南京市月牙湖黑臭水體整治與生態(tài)修復(fù)

袁鵬，徐連奎，可寶玲，孫菲，高紅杰*

1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院流域水環(huán)境污染綜合治理研究中心 2.南京市秦淮區(qū)水務(wù)局

河湖水體是城市人居環(huán)境的重要組成部分，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國(guó)城市水環(huán)境也面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1-2]，城市黑臭水體治理與水質(zhì)改善問(wèn)題凸顯[3-4]。南京市地處長(zhǎng)江下游中心，是歷史上的十朝古都，城區(qū)內(nèi)河道水系與古都城關(guān)系密切[5-6]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，南京市主城區(qū)共166條河道，總長(zhǎng)約280 km[7]，由于部分河道水質(zhì)較差、季節(jié)性黑臭現(xiàn)象明顯[8-9]，自2016年開(kāi)始，南京市集中開(kāi)展城市黑臭河道整治，2018年有17條河道納入國(guó)家城市黑臭水體整治清單，需治理河道長(zhǎng)度20余km，至2018年底治理完成率達(dá)到90%以上，治理效果顯著。

月牙湖位于南京市秦淮區(qū)，屬東南護(hù)城河的東段，因水面寬闊、形似月牙而得名，月牙湖與金川河、秦淮河、玄武湖相互連通，構(gòu)成南京市主城水系主脈絡(luò)。從水體特征看，月牙湖兼具城市內(nèi)河、湖特點(diǎn)，也是南京市首批開(kāi)展整治的黑臭水體之一，其治理路線和效果對(duì)南京市主城水系水質(zhì)改善具有重要作用。筆者針對(duì)月牙湖黑臭水體成因，分析治理方案、技術(shù)和管理措施、治理成效，以期為南京市和其他城市黑臭水體治理提供技術(shù)和工程經(jīng)驗(yàn)。

1 月牙湖水體概況

月牙湖是古護(hù)城河的遺存，包括東南護(hù)城河在內(nèi)水域總面積為43.6萬(wàn)m2，多年平均常水位為8.0～8.5 m，2016年洪水位達(dá)10.71 m，其匯入支流主要有3條：衛(wèi)橋溝、童子倉(cāng)溝和前湖溢洪通道，匯水面積為10.6 km2。月牙湖可由七橋翁泵站抽引運(yùn)糧河河水入湖，向西可經(jīng)銅芯管閘對(duì)明御河進(jìn)行補(bǔ)水，發(fā)揮城市水系水量調(diào)蓄、防洪排澇、主城區(qū)補(bǔ)水、景觀等重要功能。月牙湖位置和周邊水系如圖1所示。

圖1 月牙湖位置及周邊水系Fig.1 Location and surrounding water systems of Yueya Lake

2 主要問(wèn)題分析

整治前月牙湖水環(huán)境問(wèn)題突出:水體呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)；部分靜水區(qū)存在水華爆發(fā)；底泥淤積較嚴(yán)重；夏季高溫時(shí)段，水體明顯發(fā)黑發(fā)臭，嚴(yán)重影響水體休閑和景觀需求。月牙湖整治前環(huán)境狀況見(jiàn)圖2。

圖2 月牙湖整治前狀況Fig.2 Status of Yueya Lake before treatment

2.1 區(qū)域管網(wǎng)設(shè)施不完善，外源未得到徹底治理

月牙湖西側(cè)片區(qū)污水主次干管管網(wǎng)已經(jīng)形成，雨污分流工程改造基本完成，但部分雨水管道未進(jìn)行初期雨水?dāng)r截。月牙湖公園東側(cè)小區(qū)及企事業(yè)單位密集，雨污分流工程需進(jìn)一步完善，同時(shí)截流干管難以承受片區(qū)排水需求，存在漏損現(xiàn)象。月牙湖及東南護(hù)城河區(qū)域范圍內(nèi)，局部仍然存在排澇隱患和易澇點(diǎn)，由于地勢(shì)低洼，月牙湖與護(hù)城河連通性不足等因素，排水壓力較大[10]。

