復合生態(tài)功能技術在微污染水體水庫水質提升項目中的設計與應用

摘要：近年來，國內農業(yè)生產、工業(yè)生產高速發(fā)展，人民的物質生活水平顯著提高，但隨之帶來的環(huán)境污染問題卻越發(fā)嚴重，以水污染最為明顯。在飲用水源地的河道、湖泊、水庫等地，由于周邊工業(yè)排放、農業(yè)施肥管控措施不利，導致多數(shù)引用水源地水質都存有不同程度的污染。因此，本文就是以舟山市城北水庫為例，對以總氮（TN）、總磷（TP）等指標超標的微污染水體的水質提升為出發(fā)點，開展復合生態(tài)功能技術設計及應用，以最優(yōu)方案解決微污染水體水質提升問題，為百姓提供健康、安全的飲用水。

關鍵詞：復合生態(tài)功能；微污染水體；水質提升；設計與應用

所謂復合生態(tài)功能技術主要包括為跌水曝氣、蓄渾放清、凈化水質、水力消能及和攔截垃圾攔截。具體是在水庫的上、中、下游分別采取措施，綜合利用多種原位修復生態(tài)技術，計算停留間歇時間，使水中靠自然沉降的物質發(fā)生物理沉降作用，同時采用水生態(tài)構建技術，使水生植物、藻類、微生物等吸收、吸附營養(yǎng)鹽類物質，從而降低水庫下游水體水質中的營養(yǎng)鹽含量濃度，改善水質，以達到水質提升的目的。

1.復合生態(tài)功能的設計內容及要點

因庫區(qū)底泥疏浚工程已完成招投標并已施工，此外未納管的生活污水處理為庫區(qū)污染源頭控制與管理部分，以上兩部分本方案不進行工程設計。本方案水質凈化及生態(tài)修復主要針對入庫溪流水質凈化、庫區(qū)內部水質提升及水生態(tài)構建進行工程設計。

1.1潭鏈系統(tǒng)

本工程共設置一處凈化潭及跌水壩，位于中段溪坑下游，其主要設計內容為垃圾處理設計、水潭疏挖與生態(tài)護岸構建、導流墻設置、基質填放和植物栽種及落差構筑物的選擇。

1.2前置功能區(qū)系統(tǒng)

①垃圾處理工程

考慮到來水可能攜帶較多垃圾和枯萎雜亂的植物。因此，考慮在來水進庫前設置隔離柵進行攔截，并通過人工清理的方式，對垃圾進行移除。格柵主要分布于中段溪坑及王家塘溪坑入庫處。考慮采用2道尼龍網材料浮球格柵對來水垃圾進行慮除。此外考慮到水庫水位上升時，水庫內部垃圾可能流入前置功能區(qū)，考慮在人字壩壩頂增設一道粗格柵。

②引水工程

考慮到城北水庫主要地表徑流為兩段溪坑，且兩處徑流距離較遠，為順利實施本項目，考慮將其中一處溪坑入庫口水位通過增設攔水壩進行提升，再通過管道重力流將溪水輸送至前置功能區(qū)。

攔水壩作為城北水庫飲用水提升工程配套建設內容之一，主要作用是在水庫入庫山溝新建擋水建筑物，抬升水位，埋設管道，飲水至新建的泄洪渠。配規(guī)模小、結構形式比較簡單。本次設計攔水壩采用C25砼灌砌石，壩長6.0m，壩高1.8m，上下游坡比1：1，頂寬2.0m。引流管的管徑設置為D=200mm，管段總長度為L=206 m，并在管段中設置4座檢查井和1座跌水井。

另一段溪坑引水工程中的管段布置，盡量沿著原有溪坑布置，不侵占農田。同時由于該段溪坑的來水自上游山上流下，水中會參雜很多泥沙，所以引水工程中的檢查井和跌水井要定期清理淤泥，防治管段淤積，進而影響引水過程。

③泄洪渠工程

本次新建泄洪渠長152.15m?？紤]泄洪渠的位置、地質情況、水流特征、施工條件和工程造價等因素，綜合分析后確定確定本次選擇直立式擋墻斷面。泄洪渠的標高為32.12m，和擋水大壩的壩頂標高一樣。

新建直立式擋墻型式：C25砼灌砌石重力式擋墻，擋墻壓頂外邊緣作為泄洪渠控制線，擋墻頂寬80cm，內外坡坡比分別為1：0.2和1：0.3，擋墻底部做40cm厚砼基礎，壓頂為10cm厚C15砼，寬80cm，擋墻背填筑配合生態(tài)治理工程措施與之相結合。

