武漢市北湖流域水環(huán)境綜合治理規(guī)劃探討

李彬?勾朝偉?郭柱?劉東

摘 要：本文立足武漢市北湖流域基礎(chǔ)設(shè)施和水環(huán)境現(xiàn)狀，按照控源截污、提質(zhì)增效、擴(kuò)容提載、優(yōu)化管理的總體思路，提出了水環(huán)境、水安全、水生態(tài)、水管理等方面的控制指標(biāo)，以流域限制排污總量方案和水質(zhì)達(dá)標(biāo)為目標(biāo)導(dǎo)向，科學(xué)謀劃近遠(yuǎn)期治理工程，達(dá)到北湖水環(huán)境規(guī)劃目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：控源截污;提質(zhì)增效;水環(huán)境;水生態(tài);水質(zhì)達(dá)標(biāo)

中圖法分類號：X52? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2020.0209

2018年6月24日，中共中央國務(wù)院出臺了《關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)攻堅戰(zhàn)的意見》，明確提出了2020年“長江流域基本消除劣Ⅴ類”水體的目標(biāo)[1]。為貫徹落實(shí)黨中央關(guān)于共抓大保護(hù)、打好水污染防治攻堅戰(zhàn)的決策部署和省、市工作要求，全面提升武漢市水環(huán)境質(zhì)量，切實(shí)推進(jìn)全市河流、護(hù)坡、港渠的“清源”“清管”和“清流”，促進(jìn)河湖水環(huán)境持續(xù)改善。2019年8月，武漢市政府發(fā)布包括北湖在內(nèi)的“三湖三河”的水環(huán)境“三清”行動方案，旨在通過科學(xué)組織、超常推進(jìn)，既達(dá)到流域管控的總體目標(biāo)，又可形成一套滿足武漢市、國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等要求的高質(zhì)量治理典范。

北湖流域位于武漢市青山區(qū)東部，北湖流域規(guī)劃范圍以北湖匯水區(qū)劃定，東、北至武惠堤、西至工業(yè)港—武漢鋼鐵集團(tuán)、南至青化路，規(guī)劃總面積76.9km2。

北湖流域的變遷見證了武漢市的工業(yè)發(fā)展歷程。前期北湖的功能定位為武鋼及周邊企業(yè)集中排污池，隨著流域內(nèi)工業(yè)企業(yè)的發(fā)展，湖泊水域面積不斷萎縮，水環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)下降趨勢。近幾年水環(huán)境質(zhì)量持續(xù)為劣Ⅴ類，部分入湖港渠為輕度黑臭，無法達(dá)到《武漢市水功能區(qū)劃》中要求的Ⅴ類水質(zhì)目標(biāo)。北湖湖泊容積小、補(bǔ)給系數(shù)大，入湖水污染負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其自身凈化能力，導(dǎo)致流域內(nèi)水環(huán)境的不斷惡化，與人民日益增長的美好生活向往需求相悖，對青山區(qū)城市品位構(gòu)成了負(fù)面影響，其水環(huán)境綜合治理工作迫在眉睫。

1 規(guī)劃思路

北湖的功能定位為從武鋼及周邊地區(qū)的“納污湖”轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺鞘泄珗@湖泊”。

水環(huán)境目標(biāo)為，近期到2021年，北湖和7條主要入湖港渠水質(zhì)總體好轉(zhuǎn)，穩(wěn)定達(dá)到《武漢市水功能區(qū)劃》中設(shè)定的北湖水質(zhì)目標(biāo)——地表水Ⅴ類;遠(yuǎn)期到2035年，北湖和7條主要港渠水質(zhì)優(yōu)于《武漢市水功能區(qū)劃》設(shè)定的北湖水質(zhì)目標(biāo)，COD和氨氮等主要水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃度限值。

在現(xiàn)狀調(diào)研、現(xiàn)狀綜合評估的基礎(chǔ)上，結(jié)合北湖流域特點(diǎn)，按照控源截污、提質(zhì)增效、擴(kuò)容提載、優(yōu)化管理的總體布局，提出了水環(huán)境、水安全、水生態(tài)、水管理等方面的控制指標(biāo)，以流域限制排污總量方案和水質(zhì)達(dá)標(biāo)為目標(biāo)導(dǎo)向，科學(xué)謀劃近遠(yuǎn)期治理工程。北湖流域綜合治理規(guī)劃主要包括現(xiàn)狀評估、控源截污、防洪排澇、生態(tài)修復(fù)、智慧管理、目標(biāo)可達(dá)性分析和實(shí)施模式等7個方面[2-5]。

