以無錫城市發(fā)展集團有限公司黃曉峰為課題負責人，中國環(huán)境科學研究院姜霞為課題技術(shù)負責人，無錫市環(huán)保局為行政負責單位，并由無錫市環(huán)境監(jiān)測中心站、中科院南京地理與湖泊研究所、江南大學、南京大學、江蘇江達生態(tài)科技有限公司共同承擔的“十二五”水專項《太湖新城湖濱流域水質(zhì)改善與生態(tài)修復(fù)綜合示范》課題，開展了無錫市太湖新城180km2的水質(zhì)、水生態(tài)調(diào)查評估，編制了水質(zhì)改善綜合治理與保護方案，創(chuàng)新了基于固體緩釋碳源的地表水強化反硝化脫氮、利用短食物鏈進行低污染水體的生態(tài)恢復(fù)與水質(zhì)改善、淺水湖泊沉水植物修復(fù)分區(qū)及定植等三項技術(shù)，形成了太湖新城湖濱流域生態(tài)環(huán)境防治總體方案，并提出了太湖新城河網(wǎng)水系生態(tài)系統(tǒng)的長效管理機制，獲得授權(quán)專利31個、申請專利45個，發(fā)表論文76篇。  

無錫太湖新城作為“十二五”水專項太湖項目的綜合示范區(qū)，是太湖流域城鄉(xiāng)一體化快速城市化進程中的湖濱河網(wǎng)水系典型代表。課題以解決太湖新城水環(huán)境問題為目的，選擇了城市化快速進程中不同類型水體小流域開展集成關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、綜合示范和推廣應(yīng)用，實現(xiàn)區(qū)域水質(zhì)改善的目標。  

課題研發(fā)了企業(yè)退出區(qū)湖濱環(huán)境生態(tài)修復(fù)、生態(tài)恢復(fù)區(qū)清水廊道構(gòu)建與生態(tài)改善、退圩還湖區(qū)水質(zhì)改善與生態(tài)修復(fù)和城市景觀湖泊生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控等4項關(guān)鍵技術(shù)，形成了“高速發(fā)展的城市湖濱流域水質(zhì)改善與生態(tài)修復(fù)綜合整裝成套技術(shù)”。通過關(guān)鍵技術(shù)的工程示范和技術(shù)推廣，實現(xiàn)了太湖新城水質(zhì)明顯改善，其中河流水網(wǎng)基本消滅了劣Ⅴ類；示范區(qū)水質(zhì)，梁塘河TN、TP消減30%以上、長廣溪穩(wěn)定達到Ⅲ類、蠡河穩(wěn)定達到Ⅳ類、蠡湖穩(wěn)定達到Ⅲ類；退圩還湖區(qū)湖濱緩沖帶生態(tài)系統(tǒng)健康、穩(wěn)定；形成的全方位、立體化、業(yè)務(wù)化運行的城市河網(wǎng)水生態(tài)動態(tài)監(jiān)管平臺，為環(huán)境管理、政府決策、應(yīng)急處置等提供了有力支持。  

關(guān)鍵技術(shù)1：以固體緩釋碳源研發(fā)和陸域重金屬污染土壤修復(fù)為核心的工業(yè)企業(yè)退出區(qū)湖濱環(huán)境生態(tài)修復(fù)  

重點解決了企業(yè)退出區(qū)陸域污染組成成分復(fù)雜、城鎮(zhèn)地表徑流中氮、磷污染負荷高、直立硬質(zhì)化堤岸比例達51%、河道上游客水水質(zhì)（Ⅴ類）與水體目標（Ⅳ類）差距大的問題，形成了“土壤特征污染物篩查→土壤重金屬污染修復(fù)→城鎮(zhèn)地表徑流高效生態(tài)攔截→重污染河流生態(tài)重建和水質(zhì)改善”的企業(yè)退出區(qū)面源攔截與生態(tài)凈化關(guān)鍵技術(shù)。  

支撐技術(shù)1:土壤重金屬污染修復(fù)治理技術(shù)。針對退出區(qū)遺留土地含有大量重金屬的問題，研發(fā)了逼近式電動修復(fù)和曝氣式淋洗修復(fù)技術(shù)。在逼近式電動修復(fù)技術(shù)中，電極會隨著土壤的修復(fù)移動，已修復(fù)完成的土壤不需耗能，從而節(jié)約能耗。研制了曝氣式土壤淋洗設(shè)備，并篩選了適合工業(yè)企業(yè)退出區(qū)土壤特點的淋洗劑，最優(yōu)淋洗時間和液土比的條件下，對銅、鋅、鉻、鎳和鉛的去除率分別達到27.8%、25.9%、30.0%、39.4%和31.2%。  

