上海臨港：以總磷控制為主導(dǎo)的滴水湖水質(zhì)保障系統(tǒng)方案

水處理網(wǎng)訊:針對滴水湖流域存在的雨污混接、缺乏面源污染控制措施和優(yōu)質(zhì)補(bǔ)水水源、射河漣河污染直接入湖的現(xiàn)狀，采用水質(zhì)管理TMDL的思路，以總磷控制為主導(dǎo)，構(gòu)建了滴水湖水質(zhì)保障系統(tǒng)方案。水質(zhì)保障方案以控源截污為主，創(chuàng)新性提出使河湖獨(dú)立的閘壩攔截措施，并綜合源頭減排和綜合治理措施，有效保障滴水湖水質(zhì)。

0 引言

湖泊富營養(yǎng)化現(xiàn)已成為全球關(guān)注的環(huán)境熱點(diǎn)問題，富營養(yǎng)化使藻類大量異常繁殖，形成水華，水體透明度及DO濃度降低，從而使水體生態(tài)系統(tǒng)和功能受到阻礙和破壞。根據(jù)國內(nèi)大量湖泊治理的經(jīng)驗(yàn)，湖泊治理以從“工程治污”發(fā)展到“綜合治理”的階段。

磷已被公認(rèn)是決定水域生產(chǎn)率以及影響藻類異常繁殖的限制性因子，磷往往作為富營養(yǎng)化治理中重要組成部分。湖泊中磷根據(jù)來源分成外源性磷和內(nèi)源性磷，目前的研究大多針對內(nèi)源性磷控制技術(shù)，針對外源性磷控制技術(shù)的研究較少。

湖泊由于水面蒸發(fā)等原因，大多需要通過河道進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002），當(dāng)河湖均為Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時，河道總磷濃度為0.3 mg/L，而湖泊總磷濃度要求為0.1 mg/L。若能提高與湖泊連通的河道水質(zhì)或者將河道水經(jīng)過凈化后再補(bǔ)充湖泊，則能有效減少湖泊的入湖污染負(fù)荷，即以控源截污為主。本文在滴水湖現(xiàn)狀分析基礎(chǔ)上，提出以總磷控制為主導(dǎo)的水質(zhì)保障系統(tǒng)方案，以期為類似湖泊治理提供參考。

1 基本情況

1.1 區(qū)域基本情況

臨港滴水湖流域面積67.76 km²，位于上海市東南角，東瀕東海，南臨杭州灣。全區(qū)為灘涂圍墾而成，土質(zhì)為鹽堿沙土，根據(jù)規(guī)劃建成與浦東大片獨(dú)立的圩區(qū)。臨港滴水湖于2002年6月正式開工，于2003年10月基本完工并開閘引水。滴水湖開挖完成后，滴水湖流域逐步按規(guī)劃建設(shè)。圖1和表1展示了滴水湖流域2016年底、2018年底、2035年的建設(shè)進(jìn)展。

1.2 滴水湖水質(zhì)情況

滴水湖呈正圓形，直徑約2 600 m，總面積約556 hm²，蓄水量約1 620萬m³，最深約6.2 m。開挖之初，滴水湖從南匯河網(wǎng)中引入淡水，水質(zhì)情況相對穩(wěn)定，于2006年夏秋季出現(xiàn)微囊藻水華并有加速發(fā)展趨勢。有關(guān)部門結(jié)合研究，通過非經(jīng)典生物操縱技術(shù)、生態(tài)引水、部分河道綜合整治后，水質(zhì)情況趨于穩(wěn)定并有逐年變好的趨勢。但在近期，由于滴水湖流域施工導(dǎo)致的泥沙和地面污染流入，加之區(qū)域內(nèi)部分混接污水直接排入河道等原因，滴水湖水質(zhì)波動較大，并有惡化趨勢（如圖2所示）。

1.3 現(xiàn)狀排水模式

滴水湖流域作為相對圩區(qū)，區(qū)域內(nèi)水系與外河之間已建或規(guī)劃建設(shè)閘壩。區(qū)內(nèi)7條射河與滴水湖相連，降雨較大時通過赤風(fēng)港排海閘將澇水排除。經(jīng)MIKE21建模分析，在滴水湖流域城市不同建設(shè)階段，地面徑流匯入河道水系再外排入海的方式有所不同，主要體現(xiàn)在隨著射河漣河建設(shè)的完善，地面徑流通過旁側(cè)射河漣河排海的比例增加，減少了進(jìn)入滴水湖再排海的徑流量。以2016年、2018年和2035年城市建設(shè)情況為例，

