武漢市經(jīng)開區(qū)湖泊治理回顧及思考

徐秀麗 邱蒙

（武漢市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 湖北武漢 430023）

城市快速發(fā)展、城鎮(zhèn)集聚人口數(shù)量迅速增長，對城市自然環(huán)境造成極大壓力。尤其是城市周邊自然水體，出現(xiàn)水質(zhì)惡化、水生態(tài)破壞等現(xiàn)象，惡化后的水體甚至成為城市環(huán)境的負(fù)面典型。具體到武漢市經(jīng)開區(qū)，根據(jù)2016 年監(jiān)測結(jié)果：全部重點河流及70%以上的重點湖泊水質(zhì)均未達(dá)標(biāo)，并且持續(xù)惡化。2017 年經(jīng)開區(qū)開展對轄區(qū)內(nèi)湖泊整治工作，2021 年治理湖泊工程陸續(xù)竣工驗收，取得了一定成果。本文結(jié)合本次湖泊整治過程中的問題與對策進(jìn)行總結(jié)與反思。

1 湖泊概況

1.1 治理范圍

經(jīng)開區(qū)（漢南區(qū)）包括5 大水系：漢陽東湖水系、珠山湖水系、泛區(qū)水系、兩軍水系、漢南湖泊。本文主要涉及湖泊為漢陽東湖水系中的后官湖、南太子湖及泛區(qū)水系（官蓮湖、中山湖、無浪湖、狀元湖、柱木湖、下善湖、牛尾湖、上烏丘）。

1.2 治理目標(biāo)

本次湖泊整治工程針對不同湖泊規(guī)模、水質(zhì)情況等條件，分別提出相應(yīng)的水質(zhì)目標(biāo)。具體整治目標(biāo)詳見表1。

表1 水質(zhì)目標(biāo)表

2 前期湖泊治理思路

湖泊治理需要把湖泊與其匯水區(qū)置于管理之中，即水面與陸地，涉及河岸與水體周邊的陸地，上下游、左右岸等。湖泊與周邊環(huán)境的綜合治理才能恢復(fù)水體的生態(tài)平衡［1］。項目前期設(shè)計階段就湖泊治理展開了一系列調(diào)查，根據(jù)調(diào)查情況分析湖泊癥結(jié)，結(jié)合湖泊治理目標(biāo)擬定湖泊治理的技術(shù)路線。由于各湖泊污染成因、水質(zhì)惡化發(fā)展路徑均不相同，治理策略也需靈活應(yīng)對，在整體的綜合治理框架下，分別采用不同治理策略組合。

基礎(chǔ)資料收集包括上位規(guī)劃資料及現(xiàn)狀調(diào)查資料。上位規(guī)劃資料如：湖泊“三線一路”規(guī)劃、湖泊水污染防治規(guī)劃、水系連通規(guī)劃、排水系統(tǒng)規(guī)劃、“一湖一策”實施方案等?，F(xiàn)狀調(diào)查資料如：湖泊地形（含水下）、污染源調(diào)查（含現(xiàn)狀排口調(diào)查、湖泊現(xiàn)狀水質(zhì)、泥質(zhì)、水生態(tài)調(diào)查等）、管網(wǎng)上游混錯接點排查等。

在這些資料的基礎(chǔ)上對湖泊進(jìn)行系統(tǒng)分析：從循環(huán)過程來講，包含從源頭、過程至末端的全流程；從分布范圍來講，包含水、岸全流域，污、雨水全系統(tǒng)。分析內(nèi)容包含湖泊的污染負(fù)荷分析、水環(huán)境容量計算、水環(huán)境及水生態(tài)評價等。

經(jīng)過分析，將湖泊問題歸為5 大成因：點源污染、面源污染、內(nèi)源污染、岸線侵占及湖域跨區(qū)。點源污染主要是湖泊周邊排口帶來的污染。面源污染主要是降雨和地表徑流沖刷作用下，將大氣和地表中的污染物帶入自然水體。內(nèi)源污染主要是指湖泊中的營養(yǎng)物質(zhì)通過多種物理、化學(xué)和生物綜合作用，逐漸沉積至湖泊底質(zhì)表層，累計富集到一定程度后向水體釋放污染物。岸線侵占主要是湖泊藍(lán)線范圍內(nèi)魚塘、菜地等人類活動減少了湖域面積。湖域跨區(qū)主要是湖泊、港渠之間連通，承接了上游污染。

