金陵科技学院水环境整治措施研究

刘菲菲，蒋晓艳，王启凡，钟琦皓

(1.淮安市水利水利勘测设计研究院有限公司，江苏 淮安 223001；2.华设建设集团股份有限公司常州分公司，江苏 常州 213011；3.江苏省水利工程科技咨询股份有限公司，江苏 徐州 221000)

1 工程概况

本项目工程地点位于南京市金陵科技学院江宁校区，设计范围校园水系及周边环境。金陵科技学院江宁校区校内现状水系由自西北到东南方向的校园河道与校园西南方向的望山湖组成，全长约1.4km。校园的河道原为东方沟泄洪道，校园建成后开挖了连接望山湖与东方沟的河道。根据河道功能和走向可划分为3段：1号河段为弘景大道～镜湖段(K0+000～K0+420)，是自北向南的泄洪、景观河道，约420m；2号河段为镜湖～望山湖段(WK0+000～WK0+430)，是自北向南的排涝、景观河道，约430m；3号河段为镜湖～知行路段(K0+420～K0+975)，是自西向东的泄洪、景观河道，约550m。工程的主要任务是通过控源截污、清淤疏浚、引流补水、岸坡改造及生态修复、景观提升等一系列措施实施，削减污染源入河量，改善河道水质，构建完善的水生态系统，提升滨河景观。

2 水文地质条件

2.1 水文条件

根据《解溪河流域水利综合规划(2020—2035)》，学院内部河道距解溪河较近，外围解溪河流域非汛期为10月—次年4月。非汛期10—12月安排东方沟镜湖段施工，主要考虑上游0.96km2方山来水以及区间段施工期汇水；汛期主要安排望山湖段施工，主要考虑区间0.11km2汇水。

2.2 工程地质条件

根据地勘资料和邻近工程经验，项目实施区域为中硬场地土，其余沿线场地土类型为中软土，场地类别为Ⅱ类。场地内无可液化土层，除①层素填土外，无其它特殊性土。但勘探深度内的④层流塑～软塑状粉质黏土，其灵敏度高，高压缩性，地震作用下可能引起沉陷，导致岸坡破坏，工程设计时应充分考虑其不利影响。河道沿线堤基地质结构为双层结构(Ⅱ类)，按照地质条件分类可定为C类；堤岸依据地质条件分类可划分为稳定性较差岸坡。本场地整体较稳定，遇到的水文地质问题可以采取工程技术措施处理。

3 工程现状与存在问题

3.1 雨污水管网现状

根据实地调查，金陵科技学院内部污水系统健全，目前主、次通道运行良好，仅图书馆～金陵东路段De200的污水支管高峰时段存在运行不畅现象，经常造成污水外溢，污染河道。

3.2 水安全存在问题

现状溢流坝4无法达到洪涝分治的目的，汛期上游来水仍能通过溢流坝4排入望山湖段(2#河段)，加大了望山湖的排涝压力，易造成望山湖宾馆范围淹水。部分岸坡冲刷较为严重，已形成明显陡坎，存在一定安全隐患。

水质检测数据显示：7个水质监测断面6个断面水质为劣Ⅴ类，还有1个Ⅳ类，主要超标因子是氨氮、总磷、化学需氧量。由于某一个断面过路涵处晴天抽排污水不及时，雨天雨污水混流进入校园内，导致河道各指标超标严重，严重恶化下游河道水质。

从汇水范围内各污染源的COD入河量来看，城镇生活污染>城镇地表径流>内源污染。现状部分蓄水建筑物破损、老旧；现状蓄水梯级设置不合理；枯水期水体流动性差，造成河道局部淤塞严重，水体溶解氧降低，影响了物种的分布和丰度以及水生群落的组成和多样性。

河道断面形式单一，可供水生植物生长的基底相对较少。现状水生植物缺乏养护、清理，局部出现浮萍泛滥，未形成健康的水生态系统。水体及沿岸空间场所感不明确，没有形成一个完整的、让师生停留的空间，缺乏一种应有的“领域感”，难以吸引行人停下脚步进行休闲交流活动。

