奉賢區柘林鎮生態清潔小流域治理模式研究

柏 康

(上海友為工程設計有限公司，上海 200093)

1 現狀及問題分析

1.1 小流域建設現狀

根據上海市河長辦、市水務局印發的《上海市生態清潔小流域建設總體方案》，柘林鎮為首批建設的“50+X”個生態清潔小流域之一，屬美麗鄉村型生態清潔小流域。

奉賢區柘林鎮位于上海市水利分片綜合治理的“浦東大片”西南角。鎮域范圍內河道縱橫交錯。現狀水系總體分布上，運石河以北的鎮域中北部水系較為密集，斷頭浜較多，運石河以南區域為歷史上的夾塘地區，河網較為稀疏。此外，柘林鎮與其西側的“浦南東片”水利控制片相鄰，邊界骨干河道均有水利工程控制。

總體而言，本區域的河道既有保留自然的形態，更有人工改造的明顯痕跡。

1.2 存在的問題

工程治理單元范圍內，現狀河道主要有5種護岸類型：漿砌塊石結構、生態砌塊結構、密排仿木樁、密排木樁以及原狀土坡。其中非生態護岸主要為漿砌塊石結構、以及有坍塌、植被缺失的土坡岸段。無防護土坡岸段零散分布在多條河段，存在岸坡坍塌、被堆放雜物、挪用做菜地等情況，未能保持河道生態的完整性，無法滿足水資源、水安全、水環境協調發展的要求。

本工程區域各河道水質監測情況，2022 年鎮級以上河道全部達標，2019 年村級河道中有7條河道不達標，未達到清潔小流域Ⅳ類水指標要求，其中2條河道已在近兩年進行過整治，未達標的主要原因是農藥、化肥等面源污染。

2 生態清潔小流域治理體系

2.1 治理原則

2.1.1 評價指標

依據小流域現狀調查，區域治理涉及自然條件及社會經濟、河湖分布、面源污染、水土保持、生態本底、人居環境及水環境等多項內容[1]，影響因素復雜。

根據柘林鎮所屬小流域類型，主要針對11項評價指標現狀情況分別進行梳理，詳見表1。分析存在的主要問題和需求，制定合理的治理方案。

表1 柘林鎮生態清潔小流域評價指標

續表1

2.1.2 總體設計方案

依據柘林鎮現狀，以指標評價體系為指導，制定切實有效的治理方案[2]。見圖1。

圖1 治理方案

以柘林鎮的小流域建設為例。通過合理構建河道斷面及陸域空間布局，創建河流空間的河漫灘和生態交換空間；通過生態清淤、生態護岸建設、水生動植物群落恢復與重建、陸域水土流失防護系統與地表徑流入河緩沖帶建設等措施，提高岸、坡的水土保持能力，恢復水體生態功能及自凈能力[3]。

2.2 措施體系

2.2.1 河湖水系治理措施

河湖水系治理措施主要包括河道綜合整治及水系溝通工程。

(1)水系溝通。河道基本按現狀實施，沿河道現有走向，局部結合國土資源管控的基本農田圖斑線做適當調整和理順。

對于兩端斷頭的河道，若已有藍線規劃，且不受基本農田限制的，新開河段與附近水系溝通。過道路的小直徑管涵及堵壩拆除，新建橋涵進行水系溝通。治理單元內共整治河道35條，長度25.54 km，新建橋梁5座，箱涵16座，疏浚土方約17.1萬m3。

(2)河道綜合整治。河道整治方面，對奉賢河道使用的護岸結構調查分析后，本工程結合上海地區常用的護岸結構進行比選[4]。

本工程河道均沒有通航要求，河道防沖要求不高，斜坡式護岸選用施工簡單、生態性較好的固化土防護[5-6]。

固化土結構適用于河道較窄、岸坡坡比1∶1.5～1∶2.0的較陡峭岸段。本工程在高程2.00 m處設置300 mm×500 mmⅡ型固化土格梗，在高程2.00～3.80 m設置Ⅱ型海綿土護坡。同時，在2.50～3.80 m高程段設置50 mm厚營養土，提高坡面植物存活率。見圖2。

圖2 固化土使用示意圖(單位：mm)

