關于封閉獨立小微水體水質改善的設計探討
——以閔行區華漕鎮北杜巷宅河為例

吳金龍

（上海市水利工程設計研究院有限公司，上海市200061）

0 引言

隨著近年來社會各界對水環境改善的需求愈發迫切，而與居民生活較緊密的小微水體整治因其體量較小而未引起足夠重視，整治過程中缺乏系統治理，進而造成水體持續惡化黑臭現象，影響百姓生活。本文以上海市閔行區北杜巷宅河為例，分析水質黑臭原因，提出整治思路、整治措施，評價后期成效，為類似工程整治提供參考。

1 工程概況

北杜巷宅河位于華漕鎮王泥浜村，為與外界水系不連通的封閉獨立水體，平面形狀類似T形，南北及東西走向，與周邊最近的河道王泥浜相距約200m，兩個水體間被滬杭高速鐵路阻隔。

北杜巷宅河現有河口寬度為6.5～10m，水面積1 368m2，河底高程1.0～2.0m，河底淤積嚴重。北岸及南岸東段房屋密集處設有簡易護岸結構，其余岸段均為土質斜坡?，F狀水體為完全獨立池塘。部分民宅臨河而建，存在占用水面和填埋池塘種植現象；加上垃圾侵占和沿線偷排污水，使得池塘水體靜置、水質惡化發臭，嚴重影響當地居民的生產生活。

根據閔行區重污染辦公室提供的黑臭水體監測清單，北杜巷河道整治前氨氮指標嚴重超標，感官黑臭，居民投訴多。根據上海市相關規定，該河道定性為劣五類河道，納入重污染河道整治范疇。其整治前水質監測數據見表1。

表1 北杜巷宅河整治前水質監測結果

2 設計原則及目標

設計原則：

（1）工程周邊建筑密集，人居密度大，建設方案應滿足沿岸百姓親水訴求。

（2）充分分析造成該工程水體水質黑臭的原因，通過相關針對性措施，根本解決水體黑臭問題。

（3）結構工程的選擇需考慮對周邊環境的影響，應具有可實施性。

（4）應便于后期運行管理，降低遠期維護費用。

（5）應盡可能優化設計，降低工程造價。

整治目標：徹底消除河道水體黑臭，根本改善水質。

3 治理思路

獨立小微水體具有水面小、水體容量小、自凈能力弱、受外界污染物影響大的特點。在區域河道水質不穩定的情況下，應本著隔離外源污染、自高水體自凈能力的思路解決水質問題。

該工程應首先解決沿線排污問題，其次優化改善水面形態，清除池底污染物，固定水陸邊界，重新構建水體自身生態系統，通過人工增氧及水系調度維持該水體水質長效穩定。

4 治理措施

4.1 控源截污

水體黑臭絕大部分因外部污染物進入水體而導致，控制外源污染是黑臭水體整治的先決條件和重要一環。北杜巷宅河位于城鄉接合部的居民集中區，整治前該地區排水系統不健全，加之流動人口大，池塘周邊排水口眾多，周邊違章較多，垃圾傾倒入河道現象常見，造成河道淤積、水質黑臭，水環境較差。

該工程以控源截污為前提，通過村莊排水系統改造，實行雨污分流，沿河排水口均進行封堵，杜絕污水再次進入河道污染水體。

4.2 優化水面形態

整治前該河道呈T形，三端均為斷頭，其中河道東北側斷頭端水面狹窄、水深較淺，房屋靠近河道，工程措施施工難度較大；且該處河道中部存在箱涵卡阻，極大阻礙了兩端水體交換。為避免斷頭端水體靜置惡化，結合周邊實際情況，決定填埋東北側部分斷頭河段，根據水面補償原則，于南端水面開闊且岸后空間充裕岸段進行拓寬池塘面積，優化水面形態，利于水體流動（見圖1）。

圖1 北杜巷宅河整治前后水面變化示意圖

4.3 護岸工程

小微水體與流域河道不同，很少存在較大水流沖刷的情況，故小微水體應摒棄傳統河道整治過度重視護岸結構安全的設計弊端。小微水體整治護岸選擇應以生態護岸為主，改善濱水區生態環境，同時也需與周邊環境相結合，形成整體統一的池塘風貌。

北杜巷宅河周邊建筑密集，房屋距離設計河口線較近，無結構開挖空間，另考慮河道對邊坡穩定的影響。該河道斷面設計采用密排仿木樁結構，結構外觀整齊，仿木紋理與周邊田園氣息相吻合。

