武漢市青山北湖水質提升規劃方案

胡 晗，高 艷，萬 帆

(武漢市規劃設計有限公司，湖北 武漢 430014)

1 引言

黨的“十九大”提出加快生態文明體制改革，建設美麗中國的要求，并部署了推進綠色發展、著力解決突出環境問題、加大生態系統保護力度和改革生態環境監管體制等4項改革措施。為貫徹落實黨中央的重大戰略決策，改善水環境質量，保護和修復水生態，切實把武漢水優勢變為發展優勢、競爭勝勢，武漢市四水共治工作領導小組辦公室印發了《武漢市全面開展水質提升的工作意見》，按照工作意見要求，各區政府應確保到2021年，基本消除劣Ⅴ類水體。北湖是武漢市青山區需要重點實施水質提升的水體，其對青山區轉型發展和武漢東部地區高質量發展具有重要意義。

2 北湖概況

2.1 基本情況

北湖位于武漢市青山區東部，東臨繞城高速公路，西接八吉府路，南靠青化路，北連湖園路。北湖藍線面積為191 hm2，湖泊匯水區面積76.9 km2，湖泊補給系數為40。北湖最大湖長2.5 km，最大湖寬1 km，最大水深2.8 m，平均水深約2 m。

2.2 空間特征

北湖匯水區現狀建設用地與非建設用地各占50%。從北湖匯水區的用地特征來看，其建設用地以污染較重的三類工業用地為主，且布局較為分散；非建設用地主要為農業用地，以農業面源較重的耕地為主。北湖位于流域中心位置，周邊排水基本都往北湖匯集，周邊用地帶來的污染將會直接對北湖產生不利影響。

2.3 水系分布

北湖匯水區內水網豐富，主要港渠數量達到17條。白玉山明渠、北湖港、八吉府渠、北湖小港、紅旗渠、北湖大港、北湖閘港等7條港渠與北湖直接連通。此外，北湖南港、張家灣渠、焦沙渠、建設鄉渠、新村渠、林場渠、建設一渠、建設二渠、北湖支渠、乙烯渠等10條支渠匯入到主要港渠后，間接進入北湖中。

2.4 水質現狀

北湖水質近幾年來一直為劣V類，處于中度富營養狀態，主要超標污染物為氮和磷。與北湖直接連通的7條港渠也大多為劣V類水體，部分港渠甚至出現黑臭。

3 現狀評估

3.1 污染源結構分析

根據北湖入湖污染物的特性，將北湖匯水范圍的主要污染來源分為工業企業污染、城鄉生活污染、地表徑流污染、農業面源污染、北湖降塵污染以及底泥內源污染。其中工業企業污染占比最大，達52%～82%；其次為地表徑流污染，占比8%～40%(圖1)。

3.2 污染源空間分析

為探究北湖多種污染物在空間上的分布特征，結合北湖匯水范圍內的地形地貌特點和流域水系特點，將北湖匯水范圍分為7大片區，包含白玉山片、北湖港片、八吉府片、小港片、閘港片、大港片以及直排區。北湖入湖污染主要來源于北湖港片區和白玉山片區，其次為八吉府片區和大港片區，閘港片區、小港片區、直排區等的污染貢獻率相對較小(圖2)。

圖1 北湖污染源結構分析

圖2 北湖污染源空間分析

3.3 問題分析

北湖匯水區存在的突出問題一是北湖匯水區內點源及面源污染較為嚴重，工業污染、城鄉生活污染和地表徑流污染均較為突出，造成湖泊水質不達標，總氮總磷超標問題突出，進而引發湖區富營養化；二是湖泊水生態嚴重失衡，水生態系統需要重建；三是湖泊管理尚不完善，湖泊管理保護執法職責交叉、湖泊管理保護執法能力不足等。

4 規劃目標及策略

根據《武漢市地表水環境功能區類別和集中式地表水飲用水水源保護區劃級別規定》，北湖水質管理目標為Ⅴ類。但隨著“長江大保護”對生態環境保護的重視，以及青山未來轉型發展必將對北湖水環境及功能提出更高的要求。因此確定北湖近期(2021年)水質穩定達到Ⅴ類，遠期2030年水質力爭達到Ⅳ類。

根據《水域納污能力計算規程》(GB25173-2010)中的湖(庫)均勻混合模型，結合北湖水域的實際情況，分析得出北湖水域的納污能力，然后采取相關措施將入湖污染負荷控制到北湖的納污能力以下，從而使北湖水質提達到目標水質要求。規劃主要通過消除點源、控制面源、消減內源、生態修復等措施，改善北湖水質環境(表1)。

5 規劃方案

5.1 點源污染消除

加大水環境治理基礎設施建設的力度，是綜合整治水環境的重要措施[1]。要消除北湖的點源污染，就必須加強對工業企業、城鎮及農村生活污染的治理。

表1 北湖總磷削減方案

工業污染是北湖最主要的污染源，工業污染的治理最為關鍵。武鋼集團和化工園區等工業企業污水應單獨收集并處理，其尾水應處理達到一級A標準后通過壓力管涵沿北湖閘港排往長江。規劃根據武鋼生產線規劃及節水減排整體規劃的遠期目標及近期生產排水現狀，近遠期相結合，構建適宜經濟可靠的雨污分流管網系統。雨污分流改造后，現有的合流制排水管網只收集雨水，生產廢水和生活污水不再接入現有排水方溝，而是各自單獨建設收集管網。武鋼應進行污染減排至武鋼污水處理站現狀處理能力以內(或對污水處理站進行擴建)，同時沿白玉山明渠新建d2000 mm截污管，旱季污水直接進入污水站，避免旱季污水直接入渠。化工園區污水統一送至化工新城污水處理廠(規劃規模9×104m3/d)處理。