結合施工條件，新建護岸采用復式斷面的流段，主要采用以下5 種生態結構方案因地制宜進行比選[7]，包括預制箱型砌塊結構、木樁結構、仿木樁+方樁導梁結構、黃石+方樁導梁結構、生態種植樁結構。

區域內已建成護岸主要為木樁護岸及漿砌塊石擋墻護岸。結合現狀條件，確定對木樁護岸采取補種修復措施，同時對漿砌石擋墻采取生態化改造。見圖3。

圖3 漿砌石擋墻生態化改造示意圖(單位：mm)

區域內多數現狀擋墻結構保存良好。改造措施在擋墻前側增加塑鋼板樁作為地基土保持，間隔布置1.2 m水生植物種植平臺，提升景觀效果。

對區域內河道開展疏浚工作，主要目的是提高行洪排澇能力，增強水體流動性，改善水質。原則上設計河底高程基本不高于1.5 m，河底寬不<1.0 m，無防護邊坡比不陡于1∶2.0。

通過本工程的建設實施，區域河湖生態防護比例能夠達到 94.42%，滿足美麗鄉村型生態清潔小流域評價指標(75%)。

2.2.2 面源污染治理措施

根據現行的總量減排管理體系，區域范圍內各類污染物結合排污系數的污染物總量統計[8]見表2。

表2 污染物統計

由表2可知，目前柘林鎮COD、NH3-N、TP污染排放總量分別為3989.93 t/a、74.67 t/a、17.51 t/a。

本次柘林鎮水環境容量采用混合模型估算水環境容量。均勻混合的湖(庫)水環境容量計算如式(1)：

M=Qi×(Cs-C0)×0.0864+K×V×Cs×10-6

(1)

式中：M為水環境容量，t/d；Qi為枯水期入湖(庫)流量，m3/s；Cs為水質目標濃度，mg/L；C0為入湖(庫)污染物濃度，mg/L；K為污染物綜合降解系數，1/d；V為湖(庫)容積，m3。

參考中國環境規劃院《全國地表水水環境容量核定技術復核要點》中水環境容量的計算和太湖流域經驗值，氨氮降解系數取0.08/d，總磷降解系數取0.04/d。

根據污染物降解機理[9]，水環境容量W水環境可劃分為稀釋容量W稀釋和自凈容量W自凈兩部分，如式(2)：

W水環境=W稀釋+W自凈

(2)

結合各污染因子的降解常數，目前水環境容量及余量見表3，余量為正表示水環境容量還有富余，余量為負表示水環境容量不足，無法消納入河污染負荷。

表3 污染物水環境容量及余量 t·a-1

由表3可見，柘林鎮現狀水環境為COD水環境余量為146.47 t/a，NH3-N水環境余量為8.06 t/a，TP水環境余量為-0.97 t/a。無法滿足柘林鎮水質Ⅳ類目標，整體水環境難以完全達標，因此需要采取相關措施進行污染源的削減、生態系統功能構建等。

面源污染治理主要包括城市面源污染治理、農業面源污染治理、工業污廢水治理三項內容。

(1)城市面源污染治理。柘林鎮城市面源污染治理措施主要集中在小區雨污分流及沿河截污，以截斷入河污染源。至2020年末，柘林鎮內全部完成了住宅及沿街商鋪的雨、污水分流改造工程。城市面源污染基本得到治理。

(2)農業面源污染治理。農業面源污染來源[10]一般包括化肥使用、水產養殖、畜禽養殖。柘林鎮存在部分零星養殖戶，無規模化畜禽養殖情況，面源污染主要集中在化肥使用及水產養殖。

針對化肥施用造成的污染問題，采取科學性調整農作物茬口布局，推廣有機化肥，發展標準節水灌溉技術，發展生態農業循環模式等措施。

針對水產養殖造成的面源污染，柘林鎮采取部分計劃退養的措施。同時對于保留的水產養殖項目實施尾水處理。

(3)工業污廢水治理。柘林鎮內共有632家企業，工業污染源均達標排放，企業產生廢水已100%截污納管，納入西部污水廠處理范圍內。

2.2.3 水土流失綜合防治措施

根據上海市水土流失重點區域劃分標準，柘林鎮未列入重點預防區。水土流失重點治理區主要集中在引排水流速較大的河段。柘林鎮劃入重點治理區的流速較大的河段為南竹港、南橫涇、運石河。

