前山河“一河兩涌”排洪渠水生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)

袁 敏

（博大綠澤生態(tài)建設(shè)集團(tuán)有限公司，上海 200000）

1 項(xiàng)目概況

1.1 區(qū)域背景

前山河、廣昌涌、洪灣涌是珠海市重要支流，既是該地區(qū)防洪排澇的重要通道，又是城市重要的濱水景觀帶和開敞空間。據(jù)珠海市統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)資料顯示：珠海市地處北回歸線以南，冬夏季風(fēng)交替明顯，終年氣溫較高，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候；雨量充沛，多年平均降雨量為2 042.0 mm。

根據(jù)珠海市水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心近年對(duì)前山河各斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，前山河各段面水質(zhì)基本維持在V類和劣V類，主要超標(biāo)污染為糞大腸桿菌和氨氮超標(biāo)，總體水環(huán)境狀況不容樂(lè)觀。

1.2 排洪渠現(xiàn)狀

流入“一河兩涌”的排洪渠在珠海側(cè)主要有15條，包括南屏東、南屏中、南屏西、鵝槽山排洪渠等，南屏中排洪渠 （下稱南屏中渠） 承接南屏水庫(kù)溢洪道，全長(zhǎng)約1.8 km，現(xiàn)狀河寬約18～24 m；上游水深約0.4 m，下游水深約0.7 m，現(xiàn)狀為漿砌片石襯砌渠道，兩岸岸線護(hù)砌良好，是珠海前山河流域比較典型的排洪渠，雖然滿足防洪排澇功能，但是污染非常嚴(yán)重，對(duì)沿岸的居民生活造成了嚴(yán)重的影響，而且每年向前山河輸入大量的污染物，造成前山河水質(zhì)不斷惡化。

1.3 治理目標(biāo)

南屏中渠的階段治理目標(biāo)為三個(gè)月消除黑臭現(xiàn)象，主要污染物濃度下降30%；六個(gè)月保持常年無(wú)黑臭 （排污口附近除外），主要污染物濃度下降40%以上；12個(gè)月消除劣五類水體，提升水體自凈能力，營(yíng)造優(yōu)美景觀效果。

2 水體生態(tài)修復(fù)治理思路與框架

流域綜合治理包含市政、水利、環(huán)保、生態(tài)、景觀等多專業(yè)內(nèi)容，是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)性項(xiàng)目，需要從項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)實(shí)施、運(yùn)營(yíng)和管理等多維度綜合考慮。

2.1 截污整治

截污治污遵循“先截污，后治污”的理念，以控污減排為前提、水功能區(qū)劃為基礎(chǔ)，限制排污總量，明確水系保護(hù)的目標(biāo)和制定水質(zhì)提升的措施。

2.2 生態(tài)水利

研究區(qū)域水系統(tǒng)，利用生態(tài)水利的調(diào)控，改善河道現(xiàn)狀，在滿足行洪排澇的基礎(chǔ)上，因地制宜分級(jí)設(shè)計(jì)蓄水壩和跌水壩，為生態(tài)構(gòu)建創(chuàng)造條件，分析區(qū)域水資源情況，通過(guò)收集凈化雨水及河道引水作為水渠補(bǔ)水水源，維持項(xiàng)目區(qū)水量平衡。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建

關(guān)注“生態(tài)”和“景觀”兩大系統(tǒng)，通過(guò)水體生態(tài)系統(tǒng)及水陸交錯(cuò)帶系統(tǒng)構(gòu)建，增加水生植物豐度和多樣性，長(zhǎng)期維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，發(fā)揮水體持續(xù)自凈能力；在濱水岸帶營(yíng)造優(yōu)美的植物景觀群落，設(shè)計(jì)休閑生態(tài)步道和觀景平臺(tái)，打造人水和諧，水清灘綠的景觀效果。

2.4 長(zhǎng)效運(yùn)維管理

建立長(zhǎng)效的生物監(jiān)測(cè)和生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)，主要包括水體特征參數(shù)監(jiān)控及管理、水生植物管理與維護(hù)和水生動(dòng)物管理與維護(hù)，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)斷面達(dá)標(biāo)情況及生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，建立水體生態(tài)健康數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行科學(xué)維護(hù)與管理。