4.4 疏浚工程

因小微水體缺乏流動，水體靜置沉淀，水體中的懸浮物或雜質等落入池底，尤其在雨季，短時間出現的較大強度降雨對水體周邊地面形成沖刷，進而水土流失進入河道，造成河道淤積，影響河道調蓄能力，影響河道生態環境。特別在截污不徹底的河道，因污水直排河道，在細菌的作用下，池塘底泥與動物排泄物等混合作用，進一步惡化底泥，若不及時清除，底泥持續散發的污染物會對河道水質產生重大影響。

該池塘根據調蓄量估算，設計河底高程為1.0m，水體底泥疏浚以淤泥疏凈為原則，超挖部分通過及時回填優質黏土以保證護岸邊坡整體穩定。

4.5 水系調度

為保證該池塘排澇安全，并改善河道水質，設置引水泵站和排澇泵站各一座，根據計算，兩個泵站流量均為0.2 m3/s。遇極端天氣情況時，開啟排澇泵站向周邊骨干河道排澇，同時排澇泵站兼顧平時換水時抽水作用。引水泵站在平時換水時將周邊骨干河道水質較好時段河水引入該工程池塘。排澇泵站布置于該池塘南端斷頭端，引水泵站出水口位于東段斷頭端，引調水時通過東引南排盤活水體。

4.6 綠化工程

常規河道綠化工程多以岸上綠化為主，達到提供景觀效果的目的。此次池塘綠化設計分為岸上綠化和水下綠化兩部分，岸上綠化為斜坡綠化與堤頂綠化，達到美化生態環境的目的；水下綠化則主要以改善水質為目的，采用水下草皮凈化系統技術與生態浮床技術，在生境營造的基礎上構建穩定的生態系統，削減內源污染，實現水體凈化、水景提升、生物多樣性改善的建設目標。

水下草皮是凈化系統設計的重點，注重沉水植物的遠景觀賞性和四季性及視覺焦點性，優先考慮水體自凈的效果，選取矮生耐寒苦草，具有以下特性：

（1）該品種植株低矮、凈水能力強、存活季節長、維護成本低，可構建景觀優美的“水下草皮”景觀[1]。

（2）阻止底泥再懸浮，減少湖底水動力交換系數，從而使水體透明度保持穩定[1]。

（3）從水體和底泥中大量吸取營養物質，凈化水體，使內源污染下降，水體變清。

沿岸設置若干生態浮床，為河道中的生物提供棲息的場所[1]。生態浮床技術是一種應用于河道水體凈化的生物修復技術，其上部可種植花草，其根系飄蕩在水中，可向水中輸送氧氣，提高水體的溶解氧；同時根系又為微生物、浮游生物等提供了大量的附著表面，附著的微生物等可將有機物等轉化為無機營養鹽（相當于一個好氧反應器），而植物又可吸收水中的氮、磷等營養物質而生長，并起到遮蔽作用，防止藻類的大量繁殖[1]。

表2 北杜巷宅河整治后水質監測結果

4.7 增氧曝氣推流等輔助措施

針對池塘水體流動慢、水體含氧量低、水生態系統不完善的缺點，針對性地設計輔助措施如下：

（1）結合換水泵站進出水位置，池塘西北角及池塘中部分別設置兩處推流設備，通過設備帶動水體流動，使池塘不形成明顯死水區，避免水體靜置而惡化，達到流水不腐的目的。

（2）水體含氧量低易滋生厭氧細菌進而造成水質惡化。在工程建成后初期，水體自身生態系統尚不健全，通過曝氣設備增加水體含氧量，促進水體浮游動物微生物生長，為水質改善奠定基礎。

（3）通過投放蝦類（青蝦、米蝦）、食藻浮游動物（枝角類為主）及底棲動物（螺類、蚌類）濾食水中細菌、單細胞藻類和原生動物，完善人工生態系統的食物鏈和食物網結構，改善土壤環境，構建生物多樣性的池塘生態系統[2]。

5 治理成效

通過以上整治措施，該水體周邊環境極大改善，隨著水生動植物的生長，水下生態系統逐步完成。根據地方水務部門提供的2018年7—10月河道水質監測數據，該池塘水質始終維持在Ⅳ~Ⅴ類，圓滿完成了消除黑臭的整治目標（見表2、圖2）。

圖2 北杜巷宅河整治后照片對比

6 結 語

小微水體自凈能力弱，外源污染對水質影響極大。該類水體整治應從控源截污入手，結合底泥疏浚、水系調度或溝通、水體形態優化、構建生態駁岸、水生態系統構建等一系列措施，能夠達到較理想的整治。建議有條件地區可結合河長制等進行水體責任劃分，建立長效管理機制，維持此類小微水體整治成效。