梅溪湖初期雨水及溢流污染治理方案

徐 狄，刘梓晶，黄向阳

(长江大学 城市建设学院，湖北 荆州 434000)

1 工程概况

近年来，生态文明建设被列为政府工作的重心，集中力量改善水环境质量成为急切的需求[1]。湖南省响应国家《水污染防治行动计划》，对龙王港流域水质提出2020年全面达到水环境功能区的要求。

梅溪湖属于龙王港流域，位于湖南省长沙湘江新区内，定位于长沙市的西大门和长沙两型社会湘江新区的核心区域，介于西二环至三环之间，为封闭型城市内湖。梅溪湖对其湖水水质要求较高，需要稳定达到Ⅲ类。由于生活污水渗漏入湖、上游农村污染以及初雨污染等因素，梅溪湖近期出现了水质下降趋势，为避免梅溪湖水质进一步恶化，并确保梅溪湖水质能长期稳定达标，实现以梅溪湖高品质湖水及景观为核心的片区开发建设，需立即开展梅溪湖排水系统及水质综合整治相关工作。

城市污染水体治理技术分为：①雨污水管网建设；②点源污染控制技术，即对生活污水、工业污水及规模化养殖等污染集中或就地处理；③面源污染控制技术，主要是对初期雨水进行截留和净化[2]。

经过管网调查及检测、排水系统运行问题分析，梅溪湖水质下降主要有三个原因：①滨湖污水干管存在大量的管道病害，渗漏严重；②上游小区雨污分流不彻底，部分污水排入雨水管网，进而排入梅溪湖内；③现状雨水净化区容积较小，初期雨水污染无法得到完全净化。针对上述问题，本工程研究重新调整完善排水系统规划及布局，提出污染减排思路，以保障水质安全。

2 区域情况

梅溪湖片区位于龙王港流域下游，龙王港南岸，现状全区汇水面积为17.51 km2。片区排水体制为雨污分流制，排水管网基本成体系。现状雨水管网绝大部分排入梅溪湖，初期雨水污染随雨水一起进入梅溪湖。污水管网汇入梅溪湖核心区污水泵站，提升后排至雷锋污水厂。梅溪湖周围管网基本情况如图1所示。

图1 梅溪湖周围管网系统

3 污染治理方案

经过QV和CCTV管道检测，发现梅溪湖周边污水管网病害情况普遍，梅溪湖路和环湖路污水管道缺陷大多为低等级，数量较多，但不连续。目前，管网运行情况一般，排水管网低等级缺陷较多。推荐梅溪湖路和环湖路上污水管道采用非开挖修复方案，紫外光固化(UV-CIPP)修复技术(图2)作为整体修复技术，结构性点修复采用快速锁技术。对修复指数≥2级的管道进行修复处理。整段管道局部缺陷≥3处的使用整体修复，其余进行点位修复(≥2级)。对于管段结构性缺陷>3级的进行结构性修复，其余进行半结构性修复。修复指数计算如下公式[3]：

RI=0.7×F+0.1×K+0.05×E+0.15×T

(1)

式(1)中：RI为管段修复指数；K为地区重要性参数；E为管道重要性参数；T为土质影响参数。

城市临湖污水管道问题普遍为管道淤积，过水能力不畅，且穿湖段水位可能与湖面平齐，导致渗漏情况严重。考虑到非开挖修复造价相对高，且临湖污水管一般离道路较远，推荐废弃大部分滨湖截污干管，在环湖路上新增污水管，与环湖路现状污水管共同组成污水主干管，满足远期要求。

图2 紫外光固化修复示意

4 初期雨水治理方案

4.1 初期雨水控制标准选取

确定城市初期雨水水量控制指标是个复杂的过程，相关因数很多，目前仍没有一个完整的体系，工程上常用降雨截留量计算。降雨截流量的大小直接决定受保护水体的水质情况，也是决定工程造价高低的基本因素。截留的量越大，受纳水体的水质保证率就越高，工程造价也就越大。《室外排水设计规范》(GB 50014—2006)(2016版)结合我国实际情况规定分流制系统调蓄初期雨水调蓄量可取4～8 mm[4]。根据龙王港流域综合治理规划方案，结合片区土地利用规划、实际建设条件以及相关排水规范，同时结合工程造价及典型降雨下梅溪湖南岸中轴绿带公园排口水质特征分析结果，确定梅溪湖初期雨水控制标准为5 mm。

4.2 初期雨水处理方案

针对梅溪湖初雨特点，分别对比了末端蓄方案、人工湿地方案、雨水就地处理方案。片区规划了麓云路、麓谷大道调蓄池和南园路调蓄池均可作为初期雨水出路。调蓄池管理运行方便，节省土建成本[5]。初期雨水放空至污水管，最终进入污水处理厂处理，水质有保证。人工湿地优势在于能耗低，成本少，但无法保证其处理效果，占地大[6]。高效沉淀池或絮凝池等设施可以就地处理雨水，能很好去除水中悬浮物，一定程度上去除其他水质指标，但其建设用地要求较大，设备管理难度较高，且水质保证率较低，产生大量污泥也需配合污泥处理装置[7]。综合考虑各方面因素，确定采用末端调蓄方案治理梅溪湖初期雨水污染(图3)。

初期雨水具体方案为沿环湖路新建一根d1000～d1500初雨管，沿途设置初雨截留井，将排入梅溪湖内的雨水排口进行截留，截留的初期雨水排至新建的初雨调蓄池内，调蓄池体积为5600 m3，初雨管计算如表1所示。

图3 末端调蓄方案示意

表1 初雨截留管水力计算

5 成本效益分析

本区域污染治理方案总投资约为1.55亿元，管道修复费用约为0.41亿元。后期调蓄池及截留井运行费用主要是电费和设备维护费，每年的降雨场次决定了调蓄池及截留井的运行次数，运行费用较低。

雨污水工程为城市基础设施项目，以服务于社会为主要目的，它既是生产部门必不可少的生产条件，又是改善环境的必要条件，对国民经济的贡献主要表现为外部效果，所产生的效益除部分经济效益可以定量计算外，大部分则表现为难以用货币量化的环境效益和社会效益。本工程分为污水工程及初期雨水工程，污水工程建成后可有效避免污水渗漏入湖和削减初期雨水污染物，将大大改善地区水体水环境的生态环境，促进渔业养殖业的生产。初期雨水工程建成后，可将地表径流入湖COD总量削减35%。

6 结语

龙王港流域位于长沙市湘江库区域段，是湘江的一级支流，为保证湘江长沙库区水质安全，助力长沙综合枢纽工程，需加快水域治理。梅溪湖处于龙王港流域内，更需加快截污工程及污水管网工程建设，提升梅溪湖生态环境，构建龙王港水质保障系统。本工程通过新建污水干管，修复破损滨湖截污干管及增加初雨截留管、初雨截留井及调蓄池，可消除污水渗漏入湖风险，控制初期雨水污染，对防治梅溪湖水质污染起到积极作用，对保障城市水环境和区域生态环境具有现实意义。