海口市美舍河水環(huán)境綜合治理系統(tǒng)方案
導(dǎo)讀:近年來,我國大力推進城市內(nèi)河水環(huán)境綜合治理,將其作為落實生態(tài)文明建設(shè),補齊民生短板,促進公共產(chǎn)品供給側(cè)改革的重要內(nèi)容。?谑忻郎岷右韵到y(tǒng)思維引領(lǐng)生態(tài)治水,提出以流域為單元,以“控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復(fù)、功能統(tǒng)籌”為主線,系統(tǒng)解決城市水環(huán)境問題,并統(tǒng)籌提升水安全、水生態(tài)、水景觀等復(fù)合生態(tài)功能,構(gòu)建水岸融合、藍綠交織的城市生態(tài)空間。
作者簡介:王晨(1986-),男,山西運城人,碩士,工程師,中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院資源能源所副所長,主要從事市政基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、水環(huán)境綜合治理、海綿城市、內(nèi)澇防治等規(guī)劃設(shè)計工作。
1美舍河水體現(xiàn)狀特征分析
水系是城市重要的自然生態(tài)空間,同時又承擔(dān)著飲用水供給、行洪蓄洪、排水防澇、水質(zhì)凈化、景觀游憩、航運等多重功能。水體現(xiàn)狀評價,既應(yīng)注重水系的自然水文和水生態(tài)屬性,還應(yīng)當(dāng)關(guān)注與水體功能密切的其他功能和設(shè)施情況。
1.1
水文特征
美舍河是?谑芯G色生態(tài)系統(tǒng)的一個關(guān)鍵性、基礎(chǔ)性的廊道。上游連接沙坡水庫,下游連接海甸溪入海,流經(jīng)龍華、瓊山、美蘭3個區(qū),是?谑懈堑哪赣H河。
美舍河全長23.86公里,流域面積52.95平方公里。旱天常水位狀態(tài)下,上游沙坡水庫下泄流量為0.3立方米/秒,可基本保障鳳翔閘以南河段的生態(tài)基流;河道中游自南渡江司馬坡島補水3.0立方米/秒,用以保障下游河段的生態(tài)補水需求。下游入海口段受潮水漲落影響較大,水體含鹽度較高,多年平均潮位為1.0米,多年平均高潮位為1.3米。20年一遇洪水位狀態(tài)下,沙坡水庫泄流91立方米/秒,城區(qū)河道區(qū)間入流80立方米/秒,河道斷面基本可滿足20年一遇的過洪能力。美舍河水工設(shè)施分布見圖1。
圖1 美舍河水工設(shè)施分布圖
1.2
水環(huán)境特征
上游沙坡水庫位于海口市南部生態(tài)控制帶范圍內(nèi),水環(huán)境條件較好,除總氮指標外,其他水質(zhì)指標可達到地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅳ類標準。沙坡水庫末端至入?跒槊郎岷映菂^(qū)段,受污水直排和底泥污染影響,水環(huán)境質(zhì)量較差,各項水質(zhì)指標均為劣V類,其中氨氮為15.2毫克/升、溶解氧為0.87 毫克/升、COD為61.5毫克/升,全河段被列為城市黑臭水體整治范圍。
(1)污水系統(tǒng)問題
?谑信潘到y(tǒng)欠賬問題嚴重,目前美舍河所在的主城區(qū)近90平方公里范圍內(nèi)的生活污水全部排入城區(qū)最北側(cè)的白沙門污水處理廠。現(xiàn)狀該污水處理廠處于滿負荷狀態(tài)運行,主干管網(wǎng)近16.6公里處于滿管狀態(tài)。現(xiàn)狀污水管道及污水廠進水濃度較低,近1/3的地下水、河水、海水等外來水倒灌入污水系統(tǒng),清潔的水資源占用了污水管道和處理設(shè)施的空間,造成大量生活污水直排入河。?谑兄鞒菂^(qū)現(xiàn)狀污水系統(tǒng)及管網(wǎng)滿管分布見圖2。