針對上述成因分析，最終治理措施歸結(jié)為控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復(fù)、岸線整治以及長效管理5 類治理策略。通過工程措施及非工程措施對湖泊進(jìn)行整治。突出重點，對湖域范圍內(nèi)污染嚴(yán)重的小湖叉以及污染負(fù)荷重的大排口重點治理。針對不同污染成因，對應(yīng)具體策略及工程措施如圖1［2］。

圖1 湖泊治理措施

3 前期湖泊治理措施

3.1 控源截污

根據(jù)調(diào)查資料對排口進(jìn)行分類，按照 “整體—局部—整體”的思路，從系統(tǒng)決策、排口調(diào)查、排污口分類到局部子系統(tǒng)及其邊界條件的研究，提出不同類型排污口的針對性措施，最后以研究的截污措施修訂系統(tǒng)決策。

排口類型可以分為4 類：分流制污水口、分流制雨水口、分流制混接排口及轉(zhuǎn)輸排口。針對這4 類排口，原則上污水要實現(xiàn)全截流，雨水要實現(xiàn)源頭改造，混接排口要實現(xiàn)全改造，轉(zhuǎn)輸排口則需要污水系統(tǒng)的完善及相關(guān)部門的統(tǒng)籌整治。

分流制污水口及分流制雨水口的應(yīng)對措施相較簡單，基本都是常規(guī)手法。比較復(fù)雜的是分流制的混接排口，部分混流排口可以實現(xiàn)分流，然后按照分流制排口來處理；不能實現(xiàn)分流改造的排口，一般來水流量較大，混接次數(shù)較多，混流源頭錯綜復(fù)雜，這類排口只能按照合流制來處理。流量較小的可直接排入到污水系統(tǒng)。流量較大的排口為防止對污水系統(tǒng)沖擊過多，在本次的湖泊治理中南太子湖和后官湖采用了調(diào)蓄池。通過系統(tǒng)復(fù)核，調(diào)蓄后的水錯峰排入污水處理廠。若污水處理廠處理能力飽和，或管路系統(tǒng)無法滿足新增流量，亦或新增管路系統(tǒng)無實施條件，建議在調(diào)蓄池后新建配套處理設(shè)施。因湖泊之間存在連通情況，故有可能存在轉(zhuǎn)輸排口。應(yīng)對轉(zhuǎn)輸排口最好是在其排口源頭來解決，無法妥善解決的時候，只能在末端來考慮補(bǔ)充措施。針對不同類型的排口處理具體措施如圖2。

圖2 排口處理措施

3.2 內(nèi)源治理

治理內(nèi)源，主要是減少污染的底泥，阻止其向水體釋放污染物，底泥污染也給整個水生植物系統(tǒng)造成了一個惡性循環(huán)。通常應(yīng)對底泥污染，一般是采用清淤的方式，將污泥底泥清除，重建一個適宜的底質(zhì)條件。

國內(nèi)外清淤的方式很多，對于城中湖泊，常見的就是排水干灘和水下疏挖。

（1）排水干灘。適宜于水量較小、水深較淺的水域。施工的主要流程：采用施工圍堰分期導(dǎo)流、泵抽或重力排水等適合項目現(xiàn)場的方式，將水域內(nèi)的水基本排干；然后進(jìn)行一定時間的晾曬，晾曬時間一般不超過7 d，后根據(jù)現(xiàn)場淤泥的實際情況可選擇專用淤泥鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行清淤作業(yè)，將淤泥清除并歸堆于岸坡邊緣，這種機(jī)械施工適宜于淤泥泥性較好的情況，或者采用水力沖挖的方式進(jìn)行清淤。