④前置壩工程

城北水庫原大壩是《舟山市城北水庫飲用水水質提升綜合防治工程》配套建設實施內容，前置壩下游為城北水庫庫區(qū)。根據(jù)《防洪標準》（GB50201-2014）和城北水庫防洪標準，并參照舟山類似工程情況，確定新建大壩洪水標準為50年一遇、校核標準為1000年一遇，臨時建筑物度汛標準為20年一遇。

本工程屬新建工程，根據(jù)《舟山市城北水庫飲用水水質提升綜合防治工程》及本階段設計要求：在確定了綜合防治工程方案之后，本次新建前置壩壩址擬定在城北水庫庫區(qū)上游，大壩長210m，壩高7.12m，壩頂標高32.12m，溢流口標高31.55m。

⑤水質凈化設計

前置功能區(qū)共設計三大區(qū)塊對來水進行處理，分別為沉降區(qū)塊、淺水生態(tài)凈化區(qū)及深水生態(tài)凈化區(qū)。在前置功能區(qū)水質凈化設計過程中，結合現(xiàn)場實際情況，本項目設計的前置功能區(qū)，在旱流情況下來水預計可在前置功能區(qū)滯留8.6天，在徑流初期雨水水量情況下來水預計可在前置功能區(qū)滯留1.7天。

本項目前置功能區(qū)沉降區(qū)塊共400m2，水深0.5m，內植蘆葦?shù)韧λ参?，當來水通過沉降區(qū)塊時，泥沙和其他的污染物顆粒會靠自身重力沉底，從而達到初步凈化水體水質的效果。

淺水生態(tài)凈化區(qū)共分兩大區(qū)塊即礫石床與植物濾床。礫石床共計4000m2，有效水深0.5m，內植挺水植物。植物濾床共計7000m2，平均水深1.0m，內植挺水植物，沉水植物，通過攔截水流作用，促進泥沙和其它顆粒物沉降。

本項目的深水強化凈化區(qū)共計11000m2，平均水深2m，通過投放一定比例的水生動植物同時配設生態(tài)浮島及水生植物，來激活凈化區(qū)域水生態(tài)系統(tǒng)。

1.3生態(tài)巢堤及湖濱帶濕地

生態(tài)浮床由浮體、水生植物、種植籃、基質和混凝土預制塊五部分組成，通過浮體拼裝，形成浮床。每個浮體中央均有種植籃，種植籃中裝填基質，種植水生植物。

考慮到臺風影響，浮床增設抗風浪設計，將拼接好的浮床通過不銹鋼繩與沉于庫底的混凝土預制塊相連，起到固定浮床的作用，同時避免風浪影響造成床體側翻。

1.4水生動物投放設計

水生動物包括魚類（構建食物網）、底棲動物、蝦類及濾食性浮游動物，它們參與水生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流動過程，能夠顯著增強水體的自我凈化能力，同時也是構成完整水生態(tài)系統(tǒng)必不可少的部分。

2.復合生態(tài)功能技術的處理效果

根據(jù)污染物物料衡算計算結果，可知城北水庫在確保污染物源頭控制的情況，經過該設計工程生態(tài)治理后，水庫的水質可以達到要求的治理目標，即在水庫上游人口增長及污染得到有效控制的基礎上，通過本示范項目的實施，使主庫區(qū)水體達到II水質標準（水質評價項目為《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）中除水溫、總氮、糞大腸菌群以外的21項指標），且達到《浙江省水功能區(qū)水環(huán)境功能區(qū)劃分方案（2015）》水環(huán)境功能區(qū)的要求；總氮年平均值達到III類水質標準，建成城北水庫一級保護區(qū)水源地的生態(tài)防護體系，恢復水體的自凈能力，確保飲用水水源地供水安全。

3.結語

復合生態(tài)功能技術應用在飲用水水源地保護區(qū)內水庫水質提升工程項目中，其很好的結合了當?shù)氐牡匦翁卣?，解決了面源污染帶來的系列問題，對總氮（TN）、總磷（TP）的去除有一定的效果。此外，該技術的應用也是一個系統(tǒng)、長期的過程，與其他管理措施、湖濱帶控制措施等息息相關，只有共同努力，才能最大程度的治理好水、管理好水、使用好水，才能還百姓安全、健康、潔凈的飲用水。

參考文獻

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[2]王道涵，梁成華。農業(yè)磷素六是途徑及控制方法研究進展。土壤與環(huán)境，2002，11（2）：183-188

作者簡介：張有鎖（1983-），男，工程師，2010年畢業(yè)于內蒙古工業(yè)大學，環(huán)境工程專業(yè)碩士研究生畢業(yè)，現(xiàn)任中交天航港灣建設工程有限公司副總工，技術中心常務副主任。

（作者單位：中交天航港灣建設工程有限公司）