圖2 ?谑兄鞒菂^(qū)現(xiàn)狀污水系統(tǒng)及管網(wǎng)滿管分布圖
美舍河城區(qū)段污水直排、管網(wǎng)混接錯接等問題突出。上游沙坡水庫至鳳翔橋段,周邊為城郊村莊,未建設(shè)污水管道;中游段鳳翔橋段至流芳橋,周邊為府城老城區(qū),排水管道以合流管為主;流芳橋至長堤路入?诙,管網(wǎng)以分流制系統(tǒng)為主,但存在大量混接、錯接的問題。美舍河沿河排污口130個,直排入河污水量約5.0萬立方米/日。
(2)底泥污染
由于美舍河沿線長期排污,加之河道局部水動力條件不足,造成中下游河段底泥沉積較為嚴重。經(jīng)檢測,中下游段淤底泥積深度達到1.0米,局部水動力條件不足區(qū)域淤泥深度達到1.5米,且底泥有機質(zhì)含量較高,黑臭現(xiàn)象嚴重。
1.3
水生態(tài)特征
目前美舍河源頭所在的南部生態(tài)控制帶,藍綠空間用地零散、不連貫,生態(tài)系統(tǒng)功能逐步減弱。上游沙坡水庫匯水區(qū)范圍內(nèi)存在部分地塊開發(fā)和高速路建設(shè),切斷了局部匯水通道,縮小了原始的自然匯水分區(qū),導(dǎo)致沙坡水庫匯流量由3000萬立方米/年降低至1500萬立方米/年,進而導(dǎo)致下游美舍河的生態(tài)補水量嚴重不足。
城區(qū)河段渠化現(xiàn)象嚴重,濱河綠帶建筑廢渣堆棄,河道藍綠空間的生態(tài)功能嚴重退化,基本喪失了自我凈化和恢復(fù)能力。
1.4
水安全特征
?谑卸虝r暴雨強度大,且受到潮水頂托影響,易產(chǎn)生內(nèi)澇問題。美舍河河道斷面尺寸按20年一遇標準設(shè)計,基本可滿足排澇要求。但當(dāng)下游段受潮水頂托影響時,排水能力不足,河邊區(qū)域存在內(nèi)澇風(fēng)險。
2系統(tǒng)方案
美舍河流域面臨著源頭段水資源缺乏、城區(qū)段水環(huán)境黑臭、河道水生態(tài)受損等復(fù)合問題。解決流域的系統(tǒng)問題,不能就水論水,應(yīng)將系統(tǒng)性思維融入海綿城市、生態(tài)治水、基礎(chǔ)設(shè)施修復(fù)、城市更新的理念,研究適用于海口水環(huán)境特征的生態(tài)治理技術(shù)路線與方法。根據(jù)對現(xiàn)狀特征及問題的深入分析,將“控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復(fù)、功能統(tǒng)籌”確定為技術(shù)主線,通過水陸統(tǒng)籌,實現(xiàn)“水清、岸綠、景美、民樂”的多功能目標。
2.1
控源截污
黑臭在水里、根源在岸上,關(guān)鍵是管網(wǎng),重點在排口?卦唇匚凼撬w治理的重中之重,是內(nèi)源治理和生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)與前提。
國家對于黑臭水體的治理是在有限目標、有限時間下推進的,整體治理應(yīng)標本兼治、長短結(jié)合。目前為了短期見效,各城市目前基本采取以末端截污為主的方式,但這種簡單的方式也帶來了很多未知的后果。末端截污無形中將城市雨水管網(wǎng)、污水管網(wǎng)、河道、污水處理廠形成了連通體系,對于南方多水系、地下水位高的城市產(chǎn)生了新的影響。大量地下水、河水、海水等外來水通過雨水管道混入污水系統(tǒng),造成污水處理廠滿負荷和管網(wǎng)滿管問題。