（2）水下疏挖。通常也叫環(huán)保疏浚，適宜于水量較大、水深較深的開敞水域。施工的主要流程：絞吸船吸泥，通過管道輸送到調(diào)節(jié)池。在調(diào)節(jié)池沉積后，上清液進(jìn)入到污水管道系統(tǒng)，沉積下來的底泥輸送到均化池。通過試驗確定藥劑配比后在均化池完成投藥攪拌工作，板框脫水后產(chǎn)生含水率60%的泥餅。

結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查情況，多數(shù)湖泊藍(lán)線內(nèi)存在侵占使用情況，如魚塘、藕塘、菜地等閉合使用區(qū)域?？紤]到清淤效果及成本造價，設(shè)計中考慮利用天然圍格進(jìn)行清淤；再根據(jù)湖泊大小、絞吸船的運(yùn)輸、航運(yùn)路線及綜合造價，敞開區(qū)域采用水下疏挖的方式。小湖全湖采用排水干灘的方式。

清淤深度結(jié)合污染源調(diào)查報告及湖泊規(guī)劃湖底高程、庫容情況確定。常規(guī)是去除掉了污染層，再結(jié)合過渡層的各指標(biāo)特征及污染層+過渡層總厚度來確定清淤深度，還需結(jié)合機(jī)器操作實際情況與清淤方式適配，如確定采用水下疏挖的方式，那么清淤深度應(yīng)大于30 cm。清淤深度亦不可過深，正常的湖泊沉積層建議不清除：①污染較少；②避免破壞水體生態(tài)系統(tǒng)；③減少清淤成本。

清淤后的泥餅一般采用填埋、焚燒、農(nóng)林利用或建材利用等處置方式。但是基于污泥的特殊屬性以及市場推廣的情況，目前較多選擇填埋或焚燒，此次經(jīng)開區(qū)湖泊因污泥量較大且無合適的焚燒場地，污泥最終去向是填埋處置。

3.3 水生態(tài)修復(fù)

水生態(tài)修復(fù)設(shè)計目標(biāo)以削減管網(wǎng)面源和非管網(wǎng)面源污染負(fù)荷為主，防止將來周圍地區(qū)的發(fā)展所帶來的污染輸入。水生態(tài)的各項去除指標(biāo)主要是通過水環(huán)境容量計算而來。根據(jù)湖區(qū)水體削減目標(biāo)要求、湖區(qū)現(xiàn)狀水質(zhì)特征、湖區(qū)雨水管網(wǎng)分布、匯水區(qū)域現(xiàn)狀及規(guī)劃用地特征等，在實施野雜魚清理等措施基礎(chǔ)上，對湖泊治理區(qū)域進(jìn)行污染物削減和生態(tài)恢復(fù)。水生態(tài)修復(fù)總體技術(shù)路線如圖3。

圖3 水生態(tài)修復(fù)總體技術(shù)路線

3.4 岸線整治

依據(jù)“三線一路”控制住藍(lán)線，減少魚塘、藕塘、菜地等人類活動。加強(qiáng)湖泊藍(lán)線、綠線和建設(shè)區(qū)域的協(xié)調(diào)，營造良好的公共濱水空間和濱水生活氛圍。充分發(fā)揮湖泊水資源優(yōu)勢，統(tǒng)籌考慮生態(tài)景觀、綠化保護(hù)和城市建設(shè)。岸線整治的原則即生態(tài)優(yōu)先原則，人性化設(shè)計原則，文化與景觀相融合原則，因地制宜、因形就勢原則，節(jié)約型園林原則。

岸線整治的內(nèi)容包括環(huán)湖路、綠化景觀、坡岸接駁、生態(tài)排口4 個方面。環(huán)湖路均考慮布置在距藍(lán)線寬度10 m 范圍內(nèi)，利用現(xiàn)狀已有公園園路、小路繞湖面成環(huán)，盡量靠近水邊提高親水性。綠化景觀結(jié)合規(guī)劃定位及工程分期、資金情況結(jié)合現(xiàn)狀綠化布置，對于占用基本農(nóng)田的區(qū)域，綠化上以草籽+經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物的種植方式，維持場地基本農(nóng)田的屬性。坡岸接駁均采用緩坡入口駁岸為主，生態(tài)自然。生態(tài)排口采用多級溢流堰式生態(tài)排口與漫流式生態(tài)排口結(jié)合。

