城市湖泊生態(tài)治理的實踐
——以寧德市東湖塘清淤治理為例

雷志東

（水發(fā)規(guī)劃設(shè)計有限公司廈門分公司，福建 廈門 361000）

1 工程概況

東湖清淤整治工程主要內(nèi)容包括北港段水域、南港段水域、內(nèi)湖、東湖至九孔水閘連通水道4塊水域，共243.27萬m2（高程0.5m），總清淤量339.40萬m3（自然方）。 近20年來，東湖地面庫有效庫容從1348萬m3減少為1145萬m3，淤積量達203萬m3。 由于湖區(qū)的淤積及建設(shè)用地擠占內(nèi)湖滯洪區(qū)， 抬高內(nèi)湖汛期洪水位，使城區(qū)排澇標準低于10年一遇，導致城區(qū)現(xiàn)狀防洪形勢極為嚴峻。 目前主要存在問題：

（1）流域內(nèi)未建設(shè)完善的污水處理管網(wǎng)，入湖排口多，城區(qū)生活污水直排河道現(xiàn)象嚴重。東湖是寧德市區(qū)生產(chǎn)、 生活污水的主要受納水體， 入湖排污口134個，日均生活污水5.5萬t以上，中心城區(qū)配套管網(wǎng)僅有63km，覆蓋率不足，主城區(qū)污水處理廠為貴岐山污水處理廠日處理污水4萬t，處理能力不足。 2020年3月北控水務(wù)集團南部大區(qū)中標寧德市中心城區(qū)水系綜合治理工程EPC+O項目， 該工程治理范圍涵蓋寧德市21條主要溪流，內(nèi)容包含新建截污納管、雨污分流改造、雨污管網(wǎng)修復(fù)、內(nèi)河清淤、生態(tài)修復(fù)、信息監(jiān)控、住宅小區(qū)雨污分流改造、活水提質(zhì)及污水處理廠擴能工程等9項內(nèi)容。項目的實施將重點解決寧德市當前排水管網(wǎng)不完善、雨污混流、終端污水處理能力不足等主要問題，進一步降低城市內(nèi)澇風險，鞏固消除黑臭水體成果， 促進城市內(nèi)河自然及水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善， 隨著項目的實施入河排污口將得到有效管理，污染物將得到有效控制。

（2）內(nèi)湖水環(huán)境容量有限，水質(zhì)不斷惡化。 寧德東湖塘湖水主要來源是上游大金溪和9孔水閘水體交換，為檢測水質(zhì)工程共布置8個采樣點，水樣檢測

結(jié)果如表1。

表1 水樣檢測結(jié)果 單位：mg/L

根據(jù)檢測報告， 東湖的pH 值范圍為7.7～8.2，溶解氧范圍為5.5～7.8， 化學需氧量 （COD） 的范圍為2.3～4.7，五日生化需氧量（BOD5）的范圍為2.9～5.8，以上都符合地表水Ⅳ類水的水質(zhì)標準；總磷（湖、庫）的范圍為0.07～0.40，平均值為0.16，其中S1至S8站點的總磷含量超出限值，總磷（湖、庫）≤0.1；總氮（湖、庫）的范圍為1.31～4.09；平均值為1.93，其中S1、S2、S5、S6、S7站點的總氮含量超出限值，總氮（湖、庫）≤1.5。 由此可見，東湖內(nèi)湖水環(huán)境容量有限，水質(zhì)在不斷惡化，特別是東湖北港水體水質(zhì)惡化，河道淤積，長期處于惡Ⅴ類，屬重度黑臭水體。

（3）底泥污染嚴重，清淤量大，消納困難。河流兩岸人類活動造成水土流失嚴重， 并隨洪水下泄淤積湖區(qū)，使東湖入湖口及內(nèi)河下游淤積十分嚴重，大大削弱了湖區(qū)滯洪能力及河道行洪能力。 測量數(shù)據(jù)表明，在近二十來年東湖地面庫有效庫容從1348萬m3，減少為1145萬m3，淤積量達203 萬m3。

（4）內(nèi)源污染嚴重。污染物沉入河道底部，在各種微生物、細菌的作用下，逐漸腐化造成底泥淤積。而在雨季或徑流量較大的時候， 淤積的底泥被水流擾動，再懸浮釋放出大量污染物質(zhì)，對水體造成二次污染。