4 工程设计

4.1 治理策略

提升金陵科技学院江宁校区水环境，主要包括控源截污、内治理引流补水、生态修复与景观提升四个方面工程措施，并在此基础上加强河湖长效管护。

(1)控源截污：削减染物入河量

通过点源治理与面削减，实现旱天污水不入河，融入“渗、蓄、滞、净、用、排”的低影响开发设计理念，构建海绵城市，保障区域内水环境安全。

(2)内源治理：削减污染

通过环保清淤，消除河湖内源污染障道水质。

(3)引流补水：构建区域循环

通过构建内循环系统与校外补水，优化位在保障河道安全的基通过构建内循环系统与校外补水，优化位在保障河道安全的基础上，增强水动力条件保障河道生态需水。

(4)岸坡改造及生态修复：保障水体系统稳定

通过生态河道构建、望山湖草型清水稳，在保障安全的基础上提升河道水质，增强湖自净功能完善生态系统。

4.2 控源截污

4.2.1 上游雨污合流排口治理方案比选

治理方案比选结果见表1。根据综合分析比较后决定本次点源治理采用方案三：弘景大道污水由上游高新园雨污分流工程解决，雨污分流工程需与本次工程同步实施，实施完成后保证高新园方向无污水下东方沟。未实施雨污分流工程前，高新园应复核现状过路涵处潜污泵抽排污水量，对挡墙进行加固防渗漏，同时建议对东方沟上游段实施清淤，并定期对涵洞内沉积物进行清理，尽量减少污水入河。

表1 方案比选表

4.2.2 局部段污水管线改造

金陵科技学院内部污水系统健全，管网由北向南排向现状污水处理设施，后接入市政污水系统。日高峰时段污水量约2300m3/d，校内污水处理设施规模3000m3/d，满足需求。根据调查，目前主、次通道运行良好，仅图书馆～金陵东路段De200的污水支管高峰时段存在运行不畅现象，经常造成污水外溢，污染河道。

根据GB 50015—2019《建筑给水排水设计规范》按照图书馆的生活用水定额及小时变化系数计算图书馆每日最大时的排水量，即高峰期排水量，得22.6m3/h。根据现状管网资料复核现状De200污水管的过流能力，根据复核结果知现状76.11%(长约159.3m)污水管段满足过流，在化粪池前有28.5m平坡段(约13.62%)，化粪池后有21.5m逆坡段(约10.27%)不满足过流。

本次污水管线的平面布置大部分沿现状污水管位布置，终点接污水主管时局部微调，沿线共敷设De200PE管30m，d300钢筋砼管217m、新建模块检查井12座。污水管设计纵坡为3‰，管道平均埋深1.5m。De200污水管采用双壁缠绕管，采用遇水膨胀橡胶圈接口，承插式连接；d300污水管采用钢筋混凝土Ⅱ级承插管，承插管采用橡胶圈接口。

对拟废除管道原则上需做挖除处理。对暂不具备挖除条件的管道，采取水泥黏土浆进行封堵处理，待具备条件后最终进行挖除；在两端检查井内填充水泥黏土浆，将管段填实，检查井内用素混凝土填充至管顶以上不小于0.5m，素混凝土顶至地面用粘土回填。在道路上的检查井，井内回填还应同时满足道路恢复要求。

4.2.3 面源污染削减

低影响开发技术按主要功能一般可分为渗透、储存、调节、转输、截污净化等几类[1-2]。根据不同技术综合利用，控制径流量、污染源和雨水回收。工程设计中，充分利用当地水资源条件和投资资金情况，因地制宜，尽可能选择影响程度较低的技术组合。诸如透水砖、渗井、蓄水池、雨水花园、植被缓冲带等，这些设施根据不同类型用地的功能布局选择。本次设计的河道位于金陵科技学院江宁校区内，结合河道特点(护砌、水深等)，本次设计主要选用雨水花园及植被缓冲带等。