4 施工過程解決問題

4.1 排口調(diào)查復(fù)測

設(shè)計初期主要利用排口調(diào)查報告進(jìn)行排口整治、調(diào)蓄池、水生態(tài)等設(shè)計，項目實施過程中如城市型湖泊在進(jìn)行干灘清淤或低水位時發(fā)現(xiàn)新排口，需要設(shè)計對新排口進(jìn)行處理，存在新增排口周邊無設(shè)計的情況，對原設(shè)計有較大影響。這就對前期資料準(zhǔn)確度提出更高要求。總結(jié)下來，在設(shè)計周期內(nèi)不同季節(jié)水位變淺時應(yīng)進(jìn)行排口復(fù)測，減少新排口對設(shè)計的影響。

4.2 混接排口末端限流控制

設(shè)計初期混流排口末端未設(shè)置限流控制。在實施過程中，混流排口末端設(shè)置的一體化污水泵站雨季需連續(xù)抽排，增大了泵站及污水處理廠的負(fù)荷。應(yīng)在混流排口末端設(shè)置限流措施及對應(yīng)的應(yīng)急排口、生態(tài)排口等，減少連續(xù)降雨時對末端處理設(shè)施的沖擊。

4.3 脫水固結(jié)土方理論與實際偏差

污染源報告中未定義污泥含水率，設(shè)計在可研及初設(shè)階段根據(jù)其他項目的經(jīng)驗按55%原始污泥含水率計算固結(jié)后污泥體積。項目實施過程中，發(fā)現(xiàn)不同的湖泊污泥含水率差距較大，含水率差異導(dǎo)致的脫水方案變化，藥劑量及脫水固結(jié)土方量差異。

4.4 外部水葫蘆對生態(tài)修復(fù)區(qū)域的入侵

因湖泊較多，存在部分區(qū)域無法踏勘的情況。設(shè)計初期水生態(tài)專業(yè)未發(fā)現(xiàn)湖泊夏季存在水葫蘆現(xiàn)象，項目實施過程中水葫蘆入侵水生態(tài)修復(fù)區(qū)域，導(dǎo)致部分水生態(tài)植物死亡，后增加圍隔阻擋入侵，同步加強(qiáng)管養(yǎng)。

4.5 水生態(tài)設(shè)施設(shè)置位置及原則

設(shè)計初期按照湖泊“三線一路”規(guī)劃、水系連通規(guī)劃等確定的湖泊常水位、最低水位、最高水位進(jìn)行水生態(tài)設(shè)計。一般水體透明度下沉水植物最佳生長水深1.5 m～2.5 m，不大于3.5 m；挺水植物適合岸邊淺水區(qū)，最佳生長水深是0.3 m 以內(nèi)；浮葉植物最佳生長水深是1.0 m～1.5 m。

項目實施過程中，發(fā)現(xiàn)郊野型湖泊有調(diào)蓄功能需求，跨區(qū)湖泊非經(jīng)開區(qū)湖域存在養(yǎng)魚情況。導(dǎo)致湖泊水位無法按照常水位控制，嚴(yán)重影響已種植的水生態(tài)植物的存活問題。

對于這個問題，只能在設(shè)計階段充分了解湖泊的定位及實際運(yùn)行當(dāng)中水位變化情況，因地制宜設(shè)置水生態(tài)設(shè)施，減少損失。

5 結(jié)語

湖泊治理是個長期治理的過程，需根據(jù)不同時間維度湖泊變化調(diào)整技術(shù)方案，因此湖泊治理也具有一定的復(fù)雜性。湖泊治理是個系統(tǒng)工程，也涉及到各個相關(guān)的權(quán)屬部門的管理，因此需要加強(qiáng)各部門之間的協(xié)調(diào)配合。經(jīng)開區(qū)湖泊治理通過工程手段及非工程手段對湖泊進(jìn)行治理，最終實現(xiàn)湖泊水質(zhì)達(dá)標(biāo)。治理過程中暴露出來的問題及總結(jié)希望給后來的湖泊治理提供一定參考，希望通過不斷的改進(jìn)工作，讓湖泊治理更加科學(xué)、系統(tǒng)。