武漢市黃孝河流域水環(huán)境綜合治理策略

孫巍，昝玉紅，李敏，譚螢雪，沈裕川，趙紅兵

1.中國市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司；2.武漢市水務(wù)局；3.武漢市水務(wù)科學(xué)研究院；4.武漢碧水集團(tuán)有限公司

黃孝河明渠位于湖北省武漢市漢口地區(qū)，起于京廣鐵路黃孝河暗涵出口，止于后湖泵站（位于府河南岸），全長5.4km。黃孝河流域總匯水面積51.4km2，南起漢江沿河堤，北抵張公堤、西與機(jī)場河常青系統(tǒng)相接、東與沿河各系統(tǒng)相連，如圖1所示。黃孝河流域水環(huán)境治理存在諸多問題，目前流域內(nèi)水環(huán)境不甚理想，黃孝河流域的水環(huán)境治理意義重大。

圖1 黃孝河流域系統(tǒng)區(qū)位圖

一、系統(tǒng)內(nèi)存在的現(xiàn)實(shí)問題及成因

（一）旱季—排水管網(wǎng)

區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)系統(tǒng)外水入滲（入滲比例約為40%）、清濁不分。主要是因?yàn)榕潘芫W(wǎng)存在大范圍的結(jié)構(gòu)性、功能性缺陷，病害率高；分流區(qū)雨、污水管網(wǎng)存在較多混錯(cuò)接情況，分流得不徹底，管網(wǎng)流速低、易產(chǎn)生淤積、排水能力不足等問題。

（二）旱季—污水處理廠

污水處理廠效能不足，運(yùn)行處理效率較低。主要是因?yàn)橄到y(tǒng)收集的污水量遠(yuǎn)大于污水處理廠的處理能力，污水處理廠長期超水量負(fù)荷運(yùn)行，部分污水需經(jīng)臨時(shí)設(shè)施處理，無法實(shí)現(xiàn)旱季污水全收集全處理，系統(tǒng)污染處理效率低。

（三）雨季—合流區(qū)產(chǎn)生的合流制管道溢流

合流制管道溢流污染嚴(yán)重。黃孝河流域內(nèi)有25km2的合流區(qū)，全年現(xiàn)狀平均溢流頻次超過30次（以24h間隔統(tǒng)計(jì)，全年平均降雨場次約38次），溢流污染量約占全年污染物總量的30%左右。

（四）雨季—分（混）流區(qū)地表徑流面源污染

分流區(qū)地表徑流污染易被忽視，實(shí)際危害嚴(yán)重。隨著城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，城市地表徑流面源污染已不能簡單看作城市污水清污分流的對象，城市地表徑流中污染物SS、重金屬及碳?xì)浠衔锏臐舛扰c未經(jīng)處理的城市污水基本相同[2]；城市道路的徑流排污中，主要污染物平均濃度和典型生活污水污染物濃度相當(dāng)[3]。這意味著城市地表徑流的面源污染問題已成為亟待解決的環(huán)境問題。

（五）雨季—水體調(diào)蓄與水環(huán)境保護(hù)的矛盾日益凸顯

雨季時(shí)合流制排水系統(tǒng)收集的雨污混合水污染量大，為保護(hù)湖泊、明渠等水體水質(zhì)，管理部門有時(shí)會(huì)限制上游來水進(jìn)入水體調(diào)蓄，上游來水不能順利排放，導(dǎo)致局部區(qū)域排水能力減小，而產(chǎn)生漬澇。

（六）黃孝河明渠水質(zhì)不達(dá)標(biāo)且不穩(wěn)定

黃孝河明渠水質(zhì)不穩(wěn)定主要體現(xiàn)在旱季與雨季的交替時(shí)段。雨季時(shí)，明渠起端發(fā)生合流制管道溢流（CSOs）；明渠沿岸排口匯入地表徑流面源污染；加之管網(wǎng)中沉積的大量污染物（占污染物總量近20%）、底泥，經(jīng)暴雨徑流的沖刷帶入明渠。這些污染的匯入導(dǎo)致黃孝河明渠在雨季水質(zhì)進(jìn)一步變差。

二、技術(shù)治理策略

（一）旱季治理策略

1.排水管網(wǎng)

通過對排水管網(wǎng)進(jìn)行缺陷性修復(fù)，減少外水入滲量；對雨、污水管道混錯(cuò)接進(jìn)行整改，正本清源。

2.污水處理廠

建設(shè)鐵路橋地下凈化水廠，規(guī)模10萬m3/d；遠(yuǎn)期擴(kuò)建三金潭污水處理廠，規(guī)模20萬m3/d。增加30萬m3/d的污水處理規(guī)模，補(bǔ)充現(xiàn)有處理能力缺口，匹配區(qū)域內(nèi)排水管網(wǎng)收集的旱季污水量，從而實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)低水位運(yùn)行，改變高水位、憋排的運(yùn)行模式；降低管道淤積率，提高污水處理廠的進(jìn)水濃度，增加系統(tǒng)污染處理效率。

（二）雨季治理策略

1.合流區(qū)的CSOs溢流污染

（1）加強(qiáng)海綿城市建設(shè)，通過源頭海綿設(shè)施對降雨進(jìn)行吸納、凈化，減少進(jìn)入到合流制排水管網(wǎng)中的水量，進(jìn)而降低總的CSOs溢流量。

（2）收集、調(diào)蓄及處理，建設(shè)調(diào)蓄池及CSOs強(qiáng)化處理設(shè)施，來補(bǔ)充污水處理系統(tǒng)的處理能力，控制溢流次數(shù)，進(jìn)一步減少CSOs溢流，削減污染[4]。