2.2 補(bǔ)水水源單一，補(bǔ)水水質(zhì)較差

月牙湖的3條匯水支流——衛(wèi)橋溝、童子倉(cāng)溝和前湖溢洪通道，非汛期基本沒(méi)有來(lái)水補(bǔ)給，且衛(wèi)橋溝和童子倉(cāng)溝沿線有大量污水匯入，無(wú)法作為月牙湖的補(bǔ)水通道?，F(xiàn)狀主要補(bǔ)水水源為運(yùn)糧河，補(bǔ)水水質(zhì)有待提高。

2.3 水動(dòng)力條件差，內(nèi)源污染較重

月牙湖入湖水量較小、水體流動(dòng)性差、換水周期長(zhǎng)，加之外源與底泥污染未得到徹底治理，使得湖泊局部水質(zhì)惡化嚴(yán)重，高溫季節(jié)性黑臭問(wèn)題突出。

2.4 水生態(tài)系統(tǒng)受損，部分水域岸線侵占

長(zhǎng)期不合理的開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)使得月牙湖自然濕地萎縮、生境破碎、生物多樣性受損，生態(tài)系統(tǒng)脆弱，生態(tài)功能嚴(yán)重退化。月牙湖及東南護(hù)城河區(qū)域南岸岸坡空間狹小，護(hù)岸穩(wěn)固性差，部分區(qū)域岸線侵占現(xiàn)象較為嚴(yán)重。此外，岸線保護(hù)范圍和管理機(jī)制不夠明確，管控難度大。

3 治理方案和措施

月牙湖綜合整治工程以水質(zhì)改善、恢復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)健康為總目標(biāo)，結(jié)合生態(tài)工程建設(shè)，挖掘區(qū)域特有的水文化內(nèi)涵，營(yíng)造水活、水清、水暢的河湖生態(tài)環(huán)境。水質(zhì)方面，在消除黑臭水體，穩(wěn)定消除劣Ⅴ類水的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)水體達(dá)到Ⅳ類水質(zhì)要求；水生態(tài)方面，構(gòu)建完整的水生態(tài)系統(tǒng)，提高水體自凈能力；管理方面，劃定月牙湖保護(hù)范圍，明確河道分區(qū)管理措施及要求。最終實(shí)現(xiàn)月牙湖水體質(zhì)量提升、水生態(tài)環(huán)境良好、水源調(diào)蓄有序、人水和諧的目標(biāo)。

按照黑臭水體治理的控源截污、內(nèi)源治理、活水保質(zhì)、生態(tài)修復(fù)方針，月牙湖綜合整治主要采取了以下措施。

3.1 控源截污

在系統(tǒng)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，開(kāi)展“截、收、清”工程。對(duì)沿湖46個(gè)排口進(jìn)行系統(tǒng)排查，重點(diǎn)開(kāi)展雨污合流口整治，完成26處河道排污口控源截污；開(kāi)展匯水區(qū)域115個(gè)雨污分流整治，新建街巷污水次干管7條，2017年新建污水次干管投入使用，確保污水不入月牙湖。

3.2 底泥清淤

根據(jù)對(duì)月牙湖污染底泥的評(píng)估結(jié)果，因地制宜地制定了清淤方案，科學(xué)實(shí)施清淤。一方面削減內(nèi)源污染負(fù)荷，消除底泥污染物向水體釋放；另一方面合理確定清淤深度，避免清淤造成的河底水生生態(tài)破壞，為生態(tài)修復(fù)保留一定量的底泥[11-12]。經(jīng)評(píng)估，月牙湖及東南護(hù)城河累計(jì)清淤46萬(wàn)m3。

3.3 生態(tài)修復(fù)