支撐技術(shù)2:城鎮(zhèn)地表徑流高效生態(tài)攔截集成技術(shù)。針對退出區(qū)遺留土地中的氮、磷、有機物、重金屬污染問題，將直立硬質(zhì)堤岸改為坡度在3°～6°之間的自然型堤岸；篩選本地高吸收能力植物60余種，構(gòu)建喬-灌-草立體生態(tài)岸帶，建設(shè)梯形植草溝-滲濾強化減污系統(tǒng)，坡度5:1，深度50cm。攔截面源污染，實現(xiàn)入河降雨徑流COD、SS、TN和TP的平均削減率分別為58.5%、89.9%、54.8%和80.9%。  

支撐技術(shù)3:污染河流生態(tài)重建和水質(zhì)改善技術(shù)。采用固態(tài)緩釋碳源作為電子供體和微生物生長載體，通過自然掛膜，HRT2h條件下，平均脫氮效率為75.3%，出水TN穩(wěn)定在0.16mg/L~0.55mg/L。構(gòu)建沉水植物-生態(tài)草-挺水植物的梯級凈化系統(tǒng)，氮、磷、CODMn平均脫除效率分別為42.8%、35.1%、27.4%，出水水質(zhì)穩(wěn)定在Ⅳ類。  

此項關(guān)鍵技術(shù)在蠡河水質(zhì)改善和生態(tài)重建示范工程中得到規(guī)?；瘧?yīng)用，2016年施工后示范區(qū)水體的氨氮、總磷和高錳酸鹽指數(shù)與2012年相比分別削減52.3%、64.3%和56.2%，各類水質(zhì)監(jiān)測指標均達到Ⅳ類水平。  

關(guān)鍵技術(shù)2：以短食物鏈修復(fù)為核心的生態(tài)型清水廊道構(gòu)建與生態(tài)改善  

重點解決了生態(tài)恢復(fù)區(qū)面源污染、微污染水水質(zhì)提升和清水再造難題，形成了“園林景觀岸帶面源攔截與污染負荷消減→微污染河道生境改善與生態(tài)恢復(fù)→短食物鏈水體生態(tài)系統(tǒng)快速修復(fù)與調(diào)控”的清水廊道構(gòu)建與生態(tài)改善成套技術(shù)。  

支撐技術(shù)1:岸帶面源攔截與污染負荷消減集成技術(shù)。針對濕地建設(shè)中重景觀輕水質(zhì)、園林景觀施肥污染的問題，構(gòu)建園林景觀岸帶面源攔截生態(tài)溝技術(shù)，填料采用硫磺/石灰/木屑柱式填充床，以厭氧污泥為接種，實現(xiàn)入河徑流水質(zhì)顯著改善；針對主河道支浜N、P及COD偏高的特點，研發(fā)了生物浮床+附著基+底棲生物復(fù)合系統(tǒng)生境改善技術(shù)，引入底棲生物紋沼螺，通過刮食附著基與浮床植物根系上的附著生物，提高了營養(yǎng)鹽的吸附能力，促進了浮床植物生長。技術(shù)成本約100元/m2，示范區(qū)河道中TN含量降幅為68.65%，TP含量降幅為53.43%。  

支撐技術(shù)2:短食物鏈水體生態(tài)系統(tǒng)快速修復(fù)與調(diào)控技術(shù)。通過合理調(diào)控水生生態(tài)系統(tǒng)中的濾食性河蜆和牧食性螺類的種類與數(shù)量，有效控制內(nèi)源釋放、降低懸浮物濃度和增加透明度，從而達到恢復(fù)沉水植物目的。底棲生物合理調(diào)控可使水生植被的生長率提高25%~30%。示范工程建成兩年，穩(wěn)定塘水生植被覆蓋度始終保持在70%左右，水質(zhì)穩(wěn)定在Ⅱ類~Ⅲ類水平。  

此項關(guān)鍵技術(shù)在長廣溪二期濕地建設(shè)中得到規(guī)?；夹g(shù)驗證，運行后氨氮削減41.48%；總磷削減34.46%；CODMn削減40%；水質(zhì)指標穩(wěn)定在地表水Ⅲ類水平。  

