金山區(qū)衛(wèi)城2組浜小微水體的水環(huán)境改善措施探討

蔣海飛

(上海宏波工程咨詢管理有限公司，上海 201707)

根據(jù)《2021上海市河道(湖泊)報(bào)告》，2021年，上海市共有河道(湖泊)47086條(個(gè))，總面積649.2146km2，河湖水面率為10.24%，另有小微水體48413個(gè)，面積56.4070km2(不納入河湖面積統(tǒng)計(jì))。

小微水體相對(duì)于河湖來說，水面積較小，數(shù)量眾多，同時(shí)分布密集而零散，在以往消黑消劣河道整治及河道養(yǎng)護(hù)過程中，未引起足夠重視。因此，眾多小微水體淪為周邊居民的排水溝、禽畜養(yǎng)殖塘，久而久之，水質(zhì)持續(xù)惡化，對(duì)區(qū)域水環(huán)境構(gòu)成隱秘影響。

衛(wèi)城2組浜為金山區(qū)衛(wèi)鎮(zhèn)建成區(qū)一條小微水體，目前通過綜合整治，已實(shí)現(xiàn)水體徹底消黑消劣，治理效果良好。

1 項(xiàng)目概況

衛(wèi)城2組浜位于金山衛(wèi)鎮(zhèn)建成區(qū)老衛(wèi)清路以南、張涇河以東、西門街道以西范圍內(nèi)，與西側(cè)張涇河無法溝通，形成封閉水體。河道內(nèi)部又被道路、居民房阻隔成4段。

4處小水體兩岸均有多處當(dāng)?shù)鼐用袼阶源罱ǖ倪`章建筑占用河道，且周邊居民房較為密集，緊鄰現(xiàn)狀河口線。①號(hào)、②號(hào)、③號(hào)河段均由地下管涵相連通，③號(hào)河段靠近西門街道，在最東端斷頭。衛(wèi)城2組浜區(qū)域位置見圖1。

圖1 衛(wèi)城2組浜區(qū)域位置

④號(hào)河段與③號(hào)河段之間被居民出行道路阻斷，封閉水體顏色整體偏綠，河道周邊垃圾較多，淤積嚴(yán)重，水體發(fā)綠發(fā)黑，隨著夏季來臨氣溫逐漸升高，河道底部不斷有黑色絮狀淤泥翻起漂浮于水面，嚴(yán)重影響河道周邊居民的身心健康。

經(jīng)過長時(shí)間水質(zhì)監(jiān)測(cè)，衛(wèi)城2組浜整治前氨氮指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，納入重污染河道整治范疇。根據(jù)上海市政府專題會(huì)議精神，經(jīng)市環(huán)保局、市水務(wù)局協(xié)商，確定核定重污染河道的水質(zhì)指標(biāo)為溶解氧、氨氮、透明度和臭味4項(xiàng)，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為：溶解氧不大于2.0mg/L、氨氮不小于5.0mg/L、透明度不大于25cm，評(píng)價(jià)方法為單因子評(píng)價(jià)法。

整治前水質(zhì)見表1。

表1 整治前水質(zhì)情況

2 原因分析

經(jīng)分析水質(zhì)黑臭的原因如下：

a.周圍居民缺乏護(hù)水意識(shí)，臨河私建違章房，沒有完善的生活用水及排水措施，導(dǎo)致生活污水直排河道。

b.周邊截污納污管年代久遠(yuǎn)，部分污水管網(wǎng)損壞。同時(shí)，由于接入管網(wǎng)消納能力不夠，時(shí)常出現(xiàn)污水冒溢入河。

