摘 要

湖泊湿地景观是构成城市生态系统的重要部分，具有很多的生态功能以及社会服务类的功能，然而随着经济的发展和城市化进程的大幅推进等一系列人类活动，导致了湖泊湿地景观原有的生态系统遭到破坏，功能下降，城区内湖泊富营养化问题突出、水质恶化，严重削弱了其景观效果，间接的影响了城市经济的可持续发展。湿地生态工程是一种对污染景观水体处理的环境友好型技术，其应用对城市社会经济的增长和环境的可持续发展具有重要的现实意义。本研究拟在对武汉市城区湖泊湿地景观与水质现状进行调查分析的基础上，找出其存在的环境污染问题；并针对武汉市湿地建设的实际情况提出景观水体污染治理的思路、对策与规划；同时对人工湿地的构建进行经济、生态、社会效益分析。最后，以武汉市月湖三号人工湿地为例简要介绍其运行工艺，并对其运行效果进行分析。结果如下：

1. 武汉市的东湖、南湖等湖泊景观水体虽然已经在治理过程中，但水质改善并不明显，只有少部分湖泊水质达标，大部分水体仍然处于不同程度的富营养化状态，小区水体恶化严重。
2. 人工湿地的构建将在经济上提供了水资源和一些动植物产品，在生态上维持了生物多样性、调节流量、补充地下水、净化污染物以及调节城市小气候，在社会效益上提了娱乐休闲的环境和教育科研的对象及材料。无论从哪方面都会给武汉市带来巨大收益。武汉市的多湖泊地理位置很适合人工湿地的建造。
3. 月湖湿地生态工程的建造改善了小月湖的水体污染问题，出水达到地表V类标准，TSS、BOD₅、COD、TN、TP的去除率分别为88.8%、67.2%、71.7%、67.8%、60.7%，人工湿地在治理湖泊景观水体方面效果显著。

关键词：景观水体；人工湿地；污染治理；生态工程；效益分析

Abstract

Lake wetland landscape is an important part of urban ecological system, which has a lot of ecological function and social service function.But with the development of economy and greatly promote the urbanization and a series of human activities,the original ecosystem of lake wetland landscape was destroyed.The function of the ecosystem declines.And the problem of lake eutrophication in urban area is prominent.And the deterioration of lake water quality seriously weakens its landscape effect and affects the sustainable development of urban economy.Wetland ecological engineering is an environmentally friendly technology for the treatment of polluted landscape water. Its application has important practical significance for the sustainable development of urban economy and environment.Based on the investigation and analysis of the status que of lake wetland landscape and water quality in Wuhan city, this study aims to find out the existing environmental pollution problems.In view of the actual situation of wetland construction in Wuhan city, this paper puts forward the ideas, countermeasures and planning of landscape water pollution control.Meanwhile, the economic, ecological and social benefits of constructed wetlands are analyzed.Finally, taking the artificial wetland of yuehu no.3 in Wuhan city as an example, this paper briefly introduces its operation technology and analyzes its operation effect.The results are as follows:

1. Although the landscape water bodies of Wuhan's east lake, south lake and other lakes are in the process of treatment, the improvement of water quality is not obvious. Only a small part of the lakes meet the water quality standards. Most of the water bodies are still in the eutrophication state of varying degrees, and the water bodies in the community are seriously deteriorated.
2. The construction of constructed wetlands will provide water resources and some animal and plant products economically, maintain biological diversity, regulate flow, replenish groundwater, purify pollutants and regulate urban microclimate ecologically, and provide recreational environment, objects and materials for education and scientific research in terms of social benefits.No matter from which aspect will bring huge benefits to Wuhan.The location of wuhan's many lakes is suitable for the construction of artificial wetlands.
3. The construction of the ecological engineering of yuehu wetland improved the water pollution of xiaoyuehu lake, and the effluent reached the surface V standard. The removal rates of TSS, BOD5, COD, TN and TP were 88.8%, 67.2%, 71.7%, 67.8% and 60.7%, respectively.constructed wetlands have a significant effect on the treatment of lake landscape water.

Key words: Landscape water body,Artificial wetland,Pollution control,Ecological engineering,Benefit analysis.