因此,控源截污的整治方案應(yīng)站在整個排水系統(tǒng)的角度,按照“源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理”的原則,以流域為單元進行系統(tǒng)施治,提出污水處理廠布局及排水分區(qū)優(yōu)化、管網(wǎng)系統(tǒng)修復(fù)、源頭海綿減排等長效方案。同時在此基礎(chǔ)上,確定近期截污及處理方案,確保短期見效。
2.1.1污染源及管網(wǎng)排查
污染源排查是保障截污效果的根本,不僅需要對沿河排水口進行詳細摸排,而且要追根溯源,對每個排水口對應(yīng)的排水分區(qū)內(nèi)的雨污水管網(wǎng)進行詳細排查,尋找混接、錯接、滲漏等問題癥結(jié)點。
美舍河排查范圍約24.2平方公里,排查管網(wǎng)長度216.8公里,排查小區(qū)493個、城中村16個、居民居住點33個、建筑工地16個、學(xué)校22個,共計調(diào)查總住戶11萬戶,人口約33萬人。沿河發(fā)現(xiàn)排放口339個,其中旱天排水口130個(混接、錯接、偷排的濃度較高的污水直排口106個,地下水滲漏等水質(zhì)較好的排口24個);旱天無污水排出的雨水口209個。排查出管網(wǎng)混接、錯接的點位395處。美舍河流域管網(wǎng)排查及污染源分布見圖3。
圖3 美舍河流域管網(wǎng)排查及污染源分布圖
2.1.2污水處理廠布局及排水分區(qū)優(yōu)化
傳統(tǒng)的污水處理廠布局,受處理工藝、設(shè)施環(huán)境影響、受納水體環(huán)境容量等因素影響,一般選擇在城市主要河道的下游,距離主城區(qū)較遠,需要長距離管道輸送。?谥行某菂^(qū)白沙門污水處理廠位于城市最北邊,管道從城市最南邊輸送25公里以上,經(jīng)多級提升,接入最北邊的污水處理廠。由于管道建設(shè)年代較久,滲漏破損等問題嚴重,造成大量地下水,海水,河水倒灌入污水管道,嚴重影響了現(xiàn)狀污水系統(tǒng)的正常運行。
針對現(xiàn)狀污水系統(tǒng)的問題,本次整治提出污水處理廠布局及排水分區(qū)優(yōu)化方案(見圖4、5)。首先縮減白沙門污水處理廠的收水范圍,新增2座污水處理廠,對主城區(qū)南部片區(qū)進行分散處理。處理后的污水廠尾水就地回用于河道生態(tài)補水和市政雜用。
圖4 白沙門污水處理廠現(xiàn)狀排水分區(qū)圖
圖5 分散污水處理廠規(guī)劃布局及排水分區(qū)優(yōu)化圖
污水處理廠規(guī)模和工藝的選擇,應(yīng)考慮管道修復(fù)前后污水濃度變化,以及旱天雨天雨污混合水濃度變化等因素,適當(dāng)增加一級強化工藝的規(guī)模,低濃度時按設(shè)計規(guī)模的1.3~2.0倍進行配置。近期進廠污水濃度低,可適當(dāng)減小污水處理的停留時間,增加處理規(guī)模;遠期管網(wǎng)修復(fù)完成后,進廠污水濃度恢復(fù)正常,富余的污水處理廠規(guī)模用于處理雨天雨污混合水和截流的初期雨水。
2.1.3管網(wǎng)清污分流
針對現(xiàn)狀管網(wǎng)系統(tǒng)的問題,目前很多城市推崇雨污分流改造,但是分流不是管網(wǎng)修復(fù)的目的,只是管網(wǎng)修復(fù)和改造的手段之一。管網(wǎng)整治方案應(yīng)以問題為導(dǎo)向,通過分流、截流、調(diào)蓄、修復(fù)等綜合手段,系統(tǒng)解決目前管網(wǎng)所面臨的問題,實現(xiàn)“消除旱天污水直排、削減雨天溢流,減少污水外滲,降低系統(tǒng)運行水位、恢復(fù)截流倍數(shù)”的多重目標。