對于城鎮生活污染治理，應加快推進北湖污水處理廠和北湖污水主干管網系統建設，為實現污水全收集全處理打下堅實基礎。規劃沿焦沙渠、康寧路、北湖路布置d800-d1200 mm截污干管，污水送往北湖污水處理廠(近期規模80×104m3/d)。結合港渠整治推進北湖和白玉山明渠等9條港渠沿線截污工程，實現旱季污水不入湖(渠)。

農村生活污染的治理，應針對不同的村落、村灣采用不同的生活污染治理方式。對于建設村、四新村等居住較為密集的村灣，可以集中收集采用組團式污水處理模式。對于居住較為分散的村落，如吳橋村、聯合村、星火村，采用分戶處理方式進行。同時可以利用豐富的溝渠水網系統，在重要支渠匯入節點建設人工凈化緩沖系統。

5.2 面源污染控制

根據北湖匯水區面源污染負荷分析，區域面源污染主要來源于工業區，生活區和農業區相對較少。結合區域實際情況，規劃采用分片施策，重點治理的策略。對于武鋼轉型示范區(白玉山片區)和化工產業區等面源污染較為嚴重的工業區，要從源頭上實施雨污分流，加強堆場等面源管控，并在排水管涵末端獨立配建初雨調蓄處理設施，規劃在白玉山明渠、北湖港和北湖南港上游設置初期雨水調蓄池，調蓄池按照初期15 mm降雨量進行截留，調蓄池規模分別為8×104m3、2×104m3、3×104m3。對于北湖綠城及濱湖藍城等面源污染相對較輕的生活區，要從源頭上加強海綿建設，實施雨污分流，并在入湖前設置凈化緩沖區，打造生態濕地，強化生態凈化能力。對于農村面源，要重點加強農村環境治理，大力推廣農業生產標準化(圖3)。

圖3 北湖匯水區面源污染控制示意

5.3 內源污染治理

北湖由于高負荷外源污染的持續輸入，導致高內源污染負荷區域形成，其特征是底泥中具有很高的氮、磷蓄積量，通過底泥清淤可以有效削減內源負荷。根據地形測量及污染源調查報告，北湖水域面積191 ha，淤泥層平均厚度為1.05 m，需要對全湖開展底泥清淤，面積為191 ha，清淤厚度1 m，清淤工程量約為191×104m3。

5.4 生態植被修復

只有在水體中修復水生態系統，才能恢復水體自凈能力，保證水體水質穩定。水生生態系統主要由高等水生植物、浮游植物、浮游動物、魚類、底棲動物和有益微生物等構成。以上各部分構成了水生生態系統生物鏈，并形成食物網，促進物質傳遞和能量流通，吸收轉化水體中有機物和其他物質，以實現生態系統自我維持和自我更新。

根據國內外的實踐經驗，淺水湖泊大型水生植物的覆蓋面積達到湖泊面積的30%以上時，對凈化水質和維持湖泊生態系統的良性循環較為有利。結合北湖水深、透明度和沉水植物生長特性，規劃種植沉水植物總面積為75.5 hm2，占湖區總面積的39%。

北湖為城市湖泊，東、西、南三側基本被工業企業包圍，北側為溝塘。其南部岸線為擋墻護砌，不利于水草和其他植物生長。其它為土質岸坡，岸線整體生態和景觀效果較差。規劃擬對硬質化邊坡進行改造，回填少量客土軟化湖濱帶，種植挺水植物，促進水陸交錯區物質循環，能量流通，最終增加水體自凈能力。后期濱湖帶植物群落形成，還能成為鳥類覓食地，可為其提供很好的棲息地，同時作為良好的岸帶景觀。規劃在環湖線入湖5～10 m區域種植挺水植物，水深約0～0.5 m區域，在白玉山明渠入湖口可擴大挺水植物種植區域，延伸至100 m左右，總面積約為4.5 hm2。

5.5 水系連通及補水

現狀北湖湖泊庫容較小，水環境容量有限，在采取截源控污等措施后，北湖仍需要引入活水加大水環境容量。通過構建大東湖水網，對外實現與長江的連通，對內連通東沙湖水系和北湖水系，有效提高青山東部地區各湖泊的水源補給，同時可以減少各湖泊的水力停留時間，提高湖泊的環境容量。對于北湖北部的眾多農排港渠，無法通過該水網進行補水，規劃建議保留現狀其北部青山長江大橋附近1.27 m3/s的農排灌溉港渠，通過該泵站可以有效解決北湖流域北部農排港渠的灌溉和生態補水問題。

結合長江大保護的國家戰略要求和北湖生態補水的需求，規劃建議加強北湖污水處理廠尾水資源利用。規劃將北湖污水處理廠部分尾水(20×104m3/d)經規劃北湖濕地凈化到地表水準Ⅳ類，再輸送至北湖及周邊渠道進行生態補水，既有利于北湖水系活水循環和水生態修復，也有利于長江大保護，實現污染總量減排。

5.6 水質提升管控

針對方案中提出的建設項目，應由統籌考慮，結合“河湖長制”建立統一的工程建設責任體系，便于項目建設管理與督查考核，并同步明確維護管理責任主體，由該責任主體統籌水體及工程設施的相關維護管理工作。

6 結語

本規劃為武漢工業區湖泊的水環境治理提供了較為可行的技術體系，具有較好的參考借鑒價值。湖泊水質提升方案的制定必須系統全面，科學和準確分析污染物來源與成因是北湖水質提升工程方案制定的基礎，實施控源截污工程是北湖水質提升成敗的關鍵，同時要充分發揮自然生態系統的自身修復能力，才能更加有效地提升工程治理措施的效率。