村級河道水生態修復策略與技術措施研究
——以閔行區浦錦街道為例

施安康

（上海陳政市政工程股份有限公司，上海市200940）

0 引言

鄉村振興戰略是當前建設美麗中國的關鍵舉措與實現手段。其中，鄉村生態文明建設是鄉村振興戰略的重要組成部分，即通過對鄉村生態環境、人居環境、人與自然和諧關系的塑造來實現“以生態保護支撐綠色發展，以綠色發展引領鄉村振興”的基本目標[1]。

鄉村河流是鄉村生態環境的重要組成部分，其承載了生態、景觀、文化三大功能[2]。鄉村排水、旅游資源開發、歷史風貌、農業生產均與河流有著密切關系，是河流串聯起了鄉村的不同的地域景致元素、人與建筑空間的聯系、人與自然的聯系。河流為鄉村提供了持續可行的生態與經濟效益。

但隨著經濟的快速發展，鄉村水生態污染問題日益加劇。受工農業生產活動加劇、鄉村生態意識有待提升、排水基礎建設欠賬多、政府監管力度與投資強度不足等諸多因素的影響，現階段鄉村河流污染嚴重，主要體現在：（1）有機污染物、固體懸浮物超標引起的黑臭水體問題尚未得到完全控制，氮磷超標排放引起的水體富營養化問題又逐步涌現；（2）除生活污水外，多數河流還過度接納了工業廢水、畜禽養殖廢水、固體廢棄物，導致河流環境容量大幅降低[3]。

針對上述問題，通過工程技術手段恢復水體自凈能力、提升其環境容量，同時控制點源與面源的持續性污染是河流生態修復的主要途徑與手段[4]。現以閔行區浦錦街道為例，通過河道水生態修復改造工程對污染成因進行解析，提出工程設計思路和關鍵性工程措施，從而為后續類似工程提供借鑒。

1 工程概況

該施工項目涉及上海市閔行區浦錦街道河道共4條，包括環南河、孫家宅河、張家宅河、洪家宅河。項目河道總長約3 923.4 m，工程總投資2 351.54萬元。河道類型主要分為斷頭河道、水質不穩定的劣V類河道、富營養化藻類爆發河道。生態修復前現場踏勘與水質檢測如圖1所示與表1、表2所列。

表1 河道基本信息與污染輸入狀況一覽表

表2 修復前水質情況一覽表

圖1 環南河東側浜頭河道現狀之實景

2 污染源識別與成因解析

環南河道水深較深，水域面積較大，藍藻爆發性生長，水華現象十分嚴重，古河道治理難度較大。河兩旁為垂直駁岸，駁岸上排口較多，日常會有居民在河道附近垂釣，同時段頭浜處有農田種植。污染主要成因為規?；笄蒺B殖。污染存在未有效治理的現象。雨季時，畜禽糞便尿液未經處理便形成徑流排入河道。部分水產養殖及農田退水未見有效處理凈化設施，直接進入河流，導致水質逐漸惡化，且存在污水外溢下游水體的風險。

孫家宅、洪家宅、張家宅所涉及河道多為鄉村河道，河道蜿蜒曲折，周邊居民區較多，河道周圍普遍存在居民生活污水。生活垃圾，以及公共衛生間污水等隨意傾倒入河道的情況。由于雨季降雨集中、河道淤積嚴重。沿河生活垃圾隨意堆放，且水面存在污染性漂浮物，水生動植物貧乏。

3 水生態修復策略

考慮到鄉村河流生態修復規劃策略的首要目標是生態系統功能的構建與恢復。故在空間上采用生態保護的策略：即在河道與坡岸銜接處修建生態廊道與溝渠濕地，實現對河道的生態緩沖與保護。這樣不僅可以起到遲滯雨季雨水的徑流侵入，還可通過植物配置起到豐富景觀，提升人居環境的效果。

針對河道內源污染的特點采用物理、化學與生物處理方法。其中，先通過底泥疏浚與底質改良的方式對黑臭底泥進行疏浚與異位處理；再通過內循環+紫外催化裝置實現水體難降解有機物的去除，同時增設沉水曝氣裝置提升水體中的溶解氧，強化水體自凈能力和對水中可降解有機污染物的去除。然后，在水體中設置底部生物載體、生態浮島、漂浮草墊、點源凈化裝置，通過物種共生關系、水體空間生態位的方式防止氮磷超標排放引起的水體富營養化、水體生物量較小的現象。最后，再以種植挺水植物、浮水/浮葉植物的形式完成包含有河道與周邊生態緩沖區的生態系統的構建。整體修復策略如圖2所示。

圖2 水生態修復策略圖

4 關鍵性技術措施

4.1 生態廊道與溝渠濕地

生態凈化廊道組成主要包括廊道框架、廊道主體、生物載體、水生植物，如圖3所示。其中，廊道框架要求堅固、耐用、抗風浪，工程采用UPVC管搭建成的框架。廊道基質主要起到固定植物、植株的作用；同時，還需要保證植物根系生長所需的水分、氧氣條件及能作為肥料載體。根據上述要求基質材料必須具有彈性足，具有高固定能力，不易腐爛和不污染水體，能重復利用的特點。為保證植物直立與正常生長，工程使用細密網和HDPE高密度聚乙烯作為材料。圍隔系統是整個廊道對外部水體起圍護作用，為不污染水體，工程中使用的是改性高分子纖維。