c.岸坡坍塌嚴(yán)重，雨水地表徑流的沖刷會(huì)給河道增加污染源。

d.水體被阻隔為多個(gè)斷頭浜，彼此不流通、水動(dòng)力差、水質(zhì)容易變質(zhì)。

e.河道長時(shí)間未進(jìn)行清淤，底泥淤積嚴(yán)重，污染物長年累月淤積在河底。

f.河道生態(tài)系統(tǒng)遭到了嚴(yán)重破壞，在河道里很少看見魚類和水草，河道自我修復(fù)和凈化水質(zhì)功能完全喪失。

3 治理思路

根據(jù)上海市針對(duì)黑臭水體治理思路，結(jié)合本次治理小微水體體積小、自凈能力弱的特點(diǎn)，提出遵循“外源控制、內(nèi)源削減、水質(zhì)凈化、生態(tài)恢復(fù)、定期養(yǎng)護(hù)”的技術(shù)路線，見圖2。外源控制和內(nèi)源削減是提升封閉水體水質(zhì)的基礎(chǔ)，主要針對(duì)水體沿線進(jìn)行截污納污治理和河道清淤疏浚治理。提升水體流動(dòng)和生態(tài)修復(fù)是階段性手段，主要采用水系連通及設(shè)置曝氣設(shè)備，投放微生物等進(jìn)行治理。定期養(yǎng)護(hù)是水體水質(zhì)穩(wěn)定的保障措施，主要對(duì)水體初期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使水體達(dá)到自平衡。

4 治理措施

治理措施系統(tǒng)見圖3。

圖3 治理措施系統(tǒng)

4.1 截污納污

衛(wèi)城2組浜周邊臨近工廠，租房需求量大，部分居民臨河私建違章房，并沒有完善的生活用水及排水措施，導(dǎo)致生活污水直排河道。經(jīng)過與城建辦及當(dāng)?shù)鼐游献鳎瑢⑺w沿線陸域控制范圍內(nèi)違章房統(tǒng)一拆除，對(duì)原破損管道拆除，結(jié)合新規(guī)劃河浜的護(hù)岸結(jié)構(gòu)，重新鋪設(shè)管道。原該區(qū)域的生活污水均納入石化污水處理廠，但由于污水廠處理能力有限，來不及處理，導(dǎo)致污水冒溢，影響水質(zhì)。本次經(jīng)過實(shí)地調(diào)查，該區(qū)域西側(cè)臨近老衛(wèi)清路，北側(cè)臨近古城路，道路下均有污水管網(wǎng)，經(jīng)過核算，將該區(qū)域污水納入污水管網(wǎng)。

4.2 生態(tài)護(hù)岸建設(shè)

建成區(qū)的小微水體較為封閉，水體流動(dòng)性弱，不會(huì)產(chǎn)生較大的水流沖刷，在進(jìn)行護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)因地制宜選用柔軟生態(tài)的護(hù)岸結(jié)構(gòu)。

本項(xiàng)目中①號(hào)、②號(hào)塘周邊民房距離設(shè)計(jì)河口線較近，無足夠的開挖放坡條件，結(jié)構(gòu)大開挖易引起房屋沉降和開裂等安全隱患，同時(shí)考慮到護(hù)岸的使用年限等因素，臨近居民住宅區(qū)域選用生態(tài)仿木樁護(hù)岸結(jié)構(gòu)，在兼顧住宅周邊景觀要求的同時(shí)，也滿足了結(jié)構(gòu)安全要求。北側(cè)③號(hào)塘由于居民違章搭建的退建，形成一個(gè)寬闊的水體，本次選用了高強(qiáng)嵌鎖塊結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由小型箱體壘砌而成，箱體中覆土，能夠作為魚蝦生活區(qū)，體現(xiàn)了護(hù)岸結(jié)構(gòu)的生態(tài)性。

4.3 底泥疏浚

底泥是影響封閉小微水體水質(zhì)的重要因素。封閉水體，根據(jù)自身水體流動(dòng)性的確定，外源污染物受外力影響流入水體后易形成沉淀，在物理、化學(xué)作用下，形成富含有機(jī)質(zhì)的灰黑色底泥。有機(jī)質(zhì)分解會(huì)消耗掉水體中的溶解氧，同時(shí)分解的有機(jī)質(zhì)會(huì)持續(xù)增加水體中的濃度，導(dǎo)致水質(zhì)持續(xù)惡化。底泥中的污染物依附于水中的懸浮微粒，再通過孔隙水?dāng)U散作用進(jìn)入水體中，底泥和上部水體之間的污染物質(zhì)持續(xù)循環(huán)交換。污染底泥的存在導(dǎo)致即使所有的外源污染全部消除，河道水體的污染依然無法根除，因此清除河道污染底泥對(duì)改善水質(zhì)至關(guān)重要。