關(guān)鍵技術(shù)3：以生態(tài)微地形構(gòu)造與水生植物恢復(fù)為核心的退圩還湖區(qū)生態(tài)重建  

針對親水河流域圍湖造田導(dǎo)致的湖濱帶生境喪失和自凈功能衰退等問題，通過關(guān)鍵技術(shù)突破和系統(tǒng)集成，解決了退圩還湖區(qū)域的底泥原位利用、提高水環(huán)境生物多樣性、水質(zhì)凈化的技術(shù)難題，形成了退圩還湖區(qū)水質(zhì)改善與生態(tài)修復(fù)成套技術(shù)。  

支撐技術(shù)1：湖濱及水域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能技術(shù)。針對湖濱帶受水流沖刷，在重力作用下岸坡產(chǎn)生崩落、崩塌和滑坡等問題，構(gòu)建柳樹條扦插型堤岸：將柳條插入岸坡土壤內(nèi)，岸坡植被種植苔草、麥冬等植被；枝條格柵與濕地結(jié)合型堤岸：每隔0.6m~1m打下木樁，再編制柳條格柵，在格柵內(nèi)用砂石料填充，種植水生植物，構(gòu)建人工濕地；生態(tài)網(wǎng)格石籠型堤岸：用鍍鋅鐵絲扎成籠體，將石料與泥土按3:1比例混合后填入籠中，然后將石籠單元層疊擺放并連成一體。進行堤岸形態(tài)設(shè)計，設(shè)計成凸出濱岸帶和凹陷濱岸帶兩種形態(tài)，形成“侵蝕型微生境”和“沉積型微生境”。凸出濱岸帶由于風力、水流作用往往容易發(fā)生侵蝕，屬于侵蝕區(qū)域。在此區(qū)域岸邊及淺灘區(qū)種植挺水及浮葉等植物防止侵蝕；凹陷濱岸帶屬于沉積區(qū)域，水流較緩，水中懸浮物容易在此處沉積，適當恢復(fù)沼型植被，可有效促進沉積作用，利于營養(yǎng)物質(zhì)富集，便于污染物的集中處理。  

支撐技術(shù)2：湖濱及水域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)并穩(wěn)態(tài)維持技術(shù)。針對不同污染負荷的來水，通過多級處理單元的逐級凈化處理，在植物、基質(zhì)及微生物的協(xié)同作用下，降低水體中的超標指標濃度，實現(xiàn)水質(zhì)的凈化，改善區(qū)域水環(huán)境。退圩還湖區(qū)分別構(gòu)建前置沉淀塘和復(fù)合人工濕地處理單元，其中水力停留時間為12h，水力負荷為0.6m3/m2·d，對BOD、CODMn、TSS去除率可達90%以上，具有高效、低耗、簡易的特點，并兼具景觀效果。針對水環(huán)境生物多樣性衰退，通過構(gòu)建生態(tài)緩沖區(qū)，研發(fā)水生植物生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)：①選擇生命力強、凈化效果好的水生植物作為先鋒種，同時少量配置一些伴生種，增加物種多樣性和生物量。②沉水植物分上、中、下3個層次布置，一方面符合水生植物生態(tài)習性，另一方面形成立體層次。沉水植物以30株/m2~100株/m2的密度種植，避免影響水中倒影及景觀透視。③構(gòu)建單優(yōu)群落和混合群落，黑藻和穗花狐尾藻是優(yōu)勢種，具有明顯的競爭優(yōu)勢，工程實踐中，在保持基地穩(wěn)定條件下綜合考慮植株的生物量、成活率、生物多樣性等因素。  

此項成套技術(shù)在200畝的貢湖灣東、西試驗區(qū)得到規(guī)模化應(yīng)用，恢復(fù)后的水生植被結(jié)構(gòu)完整，生物多樣性豐富，覆蓋度達到50%，實現(xiàn)了氮磷污染負荷總量削減20%、水質(zhì)達到地表水Ⅳ類標準的目標。  

關(guān)鍵技術(shù)4：以沉水植物修復(fù)分區(qū)及一體化定植技術(shù)為核心的景觀湖泊生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控  

針對城市景觀湖泊透明度低、水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單一脆弱、生態(tài)自我維持能力低等問題，重點解決了低透明度、高風浪景觀湖泊沉水植物恢復(fù)優(yōu)先域劃分、逆境生境改善、沉水植物一體化定植的技術(shù)難題，形成了“沉水植物恢復(fù)適宜區(qū)劃分→逆境生境改善→沉水植物一體化定指恢復(fù)技術(shù)”的景觀湖泊沉水植物恢復(fù)和穩(wěn)態(tài)維持成套技術(shù)。  

