關(guān)于封閉獨(dú)立小微水體水質(zhì)改善的設(shè)計(jì)探討
——以閔行區(qū)華漕鎮(zhèn)北杜巷宅河為例

吳金龍

（上海市水利工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海市200061）

0 引言

隨著近年來(lái)社會(huì)各界對(duì)水環(huán)境改善的需求愈發(fā)迫切，而與居民生活較緊密的小微水體整治因其體量較小而未引起足夠重視，整治過(guò)程中缺乏系統(tǒng)治理，進(jìn)而造成水體持續(xù)惡化黑臭現(xiàn)象，影響百姓生活。本文以上海市閔行區(qū)北杜巷宅河為例，分析水質(zhì)黑臭原因，提出整治思路、整治措施，評(píng)價(jià)后期成效，為類似工程整治提供參考。

1 工程概況

北杜巷宅河位于華漕鎮(zhèn)王泥浜村，為與外界水系不連通的封閉獨(dú)立水體，平面形狀類似T形，南北及東西走向，與周邊最近的河道王泥浜相距約200m，兩個(gè)水體間被滬杭高速鐵路阻隔。

北杜巷宅河現(xiàn)有河口寬度為6.5～10m，水面積1 368m2，河底高程1.0～2.0m，河底淤積嚴(yán)重。北岸及南岸東段房屋密集處設(shè)有簡(jiǎn)易護(hù)岸結(jié)構(gòu)，其余岸段均為土質(zhì)斜坡。現(xiàn)狀水體為完全獨(dú)立池塘。部分民宅臨河而建，存在占用水面和填埋池塘種植現(xiàn)象；加上垃圾侵占和沿線偷排污水，使得池塘水體靜置、水質(zhì)惡化發(fā)臭，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活。

根據(jù)閔行區(qū)重污染辦公室提供的黑臭水體監(jiān)測(cè)清單，北杜巷河道整治前氨氮指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，感官黑臭，居民投訴多。根據(jù)上海市相關(guān)規(guī)定，該河道定性為劣五類河道，納入重污染河道整治范疇。其整治前水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 北杜巷宅河整治前水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果

2 設(shè)計(jì)原則及目標(biāo)

設(shè)計(jì)原則：

（1）工程周邊建筑密集，人居密度大，建設(shè)方案應(yīng)滿足沿岸百姓親水訴求。

（2）充分分析造成該工程水體水質(zhì)黑臭的原因，通過(guò)相關(guān)針對(duì)性措施，根本解決水體黑臭問(wèn)題。

（3）結(jié)構(gòu)工程的選擇需考慮對(duì)周邊環(huán)境的影響，應(yīng)具有可實(shí)施性。

（4）應(yīng)便于后期運(yùn)行管理，降低遠(yuǎn)期維護(hù)費(fèi)用。

（5）應(yīng)盡可能優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低工程造價(jià)。

整治目標(biāo)：徹底消除河道水體黑臭，根本改善水質(zhì)。

3 治理思路

獨(dú)立小微水體具有水面小、水體容量小、自凈能力弱、受外界污染物影響大的特點(diǎn)。在區(qū)域河道水質(zhì)不穩(wěn)定的情況下，應(yīng)本著隔離外源污染、自高水體自凈能力的思路解決水質(zhì)問(wèn)題。

該工程應(yīng)首先解決沿線排污問(wèn)題，其次優(yōu)化改善水面形態(tài)，清除池底污染物，固定水陸邊界，重新構(gòu)建水體自身生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)人工增氧及水系調(diào)度維持該水體水質(zhì)長(zhǎng)效穩(wěn)定。

4 治理措施

4.1 控源截污

水體黑臭絕大部分因外部污染物進(jìn)入水體而導(dǎo)致，控制外源污染是黑臭水體整治的先決條件和重要一環(huán)。北杜巷宅河位于城鄉(xiāng)接合部的居民集中區(qū)，整治前該地區(qū)排水系統(tǒng)不健全，加之流動(dòng)人口大，池塘周邊排水口眾多，周邊違章較多，垃圾傾倒入河道現(xiàn)象常見(jiàn)，造成河道淤積、水質(zhì)黑臭，水環(huán)境較差。

