梅溪湖初期雨水及溢流污染治理方案

徐 狄，劉梓晶，黃向陽

(長江大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)院，湖北 荊州 434000)

1 工程概況

近年來，生態(tài)文明建設(shè)被列為政府工作的重心，集中力量改善水環(huán)境質(zhì)量成為急切的需求[1]。湖南省響應(yīng)國家《水污染防治行動計劃》，對龍王港流域水質(zhì)提出2020年全面達(dá)到水環(huán)境功能區(qū)的要求。

梅溪湖屬于龍王港流域，位于湖南省長沙湘江新區(qū)內(nèi)，定位于長沙市的西大門和長沙兩型社會湘江新區(qū)的核心區(qū)域，介于西二環(huán)至三環(huán)之間，為封閉型城市內(nèi)湖。梅溪湖對其湖水水質(zhì)要求較高，需要穩(wěn)定達(dá)到Ⅲ類。由于生活污水滲漏入湖、上游農(nóng)村污染以及初雨污染等因素，梅溪湖近期出現(xiàn)了水質(zhì)下降趨勢，為避免梅溪湖水質(zhì)進(jìn)一步惡化，并確保梅溪湖水質(zhì)能長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，實現(xiàn)以梅溪湖高品質(zhì)湖水及景觀為核心的片區(qū)開發(fā)建設(shè)，需立即開展梅溪湖排水系統(tǒng)及水質(zhì)綜合整治相關(guān)工作。

城市污染水體治理技術(shù)分為：①雨污水管網(wǎng)建設(shè)；②點源污染控制技術(shù)，即對生活污水、工業(yè)污水及規(guī)?；B(yǎng)殖等污染集中或就地處理；③面源污染控制技術(shù)，主要是對初期雨水進(jìn)行截留和凈化[2]。

經(jīng)過管網(wǎng)調(diào)查及檢測、排水系統(tǒng)運行問題分析，梅溪湖水質(zhì)下降主要有三個原因：①濱湖污水干管存在大量的管道病害，滲漏嚴(yán)重；②上游小區(qū)雨污分流不徹底，部分污水排入雨水管網(wǎng)，進(jìn)而排入梅溪湖內(nèi)；③現(xiàn)狀雨水凈化區(qū)容積較小，初期雨水污染無法得到完全凈化。針對上述問題，本工程研究重新調(diào)整完善排水系統(tǒng)規(guī)劃及布局，提出污染減排思路，以保障水質(zhì)安全。

2 區(qū)域情況

梅溪湖片區(qū)位于龍王港流域下游，龍王港南岸，現(xiàn)狀全區(qū)匯水面積為17.51 km2。片區(qū)排水體制為雨污分流制，排水管網(wǎng)基本成體系?，F(xiàn)狀雨水管網(wǎng)絕大部分排入梅溪湖，初期雨水污染隨雨水一起進(jìn)入梅溪湖。污水管網(wǎng)匯入梅溪湖核心區(qū)污水泵站，提升后排至雷鋒污水廠。梅溪湖周圍管網(wǎng)基本情況如圖1所示。

圖1 梅溪湖周圍管網(wǎng)系統(tǒng)

3 污染治理方案

經(jīng)過QV和CCTV管道檢測，發(fā)現(xiàn)梅溪湖周邊污水管網(wǎng)病害情況普遍，梅溪湖路和環(huán)湖路污水管道缺陷大多為低等級，數(shù)量較多，但不連續(xù)。目前，管網(wǎng)運行情況一般，排水管網(wǎng)低等級缺陷較多。推薦梅溪湖路和環(huán)湖路上污水管道采用非開挖修復(fù)方案，紫外光固化(UV-CIPP)修復(fù)技術(shù)(圖2)作為整體修復(fù)技術(shù)，結(jié)構(gòu)性點修復(fù)采用快速鎖技術(shù)。對修復(fù)指數(shù)≥2級的管道進(jìn)行修復(fù)處理。整段管道局部缺陷≥3處的使用整體修復(fù)，其余進(jìn)行點位修復(fù)(≥2級)。對于管段結(jié)構(gòu)性缺陷>3級的進(jìn)行結(jié)構(gòu)性修復(fù)，其余進(jìn)行半結(jié)構(gòu)性修復(fù)。修復(fù)指數(shù)計算如下公式[3]：

RI=0.7×F+0.1×K+0.05×E+0.15×T

(1)

式(1)中：RI為管段修復(fù)指數(shù)；K為地區(qū)重要性參數(shù)；E為管道重要性參數(shù)；T為土質(zhì)影響參數(shù)。

城市臨湖污水管道問題普遍為管道淤積，過水能力不暢，且穿湖段水位可能與湖面平齊，導(dǎo)致滲漏情況嚴(yán)重?？紤]到非開挖修復(fù)造價相對高，且臨湖污水管一般離道路較遠(yuǎn)，推薦廢棄大部分濱湖截污干管，在環(huán)湖路上新增污水管，與環(huán)湖路現(xiàn)狀污水管共同組成污水主干管，滿足遠(yuǎn)期要求。

