城市湖泊生态治理的实践——以宁德市东湖塘清淤治理为例

雷志东

（水发规划设计有限公司厦门分公司，福建 厦门 361000）

1 工程概况

东湖清淤整治工程主要内容包括北港段水域、南港段水域、内湖、东湖至九孔水闸连通水道4块水域，共243.27万m2（高程0.5m），总清淤量339.40万m3（自然方）。 近20年来，东湖地面库有效库容从1348万m3减少为1145万m3，淤积量达203万m3。 由于湖区的淤积及建设用地挤占内湖滞洪区， 抬高内湖汛期洪水位，使城区排涝标准低于10年一遇，导致城区现状防洪形势极为严峻。 目前主要存在问题：

（1）流域内未建设完善的污水处理管网，入湖排口多，城区生活污水直排河道现象严重。东湖是宁德市区生产、 生活污水的主要受纳水体， 入湖排污口134个，日均生活污水5.5万t以上，中心城区配套管网仅有63km，覆盖率不足，主城区污水处理厂为贵岐山污水处理厂日处理污水4万t，处理能力不足。 2020年3月北控水务集团南部大区中标宁德市中心城区水系综合治理工程EPC+O项目， 该工程治理范围涵盖宁德市21条主要溪流，内容包含新建截污纳管、雨污分流改造、雨污管网修复、内河清淤、生态修复、信息监控、住宅小区雨污分流改造、活水提质及污水处理厂扩能工程等9项内容。项目的实施将重点解决宁德市当前排水管网不完善、雨污混流、终端污水处理能力不足等主要问题，进一步降低城市内涝风险，巩固消除黑臭水体成果， 促进城市内河自然及水生态环境质量持续改善， 随着项目的实施入河排污口将得到有效管理，污染物将得到有效控制。

（2）内湖水环境容量有限，水质不断恶化。 宁德东湖塘湖水主要来源是上游大金溪和9孔水闸水体交换，为检测水质工程共布置8个采样点，水样检测

结果如表1。

表1 水样检测结果 单位：mg/L

根据检测报告， 东湖的pH 值范围为7.7～8.2，溶解氧范围为5.5～7.8， 化学需氧量 （COD） 的范围为2.3～4.7，五日生化需氧量（BOD5）的范围为2.9～5.8，以上都符合地表水Ⅳ类水的水质标准；总磷（湖、库）的范围为0.07～0.40，平均值为0.16，其中S1至S8站点的总磷含量超出限值，总磷（湖、库）≤0.1；总氮（湖、库）的范围为1.31～4.09；平均值为1.93，其中S1、S2、S5、S6、S7站点的总氮含量超出限值，总氮（湖、库）≤1.5。 由此可见，东湖内湖水环境容量有限，水质在不断恶化，特别是东湖北港水体水质恶化，河道淤积，长期处于恶Ⅴ类，属重度黑臭水体。

（3）底泥污染严重，清淤量大，消纳困难。河流两岸人类活动造成水土流失严重， 并随洪水下泄淤积湖区，使东湖入湖口及内河下游淤积十分严重，大大削弱了湖区滞洪能力及河道行洪能力。 测量数据表明，在近二十来年东湖地面库有效库容从1348万m3，减少为1145万m3，淤积量达203 万m3。

（4）内源污染严重。污染物沉入河道底部，在各种微生物、细菌的作用下，逐渐腐化造成底泥淤积。而在雨季或径流量较大的时候， 淤积的底泥被水流扰动，再悬浮释放出大量污染物质，对水体造成二次污染。