根據(jù)排查結(jié)果,開展美舍河流域范圍內(nèi)的清污分流工作。對排查發(fā)現(xiàn)的20個企業(yè)偷排行為,按照排水許可要求進行行政處罰,并在媒體曝光。對管網(wǎng)CCTV檢測發(fā)現(xiàn)的滲漏、破損等問題進行評估,對于問題較為嚴重的,視現(xiàn)場情況和破損情況進行非開挖修復(fù)或開挖修復(fù),降低外來水的匯入量。對合流制管道溢流污染、分流制系統(tǒng)混接、錯接等問題,根據(jù)不同排水體制的具體情況,合理選擇分流、截流、調(diào)蓄、修復(fù)等方式或組合的技術(shù)方法,解決不同排水體制下重點需要關(guān)注的問題,實現(xiàn)管網(wǎng)的清污分流。
分流制排水系統(tǒng),重點問題是外來水混入和初期雨水徑流污染。管網(wǎng)修復(fù)主要應(yīng)針對管網(wǎng)滲漏外來水或污染地下水等問題。初期雨水徑流污染控制可通過地塊海綿設(shè)施、濱河植被緩沖帶、公園海綿設(shè)施等實現(xiàn)。
分流制混排系統(tǒng),重點問題是混接、錯接造成的污水經(jīng)雨水管道直排入河。對排查發(fā)現(xiàn)的395處混接、錯接點進行源頭截流,可在小區(qū)內(nèi)改造的則進入小區(qū),如果投資過大或者難度過大的,可選擇在小區(qū)或者商戶出口處設(shè)置旋流閥、浮桶閥等方式實現(xiàn)源頭截流,保障雨污水管網(wǎng)不連通,可以很好地截流旱天污水和雨天的初期雨水污染。
合流制排水系統(tǒng),重點問題是雨天的合流制溢流污染。對美舍河鳳翔橋至流芳橋段進行合流制溢流污染控制,采取源頭海綿減排、過程截流、末端調(diào)蓄、就地循環(huán)處理等方式或其組合,近遠結(jié)合,有序控制雨天合流制溢流污染次數(shù)。首先可結(jié)合舊改、道路改造等建設(shè)項目,實施源頭海綿化改造和市政管道分流。如果源頭實施難度很大,可采取末端調(diào)蓄、就地處理等方式進行改造,因地制宜地選擇多種措施組合的方式,盡可能降低投資成本和施工難度,并能夠產(chǎn)生較好的效益。
2.1.4源頭海綿減排
源頭海綿設(shè)施可就地控制雨水徑流量和降解初期雨水徑流污染,減少匯入排水管網(wǎng)中的雨水徑流量和污染物總量,從而有效實現(xiàn)降低初期雨水徑流污染和合流制管道溢流頻次的目標。
美舍河流域范圍內(nèi),以雨水管道排水分區(qū)為控制單元,按照“源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理”的總體原則,結(jié)合片區(qū)舊改實施進度安排,對居住小區(qū)、道路、廣場、公園等地塊構(gòu)建“滲、滯、蓄、凈、用、排”的海綿設(shè)施,有序組織雨水徑流,可實現(xiàn)源頭控制60%的初期雨水面源污染。美舍河流域海綿城市建設(shè)規(guī)劃見圖6。
圖6 美舍河流域海綿城市建設(shè)規(guī)劃圖
位于美舍河下游東風(fēng)橋段的七中廣場,改造前由于位于周邊區(qū)域的最低點,三條道路的匯水均排入該廣場,且原排水系統(tǒng)受到美舍河潮水頂托排水能力不足,廣場積水嚴重,深度達到0.5米,嚴重影響了七中學(xué)生的正常出行。本次改造通過調(diào)整豎向標高,形成整體坡向河道濱水空間的順坡排水形式,并在濱河綠帶內(nèi)設(shè)置雨水花園。降雨初期,通過雨水花園對初期雨水的滲滯、凈化,降低面源污染;降雨量大時,可直接漫流入河,極大緩解了七中廣場的內(nèi)澇問題。
2.1.5近期建設(shè)方案
國家對消除水體黑臭的考核是有明確時間節(jié)點要求的,海口作為省會城市需要在2017年底完成消除水體黑臭的任務(wù)。在明確長效控源截污措施的前提下,應(yīng)結(jié)合消除水體黑臭的具體考核時間節(jié)點,制定近期建設(shè)方案。