溝渠濕地凈化包括：生態溝、圍堰、挺水植物群落。生態溝是從排口附近的土質駁岸上開挖一條溝渠通向河道，在溝渠附近選擇合適植物種植。其出水口采用“導流出水匯入圍堰+挺水植物（接觸氧化）”工藝進行污染的匯集和凈化，布置于溝渠的尾端，對排水進行過濾處理。對于沒有駁岸開挖溝渠條件的點源排口設置點源凈化裝置，進行雨污水的截流凈化后再排入河道，減少外來水體對治理河道水質的沖擊影響。

4.2 底泥清淤與改良

工程施工前，先降低水體的水位，對存留的垃圾和雜草進行清理。完成或進一步降低水位對水體底泥進行清淤與消毒，其目的是：一方面，清理底部腐爛淤泥；另一方面，清殺水體底質中的病原體，建立或恢復底質本土有益微生物處理系統。實現促進沉水植物群落的生長及系統的恢復和穩定，提高水體水質凈化的效果。使用的主要技術是進行本土微量元素系統調控，去除原底泥不利于植物生長的污染物，創建利于沉水植物生長存活的條件。

底質處理的另一部分是根據底泥現狀，進行底泥的內部均衡消化；同時改善底質緊實度，以創造沉水植物快速扎根、擴繁的有利條件，防止后續因曝氣造成的底泥反復懸浮惡化水質的情況。

4.3 底部生物載體

底部生物載體組成主要包括：生物載體、浮球、配重。根據現場實際情況，以及底部生物載體的長度，確定提供浮力的浮球大小，及配重大小，將生物基上端固定在浮球上，下端固定配重。通過現場實驗計算得到：載體長度0.5~1 m，材質為聚烯烴類和聚酰胺等，載體密度16根/m2。

4.4 漂浮草墊

漂浮草墊主要包括：草墊框架、水生植物，如圖4所示。草墊框架材質采用符合纖維，其特點主要是輕柔、彈性好。水生植物選用高大型挺水植物品種如美人蕉、黃菖蒲、鳶尾等，搭配少量低矮型挺水植物如粉綠狐尾藻、香菇草等，構建錯落有致的水景觀。高大型挺水植物固定在浮床床體中，挺水植物固定在復合纖維固定物中，粉綠狐尾藻及香菇草接種在細密網上。

圖4 漂浮草墊與沉水曝氣之實景

4.5 點源污染凈化裝置

點源污染凈化裝置主要包括：點源框架、點源主體、生物載體、水生植物。點源框架要求堅固、耐用、抗風浪。該項目利用UPVC管搭建成的框架。點源主體是植物栽種的支撐物，同時是整個點源浮力的主要提供者，基質材料必須具有彈性足，固定力強，不腐爛，不污染水體，能重復利用的特點，保證植物直立與正常生長。該項目使用細密網和HDPE高密度聚乙烯。生物填料按照合理密度固定在點源框架下部，避免河水沖刷掉落。植物選用挺水植物，挺水植物固定在點源主體中。

4.6 生態系統構建

由于該項目中的環南河水深較深，正常種植的浮水/浮葉植物無法在較深河道處生長、存活。因此采用墊高做法，使用支撐架與浮水/浮葉植物配合進行施工。支撐架采用膨脹螺絲固定支撐架與河道底部，并在支撐架適宜位置上焊接布置平臺，將花盆等種植槽固定在布置平臺內。植物種植在適宜的水深處放置花盆等種植槽。選用時應注意植物安裝好以后，在水中不致傾倒或被風浪吹翻。

5 工程量與修復后效果

各河道具體工程量如表3所列。

表3 總工程量清單一覽表

自項目竣工后，連續穩定運行了1個月。之后經現場踏勘與水質檢測情況如圖5所示與表4所列。由表4可知：由于增設了沉水曝氣設施使治理完成后水體中溶解氧濃度較治理前有了大幅上升；同時，由于生態廊道、溝渠濕地、漂浮草墊、生態浮島的設置豐富了河道生物量，使得水體中總磷濃度也有了很大程度削減。相較而言，氨氮去除效果不是十分明顯。這可能是由于：受前期曝氣產生的氣泡影響，使底部生物載體中富集的硝化與反硝化細菌被吹脫驅離所致[5]，故在后續運行中可考慮適當降低曝氣強度，減少對底部生物載體的擾動。

圖5 環南河治理前后對比圖（左：治理前；右：治理后）

表4 修復后水質情況一覽表

6 工程經濟與污染物削減

工程年運行費包括動力費、工資福利及勞保統籌費和工程維護費、管理費及其他費用等。采用類比法估算，年運行費212.12萬元。

經測算，該工程措施實施后，每年削減的污染物總量見表5所列。

表5 河道治理后污染物削減量一覽表

7 結語

通過對閔行區浦錦街道河流水生態現狀進行調研，獲得了其污染特征與污染物來源。對此，提出了空間上通過生態緩沖區、河道及植物種植的方式構建河道生態系統的方法。同時，根據污染特性，制定了底質改良、紫外催化、沉水曝氣、底部生物載體、生態浮島、漂浮草墊、點源凈化設置的水體內源污染防治策略。并進一步闡述了治理中的關鍵性技術措施。治理后河道水生態恢復較好：溶解氧濃度大幅提升、總磷得到了有效控制。后期可根據水體溶解氧濃度對曝氣進行調控以促進對氨氮的去除。