黃孝河綜合治理歷程分析和遠(yuǎn)期規(guī)劃建議

武漢市江岸區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 劉琎，金朝陽(yáng)

一、黃孝河概述

（一）流域情況

黃孝河是武漢市漢口城區(qū)內(nèi)河，歷史上因溝通黃陂和孝感之間的航運(yùn)而得名，隨著城市發(fā)展，逐漸形成為箱涵和明渠相結(jié)合的漢口地區(qū)最大的排水通道。如今的黃孝河主要由箱涵段和明渠段組成。其箱涵段起于江漢區(qū)青年路，止于江岸區(qū)竹葉山鐵路橋，全長(zhǎng)5.3公里，最寬處6.8米，最深3米。明渠段從竹葉山鐵路橋黃孝河箱涵出口起，最終經(jīng)由府河南岸的后湖泵站匯入府河。全長(zhǎng)5.4公里，平均水深2.5米。黃孝河承擔(dān)著東起二七路、南抵解放大道、西接青年路、北至張公堤總共48.55平方公里城區(qū)的雨、污水排放任務(wù)，服務(wù)人口二百多萬(wàn)。

（二）歷史演變

黃孝河至今已有500多年歷史。明崇禎年間，為治理漢口每年累遭漢水和府河泛濫之危害，修建袁公堤，漢水主流改道，堤外形成“十八淌子”，淌子較窄且淺；清咸豐十一年，漢口開(kāi)辟租界，為便利運(yùn)輸，將連接“十八淌子”的河港擴(kuò)寬，成為一條河流，形成了一條橫臥漢口北部長(zhǎng)12.4 km、寬10 m的河道，成為流經(jīng)漢口地區(qū)的唯一河流。

現(xiàn)代黃孝河，也不是我們通常意義上的河流，隨著漢口的發(fā)展，數(shù)百個(gè)湖泊被填，城區(qū)面積擴(kuò)大了兩倍，黃孝河的通航功能喪失，逐漸作為漢口地區(qū)的主要排水通道隨城市的發(fā)展而變遷。且由于其自然坡度小，排水能力不足，每遇大雨，便污水四溢，漬水成災(zāi)。1983年，武漢市政府決心根治黃孝河，歷時(shí)八年將京廣鐵路以南地區(qū)河道改為箱涵，上面鋪路成為城市主要干道。鐵路以北地區(qū)仍保留明渠形式，形成了現(xiàn)在黃孝河5.3公里城市地下箱涵與5.4公里黃孝河明渠的格局，大大緩解了城市漬水問(wèn)題，改善了城市環(huán)境，拓展了城區(qū)面積。

二、黃孝河環(huán)境質(zhì)量狀況和污染分析

（一）環(huán)境質(zhì)量狀況

黃孝河歷經(jīng)數(shù)次整治，但水環(huán)境質(zhì)量狀況仍然較差。按照《城市黑臭水體整治工作指南》給出的黑臭水體污染程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，黃孝河屬于城市黑臭水體。

根據(jù)2018、2019年江岸區(qū)環(huán)境質(zhì)量狀況公報(bào)，黃孝河岱山閘斷面水質(zhì)狀況如表1。

表1 黃孝河岱山閘斷面水質(zhì)狀況表

（二）污染分析

造成黃孝河黑臭的原因復(fù)雜，全長(zhǎng)一半的河道已經(jīng)改造為箱涵，成為江漢、江岸兩城區(qū)的主要雨、污排水通道，這是黃孝河水體惡化的主要原因，其次還包括明渠段污水截流不徹底、雨天合流制污水溢流量大、內(nèi)源污染嚴(yán)重及缺乏生態(tài)補(bǔ)水等多個(gè)因素的影響。