針對(duì)作為公園休閑水體的月牙湖，采用食藻類大型溞引導(dǎo)水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建、水下森林[13-14]等技術(shù)措施，開(kāi)展水體生態(tài)修復(fù)與岸線整治，并兼顧水體景觀效果。食藻類大型溞引導(dǎo)水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)，通過(guò)構(gòu)建食藻類大型溞—沉水植物—水生動(dòng)物—微生物群落的共生生態(tài)系統(tǒng)[15]，形成底泥微生物、沉水植物、大型溞、魚(yú)蟹螺貝食物鏈，將水體污染物轉(zhuǎn)化為生物蛋白，同時(shí)大范圍的沉水植物通過(guò)光合作用增加水體溶解氧濃度，提高水體自凈能力，改善水質(zhì)及景觀[16]。大型溞引導(dǎo)水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建工程實(shí)施流程見(jiàn)圖3。

圖3 食藻類大型溞引導(dǎo)水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建實(shí)施流程Fig.3 Implementation flow chart of water ecosystem construction induced by Daphnia magna feeding algae

(1)食藻類大型溞投放

在開(kāi)展控源截污、底泥修復(fù)基礎(chǔ)上，在局部重點(diǎn)區(qū)域安裝了曝氣增氧裝置，增加水體溶解氧濃度，根據(jù)水質(zhì)情況和水體富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)估，投放枝角類大型溞作為前導(dǎo)啟動(dòng)因子，實(shí)現(xiàn)短時(shí)期內(nèi)迅速控制水體中藻密度，同時(shí)為沉水植物種植創(chuàng)造良好的環(huán)境。

(2)構(gòu)建水下森林

分區(qū)域采用挺水、沉水植物群落方式，實(shí)施生態(tài)修復(fù)，打造了湖心生態(tài)島。篩選耐寒、耐污染、耐鹽、植株低矮、四季常綠植物，構(gòu)建了45萬(wàn)m2的水下森林(圖4)，通過(guò)沉水植物恢復(fù)，有效吸收水體氮、磷等物質(zhì)，凈化了水質(zhì)，顯著增加了水體透明度。

圖4 種植沉水植物Fig.4 Planting of submerged plants

(3)水生動(dòng)物投放

水生植物種植完成后，根據(jù)沉水植物生長(zhǎng)情況，投放魚(yú)類、蟹類、貝類、螺類等土著水生動(dòng)物(圖5)，控制食藻類大型溞數(shù)量，強(qiáng)化和優(yōu)化水生生物多樣性，形成良性循環(huán)的水生態(tài)自凈系統(tǒng)。

圖5 投放水生生物Fig.5 Putting of aquatic animals

(4)水生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)

本著安全、有效、生態(tài)的原則，水生態(tài)系統(tǒng)的維護(hù)從日常維護(hù)、季節(jié)性維護(hù)和應(yīng)急性維護(hù)3個(gè)方面開(kāi)展，包括沉水植物、浮葉植物、挺水植物和水生動(dòng)物養(yǎng)護(hù)及病蟲(chóng)害防治。

日常維護(hù)包括以下內(nèi)容：每日觀察測(cè)試水體透明度和水色；水面保潔，清除岸邊垃圾和雜草；及時(shí)清運(yùn)水面和河岸帶垃圾；定期進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)；開(kāi)展魚(yú)類生態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)調(diào)控水體內(nèi)的魚(yú)類結(jié)構(gòu)和數(shù)量；及時(shí)割除水體內(nèi)的沉水植物。季節(jié)性維護(hù)包括：對(duì)因季節(jié)變化造成的水草腐敗進(jìn)行清理和必要的補(bǔ)植；對(duì)挺水植物進(jìn)行整修；對(duì)水位進(jìn)行調(diào)控，保證水位滿足沉水植物生長(zhǎng)要求。應(yīng)急性維護(hù)主要對(duì)因氣候條件和外來(lái)污染造成的水質(zhì)突然惡化進(jìn)行應(yīng)急處置。

(5)河岸帶生態(tài)修復(fù)

