关于封闭独立小微水体水质改善的设计探讨——以闵行区华漕镇北杜巷宅河为例

吴金龙

（上海市水利工程设计研究院有限公司，上海市200061）

0 引言

随着近年来社会各界对水环境改善的需求愈发迫切，而与居民生活较紧密的小微水体整治因其体量较小而未引起足够重视，整治过程中缺乏系统治理，进而造成水体持续恶化黑臭现象，影响百姓生活。本文以上海市闵行区北杜巷宅河为例，分析水质黑臭原因，提出整治思路、整治措施，评价后期成效，为类似工程整治提供参考。

1 工程概况

北杜巷宅河位于华漕镇王泥浜村，为与外界水系不连通的封闭独立水体，平面形状类似T形，南北及东西走向，与周边最近的河道王泥浜相距约200m，两个水体间被沪杭高速铁路阻隔。

北杜巷宅河现有河口宽度为6.5～10m，水面积1 368m2，河底高程1.0～2.0m，河底淤积严重。北岸及南岸东段房屋密集处设有简易护岸结构，其余岸段均为土质斜坡。现状水体为完全独立池塘。部分民宅临河而建，存在占用水面和填埋池塘种植现象；加上垃圾侵占和沿线偷排污水，使得池塘水体静置、水质恶化发臭，严重影响当地居民的生产生活。

根据闵行区重污染办公室提供的黑臭水体监测清单，北杜巷河道整治前氨氮指标严重超标，感官黑臭，居民投诉多。根据上海市相关规定，该河道定性为劣五类河道，纳入重污染河道整治范畴。其整治前水质监测数据见表1。

表1 北杜巷宅河整治前水质监测结果

2 设计原则及目标

设计原则：

（1）工程周边建筑密集，人居密度大，建设方案应满足沿岸百姓亲水诉求。

（2）充分分析造成该工程水体水质黑臭的原因，通过相关针对性措施，根本解决水体黑臭问题。

（3）结构工程的选择需考虑对周边环境的影响，应具有可实施性。

（4）应便于后期运行管理，降低远期维护费用。

（5）应尽可能优化设计，降低工程造价。

整治目标：彻底消除河道水体黑臭，根本改善水质。

3 治理思路

独立小微水体具有水面小、水体容量小、自净能力弱、受外界污染物影响大的特点。在区域河道水质不稳定的情况下，应本着隔离外源污染、自高水体自净能力的思路解决水质问题。

该工程应首先解决沿线排污问题，其次优化改善水面形态，清除池底污染物，固定水陆边界，重新构建水体自身生态系统，通过人工增氧及水系调度维持该水体水质长效稳定。

4 治理措施

4.1 控源截污

水体黑臭绝大部分因外部污染物进入水体而导致，控制外源污染是黑臭水体整治的先决条件和重要一环。北杜巷宅河位于城乡接合部的居民集中区，整治前该地区排水系统不健全，加之流动人口大，池塘周边排水口众多，周边违章较多，垃圾倾倒入河道现象常见，造成河道淤积、水质黑臭，水环境较差。

该工程以控源截污为前提，通过村庄排水系统改造，实行雨污分流，沿河排水口均进行封堵，杜绝污水再次进入河道污染水体。

4.2 优化水面形态

整治前该河道呈T形，三端均为断头，其中河道东北侧断头端水面狭窄、水深较浅，房屋靠近河道，工程措施施工难度较大；且该处河道中部存在箱涵卡阻，极大阻碍了两端水体交换。为避免断头端水体静置恶化，结合周边实际情况，决定填埋东北侧部分断头河段，根据水面补偿原则，于南端水面开阔且岸后空间充裕岸段进行拓宽池塘面积，优化水面形态，利于水体流动（见图1）。

图1 北杜巷宅河整治前后水面变化示意图

4.3 护岸工程

小微水体与流域河道不同，很少存在较大水流冲刷的情况，故小微水体应摒弃传统河道整治过度重视护岸结构安全的设计弊端。小微水体整治护岸选择应以生态护岸为主，改善滨水区生态环境，同时也需与周边环境相结合，形成整体统一的池塘风貌。

北杜巷宅河周边建筑密集，房屋距离设计河口线较近，无结构开挖空间，另考虑河道对边坡稳定的影响。该河道断面设计采用密排仿木桩结构，结构外观整齐，仿木纹理与周边田园气息相吻合。