3 底泥特性分析及质量评价

3.1 底泥工程特性

图1 水质及底泥取样点布置

底泥检测结果显示： 底泥含水率在30%～70%之间，表层（0～1.0m）含水率的平均值为60%，总体含水率偏高； 总氮含量在0.50～7.28mg/g之间， 平均值为1.53mg/g； 总磷含量在0.3～2.0mg/g之间， 平均值为0.54mg/g；有机质含量在0.92%～8.60%之间，平均值为2.96%，有机质的来源主要为两岸沟口输入；重金属含量除N6、N7 两个点位的铜超过下限外 （不超过上限），其余点位都低于下限值；有机碳含量大部分高于下限值但低于上限；而在表层淤泥，油类的含量大部分超过上限，油类污染严重。底泥颗粒分布为：粉砂含量22.4%～67.2%，平均52.8%；黏土含量8.36%～29.7%，平均19.3%；砂含量6.79%～49.5%，平均26.7%。

3.2 底泥质量评价

根据疏浚物的特性、 污染物含量水平及其对海洋环境的影响程度，疏浚物分为3类，如表2。

表2 底泥质量分类统计

4 清淤整治工程实践

本工程整治总体思路是“内源削减、水质净化、生态修复、景观建设”，基于环境效果出发，以水质目标为导向，通过工程和非工程措施的实施，统筹流域控制、水陆一体、协同治理。工程分成北港段水域、南港段水域、 内湖、 东湖至东湖水闸连通水道四块进行，其中北港段清淤面积12.31万m2，南港段清淤面积21.81万m2，内湖清淤面积205.24万m2，连通水道清淤面积3.90万m2，总清淤面积243.27万m2。 工程环保清淤技术思路如图2。

图2 环保清淤技术思路

4.1 清淤深度控制

采用沉积学法，考虑不同区域、不同下垫面机械疏挖作业的精度问题、 生态恢复需要情况， 根据底泥钻孔取样柱状图确定清淤深度，如表3。

表3 分区清淤深度确定值 单位：m

4.2 底泥疏浚及输送

工程疏浚区位于东湖湖区，疏浚面积较大、疏浚水深差异明显，平均疏浚泥深为0.6～0.7m。 疏浚设备需从公路等陆路调运至施工现场，并且设备需要安装高精度定位装置，以便控制挖泥船进行精确施工。 结合本次实施的环保疏浚分区污染底泥特性、周边地理环境、水深条件、施工要求等，清淤方式选择如表4。

表4 清淤方式选择

采取环保绞吸式挖泥船作为本次环保疏浚疏挖主要设备， 环保绞吸式挖泥船距离护岸不小于10m，距离桥梁不小于20m，距离水闸不小于100m。 而对于护岸、桥梁、栈道等，由于涉及建筑物基础等问题，则采用清淤效果好，二次污染小，对建筑物影响较小的移动式吸泥泵。根据各疏浚分区的位置分布，本工程整体施工顺序为北港段水域→南港段水域→内湖→连通水道。

经过考虑疏浚区与底泥处理场地的距离范围，对于污染底泥疏挖、 输送工艺流程有3种方案可供选择：①环保绞吸式挖泥船+输泥管线（小于2km）；②环保绞吸式挖泥船+输泥管线+接力泵站+输泥管线（大于3km）；③环保绞吸式挖泥船+驳船+吹泥船（大于6km）。 其比选如表5。

表5 底泥疏挖、输送方案比选

东湖水域东西宽约1.5km，南北长约3.5km，综合考虑各疏浚分区地理位置， 采用输泥管线输送方式可满足要求。 本次淤泥输送采用2种方式：湖区采用环保绞吸式挖泥船+管道输送， 近岸采用移动吸泥泵+泥驳输送。

道数p为100，道间距Δp=0.000 03 m/s，起始范围为(pmin,pmax)=(200×10-5,500×10-5)，截距τ道数为1 000，截距间隔Δτ=0.2 ms, (τmin,τmax)=(0,199.8)。

4.3 底泥处理及资源化利用

4.3.1 底泥处理

根据疏浚分区、淤泥运输距离及淤泥干化后处置， 采用位于大门山公园东南侧的1#淤泥干化场作为淤泥干化场。 该场址位于东湖中心位置，淤泥管道运输方便，占地面积18 万m2，可以干化处理277.93万m3的淤泥量。淤泥经脱水干化处理后，外运作为绿化用土和回填用土，可以节省投资。

