某城市水環境生態修復環境水量需求分析

王 勇

（中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司，湖南 長沙 410014）

引 言

城市作為人類生活的主要區域，受人類活動影響較大，因此城市生態和環境顯得異常脆弱，水作為一種載體，在不影響水的正常用途的情況下，水體所能容納的污染物的量或自身調節凈化并保持自身生態平衡的能力，就是水環境容量，當污染物總量超出其本身的容納能力或者調節凈化能力時，將會引起水環境和水生態平衡的破壞，造成水質惡化。

本文通過對某城市水系污染負荷及水環境容量分析，綜合考慮降雨、徑流等要素，尋求一種生態水量需求的計算方法。

1 項目概況

某城市規劃新區位于三面環江的“U”型區域，規劃總用地面積28.25 km2。目前新區現狀開發程度較低，內部現有河、湖、塘較多，分布零散，且內部水系相互比較獨立，湖庫及河道主要來自天然降水，無外水補給，部分河道堵塞斷流，水系連通不暢，水質難以保障，水體缺乏活力。

通過規劃水系連通形成該城市新區內部河道水網，通過引江水入城至高點水庫，自流為各河道和湖泊補水，以達到活水和改善新區水環境的目的。

2 水環境現狀及污染源統計預測

2.1 主要河湖現狀

新區內無工業污染。主要受新區生活污水、城市徑流和內源污染等多方面影響，現有河湖等呈現出不同程度的富營養化情況。

2.2 主要污染源統計及預測

新區內污染源主要包括生活污水、城市徑流污染、農田面源污染，新區內無工業污染源。根據新區內河湖的連通情況和集雨范圍，將新區劃分為6個集雨片區。

1）生活污水。生活污水污染物濃度參考《第一次全國污染源普查城鎮生活源產排污系數手冊》，該地區劃為三區4類，人均每天生活污水產生量0.15 t，COD、NH3-N和TP排放濃度分別為64 g/人·天、7.4 g/人·天、0.72 g/人·天。

根據《城市水環境控制單元污染物入河量估算方法》[1]，贛江流域城市生活源入河系數取值0.75，本文參照考慮。

規劃年新區污水產生量和管網收集率根據該區的污水工程專項規劃確定。新區規劃年生活污水總量58 200 t/d，管網收集率95%，未被收集生活污水2 910 t/d，入河系數取值0.75。

2）城市徑流。新區內城市徑流污染主要由初期雨水、初期雨水后的雨水污染物貢獻，不同的下墊面影響程度不同。下墊面為綠地或水面按照天然降雨污染源進行計算。

新區規劃年的土地利用性質和面積參照當地土地利用總體規劃，綜合考慮交通設施（除水庫水面）、商業區、工業區和居民區的比例，參考《南昌市城區降雨徑流污染過程與防治措施研究》[2]表3.4中污染物的EMC值，計算后的COD、TP和NH3-N的值分別為209.08 mg/L、0.84 mg/L和1.67mg/L。初期雨水徑流深參考《室外排水設計規范》（GB 50014-2006）（2014年修改）中推薦深度4～8 mm，取不利情況8 mm進行計算。城市徑流入河系數參考《城市水環境控制單元污染物入河量估算方法》[1]，取值0.35。初期雨水后的雨水污染物濃度值參考《雨水中污染物濃度分布規律研究》[3]，COD、TP和NH3-N的值分別為0.7 mg/L、0.11 mg/L和0.038 mg/L。

根據江西省人民政府《關于推進海綿城市建設的實施意見》（2016），規劃年，14%的城市徑流得到利用。

3）農業面源。規劃年，新區不考慮農業面源污染。

4）污染源統計。通過對上述主要污染源分析計算，新區規劃年污染源計算統計表見表1。

表1 新區規劃年污染源統計表 t

3 環境需水分析計算

環境需水主要從滿足新區水質角度分析，按規劃水平年污染物排放總量收集率等指標，測算維持新區水系水質的最小稀釋凈化水量。

3.1 引水斷面水質

選擇引水的某河道干流臨近省控監測斷面（土橋斷面）的化學需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）和總磷（TP），取近5年逐月監測數據的平均值。

3.2 污染源

污染源分析預測見本文2.2節第4條。

3.3 模型計算及結果

采用零維湖泊完全混合模型，出水水質按照Ⅳ類考慮：

式中 C（t）——計算時間內污染物濃度；

m——污染物入湖速率；

C0——入湖污染濃度；

Ch——湖泊現狀污染濃度；

QL——出湖流量；

V——湖容積；

K——降解系數（COD取0.05，NH3-N取0.04，TP取0.008）；

Cs——水質目標為《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）中的Ⅳ類（湖泊）要求，即COD≤30 mg/L，NH3-N≤1.5 mg/L，TP≤0.1 mg/L。

考慮了水體自身的凈化能力，COD、NH3-N、TP按照0.05、0.04、0.008的降解系數，水體的自凈能力無法滿足出水水質的要求，引江水入城補水。按滿足《地表水環境質量標準》Ⅳ類（湖泊）出水水質要求測算，補水量如下：規劃水平年對應的各月最大引水流量為1.8m3/s，各水平年逐月計算成果見表2。

表2 規劃水平年逐月平均最小稀釋凈化流量 m3/s

4 結論

城市水體作為城市生態的重要組成部分，受人類活動影響大。城市的基礎設施開發建設，造成下墊面的改變，城市污水、地表徑流等的匯入，都會對城市水體產生較大影響，影響城市水環境。

本文通過對城市污染源的分析預測，對城市水環境生態修復環境水量需求，采用一種基礎模型計算方法并綜合分析各方面因素。通過計算分析，采用生態補水，能滿足規劃年城市水環境容量的需求，河湖水質滿足城市環境的要求。

城市水環境治理是近些年的熱門問題，城市多年的無規劃發展造成了目前的詬病。治水是根本，問題源頭還是在岸上，因此城市水環境的治理，關鍵是要做好城市污水的收集，輔以生態補水、生態修復措施，達到標本兼治的目的，還城市一片綠水。