平原河网水质提升方案探索

刘渊博，张 璐

（中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,陕西 西安 710065）

1 水环境治理背景

河湖水系,是流域水循环和水资源形成的载体,是区域经济社会发展的基础支撑。我国河湖水系发育,全国河流总长度超过40 万km,湖泊总面积9 万多km2,河湖周边地区人口、产业密集,人水关系十分密切[1]。平原河网是中国最典型、最广泛水系,具有地势平坦、河道纵横交织成网、林地植被覆盖广阔、湖泊湿地资源丰富等自然条件[2]。同时平原河网地区人口众多、城市发达、产业发展迅速。高密度的人口和高强度的经济活动,导致河网河渠污染负荷较大、污染来源广泛、水环境污染问题突出。近年来,我国各地水环境污染和水生态破坏的趋势仍未得到有效遏制,特别是平原河网地区水流速度变缓,水体中浮游植物的生产率和生物量均可能增加,易发生富营养化及蓝绿藻异常增殖的现象[3]。目前平原河网水体生态系统恢复、维持水体良好的水质措施研究成为热点[4-6],运用截污、环保和生物措施改善水网环境质量的研究已经取得了一些成果[7-11],但对于水体水域广、周边环境复杂的水体综合性的治理技术研究较少,本项目以绍兴市镜湖新区水体为研究对象,开展河湖水质水量调控、水陆交错带生态构建、底质污染控制、水质原位修复等技术研究,集成一套城市河流水环境综合治理技术。

2 平原水系水质提升案例分析

2.1 镜湖新区概况

镜湖新区为绍虞平原组成部分,地势平坦、河网密布,地面高程在4.5 m～5.0 m（黄海高程、下同）,区域内河道密布,湖泊众多,向以“水乡泽国”享誉海内外,现有水域面积16.8 km2,占辖区总面积的22.1%。

2.2 镜湖新区现状存在问题

根据现场踏勘调查镜湖新区六个水质监测点资料分析,现状区域内部主要水体较好,以Ⅲ、Ⅳ类为主水,部分区域为Ⅳ、Ⅴ类水,同时结合水质监测数据,近期超标主要指标为BOD5、COD等,部分水质监测数据见表1。

表1 镜湖新区水质主要指标检测表 单位：mg/L

同时镜湖区区域内水体特点为非汛期水流速度缓慢,水体深度较浅,平均深度约3.5 m～4 m,水体总量大,镜湖新区水体总量约3400 万m3,水域面积广,总面积约16.8 km2。

结合调查资料,对镜湖新区“五江一湖”水质主要污染分析,污染主要原因有以下几点：

（1）内源污染

1）镜湖新区水体内部水体底部淤泥长时间未经清理,导致底泥污染,当外源造成的污染得到控制,累积于底泥中的各种污染物重新进入到上覆水体中,成为影响水体水质的二次污染源。

2）镜湖新区水体总量大,非汛期水体流动缓慢,水体自净能力降低,水生态系统退化。

（2）外源污染

1）镜湖新区部分居民点及部分建设工地截污不彻底,准备拆迁居民点污水管网未全部纳入污水收集系统,致使部分污水未经处理直接进入水体,增加了水质污染来源,同时现状污水处理厂处理标准较低（一级A标准仍然低于Ⅴ类水标准）。

2）镜湖新区上游客水水质不达标,影响镜湖新区现有水质（如三江大河）。

3）暴雨影响,初期暴雨未进入污水管道,同时镜湖新区拥有大面积的林地,护岸无防护措施,暴雨时容易将林地部分污染物带入水体,如土壤腐殖质等。

综合分析以上原因,要完成区域所有水体达到水质总体目标,需要全流域统筹、循序渐进、逐步完成的系统性工程。

2.3 方案设计理念

分别从“水环境、水生态、水景观、水文化”等四个方面,针对“内源污染”“外源污染”展开措施。

首先达成镜湖新区水体水质全面达到Ⅲ类水的目标,其次再造河道供血能力,恢复河道呼吸功能,传承地域文化脉络,拓展城市发展格局,提升市民生活品质,进一步促进新区经济发展,形成绍兴独特“水文化”,打造镜湖新区魅力水城。