2 規(guī)劃方案

2.1 現(xiàn)狀評估

（1）排水系統(tǒng)評估

排水防澇系統(tǒng)評估采用英國Wallingford公司的Infoworks ICM軟件，對北湖流域排水系統(tǒng)進(jìn)行模擬論證。構(gòu)建大北湖水系（5個湖泊和20條河道）一維排水系統(tǒng)水力耦合模型、二維城市洪澇淹沒水力耦合模型，用于模擬降雨、地表產(chǎn)匯流、港渠傳輸、湖泊調(diào)蓄及泵站運(yùn)行情況（見圖1）。通過模型對北湖水系排水系統(tǒng)進(jìn)行了整體評估，主要存在以下問題，整體系統(tǒng)性抽排能力不足和整體地勢較為平坦低洼，漬澇風(fēng)險較大。

（2）污水系統(tǒng)評估

本次污水系統(tǒng)現(xiàn)狀評估主要針對北湖流域范圍內(nèi)的工業(yè)、城鎮(zhèn)生活和農(nóng)村的污水收集與處理設(shè)施。北湖流域工業(yè)污水處理率為92%，工業(yè)污水處理率仍有待提高。城鎮(zhèn)生活污水方面，雨污水管網(wǎng)混錯接點(diǎn)較多，雖然旱季污水基本可以截流至臨時污水處理站，但由于管網(wǎng)雨污分流不徹底，雨季溢流問題仍較為突出。農(nóng)村生活污水處理率為零，農(nóng)村生活污水治理缺失。

（3）水環(huán)境評估

最新調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，北湖水樣中重金屬（鋅、砷、汞、鉛、鎘及六價鉻）在《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)。而COD、氨氮、TN、TP近兩年出現(xiàn)超標(biāo)。近10余年的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，北湖水質(zhì)整體呈現(xiàn)劣Ⅴ類的年份較多，主要超標(biāo)因子是TN（根據(jù)生態(tài)環(huán)境保護(hù)部的要求，TN暫不考核），近兩年COD、氨氮、TP也出現(xiàn)超標(biāo)，通過監(jiān)測COD、氨氮、TP和TN污染物濃度的變化趨勢（見圖2～圖5），可以看出COD和TN總體呈現(xiàn)出降低趨勢，氨氮呈現(xiàn)出微弱上升趨勢，TP呈現(xiàn)出明顯上升趨勢。

（4）水生態(tài)評估

北湖及其主要入湖港渠水生植物在棲息地喪失、水文情勢改變和水質(zhì)惡化等多重威脅下正在逐漸退化，尤其是北湖主湖，水生植物種類少、蓋度低，遠(yuǎn)低于健康湖泊生態(tài)系統(tǒng)對水生植被蓋度的需求。北湖及其入湖港渠水體已經(jīng)處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。而其中螺旋浮絲藻是水華優(yōu)勢藻，假魚腥藻是水體富營養(yǎng)化的指示性物種，因此，在一定條件下，北湖及其入湖港渠有形成大面積藍(lán)藻水華的風(fēng)險。北湖港及其入湖口各水質(zhì)指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，水質(zhì)污染較為嚴(yán)重，且主要污水來源為工業(yè)污水，屬于黑臭水體。

2.2 控源截污

（1）北湖入湖（渠）污染負(fù)荷預(yù)測

北湖入湖污染物主要來自點(diǎn)源污染、面源污染、降塵污染和內(nèi)源污染。點(diǎn)源污染主要為工業(yè)污染，面源污染主要為城鎮(zhèn)地表徑流產(chǎn)生的面源污染、城鄉(xiāng)生活污染和農(nóng)業(yè)面源生產(chǎn)污染，降塵污染主要為大氣干濕降塵，內(nèi)源污染主要為湖泊底泥污染等。根據(jù)土地利用、人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃等，對遠(yuǎn)期2035年北湖流域的污染物產(chǎn)生量進(jìn)行預(yù)測，并分析污染源結(jié)構(gòu)和空間分布特征。

根據(jù)對點(diǎn)源、面源、內(nèi)源和降塵源污染負(fù)荷分析，北湖流域規(guī)劃水平年2035年污染負(fù)荷及各污染源貢獻(xiàn)率（見表1）。規(guī)劃水平年2035年北湖流域COD、氨氮、總氮和總磷負(fù)荷產(chǎn)生量分別為14518.72t/a、1308.74t/a、1973.75t/a、128.53t/a。工業(yè)廢水和城鎮(zhèn)面源污染是北湖污染物的主要來源，占污染物總量的61～74%，如圖6所示。