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究目的及意义 1

1.3 景观水体污染治理的工艺修复方法 1

1.3.1 物理修复技术 2

1.3.2 化学修复技术 3

1.3.3 生物-生态修复技术 4

1.4 人工湿地技术在景观水体治理方面的研究与应用 5

1.4.1 人工湿地技术国外研究与应用 5

1.4.2 人工湿地技术国内研究与应用 5

第2章 研究区域与研究内容 7

2.1 研究区域概况 7

2.2 武汉市湖泊景观水体污染现状 7

2.3 武汉市湖泊湿地现状 9

2.4 主要研究内容 9

2.5 研究拟采用的技术方案 9

第3章 武汉市湖泊湿地景观水体分析 11

3.1 东湖水体 11

3.1.1 东湖水体水质现状与富营养化程度 11

3.1.2 东湖水体污染源与污染现状 12

3.2 南湖水体调查 13

3.2.1 南湖水质现状与富营养化程度 13

3.2.2 南湖排污口污染现状 13

3.3 东湖和南湖的建议及对策 14

3.4 武汉市湿地景观存在的问题 16

3.4.1 武汉市天然湿地景观存在的问题 16

3.4.2 武汉市人工湿地景观存在的问题 17

3.4.3 武汉市湿地景观建设建议 18

3.5 景观湿地治理思路及原则 18

3.5.1 治理思路 19

3.5.2 治理原则 19

第4章 湿地生态工程的类型与效益分析 20

4.1 人工湿地类型 20

4.2 人工湿地污水净化原理 21

4.3 景观水体人工湿地的经济性分析 22

4.4 景观水体湿地治理的生态效益分析 23

4.5 景观水体人工湿地治理的社会效益分析 24

第5章 实例分析——以武汉市月湖三号人工湿地为例 25

5.1 月湖湿地工程背景介绍 25

5.2 处理工艺介绍 26

5.3 月湖三号人工湿地工艺流程 28

5.4 湿地运行效果分析 28

第6章 结论与问题分析 30

6.1 结论 30

6.2 问题分析 30

参考文献 31

致谢 33

1. 绪论
   1. 研究背景

我国的湖泊湿地众多，据不完全统计，我国约有2759个湖泊，总面积达到91019平方千米约占国土面积的0.95%，但是在现实中湖泊所发挥的功能、作用、经济效益及其所覆盖的面积范围都要远远高于上述的比例。湖泊作为一种水资源与人类的生存和发展息息相关，其在防洪、抗洪、供水、旅游、航运以及维护区域生态系统的生态平衡等方面发挥着重要作用。随着旅游形式的快速发展，人们生活水平的快速提高，城市内的大多数湖泊成为风景区，湖景小区逐渐成为人们买房居住的首选，湖泊的水体成为景观水体。在我国湖泊最多的省份就是有着“千湖之省”之称的湖北省，而在湖北省内又以武汉市的湖泊最多，因此武汉市被称为“百湖之市”，其中湿地景观是该城市生态系统的关键组成部分。然而随着经济的发展、城市化步伐的加快，人们超强度的开发和利用湖泊资源，造成了水环境恶化、水资源短缺、水体富营养化严重、水灾害频发的一系列污染问题。1991年对我国121个大型湖泊进行的调查资料显示，有51%的湖泊水体逐渐开始富营养化。1996年对26个国控湖泊的调查表明，已经有86%的湖泊出现不同程度的富营养化的现象^[1]。这还是20多年前的调查结果，由此可见湖泊的水体污染已经十分严重了，严重削弱了其景观效果，并给周围生活的居民带来了一定的困扰。

因此，湖泊污染水体的生态修复是十分必要。受污染的景观水体急需采取有效的措施进行景观水体的污染预防与修复，恢复其水质指标及其景观效果，减少政府的经济及人力投入。

• 1. 研究目的及意义

景观水体的污染类型不同于城市生活污水、农业废水、工业废水等传统的水体污染类型，由于其生态功能、污染类别以及观赏需求等特点，难以直接采用传统的集中处理技术来进行污染治理^[2]。湿地生态工程是一种对污染景观水体处理的环境友好型技术，在治理污水的同时还有一定的景观效果，能够利用自身的净化能力实现景观水体的自我净化、自我维持，实现景观水体的可持续发展，从根本上解决水体污染恶化的问题，节省经济投入，因此湿地生态工程是治理城市湖泊景观水体的污染的重要方法之一。本论文拟在对武汉市湖泊景观水体调查的基础上，找出其存在的问题，并针对其存在的问题提出合理化的建议对策，最后以武汉市月湖湿地生态工程为例，系统的分析湿地工程建设，以期为受污染城市湖泊水体修复的湿地生态工程的推广示范,提供理论及实践依据。