黃孝河箱涵段水體來(lái)源復(fù)雜，部分市政排水收集系統(tǒng)陳舊，管道系統(tǒng)混亂，雨污合流，已淪為城市下水道。排入黃孝河箱涵段的來(lái)水主要來(lái)源于京廣線以南漢口北部區(qū)域的城市生活、生產(chǎn)污水，雨水和滲入的地下水。該地區(qū)雨污水收集系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，有老舊城區(qū)雨污合流制和新建城區(qū)雨污分流制的排水收集系統(tǒng)來(lái)水，也存在局部混錯(cuò)接的排水系統(tǒng)來(lái)水。決定了這一地區(qū)排水特點(diǎn)為合流制，總匯水面積約為19平方公里，我們簡(jiǎn)稱這一區(qū)域?yàn)楹狭鲄^(qū)。合流區(qū)市政管排水道系統(tǒng)（包括箱涵段主管道）整體坡度小，旱季和小雨時(shí)管網(wǎng)污水低速流動(dòng)，污染物逐步沉積。雨季和暴雨時(shí)管網(wǎng)污水流速增大，沉積的污染物被沖刷進(jìn)入下游明渠段，加重明渠段水質(zhì)的惡化。這也是黃孝河獨(dú)特地憋排式排水模式所造成的危害。

在三金潭污水處理廠建成運(yùn)營(yíng)前，黃孝河箱涵段全部水體，是未經(jīng)任何處理直接排入下游明渠段水體的。5.4公里明渠段還承擔(dān)著沿途地區(qū)生活生產(chǎn)污水和雨水的收納功能，由于影響黃孝河全流域地憋排式排水模式，經(jīng)過(guò)多年的城市污水污染和污染物沉積造成的河道污泥內(nèi)源污染，使得黃孝河明渠段已經(jīng)成為臭水溝，對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境也產(chǎn)生了負(fù)面影響。

隨著三金潭污水處理廠建成運(yùn)營(yíng)，在黃孝河箱涵段末端鐵路橋建立配套的污水截流泵站，將上游箱涵段大部分來(lái)水截流至三金潭污水處理廠進(jìn)行處理，一部分經(jīng)過(guò)三金潭污水處理廠處理的中水根據(jù)下游明渠段的水位回補(bǔ)到明渠段水體。

京漢鐵路以北地區(qū)為新建城區(qū)，市政排水收集系統(tǒng)均為雨污分流制。黃孝河明渠段為其雨水受納水體，城市生活、生產(chǎn)污水由市政管道輸送至三金潭污水處理廠處理后排入府河。但因本區(qū)域還在建設(shè)期，市政管道系統(tǒng)不完善，現(xiàn)階段還是有少量污水排入黃孝河明渠水體。

上游黃孝河箱涵段旱季污水產(chǎn)生量約為19萬(wàn)m3/d，末端截流泵站設(shè)計(jì)流量為38.8萬(wàn)m3/d，但漢口地區(qū)地下水位較高，地下水入滲量較大，根據(jù)《黃孝河機(jī)場(chǎng)河流域水環(huán)境綜合治理規(guī)劃》顯示，該區(qū)域旱季地下水入滲量占比約為40%，末端鐵路橋截污泵站平時(shí)實(shí)際抽排量平均已達(dá)到33萬(wàn)m3/d，暴雨時(shí)超過(guò)鐵路橋泵站抽排量的雨污水溢流直接進(jìn)入黃孝河明渠，全年平均溢流頻次超過(guò)30次（以24h間隔劃分，武漢市全年平均降雨場(chǎng)次約38場(chǎng)）。溢流污染量約占全年污染物總量的30%左右。說(shuō)明現(xiàn)有截流泵站在雨季和暴雨時(shí)截流能力嚴(yán)重不足。

三金潭污水處理廠旱季已滿負(fù)荷運(yùn)行，雨季無(wú)額外的處理能力。因此服務(wù)于黃孝河的污水處理能力必須提升，規(guī)劃中的污水截流能力也應(yīng)得到匹配提升。否則，所有這些設(shè)施對(duì)黃孝河的黑臭問(wèn)題的改善沒(méi)有多大作用。污水處理系統(tǒng)和截流系統(tǒng)的能力不足是黃孝河明渠段污染治理工程的一個(gè)主要瓶頸。

（三）黃孝河污染物狀況分析

黃孝河合流區(qū)來(lái)水主要來(lái)源于區(qū)域內(nèi)生活、生產(chǎn)污水，雨水和地下水三個(gè)方面。這一地區(qū)沒(méi)有大型工業(yè)區(qū)，主要是居民小區(qū)、商業(yè)區(qū)和學(xué)校、機(jī)關(guān)單位，社會(huì)生活污水是其最大的來(lái)源。主要污染因子：氨氮、化學(xué)需氧量和總磷。雨季時(shí)，大量雨水會(huì)帶入大量地表泥沙、樹(shù)葉和少量有機(jī)物進(jìn)入。