對沿河發(fā)現(xiàn)的污水直排口和混接、錯接口進行源頭或末端截污,保障旱天無污水直排入河,達到短期消除水體黑臭的效果。但由于現(xiàn)狀管網(wǎng)滿管等問題,截流的污水無法排入現(xiàn)狀白沙門污水處理廠,需要沿河布置臨時一體化處理設(shè)施(見表1),就地進行分散處理,以此作為新建污水處理廠建成前的過渡方案。
表1 分散污水處理設(shè)施對比
分散處理設(shè)備 |
占地指標/(m2·10-3·d) |
出水 |
處理費用/(元·m-3) |
優(yōu)點 |
缺點 |
生化處理設(shè)備 |
200 |
一級B以上 |
1.2 |
出水水質(zhì)好 |
占地面積大,處理成本高 |
物化處理設(shè)備 |
60 |
去除SS、COD、TP |
0.2 |
占地面積小 |
出水水質(zhì)差 |
人工濕地 |
3000 |
一級B以上 |
0.2 |
可結(jié)合綠地公園建設(shè),實現(xiàn)復(fù)合功能 |
占地面積大 |
一體化設(shè)備的布局及工藝選擇應(yīng)充分考慮場地現(xiàn)狀、污水收集量、受納水體水環(huán)境容量等因素綜合確定。美舍河沿線共布置3座分散式一體化污水處理設(shè)施,規(guī)?傆4.75萬噸/日,可基本消納美舍河沿線5.0萬噸/日的現(xiàn)狀污水直排量,其余0.25萬噸/日的污水通過截污納管收集至白沙門污水處理廠處理。
上游河段的用地條件較好,但水環(huán)境容量不足,選擇出水水質(zhì)較好的生化處理工藝,處理規(guī)模為0.75萬噸/日,出水水質(zhì)達到一級A排放標準。
中游鳳翔濕地公園河段,有大面積的綠地空間,選擇物化處理設(shè)備+人工復(fù)合垂直流濕地的工藝,處理規(guī)模0.5萬噸/日,出水水質(zhì)達到一級A排放標準。
下游入?诤佣危h(huán)境容量較大,但用地空間局促,選擇物化處理設(shè)備,處理規(guī)模3.5萬噸/日。其優(yōu)點是占地面積小,可達到消除表觀黑臭的效果,緩解下游滿管帶來的污水溢流風(fēng)險。
2.2
內(nèi)源治理
由于長期受污水直排影響,河道底泥污染物含量較高,是造成水體黑臭的重要污染源之一。但與此同時河道底泥還是保障水體自然屬性、恢復(fù)河道自凈能力的重要載體。因此,內(nèi)源治理不能一味強調(diào)清淤處置,而應(yīng)綜合考慮河道的水環(huán)境容量、底泥污染程度、資源循環(huán)利用等要素,因地制宜地選擇機械清淤或原位處置的方式。
對于河道寬度在30米以下的城市排洪溝,缺乏源頭水,水環(huán)境容量較低,底泥中存在重金屬污染的,應(yīng)以機械清淤為主、原位處理為輔,將污染物濃度高的表層污泥進行機械清淤和無害化處置。
對于河道寬度在30米以上的城市內(nèi)河,水環(huán)境容量較大,底泥中重金屬污染濃度低的,應(yīng)以原位處理為主、機械清淤為輔,就地對底泥進行循環(huán)利用,恢復(fù)河道的自然屬性。
2.2.1機械清淤
目前機械清淤是運用較多的底泥處理方式,它對于河道自身的底泥污染治理效果較好,但同時也存在較多弊病。一是底泥清理工程量大,且難以確定清理標準,造成大量投資浪費;二是清理后的底泥無害化處置是個難題,存在污染源轉(zhuǎn)移,造成次生污染的問題;三是治標不治本,整體水動力條件未改善,底泥極易再次沉積,造成污染反復(fù)的問題。機械清淤中,清淤深度的確定是重要的設(shè)計參數(shù)。清淤深度一般應(yīng)根據(jù)清除有機質(zhì)含量超過5%~10%的底泥來確定,同時可適當(dāng)結(jié)合河道自身環(huán)境容量進行調(diào)整,重點是清理表層污染物濃度較高的底泥。
?谑忻郎岷訖C械清淤平均深度約0.5米,占總淤泥量的40%。清淤的要求是含水率控制在60%以下,并對其進行資源化利用。采取的工藝是絞吸船泵送淤泥、垃圾砂石分揀、淤泥調(diào)理、泥漿濃縮、淤泥脫水等方式。經(jīng)檢測處置后的底泥,含水率平均在45%以下,有機質(zhì)含量較高,且重金屬含量較低,適宜作為綠化用土進行資源化利用。