• 1. 景观水体污染治理的工艺修复方法

景观水体的污染治理不同于城市生活污水和工业废水的传统式集中处理，从水污染的共性而言，城市污水治理技术中的方法同样适用于景观水体的污染防治，但景观水体有其特殊的方面，如景观美学，流动性等特点，限制了其治理方面的技术。目前国内外适用于景观水体的污染治理技术主要有三方面：物理修复法、化学修复法以及生物-生态修复法。

• • 1. 物理修复技术

物理修复法主要有外源控制法、底泥疏浚法、增氧曝气法、引水换水、机械除藻以及水动力循环过滤技术。

1. 外源控制法：外源主要是指一些未经处理的生活污水、枯枝败叶、农田农药以及游客、居民随意丢弃的垃圾等，只有严格的监管这些外源污染物的入侵才能为治理内源污染提供良好的治理环境。
2. 底泥疏浚：底泥中沉淀了大量污染物质，通过长期的堆积，释放更多的污染物，成为景观水体内部的污染源泉，通过人工方法，对河道、湖底等景观水体的底泥进行清理，可以有效的去除污染物质，但人工耗费太大^[3]。虽然底泥的去除可以有效的控制水体中的污染物，但底泥的缺失同样破坏了水底的生态系统，因此，在底泥疏浚的同时也要对湖底进行修复措施。
3. 增氧曝气：当水体受到污染时，水中会存在大量的有机物，而水中的微生物细菌等会利用氧气把这些有机物分解、转化，这就导致了水中的溶解氧不足，造成更严重的水体污染。因此，适当的向污染水体中增氧曝气，可以有效的缓解水体自我净化压力。
4. 引水换水：当水体中污染物浓度较高时，可以适当引入无污染的水体，以此来稀释污染物浓度，缓解水体压力。但是这种方法耗费较大，只适合小型的湖泊、公园等景观水体。
5. 机械除藻：机械除藻一般用于水体已经或开始出现水华等水体富营养化现象，通过人工除藻机械对水面上的藻类进行清除，防治水体污染进一步恶化，但是机械除藻并没有从根本上解决水质问题，还需其它措施辅助进行。
6. 水动力循环过滤技术：水动力循环技术与增氧曝气技术的出发点是一样的都是增加水体中的溶解氧，只不过水动力循环技术是通过增加水体的流动性从而增加溶解氧的含量并过滤泥沙等污染物，减少底泥沉淀。
7. 物理修复优缺点对比分析

表2.1 物理修复方法对比

• • 1. 化学修复技术

化学修复法主要有化学除藻法、加药气浮法、沉淀钝化技术以及化学固定金属技术等。

1. 化学除藻：化学除藻可以有效的抑制藻类的生长，是富营养化湖泊严重时的应急措施。最常用的化学除藻剂是硫酸铜，混凝剂多为PAM、氯化铁等。化学除藻法曾经应用于滇池草海的治理，在试验中，虽然效果显著但是并没有从根本上解决滇池的富营养化问题。
2. 加药气浮：通过向被污染的水体中投加药剂，使水体产生大量气泡，利用气泡的顶托作用使水体中的悬浮颗粒漂浮在水面从而达到去除效果。
3. 沉淀钝化：水体中的磷是湖泊等景观水体富营养化的主要原因之一，通过投加药剂使磷沉淀钝化，可以有效的缓解底泥中磷的释放。沉淀钝化效果显著但一般被当做临时措施。
4. 化学固定金属：水体的污染中也包括重金属的污染且去除难度大，通过化学药剂与金属离子的化学反应，使污染水体中的重金属沉淀，是重金属污染的有效治理方法。
5. 化学修复技术对比分析

表2.2 化学修复方法对比

• • 1. 生物-生态修复技术

生物-生态修复法主要包括生物过滤技术即渗流生物膜技术、微生物技术以及人工湿地技术等。

1. 渗流生物膜技术：通过在水体底部铺设一层天然材料，使其表面形成一层以微生物为主的可降解污染物的粘膜，来达到去除污染物的目的，
2. 微生物技术：微生物有很强的降解作用，在受污染的水体中投加成品菌株或者被驯化后的菌株，利用其代谢能力，可以快速的分解水体中的有机污染物。目前较为成熟的技术有CBS技术和EM技术。虽然微生物技术的处理效果高，但外来微生物很可以对原本的生态系统造成冲击。
3. 人工湿地技术：通过人工种植水生植物，利用水生植物根系的吸附作用去除营养化物质，同时水生植物，为其它生物提供生存环境形成完整的生态系统，使其具有一定的自我净化能力。
4. 生物-生态修复技术对比分析