《武漢三湖三河典型流域（黃孝河片區(qū)）排水系統(tǒng)溢流污染評(píng)估》通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等手段，對(duì)黃孝河排水系統(tǒng)污染物來(lái)源、輸送與排放過(guò)程，污染物的連續(xù)變化關(guān)系進(jìn)行了調(diào)查研究：通過(guò)對(duì)典型片區(qū)排水系統(tǒng)真實(shí)條件調(diào)研，并對(duì)“源頭-過(guò)程-末端”的污染物濃度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)老城區(qū)源頭小區(qū)存在明顯的污染物沉積問(wèn)題，部分小區(qū)從建筑出戶至市政管網(wǎng)過(guò)程中污染物濃度衰減接近50%，至末端污水處理廠污染物濃度衰減達(dá)到75%，直接導(dǎo)致大量污染物未有效輸送至污水處理廠處理，黃孝河箱涵段實(shí)際進(jìn)入處理系統(tǒng)的污染物占污染物總量的比例低于50%，污染處理效率低。由于該區(qū)域系統(tǒng)的截流與處理能力不足，且有大量污染物在轉(zhuǎn)輸過(guò)程中沉積或漏損，導(dǎo)致全年污染物僅有不足50%進(jìn)入處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，有超過(guò)25%的污染物直接溢流進(jìn)入水體，約16%的污染物沉積在管道系統(tǒng)內(nèi)。根據(jù)以上研究說(shuō)明黃孝河箱涵段污染物沉積問(wèn)題嚴(yán)重。

黃孝河箱涵段管道系統(tǒng)和其市政排水收集系統(tǒng)中的污染物沉積嚴(yán)重，排水系統(tǒng)中污染物濃度衰減明顯，污染物進(jìn)入污水處理廠占污染物全年總量比值低，造成對(duì)黃孝河整體污染物處理的效率低。

（四）憋排式排水模式，導(dǎo)致箱涵段管網(wǎng)和明渠段河道污染物沉積問(wèn)題嚴(yán)重

黃孝河全流域因?yàn)樵械刭|(zhì)地貌原因，整體坡度小，普遍存在“憋排”式排水問(wèn)題，使得黃孝河處于高水位、低流速運(yùn)行，水體中污染物沉積量較大，明渠段污染物沉積量普遍占污染物總量近20%。沉積問(wèn)題進(jìn)一步削弱了整個(gè)河流系統(tǒng)的排水排污能力，同時(shí)雨季暴雨徑流將箱涵段累計(jì)沉積底泥沖刷溢流排入明渠段，加劇了溢流污染負(fù)荷。

黃孝河合流片區(qū)屬于老、舊中心城區(qū)，建筑密度高，合流制管網(wǎng)改為分流制實(shí)施難度非常大，繼續(xù)保留其合流制市政排水管網(wǎng)是符合現(xiàn)階段實(shí)際情況的選擇，但與此同時(shí)也帶來(lái)了合流制溢流污染問(wèn)題。

在雨季，由于大量雨水匯入市政排水系統(tǒng)，合流制排水系統(tǒng)內(nèi)的流量超過(guò)截污流量時(shí)，雨、污混合污水便會(huì)直接排入下游受納水體，這被稱為合流制管道溢流。合流制管道溢流污水中的污染物會(huì)嚴(yán)重破壞下游水體中水生生物生長(zhǎng)、繁殖的生態(tài)平衡，污染受納水體。尤其是對(duì)沒(méi)有什么自凈能力、環(huán)境容量較小的城市內(nèi)河，對(duì)其水生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生致命的破壞，使水體富營(yíng)養(yǎng)化，直接導(dǎo)致其變?yōu)楹诔羲w，對(duì)城市居民的健康產(chǎn)生不利影響，制約城市的可持續(xù)展。

三、黃孝河現(xiàn)有綜合整治方案實(shí)施情況

（一）加強(qiáng)黃孝河污水截留能力和污水凈化處理系統(tǒng)的建設(shè)