学校西南角现状雨水花园枯水期河床裸露，绿地与植物退化，影响了校园整体形象。本次设计结合景观，重新调整绿化地形，打造层次分明、清新开阔、造型别致的雨水花园。现状树形不佳或枯死的树木移除。低洼处及两侧以形态各异的卵石为基调，在其周围布置适合湿地生长的植物。植物搭配要注意颜色、形状、季相，以及立体层次，确保具有一定的观赏性。结合补水工程，保证雨水花园内常年有溪流景观。地形微调，设步道和休息亭，成为师生散步休憩区。

植物缓冲带主要位于滨水绿地，面积约9500m2。其中，望山湖植被缓冲带保留上层成材乔木，对长势不好的乔木和花灌木进行修剪或清除。节点处适当补充小花乔。对下层地被进行重新设计。种植自然型、轻管养、易形成季节性效果的观赏草，沿湖的滨水植被缓冲带，对周边入河面源污染进行削减，详见景观提升和岸坡改造工程。

4.3 内源治理

4.3.1 底泥现状

由于较长时间未清淤，金陵科技学院江宁校区内河道底泥淤积深度超过0.5m，对河道行洪、排涝产生不利影响；淤泥中含有大量的氮磷元素，导致水体富营养化，对河道水质和水生物产生严重影响。在底泥清淤时，应根据污染情况选择合理的清淤方式，优先采用河道清淤的先进技术方法，比选出较好的方法和清淤机械[3]，尽量避免清淤过程中造成大的二次污染问题，沿程清淤深度可参照本次测量的底泥深度并结合河道岸坡整治进行统一规划，提出最终合理的处理处置方案。

4.3.2 河道清淤

设计金陵科技学院江宁校区内河道底高程自上而下为10.60～7.01m。金陵科技学院江宁校区内河道约1.4km，现状河底高程为7.01～11.15m，淤泥深度约为0.4～0.7m，平均清淤深度0.6m，清淤量约为1.67万m3。

河道清淤时，需根据河道上下游河床的落差，对全河段进行统一的分析和考虑，处理好疏浚段进、出口与原河道的衔接，使清淤后的河道坡降保持自然、平顺，河线保持顺直，不过分切槽。河道清淤疏浚时，按设计河底高程、设计河底宽度及两岸设计坡比进行机械清淤，清淤边线应离岸边有一定的距离(特别注意现有挡墙附近)，避免影响河道岸坡稳定。应尽量保护天然河道自然形成的边滩和河心滩，对影响行洪的滩地按河道行洪断面要求适当清除，但要避免过度清滩。人工与机械等多种疏浚方式相结合，对桥梁底部等部位采用人工方式，以保护现有建筑物，对开阔场地采用机械方式，提高疏浚效率。

从河道现状、河道周边情况、施工场地需求、设备适应性、扰民情况、工作效率、施工便利性等角度对清淤方式(陆地机械、水力冲挖机组、挖泥船等)进行比选[4]。金陵科技学院江宁校区内河道两岸为校内道路或图书馆、教学楼、宿舍区等，为保障工程实施尽可能减小对周围产生不利的影响，同时兼顾后续生态修复等措施的施工方式，综合分析确定本次主要采用水力冲挖机组的清淤方式。利用高压泵产生高速水流冲刷，切割、粉碎土体，使之湿化、崩解，形成泥浆和泥块的混合，再由立式泥浆泵及其输泥管吸送[5]。清淤施工过程中，在距原状挡土墙1m范围内不得使用高压水枪冲淤，应采用人工挖除淤泥。