3 底泥特性分析及質(zhì)量評價

3.1 底泥工程特性

圖1 水質(zhì)及底泥取樣點布置

底泥檢測結(jié)果顯示： 底泥含水率在30%～70%之間，表層（0～1.0m）含水率的平均值為60%，總體含水率偏高； 總氮含量在0.50～7.28mg/g之間， 平均值為1.53mg/g； 總磷含量在0.3～2.0mg/g之間， 平均值為0.54mg/g；有機質(zhì)含量在0.92%～8.60%之間，平均值為2.96%，有機質(zhì)的來源主要為兩岸溝口輸入；重金屬含量除N6、N7 兩個點位的銅超過下限外 （不超過上限），其余點位都低于下限值；有機碳含量大部分高于下限值但低于上限；而在表層淤泥，油類的含量大部分超過上限，油類污染嚴重。底泥顆粒分布為：粉砂含量22.4%～67.2%，平均52.8%；黏土含量8.36%～29.7%，平均19.3%；砂含量6.79%～49.5%，平均26.7%。

3.2 底泥質(zhì)量評價

根據(jù)疏浚物的特性、 污染物含量水平及其對海洋環(huán)境的影響程度，疏浚物分為3類，如表2。

表2 底泥質(zhì)量分類統(tǒng)計

4 清淤整治工程實踐

本工程整治總體思路是“內(nèi)源削減、水質(zhì)凈化、生態(tài)修復(fù)、景觀建設(shè)”，基于環(huán)境效果出發(fā)，以水質(zhì)目標為導向，通過工程和非工程措施的實施，統(tǒng)籌流域控制、水陸一體、協(xié)同治理。工程分成北港段水域、南港段水域、 內(nèi)湖、 東湖至東湖水閘連通水道四塊進行，其中北港段清淤面積12.31萬m2，南港段清淤面積21.81萬m2，內(nèi)湖清淤面積205.24萬m2，連通水道清淤面積3.90萬m2，總清淤面積243.27萬m2。 工程環(huán)保清淤技術(shù)思路如圖2。

圖2 環(huán)保清淤技術(shù)思路

4.1 清淤深度控制

采用沉積學法，考慮不同區(qū)域、不同下墊面機械疏挖作業(yè)的精度問題、 生態(tài)恢復(fù)需要情況， 根據(jù)底泥鉆孔取樣柱狀圖確定清淤深度，如表3。

表3 分區(qū)清淤深度確定值 單位：m

4.2 底泥疏浚及輸送

工程疏浚區(qū)位于東湖湖區(qū)，疏浚面積較大、疏浚水深差異明顯，平均疏浚泥深為0.6～0.7m。 疏浚設(shè)備需從公路等陸路調(diào)運至施工現(xiàn)場，并且設(shè)備需要安裝高精度定位裝置，以便控制挖泥船進行精確施工。 結(jié)合本次實施的環(huán)保疏浚分區(qū)污染底泥特性、周邊地理環(huán)境、水深條件、施工要求等，清淤方式選擇如表4。

表4 清淤方式選擇

采取環(huán)保絞吸式挖泥船作為本次環(huán)保疏浚疏挖主要設(shè)備， 環(huán)保絞吸式挖泥船距離護岸不小于10m，距離橋梁不小于20m，距離水閘不小于100m。 而對于護岸、橋梁、棧道等，由于涉及建筑物基礎(chǔ)等問題，則采用清淤效果好，二次污染小，對建筑物影響較小的移動式吸泥泵。根據(jù)各疏浚分區(qū)的位置分布，本工程整體施工順序為北港段水域→南港段水域→內(nèi)湖→連通水道。

經(jīng)過考慮疏浚區(qū)與底泥處理場地的距離范圍，對于污染底泥疏挖、 輸送工藝流程有3種方案可供選擇：①環(huán)保絞吸式挖泥船+輸泥管線（小于2km）；②環(huán)保絞吸式挖泥船+輸泥管線+接力泵站+輸泥管線（大于3km）；③環(huán)保絞吸式挖泥船+駁船+吹泥船（大于6km）。 其比選如表5。

表5 底泥疏挖、輸送方案比選

東湖水域東西寬約1.5km，南北長約3.5km，綜合考慮各疏浚分區(qū)地理位置， 采用輸泥管線輸送方式可滿足要求。 本次淤泥輸送采用2種方式：湖區(qū)采用環(huán)保絞吸式挖泥船+管道輸送， 近岸采用移動吸泥泵+泥駁輸送。

道數(shù)p為100，道間距Δp=0.000 03 m/s，起始范圍為(pmin,pmax)=(200×10-5,500×10-5)，截距τ道數(shù)為1 000，截距間隔Δτ=0.2 ms, (τmin,τmax)=(0,199.8)。

4.3 底泥處理及資源化利用

4.3.1 底泥處理

根據(jù)疏浚分區(qū)、淤泥運輸距離及淤泥干化后處置， 采用位于大門山公園東南側(cè)的1#淤泥干化場作為淤泥干化場。 該場址位于東湖中心位置，淤泥管道運輸方便，占地面積18 萬m2，可以干化處理277.93萬m3的淤泥量。淤泥經(jīng)脫水干化處理后，外運作為綠化用土和回填用土，可以節(jié)省投資。

