平原河網水質提升方案探索

劉淵博，張 璐

（中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司,陜西 西安 710065）

1 水環境治理背景

河湖水系,是流域水循環和水資源形成的載體,是區域經濟社會發展的基礎支撐。我國河湖水系發育,全國河流總長度超過40 萬km,湖泊總面積9 萬多km2,河湖周邊地區人口、產業密集,人水關系十分密切[1]。平原河網是中國最典型、最廣泛水系,具有地勢平坦、河道縱橫交織成網、林地植被覆蓋廣闊、湖泊濕地資源豐富等自然條件[2]。同時平原河網地區人口眾多、城市發達、產業發展迅速。高密度的人口和高強度的經濟活動,導致河網河渠污染負荷較大、污染來源廣泛、水環境污染問題突出。近年來,我國各地水環境污染和水生態破壞的趨勢仍未得到有效遏制,特別是平原河網地區水流速度變緩,水體中浮游植物的生產率和生物量均可能增加,易發生富營養化及藍綠藻異常增殖的現象[3]。目前平原河網水體生態系統恢復、維持水體良好的水質措施研究成為熱點[4-6],運用截污、環保和生物措施改善水網環境質量的研究已經取得了一些成果[7-11],但對于水體水域廣、周邊環境復雜的水體綜合性的治理技術研究較少,本項目以紹興市鏡湖新區水體為研究對象,開展河湖水質水量調控、水陸交錯帶生態構建、底質污染控制、水質原位修復等技術研究,集成一套城市河流水環境綜合治理技術。

2 平原水系水質提升案例分析

2.1 鏡湖新區概況

鏡湖新區為紹虞平原組成部分,地勢平坦、河網密布,地面高程在4.5 m～5.0 m（黃海高程、下同）,區域內河道密布,湖泊眾多,向以“水鄉澤國”享譽海內外,現有水域面積16.8 km2,占轄區總面積的22.1%。

2.2 鏡湖新區現狀存在問題

根據現場踏勘調查鏡湖新區六個水質監測點資料分析,現狀區域內部主要水體較好,以Ⅲ、Ⅳ類為主水,部分區域為Ⅳ、Ⅴ類水,同時結合水質監測數據,近期超標主要指標為BOD5、COD等,部分水質監測數據見表1。

表1 鏡湖新區水質主要指標檢測表 單位：mg/L

同時鏡湖區區域內水體特點為非汛期水流速度緩慢,水體深度較淺,平均深度約3.5 m～4 m,水體總量大,鏡湖新區水體總量約3400 萬m3,水域面積廣,總面積約16.8 km2。

結合調查資料,對鏡湖新區“五江一湖”水質主要污染分析,污染主要原因有以下幾點：

（1）內源污染

1）鏡湖新區水體內部水體底部淤泥長時間未經清理,導致底泥污染,當外源造成的污染得到控制,累積于底泥中的各種污染物重新進入到上覆水體中,成為影響水體水質的二次污染源。

2）鏡湖新區水體總量大,非汛期水體流動緩慢,水體自凈能力降低,水生態系統退化。

（2）外源污染

1）鏡湖新區部分居民點及部分建設工地截污不徹底,準備拆遷居民點污水管網未全部納入污水收集系統,致使部分污水未經處理直接進入水體,增加了水質污染來源,同時現狀污水處理廠處理標準較低（一級A標準仍然低于Ⅴ類水標準）。

2）鏡湖新區上游客水水質不達標,影響鏡湖新區現有水質（如三江大河）。

3）暴雨影響,初期暴雨未進入污水管道,同時鏡湖新區擁有大面積的林地,護岸無防護措施,暴雨時容易將林地部分污染物帶入水體,如土壤腐殖質等。

綜合分析以上原因,要完成區域所有水體達到水質總體目標,需要全流域統籌、循序漸進、逐步完成的系統性工程。

2.3 方案設計理念

分別從“水環境、水生態、水景觀、水文化”等四個方面,針對“內源污染”“外源污染”展開措施。

首先達成鏡湖新區水體水質全面達到Ⅲ類水的目標,其次再造河道供血能力,恢復河道呼吸功能,傳承地域文化脈絡,拓展城市發展格局,提升市民生活品質,進一步促進新區經濟發展,形成紹興獨特“水文化”,打造鏡湖新區魅力水城。

