基于富营养化湖泊治理的生产性景观设计与研究

2023-02-25

社会经济的快速发展、城镇化的进程、农业耕作方式的改变对生态环境造成了巨大的破坏,云南九大高原湖泊中的星云湖也因此受到污染,其中尤为突出的是藻类水华的爆发,对沿湖居民的生产生活造成了极大的影响。水体富营养化对湖区环境和人类健康也造成极大危害,必须采取有效措施进行治理。虽然针对此类问题国内外也提出了众多的治理方案和策略,但往往因为投资大、见效慢,对沿湖居民的生产、生活产生负面影响等方面的问题,大都收效甚微。所以迫切需要一种能在对富营养化湖泊进行治理时,兼顾沿湖居民利益的综合治理思路。

一、玉溪市江川县星云湖泊项目背景及概况

1、星云湖泊项目背景

云南九大高原湖泊之一的星云湖是云贵高原上的一颗明珠,是沿湖居民依湖而居的重要生活来源和依靠。但随着周边城镇的发展,和湖边农田大量化肥的使用,大量未经处理的污染物排入湖区,使得水中氮磷营养物质不断积累造成水体富营养化。生态系统受到破坏,并出现藻类大量繁殖、水体透明度下降、水体发黑并伴有腥臭,以及沉水植物消亡等方面的问题,严重破坏了城市湖泊的优美景观,降低了沿湖居民的生活品质和经济收入。

2、星云湖现有污染情况及治理现状分析

星云湖位于云南省玉溪市江川县境内,是珠江流域南盘江水系的源头湖泊,为半封闭高原断陷型浅水湖。具有城市供水、工农业用水、调蓄、防洪、旅游和水产养殖等多种功能。随着当地经济发展,排入湖泊的工业和生活污水大幅增加。农民耕作中大量施用农药和化肥,造成污染随地表径流大量流入湖中,严重污染了星云湖的水质。此外,沿湖大量网箱鱼类养殖,大规模的饲料喂养使得湖区污染更加严重。这一切使得湖泊富营养化加剧,湖泊自身净化能力降低,水质急剧恶化。1982年星云湖水质是I-II类,到1995年,湖水已经严重退化到了Ⅳ类,近年来已是处于劣V类水质。湖泊水体严重超载,水质急剧恶化,水体富营养化异常严重,城市供水功能已经完全丧失。

星云湖区的主要污染源为周围耕地的农业面源污染。农户在施肥上很少考虑投入成本,而注重最大产值,导致在单位时间内单位面积的施氮、磷量较大,且施肥盲目性较大,以经验为主,不利于农业与湖水治理和保护的平衡协调发展。还有较多农户从事畜禽养殖,化肥、农药和畜禽养殖污染共同构成星云湖的最大污染源,其排放量和入湖量约占入湖污染负荷总量的70%。

在星云湖污染后,当地投入了大量的人力和物力,对富营养化进行治理,尝试采用多种方法进行控制,主要包括截污、清淤、投加化学药品和生态工程等。但因为所采用的方式成本过高、且对生态环境具有潜在危险,要彻底改变现状,仍有不小的困难。因而政府提出限制农民耕种的措施,这样又导致农民因为失去耕地而缺乏收入的恶性循环。因此如何在治理星云湖水体污染的同时保障周边居民收入就具有了重要意义。

二、设计理念

本课题从“人与自然共赢”的角度来探索江川县富营养化水体治理的方法。“富营养化的水体就是农作物最好的肥料”,水生植被不仅是初级生产力的主要组成部分,而且在美化水体景观、净化水质、保持营养平衡和生态平衡方面有显著的功效。首先,利用景观植物生态浮床技术通过湖面农作物的种植来吸收水体富营养;其次,通过水上农场设计让农业生产形成特色景观;最后,通过水上农场维护用房到商业、民宿用房的转变,带动当地水上特色旅游经济的发展,为星云湖治理除“病根”。

基于生态浮床技术基础与生态景观设计的结合,形成能满足水体治理、农业生产、特色旅游的综合性景观。实现生态建设、景观设计和湖泊景区发展的协调与统一,促进湖泊生态系统的良性循环,为沿湖区域居民全面实现小康社会提供必备的生态环境基础。

三、方案设计

1、第一阶段:“变废为宝”,利用水上农作物种植,吸收水体富营养

以空心菜为例:空心菜能够很好地适应生长于低浓度养分的星云湖水体环境,并且前期表现为较短的缓苗期(7d),后期则枝叶生长旺盛;在空心菜的6次茎叶收割周期中,其生长量呈现出“先增后降”的趋势,且茎叶生长量较高;空心菜的养分含量主要分配在茎叶,茎叶中总N、总P、总K含量分别为3.43%、0.74%、6.25%;空心菜对星云湖湖水养分具有较强的吸收净化能力,吸收星云湖湖水中的N、P、K量较高,空心菜的生长量与茎叶养分吸收量和湖水养分量之间存在一定的相关性。利用空心菜漂浮种植于星云湖水面,产生了明显的经济效益及显著的生态效益。

用农作物治理污染,利用农场桥干预湖流流向,同时利用生态浮床种植技术使植物吸收水体富营养。当单户种植向有机农场转变时,为农民安置维护用房。此阶段农民收入为农作收入。维护用房加上传统网箱养殖和生态浮床种植的组合后,发展成有机农场组合单元,同时形成水上与水下的可循环生态系统。如图1