支撐技術(shù)1：沉水植物修復(fù)的分區(qū)技術(shù)。針對沉水植物恢復(fù)機制復(fù)雜，影響因素眾多等問題，根據(jù)生態(tài)學原理，提出沉水植物分區(qū)、分期修復(fù)策略。以光補償深度與水深的比值（Qi）和底泥有機質(zhì)含量（LOI）為依據(jù)，將水域初步劃分為“適宜區(qū)”（Qi≥1且LOI≤5%）、“過渡區(qū)”（Qi≥1且5%  

支撐技術(shù)2：逆境生境改善技術(shù)。突破了以生態(tài)潛壩、多級攔截凈化系統(tǒng)和局部高污染底泥改良為重點的逆境生境改善技術(shù)。石籠網(wǎng)箱內(nèi)種植密齒苦草作為生態(tài)潛壩系統(tǒng)，具有消浪、固岸和壩基介質(zhì)-壩體生物附著等功能，通過減緩水體流速和提高底棲生物多樣性改善了沉水植物恢復(fù)的基礎(chǔ)生境條件；利用菹草-菱角組合模塊形成懸浮物多級攔截凈化立體植物墻，降低了風浪擾動，吸附了懸浮顆粒，進一步提高了透明度，改善生境條件。以可交換態(tài)氨氮75mg/kg和150mg/kg為閾值分為重污染區(qū)和輕度污染區(qū)，利用理化和水生植物聯(lián)合的局部高氮磷污染底泥改良技術(shù)，實現(xiàn)局部黑臭污染底泥微生境的快速修復(fù)與改造，確保植被系統(tǒng)景觀效應(yīng)和可自然穩(wěn)定維持的修復(fù)效果。通過逆境生境改善技術(shù)，實現(xiàn)水體透明度年均值提高41cm,懸浮物降低16.51mg/L,顆粒態(tài)總氮降低0.51mg/L，顆粒態(tài)總磷降低0.04mg/L。  

支撐技術(shù)3：沉水植物一體化定植恢復(fù)技術(shù)。創(chuàng)新發(fā)展了密齒苦草的水下草坪培育技術(shù)，有效解決了傳統(tǒng)恢復(fù)工藝中點狀先鋒沉水植物群落穩(wěn)定性差、極端基底環(huán)境成活率低的難題。育苗盤沿豎直方向疊放，第一育苗盤距離水體表面50cm，兩個盤間隔30cm~50cm；根據(jù)不同水深、底質(zhì)的生境恢復(fù)條件，完成區(qū)塊化沉水植物的快速定植恢復(fù)。利用水下草坪基質(zhì)的覆蓋和吸附作用，設(shè)置兩株密齒苦草的距離為6cm，固定層厚度為3cm；基質(zhì)層黃土厚度4cm；氨氮吸附層為沸石粉層，厚度3cm。解決了沉水植物在高有機質(zhì)和氨氮的半流體狀態(tài)底泥中不能過夏的問題，逐步形成沉水植物穩(wěn)定健康的維持機制，促進水生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展。  

這一成套技術(shù)在100畝的蠡湖水生植物恢復(fù)工程中得到規(guī)?；瘧?yīng)用，水體中總氮和總磷的年均值由8.82mg/L和0.34mg/L降至0.73mg/L和0.04mg/L，透明度年均值從0.3m提高至1.0m；沉水植物覆蓋度達到40%以上。  

標志性成果：高速發(fā)展的城市湖濱流域水質(zhì)改善與生態(tài)修復(fù)綜合成套技術(shù)  

針對太湖新城水系類型多樣，人口與社會經(jīng)濟壓力加大，污染來源復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境問題空間異質(zhì)性大，修復(fù)目標高等環(huán)境現(xiàn)狀，通過四年多的研發(fā)和示范應(yīng)用，在形成快速發(fā)展的濱河城市“人－城－河－湖”和諧的水環(huán)境綜合整治體系和“水優(yōu)、水活、水清、水美”水生態(tài)文明格局的基礎(chǔ)之上，從“陸域面源攔截-河道清水廊道構(gòu)建-湖濱水域生態(tài)修復(fù)-區(qū)域監(jiān)管評估”等方面集成了4項關(guān)鍵技術(shù)，形成了高速發(fā)展的城市湖濱流域水質(zhì)改善與生態(tài)修復(fù)綜合整裝成套技術(shù)。  