以“一河一路”為整治理念，水路聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)月牙湖與周邊道路的一體化整治，著重加強(qiáng)河與路在景觀上、功能上的相輔相成。對(duì)河道岸線環(huán)境實(shí)施綜合整治，拆除違章建筑，退讓河道藍(lán)線，建設(shè)人行步道，種植景觀植物，打造游園廣場(chǎng)和休閑水空間，使河道、道路空間有機(jī)銜接，景觀風(fēng)格協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

3.4 長(zhǎng)效管理機(jī)制

開(kāi)展和完善河長(zhǎng)制、南京市藍(lán)線管理辦法、定期水質(zhì)監(jiān)測(cè)、信息公開(kāi)等制度建設(shè)，從精細(xì)化管理、信息化監(jiān)督、強(qiáng)化公眾參與等方面創(chuàng)新管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)月牙湖水體“長(zhǎng)治久清”到“長(zhǎng)制久清”。

(1)精細(xì)化管理

對(duì)綜合整治后的月牙湖及東南護(hù)城河等核心區(qū)域河道，以城市水利風(fēng)景區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)提升管理要求。按照河岸區(qū)域環(huán)衛(wèi)保潔、停車管理、戶外廣告、店招標(biāo)牌、門(mén)前三包、行動(dòng)執(zhí)法六大管理重點(diǎn)，制定精細(xì)化管理方案和具體標(biāo)準(zhǔn)。按部門(mén)、街道職責(zé)分工落實(shí)任務(wù)，分片分段包干負(fù)責(zé)管理。養(yǎng)護(hù)方面，進(jìn)行網(wǎng)格化管理，責(zé)任到人，推行河道一體化綜合養(yǎng)護(hù)，嚴(yán)格排水行為監(jiān)管，重點(diǎn)查處環(huán)湖周邊違規(guī)排水行為。

(2)信息化監(jiān)督

進(jìn)一步發(fā)揮河長(zhǎng)作用，強(qiáng)化對(duì)月牙湖的巡查，每日巡河并上報(bào)巡查表，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)整改。構(gòu)建了市、區(qū)、街道、社區(qū)、志愿者五級(jí)河長(zhǎng)責(zé)任體系，秦淮區(qū)還在全區(qū)河道推行黨員河長(zhǎng)，充分發(fā)揮河道周邊黨員利用買菜、散步等閑暇時(shí)間參與河道管理、監(jiān)督。同時(shí)，在全市所有河道設(shè)立河長(zhǎng)公示牌、排口標(biāo)示牌，建立微信群、河道管理手機(jī)應(yīng)用程序(APP)(圖6)、微信公眾二維碼等信息管理平臺(tái)，主動(dòng)接受社會(huì)各界監(jiān)督。環(huán)湖設(shè)置了5個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，快速掌握水質(zhì)及變化情況，便于采取應(yīng)對(duì)措施。

圖6 河道管理手機(jī)APPFig.6 APP for river management

(3)強(qiáng)化公眾參與

始終將民主整治貫穿月牙湖整治過(guò)程中，各建設(shè)單位堅(jiān)持精細(xì)化施工管理的原則，廣泛聽(tīng)取周邊居民意見(jiàn)，組織月牙湖整治居民議事會(huì)開(kāi)展宣貫與征求意見(jiàn)；施工過(guò)程中，積極推廣影響小、效率高、質(zhì)量有保證的“微創(chuàng)式”施工工藝，并充分結(jié)合居民出行和生活規(guī)律，合理安排作業(yè)時(shí)間，將施工對(duì)居民的影響降至最低。周邊居民與建設(shè)方積極互動(dòng)事例得到電視、報(bào)紙、網(wǎng)絡(luò)等媒體報(bào)道，體現(xiàn)了環(huán)境治理的惠民性。