3 清水型水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建

構(gòu)建清水型生態(tài)系統(tǒng)[1]是模擬原生清水河道原有生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在保障防洪安全的前提下，根據(jù)用地情況選擇合適斷面形式，采用生態(tài)護(hù)岸，綜合利用曝氣等輔助措施，通過(guò)構(gòu)建水體微生物、水生植物和水生動(dòng)物群落，還原清水河道生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量的循環(huán)。

南屏中渠上游和中游區(qū)域?yàn)橛驳祝?蓄水少， 污染入渠多；下游河道受潮汐作用影響大。在上游入渠支流進(jìn)行生態(tài)處理，提升入渠水質(zhì)；中游硬底進(jìn)行挖除并進(jìn)行軟化改造；設(shè)置淺壩蓄水，以保證各區(qū)段生態(tài)需水量；種植沉水植物并進(jìn)行水生動(dòng)物群落調(diào)控，同時(shí)采取措施恢復(fù)凈水微生物群落。通過(guò)系統(tǒng)的綜合生態(tài)治理措施，構(gòu)建“水下森林”清水型生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)排洪渠清水入河。

3.1 截污設(shè)計(jì)

南屏中排洪渠下游兩側(cè)布置了截污管道，兩側(cè)截污管均互通，由于東側(cè)截污管道較小，導(dǎo)致局部污水會(huì)溢流至排洪渠，且上游有舊村生活、工業(yè)污水排污口，需要進(jìn)行截污改造。本次項(xiàng)目考慮拆除聯(lián)通管，拆除東側(cè)D300截污管，在原位置上新建D600截污管道。

3.2 生態(tài)清淤

排洪渠現(xiàn)狀淤積嚴(yán)重，排洪不暢，需要進(jìn)行生態(tài)清淤。采用勾機(jī)疏浚，平均清淤厚度0.5 m，淤泥進(jìn)行固化資源化處理。

3.3 活水

3.3.1 建閘設(shè)壩方案

南屏中排洪渠受潮汐影響水位變化較大，水位較淺，在下游與沙心涌交匯處建翻板閘壩一座，高約1.5 m （略高于高潮水位），減小潮汐作用對(duì)排洪渠的影響，同時(shí)提高排洪渠水位。在排洪渠上、中、下游設(shè)置淺壩3座，壩高0.8 m，提升排洪渠各段水位，維持一定的景觀水位，為清水型生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建提供必要條件。

3.3.2 生態(tài)水位保障

為保證枯水期排洪渠生態(tài)水位，在排洪渠下游出口處建地埋式一體化補(bǔ)水泵站一座，從沙心涌抽水到排洪渠上游補(bǔ)水，配套DN300補(bǔ)水管道，長(zhǎng)約1.5 km，沿排洪渠岸邊敷設(shè)。泵站主要在旱季無(wú)其他外來(lái)補(bǔ)水來(lái)源時(shí)運(yùn)行，規(guī)模為90 m3/h，揚(yáng)程為7 m，枯水期的補(bǔ)水量為9 720 m3，維持水量平衡。

3.4 清水

3.4.1 基底改善及水環(huán)境改善

對(duì)排洪渠中硬底區(qū)域進(jìn)行挖除處理，同時(shí)進(jìn)行底質(zhì)軟化改造，在為水生植物創(chuàng)造一個(gè)良好生長(zhǎng)環(huán)境的同時(shí)，恢復(fù)水體與渠底土壤之間物質(zhì)循環(huán)與能量的傳遞。通過(guò)用緩釋包埋固定化微生物處理，減少底泥營(yíng)養(yǎng)鹽向水體返還，硬底挖除改造24 600 m2，基底改善面積32 000 m2。

3.4.2 曝氣增氧

水體黑臭主要是水體缺氧造成的，同時(shí)也與水體富營(yíng)養(yǎng)化和底泥沉積有關(guān)。城市水體一旦超量受納外源性有機(jī)物，水中的溶解氧就會(huì)被快速消耗。采用微孔曝氣增氧技術(shù)增加排洪渠水體溶解氧含量。