2.2.2原位處理
原位處理指就地對河道底泥進行保留、覆蓋、利用等,實現(xiàn)控制底泥污染,恢復(fù)河道生態(tài)載體的處理方式。在河道整體生態(tài)修復(fù)中,通過營造生境空間,構(gòu)筑淺灘、束島等方式對底泥進行就地消納。對于河床最底層,應(yīng)適當(dāng)保留0.3~0.4米厚的底泥,為微生物和植物生長提供載體空間,恢復(fù)河道自然屬性。
美舍河退堤還河,改硬質(zhì)的直立斷面為草坡入水的復(fù)式斷面,沿線增加了4萬平米的淺灘濕地,就地消納了5萬立方的河道底泥,占總淤泥量的25%。
美舍河?xùn)|風(fēng)橋等位置,河道斷面不合理,造成底泥反復(fù)沉積。通過優(yōu)化水力條件,束水沖淤,原位消納底泥存量,控制了底泥污染。由于水動力條件的改善,還降低了底泥增量。此外,常水位斷面收窄,攜砂能力增強,擴大了洪水位斷面,提高了河道排洪能力。局部河段束島沖砂效果見圖7。
圖7 局部河段束島沖砂效果分析
2.3
生態(tài)修復(fù)
生態(tài)修復(fù)是以恢復(fù)水體自凈能力為主線,在控源截污的基礎(chǔ)上,通過采取生態(tài)保護、恢復(fù)、修復(fù)的技術(shù)方法,保護水敏感空間,因勢利導(dǎo)改造渠化河道,重塑健康自然的彎曲河岸線,營造功能完整、結(jié)構(gòu)均衡的水生態(tài)系統(tǒng),構(gòu)建水岸融合、藍綠交織的生態(tài)廊道,實現(xiàn)人與自然和諧共生。
2.3.1水空間保護
通過識別水生態(tài)敏感區(qū)(河流、湖泊、水庫、濕地、坑塘、溝渠等)、重要生態(tài)斑塊和廊道,構(gòu)建城市藍綠空間體系,為生態(tài)保護和修復(fù)留足生態(tài)空間,創(chuàng)造山、水、田、城有機融合的自然格局,讓城市融入自然,讓海綿嵌入城市。
美舍河上游沙坡水庫位于?谑心喜可鷳B(tài)控制帶范圍內(nèi),流域范圍屬于火山熔巖濕地區(qū)域,是天然海綿體,下滲條件良好。通過水敏感區(qū)識別,劃定藍綠控制線,保護天然海綿空間,逐步恢復(fù)流域水源涵養(yǎng)和雨洪蓄滯功能。經(jīng)測算(見表2),在50年一遇暴雨工況下,沙坡水庫匯水區(qū)可為美舍河徑流總量削減35%,峰值徑流量削減49%,可極大緩解下游城區(qū)的排澇壓力。通過地上、地下匯水通道修復(fù),沙坡水庫可為美舍河的補水量逐步恢復(fù)到2000萬立方米/年,可保障美舍河上游段的基本生態(tài)基流需水量。南部生態(tài)控制帶50年一遇降雨下地表匯水模擬見圖8。
表2 南部生態(tài)控制帶50年一遇降雨地表徑流量計算表
流域名稱 |
峰值流量 (立方米/秒) |
徑流總量 (萬立方米) |
出口峰值流量(立方米/秒) |
出口徑流總量 (萬立方米) |
總量削減率(%) |
峰值削減率(%) |
五源河 |
375 |
645.86 |
152 |
323.66 |
50% |
59% |
美舍河 |
81 |
141.36 |
41 |
91.58 |
35% |
49% |
響水河 |
748 |
1906.09 |
419 |
1744.29 |
8% |
44% |
圖8 南部生態(tài)控制帶50年一遇降雨下地表匯水模擬圖
2.3.2河道形態(tài)修復(fù)
城市河道渠化使水體基本喪失了自凈能力,水生態(tài)修復(fù)應(yīng)對河道形態(tài)進行修復(fù)。通過增加河道斷面空間等方式,改造渠化岸線為自然生態(tài)岸線,使得河流在給定范圍內(nèi)沖淤變化,重塑健康自然彎曲河岸形態(tài)。