4.4 疏浚工程

因小微水体缺乏流动，水体静置沉淀，水体中的悬浮物或杂质等落入池底，尤其在雨季，短时间出现的较大强度降雨对水体周边地面形成冲刷，进而水土流失进入河道，造成河道淤积，影响河道调蓄能力，影响河道生态环境。特别在截污不彻底的河道，因污水直排河道，在细菌的作用下，池塘底泥与动物排泄物等混合作用，进一步恶化底泥，若不及时清除，底泥持续散发的污染物会对河道水质产生重大影响。

该池塘根据调蓄量估算，设计河底高程为1.0m，水体底泥疏浚以淤泥疏净为原则，超挖部分通过及时回填优质黏土以保证护岸边坡整体稳定。

4.5 水系调度

为保证该池塘排涝安全，并改善河道水质，设置引水泵站和排涝泵站各一座，根据计算，两个泵站流量均为0.2 m3/s。遇极端天气情况时，开启排涝泵站向周边骨干河道排涝，同时排涝泵站兼顾平时换水时抽水作用。引水泵站在平时换水时将周边骨干河道水质较好时段河水引入该工程池塘。排涝泵站布置于该池塘南端断头端，引水泵站出水口位于东段断头端，引调水时通过东引南排盘活水体。

4.6 绿化工程

常规河道绿化工程多以岸上绿化为主，达到提供景观效果的目的。此次池塘绿化设计分为岸上绿化和水下绿化两部分，岸上绿化为斜坡绿化与堤顶绿化，达到美化生态环境的目的；水下绿化则主要以改善水质为目的，采用水下草皮净化系统技术与生态浮床技术，在生境营造的基础上构建稳定的生态系统，削减内源污染，实现水体净化、水景提升、生物多样性改善的建设目标。

水下草皮是净化系统设计的重点，注重沉水植物的远景观赏性和四季性及视觉焦点性，优先考虑水体自净的效果，选取矮生耐寒苦草，具有以下特性：

（1）该品种植株低矮、净水能力强、存活季节长、维护成本低，可构建景观优美的“水下草皮”景观[1]。

（2）阻止底泥再悬浮，减少湖底水动力交换系数，从而使水体透明度保持稳定[1]。

（3）从水体和底泥中大量吸取营养物质，净化水体，使内源污染下降，水体变清。

沿岸设置若干生态浮床，为河道中的生物提供栖息的场所[1]。生态浮床技术是一种应用于河道水体净化的生物修复技术，其上部可种植花草，其根系飘荡在水中，可向水中输送氧气，提高水体的溶解氧；同时根系又为微生物、浮游生物等提供了大量的附着表面，附着的微生物等可将有机物等转化为无机营养盐（相当于一个好氧反应器），而植物又可吸收水中的氮、磷等营养物质而生长，并起到遮蔽作用，防止藻类的大量繁殖[1]。

表2 北杜巷宅河整治后水质监测结果

4.7 增氧曝气推流等辅助措施

针对池塘水体流动慢、水体含氧量低、水生态系统不完善的缺点，针对性地设计辅助措施如下：

（1）结合换水泵站进出水位置，池塘西北角及池塘中部分别设置两处推流设备，通过设备带动水体流动，使池塘不形成明显死水区，避免水体静置而恶化，达到流水不腐的目的。

（2）水体含氧量低易滋生厌氧细菌进而造成水质恶化。在工程建成后初期，水体自身生态系统尚不健全，通过曝气设备增加水体含氧量，促进水体浮游动物微生物生长，为水质改善奠定基础。

（3）通过投放虾类（青虾、米虾）、食藻浮游动物（枝角类为主）及底栖动物（螺类、蚌类）滤食水中细菌、单细胞藻类和原生动物，完善人工生态系统的食物链和食物网结构，改善土壤环境，构建生物多样性的池塘生态系统[2]。

5 治理成效

通过以上整治措施，该水体周边环境极大改善，随着水生动植物的生长，水下生态系统逐步完成。根据地方水务部门提供的2018年7—10月河道水质监测数据，该池塘水质始终维持在Ⅳ~Ⅴ类，圆满完成了消除黑臭的整治目标（见表2、图2）。

图2 北杜巷宅河整治后照片对比

6 结 语

小微水体自净能力弱，外源污染对水质影响极大。该类水体整治应从控源截污入手，结合底泥疏浚、水系调度或沟通、水体形态优化、构建生态驳岸、水生态系统构建等一系列措施，能够达到较理想的整治。建议有条件地区可结合河长制等进行水体责任划分，建立长效管理机制，维持此类小微水体整治成效。