平原河網(wǎng)水質(zhì)提升方案探索

劉淵博，張 璐

（中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計研究院有限公司,陜西 西安 710065）

1 水環(huán)境治理背景

河湖水系,是流域水循環(huán)和水資源形成的載體,是區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基礎(chǔ)支撐。我國河湖水系發(fā)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(qū)人口、產(chǎn)業(yè)密集,人水關(guān)系十分密切[1]。平原河網(wǎng)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(wǎng)、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(wǎng)地區(qū)人口眾多、城市發(fā)達(dá)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。高密度的人口和高強(qiáng)度的經(jīng)濟(jì)活動,導(dǎo)致河網(wǎng)河渠污染負(fù)荷較大、污染來源廣泛、水環(huán)境污染問題突出。近年來,我國各地水環(huán)境污染和水生態(tài)破壞的趨勢仍未得到有效遏制,特別是平原河網(wǎng)地區(qū)水流速度變緩,水體中浮游植物的生產(chǎn)率和生物量均可能增加,易發(fā)生富營養(yǎng)化及藍(lán)綠藻異常增殖的現(xiàn)象[3]。目前平原河網(wǎng)水體生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、維持水體良好的水質(zhì)措施研究成為熱點(diǎn)[4-6],運(yùn)用截污、環(huán)保和生物措施改善水網(wǎng)環(huán)境質(zhì)量的研究已經(jīng)取得了一些成果[7-11],但對于水體水域廣、周邊環(huán)境復(fù)雜的水體綜合性的治理技術(shù)研究較少,本項目以紹興市鏡湖新區(qū)水體為研究對象,開展河湖水質(zhì)水量調(diào)控、水陸交錯帶生態(tài)構(gòu)建、底質(zhì)污染控制、水質(zhì)原位修復(fù)等技術(shù)研究,集成一套城市河流水環(huán)境綜合治理技術(shù)。

2 平原水系水質(zhì)提升案例分析

2.1 鏡湖新區(qū)概況

鏡湖新區(qū)為紹虞平原組成部分,地勢平坦、河網(wǎng)密布,地面高程在4.5 m～5.0 m（黃海高程、下同）,區(qū)域內(nèi)河道密布,湖泊眾多,向以“水鄉(xiāng)澤國”享譽(yù)海內(nèi)外,現(xiàn)有水域面積16.8 km2,占轄區(qū)總面積的22.1%。

2.2 鏡湖新區(qū)現(xiàn)狀存在問題

根據(jù)現(xiàn)場踏勘調(diào)查鏡湖新區(qū)六個水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)資料分析,現(xiàn)狀區(qū)域內(nèi)部主要水體較好,以Ⅲ、Ⅳ類為主水,部分區(qū)域為Ⅳ、Ⅴ類水,同時結(jié)合水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù),近期超標(biāo)主要指標(biāo)為BOD5、COD等,部分水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1。

表1 鏡湖新區(qū)水質(zhì)主要指標(biāo)檢測表 單位：mg/L

同時鏡湖區(qū)區(qū)域內(nèi)水體特點(diǎn)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(qū)水體總量約3400 萬m3,水域面積廣,總面積約16.8 km2。

結(jié)合調(diào)查資料,對鏡湖新區(qū)“五江一湖”水質(zhì)主要污染分析,污染主要原因有以下幾點(diǎn)：

（1）內(nèi)源污染

1）鏡湖新區(qū)水體內(nèi)部水體底部淤泥長時間未經(jīng)清理,導(dǎo)致底泥污染,當(dāng)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(jìn)入到上覆水體中,成為影響水體水質(zhì)的二次污染源。

2）鏡湖新區(qū)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(tài)系統(tǒng)退化。

（2）外源污染

1）鏡湖新區(qū)部分居民點(diǎn)及部分建設(shè)工地截污不徹底,準(zhǔn)備拆遷居民點(diǎn)污水管網(wǎng)未全部納入污水收集系統(tǒng),致使部分污水未經(jīng)處理直接進(jìn)入水體,增加了水質(zhì)污染來源,同時現(xiàn)狀污水處理廠處理標(biāo)準(zhǔn)較低（一級A標(biāo)準(zhǔn)仍然低于Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)）。

2）鏡湖新區(qū)上游客水水質(zhì)不達(dá)標(biāo),影響鏡湖新區(qū)現(xiàn)有水質(zhì)（如三江大河）。

3）暴雨影響,初期暴雨未進(jìn)入污水管道,同時鏡湖新區(qū)擁有大面積的林地,護(hù)岸無防護(hù)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(zhì)等。

綜合分析以上原因,要完成區(qū)域所有水體達(dá)到水質(zhì)總體目標(biāo),需要全流域統(tǒng)籌、循序漸進(jìn)、逐步完成的系統(tǒng)性工程。

2.3 方案設(shè)計理念

分別從“水環(huán)境、水生態(tài)、水景觀、水文化”等四個方面,針對“內(nèi)源污染”“外源污染”展開措施。

首先達(dá)成鏡湖新區(qū)水體水質(zhì)全面達(dá)到Ⅲ類水的目標(biāo),其次再造河道供血能力,恢復(fù)河道呼吸功能,傳承地域文化脈絡(luò),拓展城市發(fā)展格局,提升市民生活品質(zhì),進(jìn)一步促進(jìn)新區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,形成紹興獨(dú)特“水文化”,打造鏡湖新區(qū)魅力水城。