淤泥干化場位于大門山西南側(cè)， 考慮淤泥干化后作為綠化用土、 回填用土， 泥餅含水率要求小于40%，采用板框壓濾機脫水設(shè)備處理淤泥，其工藝流程如圖3。

圖3 板框壓濾脫水流程

表6 污泥脫水工藝比選

疏浚淤泥經(jīng)板框壓濾機處理后含水率達40%，能夠滿足回填土的要求， 并且固化土具有不產(chǎn)生固結(jié)沉降、強度高、透水性小等優(yōu)點，可以免去進行碾壓、地基處理施工，作為工程用土可行。 經(jīng)底泥檢測沒有重金屬污染物濃度超標，作為綠化用土可行。干化后底泥剩余量的計算如式（1）。

式中 P1、P2為含水率；V1、V2為體積。

本工程清淤總量339.40萬m3（自然方），干化后底泥剩余量為145.73萬m3，干化處理后的淤泥作為綠化用土、工程回填用土方案可行，淤泥處置主要用于場地回填、護岸回填、綠化地形塑形等，以實現(xiàn)淤泥資源化合理處置。

4.4 余水處理

根據(jù)底泥檢測報告，底泥無重金屬污染。因此對于本工程考慮控制SS為主要控制指標， 并且處理后的余水排放要滿足GB18918—2002 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》的排放標準。本項目每天處理的淤泥V1為13576m3，平均含水率P1為65%；絞吸上岸的淤泥含水率為P2為90%； 淤泥濃縮或者脫水時，污泥中固體質(zhì)量守恒， 固化完淤泥含水率P3為50%，根據(jù)式（2）：

式中 C為淤泥固體物的濃度；V為淤泥體積；P為淤泥含水率。

由計算可知，每天處理含水率90%的淤泥體積V2為47516m3， 每天固化完含水率50%淤泥體積V3為9503m3，則壓濾總余水量38013m3。 此外，板框壓濾機每天反沖洗用水總量約800m3，場地清洗每天用水總量約500m3，故本項目每天總余水量約39313m3。

本工程余水處理流程如圖4，擬投入一體化設(shè)備處理壓榨處理系統(tǒng)產(chǎn)生的余水，每座規(guī)模5000t/d，共8座，日處理量共計40000m3/d，滿足每日39313m3余水的產(chǎn)生量，采用“微絮凝+微濾”工藝處理余水。 根據(jù)水質(zhì)檢測報告， 東湖水質(zhì)SS≤30mg/L， 滿足處理要求。 而處理完后的出水水質(zhì)SS小于等于5mg/L，處理后的余水滿足一級A 排放標準。

圖4 余水處理流程

4.5 清淤整治工程效益

東湖底泥疏浚工程的實施是改善寧德市山水環(huán)境的重要舉措，在環(huán)境、社會、經(jīng)濟方面具有顯著效益：

（1）環(huán)境效益。 通過底泥疏浚工程，可以大幅度地削減水體中的沉積污染物含量， 改善湖區(qū)水環(huán)境容量；有效移除湖區(qū)內(nèi)源污染物，減少底泥氨、磷等相間隙水的擴散風險，保證上覆水體的水質(zhì)，降低東湖富營養(yǎng)化水平。

（2）社會效益。 促進東湖生態(tài)景觀恢復(fù)，改善城市面貌、提高城市宜居水平；確保水環(huán)境安全，保障人民身體健康；加強防洪減災(zāi)功能。

（3）經(jīng)濟效益。 通過工程的實施，將處理后的淤泥作為綠化用土和工程回填用土， 實現(xiàn)了淤泥資源化處置，為本工程取得最佳經(jīng)濟效益。 同時，能夠促進東湖及周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境改善， 吸引游客到此旅游，增加收入，為當?shù)芈糜螛I(yè)發(fā)展提供了堅實基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

工程采用底泥疏挖及輸送、余水處理、底泥處理及資源化利用等方式進行清淤處理。 湖區(qū)底泥采用環(huán)保絞吸式挖泥船+管道輸泥，近岸底泥采用移動吸泥泵+泥駁輸送， 采用板框壓濾工藝對底泥進行處理，余水采用“微絮凝+微濾”工藝處理，干化后淤泥采用綠化用土+工程用土處置方案。本項目工程效益明顯，項目實施將大大改善東湖片區(qū)面貌，對提高環(huán)境質(zhì)量和生活品質(zhì)， 滿足群眾日益增長的物質(zhì)文化需求，有著積極的作用。