贵阳市地处黔中山原丘陵中部，长江与珠江分水岭地带，全市总面积8 034 km²。花溪湖项目位于贵州省贵阳市花溪区文化旅游创新区核心景观节点位置，交通及市政设施完善，见图1。拟建花溪湖位于贵阳市花溪区洛平大沟下游。原汇入洛平大沟的雨水在经过净化处理后汇入湖区，花溪湖项目范围内的洛平大沟明渠不再保留。因此，花溪湖工程需做到因地制宜，不占用耕地或者城市建设用地，采用原有河道与低洼池塘改造，恢复湖体生态系统，为所在区域增添自然风光景色^[8]。

花溪湖补水水源主要为洛平大沟雨污水，少量为达到地表水Ⅱ类水质标准的花溪水库来水。因此，洛平大沟来水汇入后，将对花溪湖整体水质造成较大风险，须对其水质进行提升。此外，花溪湖周边区域降雨地表径流的汇入过程可能携带大量外源性污染物也将成为导致湖区水质恶化的风险因素之一。为了保障新建花溪湖高品质景观用水水质，同时满足向青岩河退水达到地表Ⅲ类水要求，本研究将通过明确洛平大沟雨污水中污染物浓度时空变化规律，并结合当地水文特征，对入湖点面源污染进行解析，明确不同污染源污染负荷对湖体总污染负荷的贡献率。在此基础上，针对以雨污水为主要补给水源的湖体——花溪湖，提出水质提升的综合治理策略。

花溪湖补水水源为花溪水库下游河道水源（饮用水源地，平桥，补水量180 × 10⁴ m³/a）和洛平大沟来水（雨污水，补水量600 × 10⁴ m³/a）。根据花溪水库（平桥）2018～2019 年水质监测报告，现状水质为Ⅱ类，满足补给花溪湖生态和景观用水的要求。根据洛平大沟2018 年2 月～2019 年2 月水质监测情况，洛平大沟现状水质长期维持在Ⅴ类或劣Ⅴ类。补充水源水质低于设计要求，湖体工程设计中将考虑生态工程对进水进行净化提高水质。

花溪区多年平均气温14.9 ℃，多年平均相对湿度为81%。流域内多年平均年降水量为1 137.8 mm，集中在夏季半年，占全年降水量的75%～80%。因此，花溪湖作为具有调蓄作用的城市湖体，应充分考虑丰水期与枯水期的水利调度。

设计理念遵循“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”新时期水利工作的思路，按照“经济、合理、可行、效益最大化”设计，具体为：水资源合理利用。按照现代水利的治水思路，合理配置水资源，以水资源可持续利用支持国民经济的可持续发展，“合理配置、综合利用、适度开发、加强节约、注重保护”为指导思想；注重可持续发展。按照工程的功能定位，花溪区洛平大沟（花溪湖）水环境综合治理提升工程完成后，其水资源价值的实现主要以市政景观及区域水环境等的方式体现。坚持生态文明建设、提倡人水和谐以及可持续发展；效益最大化。花溪区洛平大沟（花溪湖）水环境综合治理提升工程属于花溪区建设进程的重要组成部分，项目的建设必须以经济为前提，合理开发，从而以最经济的投资方式使花溪湖的功能得到最佳的体现；充分考虑城市规划的需求。花溪湖作为花溪区的公益性景观水体，其设计必须与城市总体规划相适应，充分考虑周边制约因素的限制和影响，因地制宜，打造与城市和谐统一的水体景观。

本工程以水生态治理作为湖体工程亮点，采取了截污措施、初期雨水收集、雨水净化措施和水生态系统构建措施等。

截污是生态净化工程的核心，源头治理是截污措施的关键步骤。花溪湖污染物主要来源为洛平大沟来水。在洛平大沟入湖处上游2～3 km根据现场情况布设人工湿地及拦水坝；河道内种植芦苇、荇菜等植物，斑块少量分布。将洛平大沟来水通过湿地系统进行处理，削减入湖污染负荷。同时，通过对SS截留及污染物去除，降低硅砂砖滤水池负荷，减轻其堵塞程度，减少反冲洗频率。为了确保稳定的水位与充足的水量，拦水坝高程设计0.5 m，以保障湿地系统可持续性。坝体成本低，构造简单，对于固体颗粒物的拦截沉淀有较好的作用，减缓硅砂滤池负荷量，降低维护成本，同时具有景观效果。