4 整治成效

4.1 環(huán)境效益

通過(guò)截污工程的實(shí)施，有效減少了入湖污水量；底泥清淤及生態(tài)工程建設(shè)，增加了湖體水量，改善了湖體水動(dòng)力特性，提高了水體自凈能力。整治后月牙湖水質(zhì)得到顯著改善，水體消除黑臭，基本無(wú)藍(lán)藻、綠藻出現(xiàn)，水體透明度顯著增加，長(zhǎng)期保持水體清澈見(jiàn)底效果。2018年，月牙湖水體氨氮濃度小于1.5 mg/L，總磷濃度小于0.3 mg/L，溶解氧濃度大于4 mg/L，水體透明度大于1 m，主要水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)可達(dá)到Ⅳ類水質(zhì)要求。

通過(guò)底泥清淤的實(shí)施，直接清除淤泥中的氮、磷及有機(jī)質(zhì)等污染物，有效降低了底泥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放對(duì)月牙湖水體的影響，同時(shí)使月牙湖、東南護(hù)城河在保持相同水位條件下，增加了約45萬(wàn)m3蓄水容量，其中月牙湖北湖調(diào)蓄容量增加約12.5萬(wàn)m3，成為南京市區(qū)范圍內(nèi)容量可觀的調(diào)蓄水體，水質(zhì)改善后，月牙湖將作為向城市內(nèi)河補(bǔ)水的中繼站。

4.2 生態(tài)效益

通過(guò)湖體水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建，將月牙湖提升為草型清水態(tài)水體(圖7)，實(shí)現(xiàn)了排水暢通、水清岸綠、景觀和諧、人水相通。月牙湖綜合整治對(duì)挖掘歷史文化遺產(chǎn)、整合區(qū)域旅游資源、改善市民生活環(huán)境、提升區(qū)域綜合競(jìng)爭(zhēng)力具有積極的促進(jìn)作用。整治后的月牙湖片區(qū)，親水休閑、宜游宜居、文化歷史底蘊(yùn)重現(xiàn)，也可作為生態(tài)景觀示范區(qū)與科普教育基地。

圖7 月牙湖整治后效果Fig.7 The effects of Yueya Lake after treatment

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

月牙湖綜合整治能夠提升整個(gè)城東片區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量，間接帶來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)效益，環(huán)境的改善帶動(dòng)周邊商業(yè)居住土地增值，使周邊土地市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)收入增加，帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

月牙湖作為主城區(qū)連通水系之一，經(jīng)過(guò)工程治理和創(chuàng)新管理，水質(zhì)改善效果顯著，水生態(tài)系統(tǒng)得到了恢復(fù)，湖體水量調(diào)蓄、主城區(qū)補(bǔ)水和景觀功能也得到了有效提升。月牙湖治理成效與水質(zhì)保持直接影響主城區(qū)水系水質(zhì)，為保持和鞏固治理成效，提出以下幾點(diǎn)建議：1)在控源截污的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)展區(qū)域內(nèi)雨天合流制溢流、分流制初期雨水污染控制，結(jié)合海綿城市建設(shè)等降低雨天污染物入河量；2)整體考慮主城區(qū)河網(wǎng)，進(jìn)一步打通水系連通，形成長(zhǎng)江—內(nèi)湖—內(nèi)河—長(zhǎng)江的自然循環(huán)系統(tǒng)，增加水體流動(dòng)，提升補(bǔ)水水質(zhì)；3)加強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)與管理，定期開(kāi)展水質(zhì)與生態(tài)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)評(píng)估結(jié)果，補(bǔ)充投放水生動(dòng)物，補(bǔ)種沉水和挺水植物，維護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，防止水質(zhì)反復(fù)和季節(jié)性反彈；4)推進(jìn)長(zhǎng)效管理機(jī)制建設(shè)和落實(shí)，不斷完善治理措施和評(píng)價(jià)體系，充分發(fā)揮公眾在城市水環(huán)境管理中的作用，確保實(shí)現(xiàn)“長(zhǎng)制久清”。