該工程以控源截污為前提，通過(guò)村莊排水系統(tǒng)改造，實(shí)行雨污分流，沿河排水口均進(jìn)行封堵，杜絕污水再次進(jìn)入河道污染水體。

4.2 優(yōu)化水面形態(tài)

整治前該河道呈T形，三端均為斷頭，其中河道東北側(cè)斷頭端水面狹窄、水深較淺，房屋靠近河道，工程措施施工難度較大；且該處河道中部存在箱涵卡阻，極大阻礙了兩端水體交換。為避免斷頭端水體靜置惡化，結(jié)合周邊實(shí)際情況，決定填埋東北側(cè)部分?jǐn)囝^河段，根據(jù)水面補(bǔ)償原則，于南端水面開(kāi)闊且岸后空間充裕岸段進(jìn)行拓寬池塘面積，優(yōu)化水面形態(tài)，利于水體流動(dòng)（見(jiàn)圖1）。

圖1 北杜巷宅河整治前后水面變化示意圖

4.3 護(hù)岸工程

小微水體與流域河道不同，很少存在較大水流沖刷的情況，故小微水體應(yīng)摒棄傳統(tǒng)河道整治過(guò)度重視護(hù)岸結(jié)構(gòu)安全的設(shè)計(jì)弊端。小微水體整治護(hù)岸選擇應(yīng)以生態(tài)護(hù)岸為主，改善濱水區(qū)生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也需與周邊環(huán)境相結(jié)合，形成整體統(tǒng)一的池塘風(fēng)貌。

北杜巷宅河周邊建筑密集，房屋距離設(shè)計(jì)河口線較近，無(wú)結(jié)構(gòu)開(kāi)挖空間，另考慮河道對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響。該河道斷面設(shè)計(jì)采用密排仿木樁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)外觀整齊，仿木紋理與周邊田園氣息相吻合。

4.4 疏浚工程

因小微水體缺乏流動(dòng)，水體靜置沉淀，水體中的懸浮物或雜質(zhì)等落入池底，尤其在雨季，短時(shí)間出現(xiàn)的較大強(qiáng)度降雨對(duì)水體周邊地面形成沖刷，進(jìn)而水土流失進(jìn)入河道，造成河道淤積，影響河道調(diào)蓄能力，影響河道生態(tài)環(huán)境。特別在截污不徹底的河道，因污水直排河道，在細(xì)菌的作用下，池塘底泥與動(dòng)物排泄物等混合作用，進(jìn)一步惡化底泥，若不及時(shí)清除，底泥持續(xù)散發(fā)的污染物會(huì)對(duì)河道水質(zhì)產(chǎn)生重大影響。

該池塘根據(jù)調(diào)蓄量估算，設(shè)計(jì)河底高程為1.0m，水體底泥疏浚以淤泥疏凈為原則，超挖部分通過(guò)及時(shí)回填優(yōu)質(zhì)黏土以保證護(hù)岸邊坡整體穩(wěn)定。

4.5 水系調(diào)度

為保證該池塘排澇安全，并改善河道水質(zhì)，設(shè)置引水泵站和排澇泵站各一座，根據(jù)計(jì)算，兩個(gè)泵站流量均為0.2 m3/s。遇極端天氣情況時(shí)，開(kāi)啟排澇泵站向周邊骨干河道排澇，同時(shí)排澇泵站兼顧平時(shí)換水時(shí)抽水作用。引水泵站在平時(shí)換水時(shí)將周邊骨干河道水質(zhì)較好時(shí)段河水引入該工程池塘。排澇泵站布置于該池塘南端斷頭端，引水泵站出水口位于東段斷頭端，引調(diào)水時(shí)通過(guò)東引南排盤(pán)活水體。

4.6 綠化工程

常規(guī)河道綠化工程多以岸上綠化為主，達(dá)到提供景觀效果的目的。此次池塘綠化設(shè)計(jì)分為岸上綠化和水下綠化兩部分，岸上綠化為斜坡綠化與堤頂綠化，達(dá)到美化生態(tài)環(huán)境的目的；水下綠化則主要以改善水質(zhì)為目的，采用水下草皮凈化系統(tǒng)技術(shù)與生態(tài)浮床技術(shù)，在生境營(yíng)造的基礎(chǔ)上構(gòu)建穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，削減內(nèi)源污染，實(shí)現(xiàn)水體凈化、水景提升、生物多樣性改善的建設(shè)目標(biāo)。