2016年，武漢市啟動(dòng)黃孝河、機(jī)場(chǎng)河水環(huán)境綜合治理一期工程，主要通過(guò)加強(qiáng)箱涵段截留能力和應(yīng)急處理設(shè)施的建設(shè)，保障晴時(shí)黃孝河明渠段水質(zhì)不受上游箱涵段污水的影響。

2019年，黃孝河、機(jī)場(chǎng)河水環(huán)境綜合治理二期工程啟動(dòng)，在原鐵路橋截留泵站地塊建設(shè)日處理規(guī)模達(dá)10萬(wàn)噸的黃孝河鐵路橋地下凈水廠，其地上復(fù)建成城市綠化公園。凈水廠地下部分開(kāi)挖基坑面積20897平方米，約有三個(gè)足球場(chǎng)大，最深處達(dá)15.8米，是華中地區(qū)在建規(guī)模最大的地下凈水廠。鐵路橋地下凈水廠采用國(guó)際先進(jìn)的AAO+MBR工藝，出水標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)Ⅳ類(lèi)水質(zhì)，AAO法是“厭氧-缺氧-好氧”法的簡(jiǎn)稱，通過(guò)營(yíng)造厭氧、缺氧、好氧的環(huán)境，利用不同種類(lèi)微生物的生物活動(dòng)，去除污水中的有機(jī)污染物質(zhì)。MBR為膜生物反應(yīng)器，MBR膜的過(guò)濾孔徑約為0.05微米，通過(guò)這層帶細(xì)密孔洞的膜過(guò)濾，濾除水中的大分子污染物，細(xì)菌、病毒和污泥，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。凈水廠的處理和調(diào)蓄能力能夠滿足上游箱涵段晴時(shí)全截污、雨季控制合流制溢流污染的目標(biāo)。該項(xiàng)目于2021年完工，投入使用后，極大地改善了黃孝河明渠段的水質(zhì)污染狀況。

（二）規(guī)整黃孝河明渠段河道，完成明渠段污水截污和河底清淤工程，修復(fù)水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)

2007年，武漢實(shí)施了黃孝河綜合整治項(xiàng)目，包括黃孝河明渠清淤工程、明渠拓寬及駁岸工程。項(xiàng)目總投資5500萬(wàn)元，當(dāng)年8月底已全部完成，共清淤18萬(wàn)立方米。

黃孝河的治理一直是武漢歷屆政府環(huán)境生態(tài)施政的重要組成部分，生態(tài)治理和修復(fù)工程歷時(shí)多年，其總體思路是：“點(diǎn)面結(jié)合、綜合整治、分步實(shí)施”，以污染控制、雨污分流為基礎(chǔ)，河道修復(fù)、中水回用為核心，打造水質(zhì)清澈、系統(tǒng)順暢、生態(tài)優(yōu)美的城市水景觀走廊。2010年起相繼開(kāi)展實(shí)施的鐵路橋至余華嶺斜橋段2.7公里重點(diǎn)黃孝河明渠河道改造工程，完成建設(shè)三金潭污水廠回用泵站與6.5公里回用管道工程等有針對(duì)性的明渠段生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)工作。統(tǒng)一規(guī)劃塔子湖、后湖地區(qū)地面交通設(shè)施建設(shè)、地下管網(wǎng)完善同步改造工程，實(shí)施新建城區(qū)雨、污分流制市政排水系統(tǒng)的建設(shè)。從根本上控制進(jìn)入黃孝河明渠水體的水質(zhì)狀況，去除黃孝河明渠的內(nèi)源污染，逐步修復(fù)明渠段水環(huán)境生態(tài)平衡系統(tǒng)，增強(qiáng)水體的自凈能力。

（三）優(yōu)化和修復(fù)上游合流區(qū)管網(wǎng)系統(tǒng)，定期清淤，減少污染物沉積

在合流區(qū)舊城改造過(guò)程中，對(duì)新建居民小區(qū)、商業(yè)區(qū)和所有建筑物都強(qiáng)制實(shí)行雨污分流制規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工要求，逐步改善合流區(qū)內(nèi)落后的合流制排水狀況。