（2）水環(huán)境容量計算和限制排污總量方案

在水環(huán)境容量計算方面，根據(jù)《水域納污能力計算規(guī)程》，選取湖（庫）均勻混合模型對北湖COD、氨氮、總氮和總磷進(jìn)行容量計算。

根據(jù)北湖流域COD、氨氮、總磷、總磷入湖和出湖關(guān)系，以及綜合衰減系數(shù)、滯留系數(shù)等，計算出北湖不同規(guī)劃水平年的水環(huán)境容量。近期水平年水質(zhì)目標(biāo)為Ⅴ類時，COD、氨氮、總氮、總磷水環(huán)境容量分別為892.43t/a、50.10t/a、108.10t/a和9.94t/a。遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年COD和氨氮目標(biāo)為Ⅳ類，總氮、總磷目標(biāo)為Ⅴ類，其水環(huán)境容量分別為669.32t/a、37.58t/a、108.10t/a和9.94t/a。

在污染物削減量分配方案方面，北湖流域污染物的削減量分配思路為：優(yōu)先考慮工業(yè)點(diǎn)源污染負(fù)荷削減，其次為降塵和內(nèi)源污染負(fù)荷的削減，剩余待削減的污染負(fù)荷全部由面源污染措施承擔(dān)，最后面源污染負(fù)荷的削減量按照城鎮(zhèn)面源、城鄉(xiāng)生活和農(nóng)業(yè)面源負(fù)荷的排放比例進(jìn)行再次分配。

工業(yè)點(diǎn)源方面，近期將完成工業(yè)企業(yè)排污口截污全覆蓋，實(shí)現(xiàn)截污比例100%，近期新增的工業(yè)點(diǎn)源污染負(fù)荷全部截流至污水處理廠;降塵方面，根據(jù)《武漢市十三五環(huán)境保護(hù)規(guī)劃綱要》，到2020年，武漢市可吸入顆粒物和細(xì)顆粒物年平均濃度下降40%左右，2035年大氣降塵污染負(fù)荷與現(xiàn)狀年相比再下降20%;內(nèi)源方面，污染削減量按照近期削減60%，遠(yuǎn)期2035年削減80%;面源方面，近期規(guī)劃年面源污染負(fù)荷削減比例分別為COD削減71.28%，氨氮削減40.07%，總氮削減38.07%，總磷削減41.39%。遠(yuǎn)期規(guī)劃年重點(diǎn)削減氨氮和總氮兩項(xiàng)指標(biāo)，分別削減51.94%和21.91%。

（3）控源截污規(guī)劃

北湖流域污水管網(wǎng)規(guī)劃從點(diǎn)源、面源和內(nèi)源治理三個方面，近期以北湖流域范圍內(nèi)38家重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)和200余家小散企業(yè)污染治理為重點(diǎn)，強(qiáng)化武鋼集團(tuán)、中韓乙烯和化工新城的污水處理能力和效力，確保工業(yè)污染負(fù)荷削減率達(dá)到95%，完善廠區(qū)內(nèi)地表徑流污染處理設(shè)施，截留處理15mm初期雨水。結(jié)合北湖污水處理廠建成完工，完善污水收集管網(wǎng)，修復(fù)現(xiàn)有雨污管網(wǎng)，使白玉山片區(qū)、北湖港片區(qū)城鎮(zhèn)生活污水得到有效處理，使城鎮(zhèn)生活污水收集處理率達(dá)到90%。建設(shè)白玉山濕地和長江北湖濕地，雨季凈化城市徑流，旱季凈化北湖污水處理廠尾水作為北湖補(bǔ)水水源。遠(yuǎn)期結(jié)合北湖產(chǎn)業(yè)生態(tài)新城建設(shè)，堅定不移地推行雨污分流，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)，高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)企業(yè)污水處理設(shè)施，擴(kuò)建北湖污水處理廠處理能力至100萬t/d，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)生活污水全收集全處理[6]。

2.3 防洪排澇

北湖流域雨水管網(wǎng)規(guī)劃近期以提升北湖泵站、北湖閘泵站、武惠閘排水能力和重點(diǎn)港渠行洪能力為主，提高骨干水系排澇能力至50年一遇，遠(yuǎn)期完善支渠和重點(diǎn)漬水區(qū)的排水能力建設(shè)，使北湖流域整體排澇能力達(dá)到50年一遇，不出現(xiàn)明顯漬水點(diǎn)。

2.4 生態(tài)修復(fù)

