保护措施
彩云湖水质保护工程采用外源与内源控制相结合、生态与工程措施相结合的综合性方案，主要包括：雨水截流净化工程、湖水人工循环工程、底水置换工程、人工复氧工程、湖岸消落带整治工程和水质生态保护工程。
3．1 环湖雨水截流净化带
在湖湾湖岸消落带上建立了雨水截流净化带，收集降雨地表径流并进行生态处理，使雨水得到净化后再入湖。雨水截流净化带内以碎石为基质并构成碎石床，其上栽种根系发达的地被植物，植物本身能吸收流经碎石床的营养物质，并且植物根系能够截留雨水径流中的悬浮物，污水流经碎石床的生物膜时也会得到净化。同时雨水截流净化带采用多点出水，可避免雨水对湖岸的冲刷。其剖面图见图1。
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3．2 湖水人工循环
彩云湖水面积相对较小，平面形状不规则，局部湖水流动缓慢、换水困难，容易造成死水，引起水质恶化。特别是湖湾地区水深较浅，很适宜藻类生长，是发生“水华”的敏感区域。
湖水人工循环是将处理后的补水利用重力经专用管道输送至湖湾，通过向湖湾注入循环水，促进水体流动，以保持湖水水质，防止“水华”发生。
3．3 人工复氧
缓流水体中的溶解氧含量低易导致水体水质恶化以及富营养化的发生，为此在彩云湖湖心、湖湾等处安装5套活水曝气装置，同时兼顾水景设计，设水上喷泉1套，形成表层和深层水的纵向水循环。活水曝气装置的平面布置图见图2。
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3．4 湖水置换工程
底部湖水的N、P等营养盐含量高于上部水体，为此定期从湖底排放部分湖水，缩短彩云湖换水周期，以加快营养物质输出，从而达到延缓水体水质恶化的目的。
利用泄洪管作为底水排放管道，在泄洪管旁设泄水阀，在补水量充足的月份开启泄水阀，排放湖底氮、磷浓度高的湖水。
底水排放选择在雨量充沛的季节，如每年4月一8月可充分利用自然降雨对湖水水量进行补充。枯水季节也应适当排水，排放频率和排放量可根据水质监测情况进行适当调整。
3．5 湖岸消落带整治工程
洪水位与常水位之间的岸边区域统称为消落带。彩云湖左岸消落带较陡，平均宽度仅为4 m，右侧湖湾处消落带较平缓，最宽处达20 m。彩云湖消落带上半部分种植挺水、沉水植物，下半部分种植沉水或潜水植物。消落带可种植风尾竹、马蔺、香蒲、水竹、小叶杜鹃、大叶杜鹃等，在土质较厚的地方相隔10 m左右种植一窝，可起到固岸和景观作用。浅滩水中种水棕竹(风车草)、巴毛、睡莲等，每隔l m种植一株，既可净化湖水又可作景观之用。缓坡地种韭兰、丛葱兰、麦冬草、吉祥草等，每窝一株，30株／m2；陡坡地种金边兰、紫鸭跖草等，每窝一株，6株／m2。
消落带剖面图见图3。
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3．6 水质生态保护
湖泊生态系统本身具有一定的自净能力，如水草、沉水植物、湖畔湿地等都是天然的净化器。根据彩云湖的主要污染源情况，以生态治理为原则，通过岸坡植被恢复、设置植物浮床以及人工放养鱼类等措施，降低湖水的氮、磷负荷，恢复合理水体生态循环。在彩云湖内人工放养鱼苗，采用清水养鱼的方式，不投饵，湖内鱼类的投放大致可以按鲢鱼55％、鳙鱼35％、鲫鱼和鲤鱼10％的比例进行，共投放鱼苗21万尾。由于彩云湖存在许多湖湾和死角，在库尾和各个死角处设置小型植物浮床，栽种具有一定除污能力的挺水植物，不仅能够保持水质，还可以美化湖岸环境。
4 彩云湖水质状况
2008年7月初彩云湖蓄水达到设计水位，除未安装人工复氧设施外，其他措施均得以实施。对彩云湖湖水进行了定期水质监测，结果见表1。
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可见通过采取工程和生态综合措施，除TN外彩云湖水其余主要指标均可满足景观水体的水质要求。
5 结语
作为桃花溪流域环境整治工程的重要组成部分，彩云湖水库既具有景观作用更具有重要的生态功能。通过对彩云湖进行综合环境保护，在保证水库水量的前提下减少入湖污染物、增加湖水流动性、缩短换水周期、综合治理与景观建设相结合，形成了良好的城市湖泊生态环境。可见对于汇水面积小、换水周期较长、受周边环境影响较大、环境容量较小且兼有景观功能的城市湖泊，采取以生态方式为主的综合水环境保护措施是可行且有效的。
参考文献：
[1] 张智，张勤，杨骏骅．重庆大学虎溪校区人工湖水体工程设计[J]．中国给水排水，2006，22(6)：50—53．
[2] 金相灿．湖泊富营养化控制和管理技术[M]．北京：化学工业出版社2001
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