表2.3 生物生态技术对比

景观水体的污染治理需要根据其污染规模的大小、污染的严重程度以及其污染地理位置的特殊性来采取适当的修复方法，不能盲目的采用最先进的技术，否则不但达不到其处理的期望还会进一步加重水体的污染，造成经济损失和人力损失。

• 1. 人工湿地技术在景观水体治理方面的研究与应用
     1. 人工湿地技术国外研究与应用

人工湿地技术是治理污水的重要手段之一，在国外尤其是发达国家早已开始研究并运用到现实中的水体污染治理。最早发现湿地可以净化水体中污染物的是二十世纪五十年代的生态学家，并引起了一场研究热潮。1953年，德国的研究人员Seidel在其实验工作中发现芦苇能够有效的去除水体中大量的无机污染物和有机污染物，并通过进一步实验发现芦苇等其他的高大植物能够去除水中的重金属污染元素和碳水化合物^[4,5]。60年代中期，德国研究人员Kickuth 构建了潜流湿地系统^[6],并于1972年提出了著名的“根区理论”^[7,8]，其提出的根区理论极大的促进了研究人员对人工湿地的研究与开发应用^[9]。1985年，英国开始建造潜流人工湿地用于治理水体污染，并称其为“芦苇床处理系统”，到1986年英国相继建造了20多座水平潜流人工湿地^[10]。1996年9月在奥地利维也纳召开的第四届国际研讨会标志着人工湿地处理系统作为一种新型废水处理技术正式迈进水污染治理的领域中^[11]。随着研究人员对湿地的不断研究与开发，人工湿地不断发展，越来越多的湿地结构不断地进入我们的世界。2009年，印度的Valipour 等采用一种名为“bio-rack”的新型潜流人工湿地处理系统进行了处理市政污水的中试研究，取得了很好的去污效果^[12]。

目前，人工湿地在美国建有600多处，主要被用于处理生活、工业和农业废水，在英国、丹麦、德国等其他发达国家也各自拥有将近200多处人工湿地系统，大多用于污水处理方面，此外一些发展中国家也开始建造人工湿地用于处理废水^[13]。

• • 1. 人工湿地技术国内研究与应用

在湿地的研究和开放利用上我国起步较晚，大致落后发达国家十年，我国是在“七五”期间对人工湿地进行研究与开发。第一例运用人工湿地技术治理废水的工作是在九十年代，在北京昌平构建的自由水面流人工湿地。九十年代开始人工湿地技术开始应用于富营养化水体的治理，云南滇池就是很好的案例。2008年，李林锋等通过构建水平潜流人工湿地对富营养化的湖水进行试验研究，其结果表明，在0.64m³/d的高水力负荷下分别具有三种植物（菱白、水葱和鸢尾）的人工湿地系统对富营养化湖水有较好的净化效果^[14]。2010年，宋彦青开展了对三级水平潜流人工湿地的填料搭配的研究，主要是用于处理富营养化水体，并试验了填充无植物的碎石复合填料和填充有植物的陶粒复合填料人工湿地对青年湖富营养化水体的脱氮除磷效果^[15]。2012年，林艳开展了对梯级渗滤人工湿地系统的研究，根据其不同的运行条件和组合方式下的污染物去除率和迁移规律的分析试验，获得其研究人工湿地系统的最佳运行条件和组合方式，并建立了关于如何组合工艺系统的一级动力学方程^[16]。2015年，陈继翠以重庆彩云湖国家湿地公园为例，开展了对如何利用水生植物来增加生态系统的稳定性的研究^[17]。2019年，乔夏等根据武汉市径流的水质和水量特征进行了径流净化研究,结果表明：各指标在人工湿地中的去除效应大小依次为gt;gt;gt;TNgt;SSgt;TP^[18]。目前人们对人工湿地的开发应用研究主要着重于湿地结构对去除效果的影响及其机理研究、湿地基质材料的优缺点研究和湿地中植物的种类对氮磷等去除效果的研究方面等。

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：