2.分（混）流區(qū)的地表徑流面源污染

（1）混、錯(cuò)接改造，進(jìn)一步細(xì)化雨污分流，在分流區(qū)內(nèi)消除混流發(fā)生，杜絕污水進(jìn)入雨水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的雨污分流。

（2）強(qiáng)化海綿城市建設(shè)，充分利用綠色海綿設(shè)施進(jìn)行源頭滲、滯、蓄，減少雨水系統(tǒng)溢流量。

（3）結(jié)合流域特點(diǎn)建設(shè)集收集、調(diào)蓄、處理為一體的末端消納系統(tǒng)，給地表徑流面源污染以出路，構(gòu)建完善的城市排水體系。

（三）黃孝河明渠水質(zhì)提升策略

1.消除內(nèi)源污染

（1）物理修復(fù)：主要通過底泥疏挖的物理修復(fù)方式來消除內(nèi)源污染，改善水體質(zhì)量，降低水華發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)；促進(jìn)水生及河岸生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)。

（2）微生物修復(fù)：結(jié)合污染情況，向底泥中投加微生物菌劑，并提供其適宜的繁殖條件來調(diào)控河道中微生物群落的組成和數(shù)量，提高生物可利用性，優(yōu)化群落結(jié)構(gòu)，改善河道生態(tài)環(huán)境，恢復(fù)河道自凈能力，促進(jìn)河道自我維持和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)長效穩(wěn)定的修復(fù)效果。

（3）化學(xué)修復(fù)：利用鎖磷劑對磷酸鹽吸附的快速性，使其在下沉過程中可以去除上覆水體中的磷酸鹽；另一方面，通過在底泥上方形成厚度約1mm左右的均勻“活性覆蓋層”，有效阻止底泥中磷酸鹽向水體中釋放磷。

2.水生態(tài)修復(fù)

（1）生態(tài)護(hù)岸

對黃孝河采用生態(tài)護(hù)岸、植草溝、透水鋪裝聯(lián)合控制明渠小流域范圍內(nèi)的面源污染，有效降低入河地表徑流污染中固體懸浮物含量，這對氮、磷等營養(yǎng)鹽亦有良好的控制效果。

（2）水生態(tài)修復(fù)

以恢復(fù)生態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)、穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換理論為指導(dǎo)、生物操縱為方向，在河道內(nèi)構(gòu)建清水型生態(tài)系統(tǒng)，建立水體微環(huán)境，增加系統(tǒng)環(huán)境容量，豐富物種多樣性，提升水體自凈能力。

3.排口溢流污染控制

采用生態(tài)排口對溢流污染進(jìn)一步削減。本工程沿河設(shè)有10個(gè)生態(tài)排口，主要是通過植物的根系來達(dá)到凈化水體的效果。

4.生態(tài)補(bǔ)水

引用優(yōu)質(zhì)適合的水源對黃孝河進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水，不但可以實(shí)現(xiàn)水資源的綜合利用，還可以改善其水體水動(dòng)力、提高流動(dòng)性、增加環(huán)境容量、提升黃孝河水質(zhì)及河道景觀。

三、運(yùn)維、管理、制度策略

（一）長效運(yùn)維管理

1.制定水污染控制規(guī)程

制定、出臺水污染控制規(guī)程及考核標(biāo)準(zhǔn)，以河道水質(zhì)為導(dǎo)向加強(qiáng)對管養(yǎng)單位考核，將考核結(jié)果作為運(yùn)營服務(wù)費(fèi)用的主要依據(jù)，有效管控水務(wù)設(shè)施運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量。

2.施行廠網(wǎng)河湖一體化管理機(jī)制

以流域?yàn)閱挝?，按照政府主?dǎo)、市場化運(yùn)作模式，推動(dòng)廠網(wǎng)河湖一體化管理；對同一流域范圍的污水處理廠、管網(wǎng)、泵站、河湖進(jìn)行充分整合，打通市區(qū)兩級水環(huán)境治理資金投入渠道，委托專業(yè)機(jī)構(gòu)、企業(yè)進(jìn)行一體化“建、運(yùn)、維、管”。

（二）強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)

合理制定規(guī)劃目標(biāo)，系統(tǒng)梳理現(xiàn)有規(guī)劃，做好《城市總體規(guī)劃》《海綿城市建設(shè)規(guī)劃》《智慧水務(wù)發(fā)展規(guī)劃》等各規(guī)劃之間的銜接及反饋研究，堅(jiān)持水環(huán)境治理和超大城市治理現(xiàn)代化同步推進(jìn)。

（三）智慧水務(wù)

建設(shè)流域的智慧水務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智慧流域管控體系全覆蓋，實(shí)行現(xiàn)代化監(jiān)控與管理，建設(shè)現(xiàn)代化大數(shù)據(jù)，建立立體監(jiān)控與智能應(yīng)用的平臺體系。

將廠、網(wǎng)、河、湖的基礎(chǔ)信息、實(shí)時(shí)監(jiān)測信息、統(tǒng)計(jì)分析信息以及實(shí)時(shí)預(yù)警數(shù)據(jù)以多維、多角度的方式進(jìn)行綜合展示，方便決策者和管理人員做出實(shí)時(shí)調(diào)度，進(jìn)行精準(zhǔn)控制。

四、結(jié)論

項(xiàng)目組從技術(shù)治理、運(yùn)維、管理、制度等多個(gè)維度，全方位系統(tǒng)地對黃孝河流域水環(huán)境存在的問題及弊端提出解決方案，期待隨著黃孝河流域內(nèi)水污染控制工程的逐步落地，結(jié)合源頭海綿城市的建設(shè)，能夠根治黃孝河水污染，還給市民十里畫廊，岸柳若櫛、碧波蕩漾的景象。