美舍河渠化河道(見圖9)的改造,以自然修復(fù)為主,打破原有“三面光”束縛,通過退堤還河,騰出斷面空間,改造硬質(zhì)的直立斷面為草坡入水的復(fù)式斷面(見圖10),恢復(fù)河道自然彎曲形態(tài)。讓自然做功,提高邊緣效應(yīng),增加土壤、水、植物、微生物的接觸面,逐步恢復(fù)河道自凈能力。
圖9 美舍河現(xiàn)狀渠化河岸實景圖
圖10 美舍河河道生態(tài)修復(fù)斷面設(shè)計圖
通過MIKE模型分析,濱河沿線是污染物沉積比例較大的區(qū)域,岸邊沉積的污染物濃度平均比河中央高30%以上。因此,規(guī)劃在濱河沿線構(gòu)建淺灘濕地,降解污染物凈化水質(zhì),引導(dǎo)河流沖淤變化,逐步恢復(fù)河流自然形態(tài)。
美舍河生態(tài)修后實景見圖11、12。
圖11 美舍河河道生態(tài)修復(fù)后低水位狀態(tài)實景圖
圖12 美舍河河道生態(tài)修復(fù)后高水位狀態(tài)實景圖
2.3.3生境空間營造
在恢復(fù)河道自然形態(tài)的同時,采取類自然生態(tài)系統(tǒng)或人工強化生態(tài)系統(tǒng)的技術(shù)手法,構(gòu)建自然深潭、淺灘、泛洪漫灘的生境空間,可保障生態(tài)系統(tǒng)的完整性和延續(xù)性,提高生物多樣性,讓城市水體安全、健康、和諧、可持續(xù)發(fā)展。
(1)紅樹淺灘濕地
美舍河下游受海潮影響,水體鹽度較高。在濱河淺灘濕地植物中,選擇以紅樹植物為主體的常綠灌木或喬木組成的潮灘濕地生物群落,構(gòu)建水體、島嶼、漫灘、真紅樹植物、半紅樹植物、喜濕草本植物、陸生園林植物等從水到陸演替的7個生境序列(見圖13),營造獨特的紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng),形成藻類、魚類、兩棲類、鳥類等生物的生境空間。
圖13 紅樹林淺灘濕地生境演替序列
紅樹林具有重要的生態(tài)效益,被稱為“海岸衛(wèi)士”,可防風(fēng)消浪、固岸護堤、凈化水質(zhì)和空氣。紅樹植物喜好淤泥質(zhì)環(huán)境,耐污能力強,且紅樹植物自身可營造好氧、厭氧的微生物生長環(huán)境,更利于污染物的削減。美舍河沿線種植紅樹林面積約為6.0萬平方米,按照每公頃固碳量約1.1千克/(平方米•年)計算,全年可固碳量約為6.6萬千克。
(2)人工強化濕地
美舍河鳳翔公園段,改造建筑廢棄地為八級梯田濕地(見圖14),構(gòu)建一級強化設(shè)備+復(fù)合垂直流濕地+河道沉水植物的人工強化濕地空間。一方面,將周邊每日0.5萬噸生活污水收集至濕地上方,分級跌水凈化,通過一級強化設(shè)備的混凝沉淀,復(fù)合垂直流濕地的填料過濾、微生物代謝、植物吸收,以及河道內(nèi)沉水植物吸收降解等過程,達到就地處理、就地回用的目標。另一方面,形成潛流、表流等多種濕地形態(tài),可為微生物、兩棲生物、魚類群落提供棲息空間。
圖14 鳳翔復(fù)合垂直流八級梯田濕地實景圖
2.4
水功能統(tǒng)籌
應(yīng)以系統(tǒng)思維引領(lǐng)生態(tài)治水,在改善水環(huán)境、恢復(fù)河流自然生態(tài)系統(tǒng)的同時,統(tǒng)籌多專業(yè)和濱水空間,實現(xiàn)保障水安全、提升水景觀等復(fù)合功能。
2.4.1水環(huán)境改善
美舍河綜合治理完成后,持續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,水體已全面消除黑臭,氨氮、化學(xué)需氧量、溶解氧等主要水質(zhì)指標已達到地表水V 類標準。微生物、兩棲生物、魚類、鳥類群落的棲息空間初步形成,河道自凈能力逐步恢復(fù)。
2.4.2水安全保障