为达到花溪湖入湖水体水质进一步提升的目的，设计潜流湿地面积为4 100 m²。现可用湿地面积约为5 000 m²，其余面积可用于表面流湿地，可按照潜流湿地-表面流湿地-入湖形式布置，见图2。

根据洛平大沟进水特点，湿地除污单元以潜流人工湿地为主。取COD表面负荷10 g/m²·d，NH₃-N表面负荷5 g/m²·d，TP表面负荷0.4 g/m²·d，用污染负荷计算人工湿地面积，见式（1）：

式中：Q为污水流量，m³/d；c₀为进水污染物浓度，mg/L或g/m³；c_ε为出水污染物浓度，按照Ⅲ类水标准，mg/L或g/m³；N为污染物表面负荷，g/m²·d。计算结果，见表1。

花溪湖是以驳岸、岸堤、绿化带等为处理空间的分区分段设计的立体生态驳岸工程，集成了以污染清除与生态建设技术为主要内容的生态构建技术，即内侧的灌木-草地-湿生植物净化带、中间生态渗滤步行道的渗滤净化带，外侧为林木-灌木-草地的绿化防护带，具有净化水质、调节地表径流、保护物种多样性以及固岸护坡等生态功能，最终实现多重生态工程防护体系，有效保障水体水质质量。

岸坡平缓、湖面开阔且岸坡房屋建筑和园区道路距水面较远的驳岸，由于开挖基础稳定，以自然驳岸为主。为避免岸线受洪水和水波淘刷，造成坡脚水土流失，在坡脚采用与常水位平齐的格宾挡墙护脚。在水体岸边2 m范围内设置水深为0.5 m的浅水区，浅水区平台通过1:3斜坡连接至湖底，形成0.5～2 m的景观水体。

公园内局部区域需要打造成独具特色的水街景观，水街岸上有房屋建筑物，为确保房屋建筑稳定并满足水街建设要求，在水街区域设置成直立的混凝土挡墙，挡墙表面根据水街景观要求进行装饰处理。挡墙顶宽0.3 m，墙顶根据房屋建筑1楼地面标高确定，高出水面0.5～1 m，墙背水面坡比1∶0.25，迎水面垂直，台宽0.5 m，基础深入地面约0.5～1.0 m。在挡墙前设置宽2 m、深0.5 m的浅水区水下平台，平台通过1:3斜坡连接至湖底高程，形成0.5～2 m的景观水体。

局部驳岸带作为构筑湿地工程，通过潜水泵将湖水提升至构筑物后，通过粗细格栅自流进入驳岸带湿地，达到氮磷控制的目的。该工程对湖水起到净化作用，同时提高湖水溶解氧含量，之后回流到湖体中。

为了加强花溪湖自身生态净化功能，设计强化生态湿地工程，也是水生态修复工程的主题。水生态修复工程包括生境营造工程、沉水群落带构建、挺水植物群落构建、浮叶植物群落构建、鱼类群落构建以及底栖动物群落构建等工程。结合湖区水质目标、水环境容量和区域水环境治理需求，以区域花溪河湿地水生态系统为基本参照系，水生态系统构建遵循建设初期人为诱导为主、自然演替为辅，建成后自然演替为主、人为干预为辅的基本原则。

花溪湖水生态系统构建效仿自然湖泊运行法则，运用以恢复生态学为基础、稳态转换理论为指导、生物操纵为方向的清水型生态系统构建技术，筛选与当地气候条件相适宜的水生动植物种类，并运用生态通道模型Ecopath with ecosim模拟分析，构建起结构完整、自我稳定运行、水质长效净化的草型清水态生态系统。

