北市河河流特征及治理對策分析

鐘小彥

（中交水運規(guī)劃設計院有限公司，北京100101）

1 引言

生態(tài)文明是人與自然和諧共生的反映，體現一個國家的發(fā)展程度和文明程度［1］。2019年中央經濟工作會議中強調必須堅決摒棄損壞甚至破壞生態(tài)環(huán)境的發(fā)展模式和做法，決不能以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價換取一時一地的經濟增長，創(chuàng)造綠色的城市河流是推動綠色發(fā)展的重要核心任務。

隨著我國工業(yè)化的進程，城市河流污染嚴重，截止2015年，我國80%以上城市河流受到污染，超過10000 km的城市河流喪失了V類水的最低使用功能，導致生態(tài)功能退化甚至崩潰［2-3］。住房和城鄉(xiāng)建設部與生態(tài)環(huán)境部聯合發(fā)布的《城市黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)實施方案》，明確提出，至2020年年底，全國地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體消除比例高于90%。

本文以常州市北市河為例，通過對其流域內環(huán)境調查分析和水質的實際監(jiān)測，分析其水質特征，以期為后續(xù)同類河流水質提升和保障提供參考。

2 研究區(qū)域概況

2.1 城市概況

常州市屬亞熱帶季風氣候，干濕冷暖，四季分明，雨量充沛，無霜期長，全年平均氣溫17.5℃，年降水量1243 mm。市區(qū)河道與江湖溝通，水資源豐富。境內或過境河流達200余條；溝塘3000余條（個），水域面積700 km2，占全市總面積的16%。地下水潛水含水層厚度一般在4 m～8 m之間；第I、Ⅱ、Ⅲ系承壓含水層厚度分別在2 m～20 m、25 m～45 m、25 m。每天取水量分別在5.71萬t、1000 t～5000 t、13萬t；第V系以下灰?guī)r含水層單井涌水量在86 t～143 t。

常州市城區(qū)人口密集，密度達1.9萬人/km2，生活污水與生活垃圾產生量大，致使水體污染來源復雜而且負荷強度高。

2.2 河流概況

北市河位于常州市中部，該河道北起關河，南至東市河（見圖1），全長2.12 km，水域面積約32000 m2。沿線主要交匯河道為三條。河道平均寬度13 m，其中最寬23 m，最窄11 m，河道水深2 m～3.5 m。河道沿途流經天寧區(qū)北直街、博愛路，主要穿過商業(yè)區(qū)、居民區(qū)，存在內外源污染，生物鏈簡單，生態(tài)功能低下，水體生態(tài)系統自凈能力較弱。

圖1 河流現狀

根據常州市政府批文表示，該河道為景觀娛樂用水區(qū)、水質管理目標均為Ⅳ類。為充分了解其水質，2019年1月至2020年3月，共計15個月，對該城市河流COD、NH4-N、TP進行了水質監(jiān)測，進行全方位的時空分析，結果見圖2～圖4。

圖2 河道COD情況

圖3 河道氨氮情況

圖4 河道TP情況

由圖3可知，COD最低濃度1.8 mg/L（2019年4月），最高濃度為4.5 mg/L（2019年2月數據），平均濃度為3.1 mg/L，均達到地表水環(huán)境質量標準Ⅳ類標準10 mg/L；氨氮最低濃度為0.104 mg/L（2019年8月數據），最高濃度為4.64 mg/L（2019年11月數據），平均濃度為2.309 mg/L，其中有10個月的數據超過地表水環(huán)境質量標準Ⅳ類標準1.5 mg/L，占總監(jiān)測時間67%；總磷最低濃度0.13 mg/L（2019年8月數據），最高濃度為0.64 mg/L（2019年10月數據），平均濃度為0.275 mg/L，其中有5個月的數據超過地表水環(huán)境質量標準Ⅳ類標準0.3 mg/L，占總監(jiān)測時間33.3%。

3 特征分析

3.1 降水特征

降水不僅僅是一個重要的氣候條件因素，同時也是影響河流水質污染的重要關鍵因素，一些污染物通過自然降水匯入河道，對河道造成污染［4-5］。因此，對城市水量的特征分析是至關重要的，本文通過對比常州市近8年降水量數據，見圖5。發(fā)現常州市年降水量為1289 mm，水量豐富，其中2016年降水量最大，達到2059 mm。

圖5 2012年～2019年常州年降水量

3.2 河流特征

3.2.1 先天水動力不足

北市河北部與關河相連，交匯處有閘門控制，平時不開啟。盡管有時也會調關河的水引入北市河，但關河的水質狀況也不理想。關河景觀娛樂用水區(qū)2019年雙指標評價和多指標評價水功能區(qū)均不達標，主要超標因子是氨氮，超標0.2倍，水質為V類。根據現場調研情況，關河水體也出現了嚴重的藍藻水華暴發(fā)情況。北市河北部與東市河相連，東市河與京杭大運河的交匯處有閘門控制。東市河常州景觀娛樂用水區(qū)2019年雙指標評價和多指標評價水功能區(qū)均不達標，主要超標因子是氨氮和五日生化需氧量，水質為V類。北市河平時為封閉水體，沒有上游客水污染，但是水體流動很差，進一步弱化河道的自凈能力，加劇了水體質量的惡化。

3.2.2 河道外源輸入

北市河位于天寧區(qū)，是常州市的老城區(qū)，河道岸邊的截污工程尚未完成。該老城區(qū)的排水管網系統中存在明顯的雨污混流、管道錯接等現象，導致北市河沿岸存在部分源頭不清的入河排放口。統計了北市河沿河兩岸雨水口以及污水口現狀，共檢查到雨水口105個、污水排放口52個，見表1。由現狀調查結果可知，該段河道穿過居民生活區(qū)、商業(yè)區(qū)，生活污染源通過PVC管直接排入河道現象較為嚴重，見圖6。為避免生活污水直接入河導致的污染沖擊，北市河曾在紅梅橋—鶴園橋沿線構建了懸空截污管道，但由于年久失修，截污管道出現嚴重的破損、錯接等問題，導致直臨河道的餐飲、廁所等污水直接入河，極大影響了河道水質。