美舍河綜合治理完成后,河道的雨洪蓄排能力有效增強,緩解了流域的內(nèi)澇問題。通過原有“三面光”斷面的形態(tài)改變,河道洪水位斷面拓寬了8~20米。經(jīng)測算,斷面調(diào)整后,20年一遇的洪水水面線比改造前平均降低0.4米,洪水流速降低了30%,增強了河道排澇能力。
鳳翔閘上游采取低水位運行,并改造原土堤為淺灘濕地,將乾坤湖與主河道連通,可有效增強美舍河上游的蓄洪能力,減輕對城市建成區(qū)的排澇壓力。經(jīng)測算,僅從鳳翔閘至上游沙坡水庫河段,通過河湖有效控制水位,調(diào)蓄能力可達50萬立方米。美舍河20年一遇洪水水面線縱斷面見圖15,現(xiàn)狀斷面和改造后斷面20年一遇洪水水面線見圖16。
圖15 美舍河20年一遇洪水水面線縱斷面圖
圖16 美舍河現(xiàn)狀斷面和改造后斷面20年一遇洪水水面線對比圖
2.4.3水景觀提升
濱水空間是市民重要的活動場所。在保障水環(huán)境和水安全的前提下,構(gòu)建城市濱水景觀系統(tǒng),可為市民提供優(yōu)質(zhì)的公共生態(tài)產(chǎn)品。
美舍河下游6公里慢行系統(tǒng)全線貫通,增建市民活動廣場22個,融合水岸空間,為市民營造親水體驗和活動空間。在綠化植物的選擇上,以本地草、本地花、本地樹為主,體現(xiàn)本地特色的同時又可有效控制成本。
3結(jié) 論
水體綜合整治是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,應(yīng)樹立正確的生態(tài)價值觀,強化城市與自然生態(tài)系統(tǒng)一體化的認知,轉(zhuǎn)變以往單一的工程治水為全面系統(tǒng)綜合的生態(tài)治水。在城市更新的總體統(tǒng)籌下,以流域為單元,以“源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理”為原則,以“控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復(fù)、功能統(tǒng)籌”為主線,系統(tǒng)制定標本兼治、近遠結(jié)合的水系綜合治理方案,解決城市水環(huán)境問題,統(tǒng)籌提升河道的水安全、水生態(tài)、水景觀等復(fù)合生態(tài)功能。打破行業(yè)、空間的界限與壁壘,以構(gòu)建類自然系統(tǒng)的手法,重塑健康自然安全的彎曲河岸線,營造自然深潭、淺灘、泛洪漫灘的生境空間,構(gòu)建水岸融合、藍綠交織的城市生態(tài)廊道,保障生態(tài)系統(tǒng)的完整性和延續(xù)性,提高生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)對外界干擾的彈性和韌性,讓城市水體安全、健康、和諧、可持續(xù)發(fā)展,實現(xiàn)人與自然和諧共生。
更詳細內(nèi)容參見《中國給水排水》第12期:?谑忻郎岷铀h(huán)境綜合治理系統(tǒng)方案,作者:中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院 王晨 李婧 賴文蔚 楊柳 胡筱
王晨,李婧,賴文蔚,等.?谑忻郎岷铀h(huán)境綜合治理系統(tǒng)方案[J].中國給水排水,2018,34(12):24-30.
Wang Chen,Li Jing,Lai Wenwei, et al.Integrated Water Environment Remediation Approach of Meishe River in Haikou City[J].China Water&Wastewater,2018,34(12):24-30(in Chinese).
編輯:丁彩娟