清淤疏浚是通過人工或機(jī)械的方式將河道內(nèi)阻水的淤泥、垃圾等清理出河道，以擴(kuò)大過水?dāng)嗝妫岣叻姥磁艥衬芰Γ訌?qiáng)水資源合理調(diào)度，增強(qiáng)水體流動(dòng)性、提高水體自凈能力，改善水質(zhì)。

本工程疏浚主要采用抓斗式挖泥船和水力沖挖兩種形式結(jié)合施工。

抓斗式挖泥船是利用旋轉(zhuǎn)式挖泥機(jī)的吊車桿和鋼索來懸掛泥斗，在抓斗本身重量的作用下，放入河底抓取泥土，然后開動(dòng)斗索絞車，吊斗索通過吊桿頂端的滑輪，將抓斗關(guān)閉再升起，再轉(zhuǎn)動(dòng)挖泥機(jī)到預(yù)定點(diǎn)，將淤泥卸掉。挖泥機(jī)又轉(zhuǎn)回挖掘地點(diǎn)，進(jìn)行挖泥，如此循環(huán)作業(yè)。

水力沖挖方式疏浚采用高壓水槍直接沖挖土體，泥漿在泥漿泵的作用下通過排泥管道被吹填至排泥場(chǎng)。該方法造價(jià)相對(duì)較低，但施工時(shí)對(duì)底泥的適應(yīng)條件較差，容易產(chǎn)生堵管等，應(yīng)在疏浚前將垃圾、雜物等進(jìn)行清理，以便于施工。

4.4 水系連通工程

小微水體被道路、建筑等阻斷為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的水體，其自身的凈化能力減弱，在條件允許的條件下，應(yīng)盡量使其連通暢活，提升水體交換能力。

本項(xiàng)目采用直徑1.5m管涵，將①號(hào)、②號(hào)、③號(hào)水體連通，對(duì)③號(hào)與④號(hào)水體之間的堵壩進(jìn)行拆除，擴(kuò)大水體的連通性能。考慮到封閉水體在暴雨天氣水位上漲，在③號(hào)塘北側(cè)，設(shè)置一座臨時(shí)排水泵，可以將河道水抽排至古城路雨水管網(wǎng)中。

4.5 生態(tài)修復(fù)措施

生態(tài)修復(fù)措施是實(shí)現(xiàn)水體修復(fù)的關(guān)鍵一步，主要的措施有設(shè)置微孔曝氣增氧設(shè)備，布設(shè)生態(tài)浮床設(shè)施，構(gòu)建水下森林系統(tǒng)，投放底棲微生物等。

4.5.1 微孔曝氣增氧工程

河道微孔曝氣增氧技術(shù)是指在河道底部布置微孔管道給水體持續(xù)充氣增氧，通過水體溶解氧含量的提升，加速內(nèi)源污染底泥以及魚類排泄物等有機(jī)質(zhì)的分解，將其轉(zhuǎn)化為微生物，提升水體自我凈化能力，建立起自然的水體生態(tài)系統(tǒng)。

4.5.2 布設(shè)生態(tài)浮床

生態(tài)浮床技術(shù)主要依托浮床的浮力給水生植物提供一個(gè)穩(wěn)定的生長環(huán)境，布置在浮床上的植物選用根系發(fā)達(dá)的水生植物，通過根系吸收水體中游離的氨、氮等富營養(yǎng)離子，向水中釋放氧氣，提高水體溶解氧含量。同時(shí)，水生植物的根系為水體微生物、浮游生物提供了良好的生長環(huán)境，使水體微生物增加，提升水體自凈能力。

4.5.3 水下森林構(gòu)建

沉水植物主要布置在距河床底部約1～1.5m位置，一方面通過其自身生長依附于泥面，對(duì)水體及底泥中的氮、磷等污染物進(jìn)行吸收，減少污染物再懸浮交換，降低內(nèi)源污染物含量，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力；另一方面，通過其根莖葉的生長為水體中的微生物提供良好的附著環(huán)境，微生物在植物體上產(chǎn)生高凈化效率的微生物，在光合作用下，沉水植物周圍形成厭氧-好氧的微環(huán)境。通過以上兩方面的合力，使得水體內(nèi)部形成具有強(qiáng)大凈化效能的“生物膜”系統(tǒng)。