武漢市水務(wù)部門(mén)已逐步開(kāi)展黃孝河合流區(qū)市政排水系統(tǒng)的清淤工作，把管道清淤工作納入管網(wǎng)日常維護(hù)計(jì)劃，保證主要排水管網(wǎng)的清淤定期化，減少了污染物在管網(wǎng)中的沉積量。通過(guò)在竹葉山花園建設(shè)豎井抽排箱涵內(nèi)沼氣等有毒氣體，降低了箱涵內(nèi)有毒氣體含量。

四、對(duì)黃孝河遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃的建議

一個(gè)城市的市政排水系統(tǒng)是一個(gè)城市能否持續(xù)發(fā)展的基本保障。城市的發(fā)展是否與自然生態(tài)系統(tǒng)相適應(yīng)，是否對(duì)所處地域的河流造成污染都取決于這個(gè)城市的市政排水系統(tǒng)的優(yōu)劣。在應(yīng)對(duì)現(xiàn)階段頻繁出現(xiàn)的極端天氣時(shí)，市政排水系統(tǒng)也直接決定著城市和其居民的安全。從三個(gè)方面，科學(xué)地分析城市與自然環(huán)境實(shí)際，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)市政排水系統(tǒng)，從而在城市排水方面做到“天人合一”的境界，是我們必須遵循的客觀規(guī)律。針對(duì)黃孝河這條特殊的城市內(nèi)河的綜合治理也應(yīng)該遵循這一客觀規(guī)律，從源頭、過(guò)程、末端三個(gè)方面著手，對(duì)其遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃作出科學(xué)的、可持續(xù)的規(guī)劃安排。規(guī)劃圖如圖1所示。

圖1 黃孝河遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃治理

（一）源頭來(lái)水分類(lèi)收集和治理

黃孝河合流區(qū)必須進(jìn)行雨、污分流制管網(wǎng)的全面改造，同步建設(shè)居民小區(qū)和商業(yè)區(qū)分散式小、微型污水處理設(shè)施，對(duì)收集的城市生活污水進(jìn)行初級(jí)處理，減少污染物在源頭部分的大量沉積，也降低進(jìn)入市政排污管網(wǎng)的污水濃度，從而減少污染物在管網(wǎng)中的沉積。

（二）過(guò)程控制

對(duì)黃孝河箱涵段管網(wǎng)進(jìn)行管路優(yōu)化改造，捋清管網(wǎng)系統(tǒng)走向，糾正混錯(cuò)接的管路。改造后的箱涵系統(tǒng)和主干線管道應(yīng)便于進(jìn)行定期的人工或機(jī)械清淤操作。在條件合適的管路增加地下儲(chǔ)蓄水池或大型儲(chǔ)水箱涵，定期抽取這部分水對(duì)管路進(jìn)行沖洗維護(hù)，提高管路中的污水流速，減少停留時(shí)間，降低管路污染物沉積。

建立獨(dú)立的雨水收集、排放管網(wǎng)系統(tǒng)，合理布局多個(gè)地下雨水凈化廠，單獨(dú)處理初期雨水。在黃孝河明渠段沿岸建立多個(gè)地下雨水調(diào)蓄設(shè)施（地下雨水儲(chǔ)蓄池），雨季時(shí)動(dòng)態(tài)儲(chǔ)蓄一定量經(jīng)過(guò)處理的雨水，晴時(shí)可以補(bǔ)充明渠段水量不足，增加水位高度，增大水流速度，改善黃孝河晴時(shí)憋排式排水的狀況。

全面截留黃孝河箱涵段污水，進(jìn)入污水處理廠處理后直接排入府河，也可在明渠段季節(jié)性缺水時(shí)回流到明渠水體。黃孝河明渠段為這一地區(qū)雨水的最終受納水體。排入明渠段的雨水必須經(jīng)過(guò)雨水凈化廠的處理后才能進(jìn)入明渠水體。

（三）完善相關(guān)法律法規(guī)的制定，加強(qiáng)全流域執(zhí)法管理

根據(jù)黃孝河水生態(tài)環(huán)境保護(hù)需要，不斷修改完善法律制度和制定相應(yīng)的地方性法規(guī)，厘清政府和其專門(mén)部門(mén)的法律責(zé)任，為生態(tài)保護(hù)和水務(wù)部門(mén)的工作提供法律支撐，加強(qiáng)執(zhí)法力度，發(fā)揮好黃孝河作為城市內(nèi)河的公共功能。