水下草皮是凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，注重沉水植物的遠(yuǎn)景觀賞性和四季性及視覺(jué)焦點(diǎn)性，優(yōu)先考慮水體自凈的效果，選取矮生耐寒苦草，具有以下特性：

（1）該品種植株低矮、凈水能力強(qiáng)、存活季節(jié)長(zhǎng)、維護(hù)成本低，可構(gòu)建景觀優(yōu)美的“水下草皮”景觀[1]。

（2）阻止底泥再懸浮，減少湖底水動(dòng)力交換系數(shù)，從而使水體透明度保持穩(wěn)定[1]。

（3）從水體和底泥中大量吸取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，凈化水體，使內(nèi)源污染下降，水體變清。

沿岸設(shè)置若干生態(tài)浮床，為河道中的生物提供棲息的場(chǎng)所[1]。生態(tài)浮床技術(shù)是一種應(yīng)用于河道水體凈化的生物修復(fù)技術(shù)，其上部可種植花草，其根系飄蕩在水中，可向水中輸送氧氣，提高水體的溶解氧；同時(shí)根系又為微生物、浮游生物等提供了大量的附著表面，附著的微生物等可將有機(jī)物等轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽（相當(dāng)于一個(gè)好氧反應(yīng)器），而植物又可吸收水中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而生長(zhǎng)，并起到遮蔽作用，防止藻類的大量繁殖[1]。

表2 北杜巷宅河整治后水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果

4.7 增氧曝氣推流等輔助措施

針對(duì)池塘水體流動(dòng)慢、水體含氧量低、水生態(tài)系統(tǒng)不完善的缺點(diǎn)，針對(duì)性地設(shè)計(jì)輔助措施如下：

（1）結(jié)合換水泵站進(jìn)出水位置，池塘西北角及池塘中部分別設(shè)置兩處推流設(shè)備，通過(guò)設(shè)備帶動(dòng)水體流動(dòng)，使池塘不形成明顯死水區(qū)，避免水體靜置而惡化，達(dá)到流水不腐的目的。

（2）水體含氧量低易滋生厭氧細(xì)菌進(jìn)而造成水質(zhì)惡化。在工程建成后初期，水體自身生態(tài)系統(tǒng)尚不健全，通過(guò)曝氣設(shè)備增加水體含氧量，促進(jìn)水體浮游動(dòng)物微生物生長(zhǎng)，為水質(zhì)改善奠定基礎(chǔ)。

（3）通過(guò)投放蝦類（青蝦、米蝦）、食藻浮游動(dòng)物（枝角類為主）及底棲動(dòng)物（螺類、蚌類）濾食水中細(xì)菌、單細(xì)胞藻類和原生動(dòng)物，完善人工生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈和食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)，改善土壤環(huán)境，構(gòu)建生物多樣性的池塘生態(tài)系統(tǒng)[2]。

5 治理成效

通過(guò)以上整治措施，該水體周邊環(huán)境極大改善，隨著水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)，水下生態(tài)系統(tǒng)逐步完成。根據(jù)地方水務(wù)部門(mén)提供的2018年7—10月河道水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，該池塘水質(zhì)始終維持在Ⅳ~(yú)Ⅴ類，圓滿完成了消除黑臭的整治目標(biāo)（見(jiàn)表2、圖2）。

圖2 北杜巷宅河整治后照片對(duì)比

6 結(jié) 語(yǔ)

小微水體自凈能力弱，外源污染對(duì)水質(zhì)影響極大。該類水體整治應(yīng)從控源截污入手，結(jié)合底泥疏浚、水系調(diào)度或溝通、水體形態(tài)優(yōu)化、構(gòu)建生態(tài)駁岸、水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建等一系列措施，能夠達(dá)到較理想的整治。建議有條件地區(qū)可結(jié)合河長(zhǎng)制等進(jìn)行水體責(zé)任劃分，建立長(zhǎng)效管理機(jī)制，維持此類小微水體整治成效。