具体方案设计包括水生植物群落构建、水生动物群落构建、水生动植物群落优化调整。花溪湖生态缓冲区以布置挺水植物、浮叶植物为主，沉水植物为辅；花溪湖生态净化中心以布置沉水植物为主，挺水植物、浮叶植物为辅。水生植物组合搭配遵循水生植物的自然分布规律，根据水深条件依次布置。人为设计与自然生态的自我运行存在一定偏差，在优化调整期间根据对水生态系统的评估来指导群落的调整。不同沉水植物生长时间存在一定季节差异；水生动物在投放初期，存在一段适应期，适应能力较差的个体容易死亡。因此，在水生动植物群落构建完成后，根据水质检测、水生动植物资源调查结果，运用生态通道模型模拟分析花溪湖水生态系统存在的问题和优化调整的方向，指导花溪湖水生动植物补充与管理。

根据水环境综合提升方案与工程设计，构建水质监测及数据分析运营系统。根据水质监测结果与模型计算，预测水质变化趋势，提前采取应对措施，以制订长效精细化管理方案。通过该手段界定容量、解析排量、核定减量、分配负荷，进行合理限排，实施引退水调控，实现对花溪湖水体精准化、系统化、定量化治理，维持水质常年达标。针对突发污染事故，通过该手段进行资源调度、趋势预测，掌握水体中污染物浓度的时空变化，通过影响评价明确事故影响范围，提出快速处理方案，进一步提供决策依据，实施应急管理措施。

湖区内关键节点设置水质与水量自动在线监测系统。保障进水水质是维护花溪湖水质达标的关键，因此进水水质指标监测是预警平台的核心。水质在线监测指标主要为水温、溶解氧、ORP、pH、电导率、氨氮、TP、叶绿素a、TSS，该系统包括水质监测传感器、太阳能供电系统、RTU远程系统等，同时配备气象监测（降雨、气温、风速风向、蒸发）。采用实时监测的方式采集水质数据。数据用RTU传输，RTU采用GPRS通信，监测设备跟RTU之间有线连接，并且使用蓄电池与太阳能供电。可尽早发现水质的异常变化，为防止水质污染迅速做出预警预报，及时追踪污染源，从而为管理决策服务。

为了促进湖内水体循环，根据水利模型和当地实际水文、降雨量因素，水利调度方案主要依据水质变化以及应急优先进行设计引退水调度方案，同时结合生态流量和降雨量进行设计运行水位。水利调度方案分为旱季和雨季。

（1）调度方案1：旱季（11～4月）

为实现洛平大沟入水资源最大化利用，旱季汇集雨水将优先进入硅砂滤池进行处理，同时启用初雨调蓄池及初雨处理设施。同时，适当补充优质水源并保持较少退水量。

（2）调度方案2：雨季（6～9月）

流域内降水量集中在夏季，占全年降水量的75%～80%。雨季扩大时，退水或泄洪量进入初雨处理设施，超量初雨进入尾水箱涵或花溪湖。当降雨频次较高时，可同时排入初雨处理设施，并在降雨间隔内将调蓄池内初雨排空。根据进水水质，采取退水方案，充分利用雨季，进行湖内水体更换，之后逐渐蓄水。

花溪湖各工程构建后，前期生态系统还处于一个较为不稳定的状态。为实现湖泊水生态修复的最终目标，提升水体自净能力，增加生物多样性，形成健康稳定的水生态系统，需要建立起科学的维护管理机制，同时加强维护管理的力度。主要包括3个层面：行政管理：通过联动，多渠道管理机制建立，广泛宣传，建设大众化模式；水质-水量监控网络：通过自动水质-水量监测站点建设，形成在线监控网络，实时数据采集和分析，实现科技化、精确化、明确化的湖体管理；综合水环境管理：湖体维护管理、驳岸维护管理、常态化巡查、区域垃圾长效管理。

本文以花溪湖体工程设计为例，综合考虑区域气候特征、水资源利用、雨水净化、城市防洪及内涝防治、城市景观等因素，以建设资源节约型和环境友好型的生态湖区为规划目标，综合考虑利用湿地工程、生态恢复工程、生态驳岸工程，多种生态系统工程联合使用，保持与改善区域内水环境与水生态，为可持续水生态系统的建立和完善提供有效的理论支持，进一步促进和支撑贵阳市资源节约型、生态宜居型城市的建设。花溪湖工程的建设在满足城市防洪安全基本要求下，能够充分发挥社会、经济、景观和生态等综合效益，为今后城市调蓄湖体净水工程设计提供参考。