本次設計理念以“水環境”及工程措施為主,“水生態”為輔助手段,以全流域統籌、系統工程為指導思想,重點提升鏡湖新區水質、保持水質穩定,提升水體自凈能力,進一步打造“水景觀”,整體提升鏡湖新區城市品質,最終形成城市特有“水文化”可持續性發展。

圖1 鏡湖新區水質提升技術路線圖

2.4 方案設計主要措施

2.4.1 水環境

1）鏡湖新區截污納管

將新區內部全部污水接入紹興市污水管網系統,同時改造現有雨水管網,將初期雨水收集至污水管道,經過處理后統一排放。同時為保證水體生態修復能力的長期穩定,對區域內污水處理廠進行提標改造,現階段標準為一級A,提標改造后達到準Ⅳ類水標準。

2）鏡湖新區水體底泥清淤資源化利用技術

鏡湖新區水體水域廣,總面積達16.8 km2,河道底泥量大,污染物嚴重且污染源較為復雜,本次設計結合“水生態”理念,推薦建設封閉塘,同時利用土壤化技術,將壓縮后底泥變為適合植物生長的土壤基質,將底泥集中堆放至封閉塘,以土壤化后底泥為基礎形成人工生態島,變廢為寶。

3）滲濾凈化技術

針對河道岸邊初期雨水直接進入河道,造成一定危害,在河岸帶區的閑置地帶安放滲濾凈化系統,能充當“人工強化河岸帶”的角色。滲濾凈化技術具有很高的處理效率,尤其對COD、氨氮等都有著較高的去除率。

4）新區水體引水調水工程

利用鏡湖水體水質優,水量充足的特點,在七里江村南部建立抽水泵站,將鏡湖水抽至大樹江。在鏡湖新區內部形成水體內循環,保證水體流動性,增加水體自凈作用。

圖2 鏡湖引水工程示意圖

2.4.2 水生態

1）水體生態曝氣技術

高效有益菌生物修復與曝氣組合工藝,曝氣選擇納米曝氣機與推流曝氣機相結合。

圖3 生態曝氣示意圖

2）人工生態浮島技術

人工生態景觀浮島是生態建設的一種新模式,同時也是一種全新的浮島模式,該模式主要由植物基、植物、生物群落、水體及景觀小品等要素構成,是一種小型的水休景觀,同時具有景觀、環境與生態的多重效益。

圖4 生態浮島骨架及景觀

3）生態護岸

充分利用新區水體廣闊,河岸眾多的優勢,對其進行規整后作為生態護岸,形成景觀的同時,可以重建自然的秩序、恢復小動物的家園,創造人工濕地、提供防洪功能,同時改善水環境和水質量。

護岸型生態修復全面解決擋土、反濾、排水、生態、景觀、防護、人性化等許多在結構上互為制約、對立的難題。同時解決了水面以下及水面以上的生態問題。全面有效地實現河道“河暢、水清、堤固、岸綠、景美”的目標。

2.4.3 水環境

以生態護岸為基礎,進一步加強景觀改造,形成眾多形式的濱河景觀系統,為響應海綿城市的設計理念,本次設計在濱水景觀帶廣場、道路等重點區域采用透水混凝土、沙基透水磚等作為透水材料,以“蓄”“滯”“滲”的理念打造景觀帶。

2.4.4 水文化

以良好水質為基礎,眾多形式的濱河景觀系統為核心,深度融合地方治水歷程、人物故事、人文風情與水利工程,打造工程樣板。建設重要水文化場館、防災減災紀念設施等,打造一流的水情教育品牌, 增加城市生活價值；以“天人合一”的自然觀為核心內容,以 “人水和諧”的理念為追求的目標,打造“水清岸綠、天藍氣凈、城水相融、人水相親”的現代水城典范。

3 總結及思考

平原水質提升,是全流域統籌、循序漸進、逐步完成的系統性工程不僅僅需要好的治理設計理念,先進的工程措施,更是一個系統性、復雜性、長期性的工程,治水的最終目的還是回歸自然。