3.4.3 水生植物群落恢復(fù)

構(gòu)建穩(wěn)定的水生植物群落，利用水生植物的生長(zhǎng)吸收氨氮等污染物[2]，以達(dá)到凈化水體的目的，南屏中排洪渠水生植物群落恢復(fù)主要是恢復(fù)排洪渠及其上游支流沉水植物群落，共種植沉水植物27 500 m2，群落品種有矮生苦草、輪葉黑藻、篦齒眼子菜，以矮生苦草為主要優(yōu)勢(shì)種植。

3.4.4 微生物群落恢復(fù)

通過(guò)微生物活化系統(tǒng)，激活排洪渠土著微生物，增加水體自凈能力。南屏中排洪渠上游入渠支流設(shè)置生物強(qiáng)化裝置2套，排洪渠中共設(shè)置微生物活化系統(tǒng)3套。

3.4.5 水生動(dòng)物群落調(diào)控

南屏中排洪渠水生動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)優(yōu)化是以整個(gè)排洪渠水體為調(diào)控對(duì)象，主要措施有投放上層濾食性魚類 （如鰱魚、鳙魚），抑制藻類；投放肉食性魚類 （如鱸魚、烏鱧等），通過(guò)食物鏈控制草食性魚類和雜食性魚類；投放環(huán)棱螺增加藻類的被覓食量。利用生物操縱技術(shù)，優(yōu)化排洪渠水生動(dòng)物群落，提高水體自凈能力。后期要定期觀察水生動(dòng)物生產(chǎn)情況，適時(shí)捕撈。

3.5 綠景

現(xiàn)狀兩側(cè)為硬質(zhì)直立駁岸，景觀生硬單調(diào)。在排洪渠駁岸頂部外設(shè)種植垂藤植物并在駁岸底部有種植土壤的區(qū)域種植爬藤植物，對(duì)排洪渠硬質(zhì)駁岸垂直綠化，起到提升景觀效果及過(guò)濾邊坡雨水徑流的功能。

3.6 長(zhǎng)效運(yùn)維管理

3.6.1 管理機(jī)制

流域整治的有序開展需要保證完善的管理機(jī)制以及強(qiáng)有力的管理機(jī)構(gòu)的推進(jìn)，搭建跨部門、跨專業(yè)的項(xiàng)目實(shí)施和運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，統(tǒng)籌市政、水利、環(huán)保、景觀等涉水設(shè)施和工程，有效避免建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理的脫節(jié)現(xiàn)象。

3.6.2 流域智慧平臺(tái)

通過(guò)“數(shù)字流域”基礎(chǔ)地理信息技術(shù)，搭建流域智慧平臺(tái)。包括在線監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接收與顯示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)與分析系統(tǒng)以及智能診斷反饋系統(tǒng)，通過(guò)專業(yè)化的運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)治理目標(biāo)和長(zhǎng)效管理。

4 結(jié)語(yǔ)

項(xiàng)目實(shí)施后，南屏中渠徹底消除黑臭，水質(zhì)改善明顯，從水質(zhì)檢測(cè)報(bào)告[3]顯示，從2015年3月的水質(zhì)現(xiàn)狀到2016年4月治理完成后，高錳酸鹽指數(shù)降低了66.2%，氨氮指標(biāo)降低了86.9%，總磷指標(biāo)降低了92.8%，溶解氧提高了32倍，而且大部分指標(biāo)達(dá)到Ⅳ類水及以上標(biāo)準(zhǔn)，溶解氧甚至達(dá)到了Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，指標(biāo)詳見圖1。

圖1 南屏中渠水質(zhì)變化圖

通過(guò)多維度對(duì)排洪渠進(jìn)行綜合整治，構(gòu)建清水型生態(tài)系統(tǒng)，有效改善水質(zhì)、提高水體透明度，從而使河道水體長(zhǎng)期達(dá)到“水清、岸綠、景美、生態(tài)”的效果，其成功實(shí)踐可為其他流域綜合治理項(xiàng)目提供經(jīng)驗(yàn)參考。