對未列入重點治理區的鎮域內存在岸坡坍塌風險的河道，結合河湖水系建設進行河道整治。同時，為進一步完善村內河道的水土流失防護能力，對河道岸線實施了生態護岸、岸坡綠化與生態防護等建設內容，進一步提高河道的水土流失防護能力。

2.2.4 生態修復措施

為匹配上海漁村項目、海國長城一期景觀項目、科創綠環項目等區域重點規劃，針對美麗鄉村型生態清潔小流域的定位，柘林鎮的生態小流域建設對流域生態修復工作與景觀打造工程的融合提出了更高的要求。

依托柘林鎮自然地理條件，建設主要聚焦水生態修復與林業生態修復兩大內容。

(1)林業生態修復。林業生態修復依托區域建設規劃，實施鄉村綠化造林。結合林業專項規劃，推進生態廊道、農田林網和“四旁林”建設。充分開展植樹造林等活動，推進村莊綠化。對現有森林資源特別是公益林，強化管理和養護，實施撫育、改造等措施，促進生態功能提升。

(2)水生態修復。水生態修復遵循水質改善效果與景觀效果兼顧的原則。本項目水生態修復以水生態系統構建、漂浮濕地建設、河口凈化帶建設為主要修復措施。

水生態系統構建結合原生生物群落特點，采取挺水植物凈化帶構建、沉水植物群落構建、底棲動物投放的措施。本項目河道挺水植物主要選擇蘆葦、再力花、黃菖蒲、千屈菜等，面積約234 91萬m2。

沉水植物種植面積計算如式(3)：

A=G/(C×K)

(3)

式中：A為沉水植物種植面積，109m2；G為削減的污染(TP)負荷，t/a；C為沉水植物對總磷的削減能力，本案對TP削減能力取4.6 mg/g；K為單位面積內的年增長生物量，取600 g/(m2·a)。

經計算，設計種植的沉水植物對TP等主要污染物指標的削減量達到64.84 kg/a，超過總磷的水環境余量。工程實施后，基本可以使河湖水質常年穩定在地表水 Ⅳ 類標準。

漂浮濕地采用經特殊處理的輕質天然多孔濾料作為覆膜基質，利用植物、微生物、覆膜基質形成凈化體系。

河口凈化帶由生態圍隔、生物飄帶、漂浮濕地和沉水植物構成。利用生態軟圍隔形成常態靜水體(汛期放下保障行洪安全)，通過對水體污染物的攔截提升水體透明度。利用生物飄帶水質凈化的效果，為自然水體水生植物恢復創造有利條件。同時，在水質較差區域可增設曝氣設備，進一步過濾、凈化、吸收污染物。

2.2.5 人居環境改善措施

結合小流域建設現狀，為實現人居環境改善，重點采取農村生活垃圾分類、農村生活污水治理、環境景觀提升三項措施[11]。

在農村區域繼續開展農村生活垃圾分類示范村創建，推廣創建成果。實現生活垃圾無公害化處理。推進農村濕垃圾就近就地資源化利用和“兩網融合”。加強對各涉農區生活垃圾治理成效的測評工作。

在農村生活污水治理方面，對現狀水解酸化-地下滲濾處理系統的處理設備進行提標改造。因地制宜推廣污水處理新技術，做到農村生活污水全覆蓋。推動城鎮污水管網向周邊村莊延伸覆蓋。

環境景觀提升方面，結合奉賢區規劃打造一系列示范節點。規劃以農業公園為載體，民居建筑注重保持與片區的自然風貌肌理的協調。同時注重濱水環境的改造，打造生態性與休閑性融合的綜合景觀空間。

3 結 語

本文以柘林鎮的建設工作為例，結合奉賢區現狀及規劃特點，分析探索了生態清潔小流域的治理模式，以期為類似工程提供借鑒及參考。但小流域建設具備綜合維度的復雜性，需要因地制宜的建設模式探索。在治理模式、技術措施等方面仍需進一步研究和完善。