北湖流域生態(tài)修復(fù)規(guī)劃近期重點(diǎn)圍繞強(qiáng)化北湖和7條主要港渠的水空間管控，在水質(zhì)改善的前提下重點(diǎn)布局北湖水生態(tài)修復(fù)工程，建設(shè)環(huán)湖生態(tài)凈化帶。遠(yuǎn)期著眼打造“七星伴月”的生態(tài)景觀格局，實(shí)現(xiàn)北湖城市景觀湖泊的生態(tài)服務(wù)功能。并立足“長江大保護(hù)”，緩解長江青山段的納污壓力，深入挖掘北湖流域濕地生態(tài)系統(tǒng)對北湖污水處理廠尾水的凈化能力，同時結(jié)合長江岸線生態(tài)功能定位，在武惠堤以外長江南岸建設(shè)長江森林系統(tǒng)，對排江污水深度凈化后再排入長江。

2.5 智慧管控

北湖流域智慧水務(wù)系統(tǒng)框架建立北湖流域限制排污總量控制制度，建立排污權(quán)交易機(jī)制和生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，為北湖產(chǎn)業(yè)生態(tài)新城提供產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)和市場準(zhǔn)入負(fù)面清單。為實(shí)現(xiàn)北湖的長治久清，跟蹤規(guī)劃項(xiàng)目的減排擴(kuò)容效益，建設(shè)北湖流域“智慧管控平臺”。通過智慧感知系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集，通過智慧業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)輔助決策，提高管理效率和水平。開展北湖流域廠、網(wǎng)、河、湖、岸一體化流域治理，建立以水質(zhì)達(dá)標(biāo)和公眾滿意為考核目標(biāo)，以流域內(nèi)污水處理廠、雨污管網(wǎng)、北湖及主要港渠、濱水生態(tài)空間統(tǒng)一調(diào)度為抓手的治理模式，達(dá)到高效提升北湖水環(huán)境質(zhì)量的目的[7-8]。

2.6 目標(biāo)可達(dá)性分析

（1）防洪排澇目標(biāo)可達(dá)性

北湖泵站及北湖閘港泵站建成后，抽排能力提升了近3倍，抗災(zāi)能力明顯增強(qiáng)。通過InfoWorks ICM水力模型分析得出，遭遇2016年6月30日至7月6日暴雨時，北湖洪水位超過最高控制水位18.8m，時間從72h縮短至20h，如圖7所示。

（2）限制排污總量目標(biāo)可達(dá)性

對于近期2021年水平年，按照各類污染源削減比例，氨氮和總氮指標(biāo)可滿足限制排污總量控制要求，但COD和氨氮不能滿足要求。故需要提高北湖流域水環(huán)境容量，通過生態(tài)補(bǔ)水措施增加北湖流域水環(huán)境容量以后，可滿足近期入湖渠污染物排放總量的需求。

對于遠(yuǎn)期2035年水平年，按照各類污染源削減比例，氨氮、總氮和總磷指標(biāo)可滿足限制排污總量控制要求，但COD指標(biāo)不能滿足要求。也需要通過補(bǔ)水提高北湖流域水環(huán)境容量，通過生態(tài)補(bǔ)水措施增加北湖流域水環(huán)境容量以后，可滿足遠(yuǎn)期入湖渠污染物排放總量的需求。

（3）水質(zhì)目標(biāo)可達(dá)性

為建立北湖流域污染物排放與北湖水域水質(zhì)之間的輸入—響應(yīng)關(guān)系，選用平面二維模型對北湖水動力和水質(zhì)進(jìn)行模擬預(yù)測。根據(jù)不同情景方案計算結(jié)果，按照目前的污染負(fù)荷削減方案，近期規(guī)劃水平年北湖湖區(qū)可以達(dá)到Ⅴ類規(guī)劃水質(zhì)目標(biāo)，白玉山明渠和北湖小港COD仍為劣Ⅴ類。遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年湖區(qū)COD和TP不能滿足Ⅳ類水水質(zhì)，白玉山明渠部分河段達(dá)到Ⅴ類水。建議進(jìn)一步削減白玉山明渠和北湖小港片區(qū)城市徑流面源和農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷，同時對對北湖進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水，增加湖區(qū)水環(huán)境容量。

2.7 實(shí)施計劃

采用近遠(yuǎn)期相結(jié)合的方式，近期（2021年前）重點(diǎn)控制工業(yè)點(diǎn)源和面源防治污染、港渠內(nèi)源治理和雨水、污水管網(wǎng)混錯接、功能性和結(jié)構(gòu)性缺陷改造;遠(yuǎn)期（2035年前）重點(diǎn)完善管網(wǎng)系統(tǒng)、生態(tài)修復(fù)和智慧管控為主，并結(jié)合北湖產(chǎn)業(yè)生態(tài)新城建設(shè)，落實(shí)區(qū)域限排、實(shí)施生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。