本次設(shè)計理念以“水環(huán)境”及工程措施為主,“水生態(tài)”為輔助手段,以全流域統(tǒng)籌、系統(tǒng)工程為指導(dǎo)思想,重點(diǎn)提升鏡湖新區(qū)水質(zhì)、保持水質(zhì)穩(wěn)定,提升水體自凈能力,進(jìn)一步打造“水景觀”,整體提升鏡湖新區(qū)城市品質(zhì),最終形成城市特有“水文化”可持續(xù)性發(fā)展。

圖1 鏡湖新區(qū)水質(zhì)提升技術(shù)路線圖

2.4 方案設(shè)計主要措施

2.4.1 水環(huán)境

1）鏡湖新區(qū)截污納管

將新區(qū)內(nèi)部全部污水接入紹興市污水管網(wǎng)系統(tǒng),同時改造現(xiàn)有雨水管網(wǎng),將初期雨水收集至污水管道,經(jīng)過處理后統(tǒng)一排放。同時為保證水體生態(tài)修復(fù)能力的長期穩(wěn)定,對區(qū)域內(nèi)污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造,現(xiàn)階段標(biāo)準(zhǔn)為一級A,提標(biāo)改造后達(dá)到準(zhǔn)Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。

2）鏡湖新區(qū)水體底泥清淤資源化利用技術(shù)

鏡湖新區(qū)水體水域廣,總面積達(dá)16.8 km2,河道底泥量大,污染物嚴(yán)重且污染源較為復(fù)雜,本次設(shè)計結(jié)合“水生態(tài)”理念,推薦建設(shè)封閉塘,同時利用土壤化技術(shù),將壓縮后底泥變?yōu)檫m合植物生長的土壤基質(zhì),將底泥集中堆放至封閉塘,以土壤化后底泥為基礎(chǔ)形成人工生態(tài)島,變廢為寶。

3）滲濾凈化技術(shù)

針對河道岸邊初期雨水直接進(jìn)入河道,造成一定危害,在河岸帶區(qū)的閑置地帶安放滲濾凈化系統(tǒng),能充當(dāng)“人工強(qiáng)化河岸帶”的角色。滲濾凈化技術(shù)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(qū)水體引水調(diào)水工程

利用鏡湖水體水質(zhì)優(yōu),水量充足的特點(diǎn),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(qū)內(nèi)部形成水體內(nèi)循環(huán),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(tài)

1）水體生態(tài)曝氣技術(shù)

高效有益菌生物修復(fù)與曝氣組合工藝,曝氣選擇納米曝氣機(jī)與推流曝氣機(jī)相結(jié)合。

圖3 生態(tài)曝氣示意圖

2）人工生態(tài)浮島技術(shù)

人工生態(tài)景觀浮島是生態(tài)建設(shè)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(gòu)成,是一種小型的水休景觀,同時具有景觀、環(huán)境與生態(tài)的多重效益。

圖4 生態(tài)浮島骨架及景觀

3）生態(tài)護(hù)岸

充分利用新區(qū)水體廣闊,河岸眾多的優(yōu)勢,對其進(jìn)行規(guī)整后作為生態(tài)護(hù)岸,形成景觀的同時,可以重建自然的秩序、恢復(fù)小動物的家園,創(chuàng)造人工濕地、提供防洪功能,同時改善水環(huán)境和水質(zhì)量。

護(hù)岸型生態(tài)修復(fù)全面解決擋土、反濾、排水、生態(tài)、景觀、防護(hù)、人性化等許多在結(jié)構(gòu)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(tài)問題。全面有效地實(shí)現(xiàn)河道“河暢、水清、堤固、岸綠、景美”的目標(biāo)。

2.4.3 水環(huán)境

以生態(tài)護(hù)岸為基礎(chǔ),進(jìn)一步加強(qiáng)景觀改造,形成眾多形式的濱河景觀系統(tǒng),為響應(yīng)海綿城市的設(shè)計理念,本次設(shè)計在濱水景觀帶廣場、道路等重點(diǎn)區(qū)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(zhì)為基礎(chǔ),眾多形式的濱河景觀系統(tǒng)為核心,深度融合地方治水歷程、人物故事、人文風(fēng)情與水利工程,打造工程樣板。建設(shè)重要水文化場館、防災(zāi)減災(zāi)紀(jì)念設(shè)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(nèi)容,以 “人水和諧”的理念為追求的目標(biāo),打造“水清岸綠、天藍(lán)氣凈、城水相融、人水相親”的現(xiàn)代水城典范。

3 總結(jié)及思考

平原水質(zhì)提升,是全流域統(tǒng)籌、循序漸進(jìn)、逐步完成的系統(tǒng)性工程不僅僅需要好的治理設(shè)計理念,先進(jìn)的工程措施,更是一個系統(tǒng)性、復(fù)雜性、長期性的工程,治水的最終目的還是回歸自然。