淤泥干化场位于大门山西南侧， 考虑淤泥干化后作为绿化用土、 回填用土， 泥饼含水率要求小于40%，采用板框压滤机脱水设备处理淤泥，其工艺流程如图3。

图3 板框压滤脱水流程

表6 污泥脱水工艺比选

疏浚淤泥经板框压滤机处理后含水率达40%，能够满足回填土的要求， 并且固化土具有不产生固结沉降、强度高、透水性小等优点，可以免去进行碾压、地基处理施工，作为工程用土可行。 经底泥检测没有重金属污染物浓度超标，作为绿化用土可行。干化后底泥剩余量的计算如式（1）。

式中 P1、P2为含水率；V1、V2为体积。

本工程清淤总量339.40万m3（自然方），干化后底泥剩余量为145.73万m3，干化处理后的淤泥作为绿化用土、工程回填用土方案可行，淤泥处置主要用于场地回填、护岸回填、绿化地形塑形等，以实现淤泥资源化合理处置。

4.4 余水处理

根据底泥检测报告，底泥无重金属污染。因此对于本工程考虑控制SS为主要控制指标， 并且处理后的余水排放要满足GB18918—2002 《城镇污水处理厂污染物排放标准》的排放标准。本项目每天处理的淤泥V1为13576m3，平均含水率P1为65%；绞吸上岸的淤泥含水率为P2为90%； 淤泥浓缩或者脱水时，污泥中固体质量守恒， 固化完淤泥含水率P3为50%，根据式（2）：

式中 C为淤泥固体物的浓度；V为淤泥体积；P为淤泥含水率。

由计算可知，每天处理含水率90%的淤泥体积V2为47516m3， 每天固化完含水率50%淤泥体积V3为9503m3，则压滤总余水量38013m3。 此外，板框压滤机每天反冲洗用水总量约800m3，场地清洗每天用水总量约500m3，故本项目每天总余水量约39313m3。

本工程余水处理流程如图4，拟投入一体化设备处理压榨处理系统产生的余水，每座规模5000t/d，共8座，日处理量共计40000m3/d，满足每日39313m3余水的产生量，采用“微絮凝+微滤”工艺处理余水。 根据水质检测报告， 东湖水质SS≤30mg/L， 满足处理要求。 而处理完后的出水水质SS小于等于5mg/L，处理后的余水满足一级A 排放标准。

图4 余水处理流程

4.5 清淤整治工程效益

东湖底泥疏浚工程的实施是改善宁德市山水环境的重要举措，在环境、社会、经济方面具有显著效益：

（1）环境效益。 通过底泥疏浚工程，可以大幅度地削减水体中的沉积污染物含量， 改善湖区水环境容量；有效移除湖区内源污染物，减少底泥氨、磷等相间隙水的扩散风险，保证上覆水体的水质，降低东湖富营养化水平。

（2）社会效益。 促进东湖生态景观恢复，改善城市面貌、提高城市宜居水平；确保水环境安全，保障人民身体健康；加强防洪减灾功能。

（3）经济效益。 通过工程的实施，将处理后的淤泥作为绿化用土和工程回填用土， 实现了淤泥资源化处置，为本工程取得最佳经济效益。 同时，能够促进东湖及周边地区生态环境改善， 吸引游客到此旅游，增加收入，为当地旅游业发展提供了坚实基础。

5 结语

工程采用底泥疏挖及输送、余水处理、底泥处理及资源化利用等方式进行清淤处理。 湖区底泥采用环保绞吸式挖泥船+管道输泥，近岸底泥采用移动吸泥泵+泥驳输送， 采用板框压滤工艺对底泥进行处理，余水采用“微絮凝+微滤”工艺处理，干化后淤泥采用绿化用土+工程用土处置方案。本项目工程效益明显，项目实施将大大改善东湖片区面貌，对提高环境质量和生活品质， 满足群众日益增长的物质文化需求，有着积极的作用。