表1 沿河排污口情況

圖6 沿河入河口

3.2.3 內源污染

沉積物（淤泥）造成的污染是水體內源污染的最重要組成。北市河河道駁岸年代長久，且該河道已按輪浚計劃實施完畢。但因北市河河道穿過居民生活區(qū)，大量生活廢水中的污染物經長期作用下累積在了河道底部，同時，加之藍藻胞體衰亡沉降，進而在河底形成了大量淤泥。河床底泥中污染物向上覆水體釋放，如此循環(huán)，水體污染加劇。

為進一步了解北市河內源污染情況，進行了現場底泥查勘和測定分析，發(fā)現淤泥均為生活污水淤泥，局部地區(qū)黑臭嚴重，河道河底淤泥最深達2.2 m，河段的底泥厚度在0.6 m～2.2 m。選擇一個斷面進行監(jiān)測并分析，檢測全氮、全磷及有機質含量，結果見表2。

表2 北市河河道底泥檢測數據

沉積物中有機質主要由生物遺體及其轉化、降解的有機化合物組合而成。北市河河道中有機質的來源可能為初期雨水沖擊泥沙及水體動植物遺體。檢測結果如下，根據EPA沉積物等級的分類，河道全氮2.84×103mg/kg，屬于重度污染水平，河道總磷1.82×103mg/kg，屬于重度污染水平。故本河道應控制內源污染釋放，尤其氮營養(yǎng)鹽的抑制。

3.2.4 生態(tài)功能

北市河河道兩側為硬質水泥直立擋墻駁岸，該駁岸的河道建設功能較為單一，水域和陸域之間物質流動及能量交換頻率較低。河道中大型水生維管束植物及水生動物生物量較少，生物鏈簡單，生態(tài)系統脆弱，導致水體生態(tài)系統自凈能力較弱。北市河的水生植物群落主要的水生植物為銅錢草。北市河由于部分河段水體滯留、營養(yǎng)過高，導致大量的銅錢草瘋長。銅錢草屬多年生水生植物，其適應性強，對富營養(yǎng)化水中的氮磷均有較好的凈化作用，對天氣溫度變化的耐受性好。豐富的水生植物群落可為提升北市河水體的自凈能力、物種群落多樣性發(fā)揮重要作用。

4 治理策略

4.1 外源污染控制

北市河穿過居民生活區(qū)、商業(yè)區(qū)，河流的外源污染直排對河道水質影響非常大。針對外源污染問題，在工程項目允許情況下：①對已有沿河簡易懸空截污管道進行修繕，在原有工程的基礎上進行查漏補缺，實現截污的目標。②在沿河兩岸的主要污水直排口處布設“立體生態(tài)浮床緩沖凈化區(qū)”，盡量緩沖污水直排對河道水環(huán)境的沖擊影響。

4.2 內源污染控制

北市河河道底泥污染非常嚴重，底泥黑臭、污染物含量高、且底泥容易再懸浮，不斷向上覆水體釋放污染物影響其水質，使得河道水體也容易發(fā)黑發(fā)臭。針對外源污染問題，采用“底質改良型環(huán)境修復劑”在河道到投加的方式，進行河道底質環(huán)境的快速改良，消除底泥黑臭，控制內源污染，為后續(xù)的沉水植被修復和水質長效穩(wěn)定打好基礎。

4.3 水質快速提升

北市河水體已呈現藍藻水華和水體黑臭，且河道屬于封閉水體、流動性差，自凈能力差，這些特征都使得其水質達標非常困難。考慮到現有水體懸浮物濃度高、污染物含量高，且河道底質修復施工過程中易導致局部水體懸浮物濃度高、透明度低，需要快速改善和提升水質，采用“改性植物單寧強化絮凝快速凈化”，利用天然提取的植物多酚改性后的新型水質凈化材料結合曝氣裝置，快速去除懸浮物和污染物，使水質快速達到Ⅳ類，同時降低濁度、提高透明度。

4.4 生態(tài)系統構建

針對沉水植物群落物種單一和凈化能力不足問題，通過“沉水植物部落建設技術”“水生動物群落構建技術”“營造完整水生食物鏈”，共同構筑“水下生態(tài)系統構建技術”的體系，吸收水體中氮磷等富營養(yǎng)物質污染物，實現水體通過其自凈能力的增強以長效維持Ⅳ類及以上水質。

4.5 長效穩(wěn)定維護

針對北市河水體封閉和不流動、水質容易惡化的問題建議：①增加局部小循環(huán)動力系統，設置太陽能推流曝氣裝置，促進河道滯留水體流動交換，并通過增氧作用使水體處于好氧狀況，與“沉水植物-水生動物-土著微生物”構成的水下生態(tài)系統協同作用，長效保持Ⅳ類及以上水質。②制定定期巡查制度，尤其是夏季高溫梅雨期間，植物繁殖能力旺盛的季節(jié)，加強巡查強度，加強水質惡化的預防意識。

5 結語

發(fā)達城市河流如北市河特點：水環(huán)境壓力大；水動力不足，河流流動性差；點源污染，河道沿線污水直排口多；內源污染，沉積物（淤泥）較厚；生態(tài)功能單一，水生態(tài)匱乏。針對此類河流需從源頭著手，實施雨污分流，正本清源，并逐步構建完善生態(tài)系統，形成長治久清的治理目標。