本次设计理念以“水环境”及工程措施为主,“水生态”为辅助手段,以全流域统筹、系统工程为指导思想,重点提升镜湖新区水质、保持水质稳定,提升水体自净能力,进一步打造“水景观”,整体提升镜湖新区城市品质,最终形成城市特有“水文化”可持续性发展。

图1 镜湖新区水质提升技术路线图

2.4 方案设计主要措施

2.4.1 水环境

1）镜湖新区截污纳管

将新区内部全部污水接入绍兴市污水管网系统,同时改造现有雨水管网,将初期雨水收集至污水管道,经过处理后统一排放。同时为保证水体生态修复能力的长期稳定,对区域内污水处理厂进行提标改造,现阶段标准为一级A,提标改造后达到准Ⅳ类水标准。

2）镜湖新区水体底泥清淤资源化利用技术

镜湖新区水体水域广,总面积达16.8 km2,河道底泥量大,污染物严重且污染源较为复杂,本次设计结合“水生态”理念,推荐建设封闭塘,同时利用土壤化技术,将压缩后底泥变为适合植物生长的土壤基质,将底泥集中堆放至封闭塘,以土壤化后底泥为基础形成人工生态岛,变废为宝。

3）渗滤净化技术

针对河道岸边初期雨水直接进入河道,造成一定危害,在河岸带区的闲置地带安放渗滤净化系统,能充当“人工强化河岸带”的角色。渗滤净化技术具有很高的处理效率,尤其对COD、氨氮等都有着较高的去除率。

4）新区水体引水调水工程

利用镜湖水体水质优,水量充足的特点,在七里江村南部建立抽水泵站,将镜湖水抽至大树江。在镜湖新区内部形成水体内循环,保证水体流动性,增加水体自净作用。

图2 镜湖引水工程示意图

2.4.2 水生态

1）水体生态曝气技术

高效有益菌生物修复与曝气组合工艺,曝气选择纳米曝气机与推流曝气机相结合。

图3 生态曝气示意图

2）人工生态浮岛技术

人工生态景观浮岛是生态建设的一种新模式,同时也是一种全新的浮岛模式,该模式主要由植物基、植物、生物群落、水体及景观小品等要素构成,是一种小型的水休景观,同时具有景观、环境与生态的多重效益。

图4 生态浮岛骨架及景观

3）生态护岸

充分利用新区水体广阔,河岸众多的优势,对其进行规整后作为生态护岸,形成景观的同时,可以重建自然的秩序、恢复小动物的家园,创造人工湿地、提供防洪功能,同时改善水环境和水质量。

护岸型生态修复全面解决挡土、反滤、排水、生态、景观、防护、人性化等许多在结构上互为制约、对立的难题。同时解决了水面以下及水面以上的生态问题。全面有效地实现河道“河畅、水清、堤固、岸绿、景美”的目标。

2.4.3 水环境

以生态护岸为基础,进一步加强景观改造,形成众多形式的滨河景观系统,为响应海绵城市的设计理念,本次设计在滨水景观带广场、道路等重点区域采用透水混凝土、沙基透水砖等作为透水材料,以“蓄”“滞”“渗”的理念打造景观带。

2.4.4 水文化

以良好水质为基础,众多形式的滨河景观系统为核心,深度融合地方治水历程、人物故事、人文风情与水利工程,打造工程样板。建设重要水文化场馆、防灾减灾纪念设施等,打造一流的水情教育品牌, 增加城市生活价值；以“天人合一”的自然观为核心内容,以 “人水和谐”的理念为追求的目标,打造“水清岸绿、天蓝气净、城水相融、人水相亲”的现代水城典范。

3 总结及思考

平原水质提升,是全流域统筹、循序渐进、逐步完成的系统性工程不仅仅需要好的治理设计理念,先进的工程措施,更是一个系统性、复杂性、长期性的工程,治水的最终目的还是回归自然。