水生植物在考慮其生態(tài)功能和水質(zhì)凈化作用的前提下，選擇景觀效果較好，管理維護(hù)方便，易成活、長勢(shì)好的本地物種。選用魚類喜食的植物，優(yōu)選基生草，后選莖生草。適當(dāng)考慮能夠控制蔓延的植物，提倡選用本土物種，杜絕外來物種。

通過在河床種植上海地區(qū)常見的苦草、黑藻、伊樂藻、微齒眼子菜、竹葉眼子菜等多種沉水植物，有效增強(qiáng)水體的自凈能力，持續(xù)凈化水體水質(zhì)，同時(shí)在河床底部營造生境，促進(jìn)系統(tǒng)有益微生物生長。

4.5.4 底棲微生物、動(dòng)物投放

底棲動(dòng)物在水生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)與流動(dòng)中具有特殊的地位和作用，主要以濾食水體中的底棲微生物、藻類為主，一般認(rèn)為底棲動(dòng)物的取食藻類活動(dòng)對(duì)水體中的藻類群落組成和生產(chǎn)力有強(qiáng)烈的影響。同時(shí)底棲動(dòng)物的爬行、攝食及生理代謝等能夠改善底泥孔隙率、表面組成，提高底質(zhì)吸收重金屬離子的能力，對(duì)底泥的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，繼而使水體底質(zhì)垂直結(jié)構(gòu)合理化，可以有效調(diào)節(jié)底泥界面營養(yǎng)鹽釋放。

銅銹環(huán)棱螺和無齒蚌是我國自然水域常見的兩種底棲軟體動(dòng)物，具有較高的食用價(jià)值，投放和養(yǎng)護(hù)成本較低，同時(shí)不會(huì)對(duì)水體中的生物多樣性產(chǎn)生破壞。

4.6 建成初期養(yǎng)護(hù)及定期養(yǎng)護(hù)

小微水體經(jīng)過全面整治后，河道水環(huán)境會(huì)有大幅度提升，但由于生態(tài)系統(tǒng)完全人工重建，系統(tǒng)短期內(nèi)未達(dá)到平衡狀態(tài)，為保證衛(wèi)城2組浜水質(zhì)能夠持續(xù)穩(wěn)定提升，水體日常維護(hù)必不可少。水體維護(hù)工作是水體水質(zhì)及生態(tài)系統(tǒng)健康的重要保障，除了日常的水體保潔外，還要定期進(jìn)行水體水質(zhì)檢測(cè)工作，根據(jù)水體水質(zhì)數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)曝氣增氧持續(xù)時(shí)間，控制水生植物數(shù)量，使水體生態(tài)達(dá)到自平衡。

5 整治成效

衛(wèi)城2組浜通過系統(tǒng)化治理后，水體水質(zhì)有了明顯的改善，根據(jù)金山衛(wèi)水務(wù)站提供的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，水質(zhì)穩(wěn)定，部分月份甚至達(dá)到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。整治后水質(zhì)情況見表2。

表2 整治后水質(zhì)情況

6 結(jié) 語

建成區(qū)的封閉小微水體衛(wèi)城2組浜由于自身水體量小、自凈能力弱等特點(diǎn)，水質(zhì)易受到外源居民生活污染影響。該類水體可通過3個(gè)方面處理：首先控制污染源，主要控制周邊生活污水入河；第二輔以水系溝通、底泥清淤疏浚、生態(tài)護(hù)岸建設(shè)、水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)等措施進(jìn)行整治；最終結(jié)合水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的定期養(yǎng)護(hù)，使水體達(dá)到最終生態(tài)平衡。目前，衛(wèi)城2組浜水體依托自身生態(tài)平衡，以及河道日常養(yǎng)護(hù)，水質(zhì)能夠保持穩(wěn)定。