在整裝成套工程技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用和依托工程推廣的基礎(chǔ)上，編制了太湖新城河網(wǎng)水系生態(tài)系統(tǒng)健康管理指南和不同類型水體水質(zhì)改善與生態(tài)修復(fù)實施方案，技術(shù)支撐了太湖新城180km2水質(zhì)的整體提升。  

成果應(yīng)用：為相關(guān)水污染治理工程提供技術(shù)支撐  

為無錫市水污染治理工程提供了強有力的技術(shù)支撐  

課題技術(shù)成果全面支撐了太湖新城水污染防治工程項目，太湖新城水環(huán)境質(zhì)量明顯改善，為無錫市水生態(tài)文明城市建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。與2011年相比，2016年太湖新城水質(zhì)顯著改善，骨干河道高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總氮和總磷由8.00mg/L、1.82mg/L、4.46mg/L、和0.18mg/L下降到5.50mg/L、0.67mg/L、2.38mg/L和0.09mg/L，總氮和總磷的降幅分別達到63.27%和51.97%，蠡湖從Ⅳ類為主的水體，改善到Ⅲ類水質(zhì)可達6個月以上；梁塘河水質(zhì)基本消除劣Ⅴ類；長廣溪河道水質(zhì)穩(wěn)定達到地表水Ⅲ類；蠡河河道水質(zhì)穩(wěn)定達到地表水Ⅳ類；退圩還湖區(qū)湖濱緩沖帶生態(tài)系統(tǒng)健康、穩(wěn)定，水質(zhì)穩(wěn)定達到地表水Ⅲ類；無錫治水辦的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，太湖新城區(qū)域內(nèi)各支浜全面消除劣Ⅴ類水質(zhì)，區(qū)域內(nèi)水質(zhì)提升了兩個等級。  

為其他省市的相關(guān)水污染治理工程提供了技術(shù)支撐  

相關(guān)成果在湖北省丹江口水庫生態(tài)修復(fù)、黑龍江省穆棱河（小興凱湖）小流域水生植被修復(fù)、浙江省湖州南北塘生態(tài)修復(fù)工程、河南省鄭州龍子湖清水型構(gòu)建工程和四川省成都市錦城湖水生態(tài)重建工程中得到了技術(shù)應(yīng)用。  

供稿：“十二五”水專項太湖新城課題組（無錫城市發(fā)展集團）  

生態(tài)溝渠  

無錫太湖新城河網(wǎng)水系東聯(lián)京杭大運河，西靠梅梁湖，南通太湖，北接梁塘河和蠡湖，形成一個相對閉合的水系體系。區(qū)域內(nèi)共有大小河道約300條，總長約350km，是“城市型湖濱小流域”的典型代表。南北向主干河道有長廣溪、蠡河、尚賢河，東西向主干河道有梁塘河、秀水河、碧水河、清水河，加之蠡湖，形成“一湖、四橫、三縱”的空間格局。  

快速城鄉(xiāng)一體化進程中的太湖新城在課題設(shè)立之初，具有人口與社會經(jīng)濟壓力加大、流域污染來源復(fù)雜、河道水質(zhì)差，區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題空間異質(zhì)性大等特點。為解決快速城市化進程中的各種類型的污染問題，提升區(qū)域水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，為類似區(qū)域提供可復(fù)制的治理與修復(fù)模式和案例，課題以太湖新城3種典型污染類型河流【重污染河流的區(qū)域控源減排（梁塘河）、企業(yè)退出區(qū)的土壤重金屬和有機污染攔截（蠡河）、清水廊道構(gòu)建型（長廣溪）】、城市內(nèi)湖水質(zhì)提升與優(yōu)化調(diào)控（蠡湖）、退圩還湖區(qū)生態(tài)重建與結(jié)構(gòu)優(yōu)化為對象，以水質(zhì)提升和生態(tài)改善為目標，開展成套技術(shù)研發(fā)與工程應(yīng)用，實現(xiàn)了“技術(shù)比選-集成與示范-工程效果”的有機結(jié)合，體現(xiàn)了“政、產(chǎn)、學、研、用”研究思路。課題的實施是對過去示范研究的大集成，一方面為太湖新城的環(huán)境綜合整治提供技術(shù)支撐，另一方面也大大減輕了太湖重要水源地貢湖的環(huán)境壓力。

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