3 結(jié)語

開展北湖流域水環(huán)境綜合治理工作是武漢市落實(shí)習(xí)近平總書記生態(tài)文明建設(shè)理念，貫徹落實(shí)黨中央關(guān)于長江大保護(hù)、打好水污染防治攻堅戰(zhàn)的決策部署的重要舉措。隨著武漢市逐步重視城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和整體環(huán)境提升，武鋼地區(qū)新舊產(chǎn)能轉(zhuǎn)換速度加快，青山區(qū)趁勢打造北湖產(chǎn)業(yè)生態(tài)新城，助推青山區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和生態(tài)升級，為北湖流域水環(huán)境綜合治理提供了新時代的歷史機(jī)遇。

本次規(guī)劃立足北湖流域基礎(chǔ)設(shè)施和水環(huán)境現(xiàn)狀，高標(biāo)準(zhǔn)、高起點(diǎn)編制規(guī)劃，按照近期2021年，北湖和7條主要入湖港渠水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)期2035年，北湖和7條主要入湖港渠水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)地準(zhǔn)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)的總體目標(biāo)。分期實(shí)施控源截污、防洪排澇、生態(tài)修復(fù)、智慧管控等規(guī)劃項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)初雨全截留，污水全收集、全處理，配套內(nèi)源清淤、防洪排澇和生態(tài)修復(fù)建設(shè)，構(gòu)建以廠網(wǎng)（河）湖配套一體化的流域智慧管理模式，堅持“流域統(tǒng)籌、系統(tǒng)治理”的運(yùn)營管理總體思路，系統(tǒng)全面的從根本上解決北湖流域污染問題。

本規(guī)劃為武漢地區(qū)首先以流域視角展開湖泊水環(huán)境治理的規(guī)劃，不僅為以流域?yàn)橹卫韱卧乃h(huán)境治理規(guī)劃提供了較為可行的技術(shù)體系，而且為全國水環(huán)境綜合整治思路創(chuàng)新提供了可借鑒的案例。

參考文獻(xiàn)：

[1]本報評論員.堅決打好長江大保護(hù)攻堅戰(zhàn)[N].新華日報. 2019-04-26 （001）.

[2]鄒朝望.長江大保護(hù)背景下中小河流系統(tǒng)治理策略探討[N].人民長江報. 2019-09-14 （005）.

[3]王金南，寇江澤.以生態(tài)補(bǔ)償推動共抓長江大保護(hù)[N].人民日報. 2018-09-17 （014）.

[4]陳謙.讓藍(lán)天一年比一年多起來[N].中國環(huán)境報. 2017-03-06 （001）.

[5]王凌.淺析沿江城市如何開展“長江大保護(hù)”[J].資源節(jié)約與環(huán)保. 2019（09）：7.

[6]孫建華.城市水污染治理控源截污工程規(guī)劃設(shè)計研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理. 2018（12）：191-194.

[7]北京慧怡科技有限責(zé)任公司.智慧水務(wù)信息化建設(shè)新思路[J].中國建設(shè)信息化. 2019（17）：46-48.

[8]王曉輝.信息化思維下深圳市智慧水務(wù)建設(shè)思考[J].水利信息化. 2019（04）：68-72.

Yangtze River Protection Series：Discussion on the comprehensive water environment management plan of Beihu lake basin in Wuhan

LI BIN? GOU Chaowei? GUO Zhu? LIU Dong

（Changjiang Institute of Survey，Planning，Design and Research，Wuhan 430010，China）

Abstract：Based on the current situation of infrastructure and water environment in Beihu lake basin，this paper puts forward the control indexes of water environment，water security，water ecology，water management，etc. according to the general idea of controlling source and intercepting pollution，improving quality and efficiency，expanding capacity and carrying capacity，and optimizing management. Taking the scheme of limiting total discharge in the basin and reaching the standard of water quality as the goal，it plans the near and long-term treatment projects scientifically and achieves the water environment planning goals of Beihu lake.

Keywords：controlling source and intercepting pollution;improving quality and efficiency;water environment;water ecology;reaching the standard of water quality

收稿日期：2019-11-01

作者簡介：李彬，男，高級工程師，主要從事長江大保護(hù)、水環(huán)境綜合治理等相關(guān)工作。