4.3.3 淤泥处置

目前国内外淤泥处置大多以脱水和固化为主，分为自然脱水、预压脱水、机械脱水、搅拌固结等方法，每种方法都可用于疏浚淤泥处理处置，但每种技术都有其适用的条件[6]。应结合江宁校区现场条件和建设单位投资规模，尽可能无害化处理，经济条件允许可以淤泥资源化。为减少施工过程中对两岸产生的不利影响，采用土工管袋法对泥浆进行排水固结。场地选在望山湖周边预留地，面积约6000m2。淤泥脱水固化之后运输至南京市指定的场地进行填埋。

4.4 引流补水

本次引流补水工程设计在依托整个片区引补水布局的基础上设计，针对校内河道补水仅靠降雨，无引补水措施，存在旱季缺水，水动力条件差等问题，为保障河道生态基流流量，提升河道自净能力，设计河道蓄水、校内活水循环、校外生态补水3项措施，为构建河道生态系统打下基础。活水应注意避免死水区，同时做好流量分配。工程全线共新建或拆建5座建筑物，其中新建溢流堰3座，拆建蓄水坝2座。橡胶坝汛期频繁升降坝时速度较慢，行洪速度快时，橡胶体易被砂石、漂浮物损坏；另外，橡胶坝多采用充水方式，在冬季容易受冰害影响[7]，故不使用于本工程。由于本工程设计洪水位较高，液压翻板门的液压传导及电气部分汛期在水下，操作安全性无法控制，加上液压翻板门的制造、维护成本非常高，因此本工程选用气动盾型闸门。

4.5 岸坡改造及生态修复

4.5.1 岸坡改造

护岸设计应结合安全、生态、景观3个方面考虑，在断面的处理上，自下而上可分为常水位以下、水位变化区、水位以上3个区域进行组合打造。常水位以下护岸设计应以坚固耐久、抗冲刷、抗磨损性能为重点；水位变化区护岸工程以保证安全稳定条件下，适度考虑景观生态，选择适宜水生物生存的仿自然状态的护岸；水位以上应以边坡固土、景观打造、绿化工程为重点进行设计。

护岸型式的选择应充分考虑现状地形、政策处理、工程造价、交通要求以及运行维护管理等方面因素。当前新型生态护岸型式较多，本次拟从下面几种护岸型式中进行选择。考虑工程衔接及景观多样化，本次护岸设计水位变化区因地制宜选择雷诺护垫、仿木桩护岸、植草+鱼巢式生态护岸3种护岸型式，部分缓坡段常水位变动区采用景观鹅卵石防护；常水位以上选择三维植生垫护坡防护。

4.5.2 生态修复

在截污工程近期可完成，无明显点源污染源直排入河后，具备实施河道生态治理的条件。江宁校区内待治理的河道，周边区域空地较多，校园人流动性较大，对景观需求量大，河道水环境改造关键在于营造水生物多样性、水质改善和景观打造。可以利用校区地形特点和地貌条件，增加河道蜿蜒性，以复式断面为主，建设人工湿地，采用亲水环保材料施工，采取干预技术措施加快恢复水生生物。

结合河道特点(护砌、水深)及周边用地现状，本次生态治理主要设计了河道平面形态、河道断面形式以及河道内微地形优化，进行河道水生动植物恢复，同时，选用增氧(推流曝气、喷泉曝气)及投加改性矿物材料等水质净化辅助技术。

5 结语

本工程通过控源截污、内源治理措施，解决校园水系现状存在污染源问题，可保障晴天污水不入河，雨天面源污染大大削减，改善河湖水质。通过引流补水、岸坡改造及生态修复措施，在保障河道行洪安全的基础上，解决校园水系现状存在河湖自净功能弱等问题，构建多样生境，着力恢复河湖健康的生态系统。结合校区建设规划，必须要充分利用好现有资源的基础上，削减污染源入河量，综合施策，着力于构建完善的水生态系统。针对河道上游点源污染治理，必须要高度重视，点源治理实施不得晚于本工程实施，对校园水环境面源污染定性定量分析和实施效果评估还有待进一步研究。校园水系应建立长效岸线管理机制[8]，实现河湖长治久清。