圖2 紫外光固化修復(fù)示意

4 初期雨水治理方案

4.1 初期雨水控制標(biāo)準(zhǔn)選取

確定城市初期雨水水量控制指標(biāo)是個復(fù)雜的過程，相關(guān)因數(shù)很多，目前仍沒有一個完整的體系，工程上常用降雨截留量計算。降雨截流量的大小直接決定受保護水體的水質(zhì)情況，也是決定工程造價高低的基本因素。截留的量越大，受納水體的水質(zhì)保證率就越高，工程造價也就越大?！妒彝馀潘O(shè)計規(guī)范》(GB 50014—2006)(2016版)結(jié)合我國實際情況規(guī)定分流制系統(tǒng)調(diào)蓄初期雨水調(diào)蓄量可取4～8 mm[4]。根據(jù)龍王港流域綜合治理規(guī)劃方案，結(jié)合片區(qū)土地利用規(guī)劃、實際建設(shè)條件以及相關(guān)排水規(guī)范，同時結(jié)合工程造價及典型降雨下梅溪湖南岸中軸綠帶公園排口水質(zhì)特征分析結(jié)果，確定梅溪湖初期雨水控制標(biāo)準(zhǔn)為5 mm。

4.2 初期雨水處理方案

針對梅溪湖初雨特點，分別對比了末端蓄方案、人工濕地方案、雨水就地處理方案。片區(qū)規(guī)劃了麓云路、麓谷大道調(diào)蓄池和南園路調(diào)蓄池均可作為初期雨水出路。調(diào)蓄池管理運行方便，節(jié)省土建成本[5]。初期雨水放空至污水管，最終進(jìn)入污水處理廠處理，水質(zhì)有保證。人工濕地優(yōu)勢在于能耗低，成本少，但無法保證其處理效果，占地大[6]。高效沉淀池或絮凝池等設(shè)施可以就地處理雨水，能很好去除水中懸浮物，一定程度上去除其他水質(zhì)指標(biāo)，但其建設(shè)用地要求較大，設(shè)備管理難度較高，且水質(zhì)保證率較低，產(chǎn)生大量污泥也需配合污泥處理裝置[7]。綜合考慮各方面因素，確定采用末端調(diào)蓄方案治理梅溪湖初期雨水污染(圖3)。

初期雨水具體方案為沿環(huán)湖路新建一根d1000～d1500初雨管，沿途設(shè)置初雨截留井，將排入梅溪湖內(nèi)的雨水排口進(jìn)行截留，截留的初期雨水排至新建的初雨調(diào)蓄池內(nèi)，調(diào)蓄池體積為5600 m3，初雨管計算如表1所示。

圖3 末端調(diào)蓄方案示意

表1 初雨截留管水力計算

5 成本效益分析

本區(qū)域污染治理方案總投資約為1.55億元，管道修復(fù)費用約為0.41億元。后期調(diào)蓄池及截留井運行費用主要是電費和設(shè)備維護費，每年的降雨場次決定了調(diào)蓄池及截留井的運行次數(shù)，運行費用較低。

雨污水工程為城市基礎(chǔ)設(shè)施項目，以服務(wù)于社會為主要目的，它既是生產(chǎn)部門必不可少的生產(chǎn)條件，又是改善環(huán)境的必要條件，對國民經(jīng)濟的貢獻(xiàn)主要表現(xiàn)為外部效果，所產(chǎn)生的效益除部分經(jīng)濟效益可以定量計算外，大部分則表現(xiàn)為難以用貨幣量化的環(huán)境效益和社會效益。本工程分為污水工程及初期雨水工程，污水工程建成后可有效避免污水滲漏入湖和削減初期雨水污染物，將大大改善地區(qū)水體水環(huán)境的生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)漁業(yè)養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)。初期雨水工程建成后，可將地表徑流入湖COD總量削減35%。

6 結(jié)語

龍王港流域位于長沙市湘江庫區(qū)域段，是湘江的一級支流，為保證湘江長沙庫區(qū)水質(zhì)安全，助力長沙綜合樞紐工程，需加快水域治理。梅溪湖處于龍王港流域內(nèi)，更需加快截污工程及污水管網(wǎng)工程建設(shè)，提升梅溪湖生態(tài)環(huán)境，構(gòu)建龍王港水質(zhì)保障系統(tǒng)。本工程通過新建污水干管，修復(fù)破損濱湖截污干管及增加初雨截留管、初雨截留井及調(diào)蓄池，可消除污水滲漏入湖風(fēng)險，控制初期雨水污染，對防治梅溪湖水質(zhì)污染起到積極作用，對保障城市水環(huán)境和區(qū)域生態(tài)環(huán)境具有現(xiàn)實意義。