經(jīng)由滴水湖后排除的水量占比分別為64%、59%、46%，這部分水中污染物質(zhì)隨水流進(jìn)入滴水湖，因而入湖水量占比即為河道污染遷移占比。

2 問題分析

2.1 污染直接入河

滴水湖流域內(nèi)采用雨污分流的排水體制，除了科技城區(qū)域采用強(qiáng)排外，區(qū)域內(nèi)雨水大多通過雨水管就近自排進(jìn)入河道。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，滴水湖流域內(nèi)已建居住小區(qū)內(nèi)存在雨污混接現(xiàn)象，下雨時混接污水隨雨水直接進(jìn)入河道。同時，由于已建區(qū)域缺乏徑流污染控制措施，地表初期徑流雨水?dāng)y帶大量污染物直接進(jìn)入河道。另外，由于河道水位較高，雨水管內(nèi)長期有水，造成管道中污染物沉積嚴(yán)重?；旖游鬯?、地表初期徑流雨水和管道沉積物中攜帶的大量污染物直接進(jìn)入河道，并隨著河道進(jìn)入滴水湖(如圖3所示)。

2.2 缺乏優(yōu)質(zhì)補(bǔ)水水源

滴水湖湖面每年蒸發(fā)量約為695萬m³。同時，出海閘每年需不定期排水沖淤以保障主城區(qū)河道過流能力，并且降雨時河湖水位上漲，為保障區(qū)域排水安全，只能開閘放水以控制水位。據(jù)統(tǒng)計，2016年滴水湖沖淤、排水總量5 600萬m³，相當(dāng)于對滴水湖蓄水量交換3.5次，大量水質(zhì)較好的水排出主城區(qū)。

根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，滴水湖流域的主要引水方向?yàn)楸币吓?，但是位于流域北面的綜合區(qū)河道水質(zhì)基本為Ⅲ～劣Ⅴ類，來水水質(zhì)不能滿足生態(tài)補(bǔ)水要求。而區(qū)域內(nèi)河道缺乏水質(zhì)凈化措施，大量未經(jīng)凈化補(bǔ)水直接進(jìn)入滴水湖。由此，主城區(qū)形成了“排好水、補(bǔ)差水”的格局。

3 水質(zhì)目標(biāo)

根據(jù)規(guī)劃要求，滴水湖水質(zhì)要求為Ⅲ~Ⅳ類（總磷濃度要求為0.05~0.1 mg/L），河道水質(zhì)要求為Ⅳ類（總磷濃度要求≤0.3 mg/L），亟待提出有效的水質(zhì)保障方案。

4 系統(tǒng)方案

4.1 削減目標(biāo)計算

結(jié)合滴水湖流域內(nèi)污染源分析，主要污染源為生活污水、農(nóng)業(yè)面源污染、城鎮(zhèn)地表徑流污染和干濕沉降等，分別計算2016年底、2018年底和2035年底水系污染負(fù)荷，并結(jié)合河道遷移污染占比和滴水湖湖面干濕沉降，計算滴水湖污染負(fù)荷。同時，結(jié)合滴水湖Ⅲ類和河道Ⅳ類水環(huán)境目標(biāo)，采用Dillin模型計算TP的水環(huán)境容量，其中滴水湖不均勻系數(shù)取0.6，湖泊取1.0。通過污染負(fù)荷和環(huán)境容量比較，得到污染削減目標(biāo)。從計算結(jié)果來看，滴水湖污染負(fù)荷削減壓力大大高于河道，滴水湖污染控制壓力大，見表2。

4.2 總體思路

基于水環(huán)境保障目標(biāo)，采用TMDL思想，以控源截污為主要措施，對現(xiàn)狀排水模式進(jìn)行調(diào)整，構(gòu)建了源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理的滴水湖水質(zhì)保障總體方案，其中源頭減排方面包括雨污混接改造和源頭雨水凈化，過程控制方面為增設(shè)閘壩使河湖獨(dú)立，系統(tǒng)治理包括生態(tài)護(hù)岸建設(shè)（含排口生態(tài)化處理）、人工濕地凈化、滴水湖及河道的生態(tài)修復(fù)，具體如圖4所示。

4.3 具體方案

4.3.1 源頭減排

雨污混接改造：對現(xiàn)狀臨港家園海事小區(qū)等5個雨污混接小區(qū)進(jìn)行分流改造，其中，陽臺廢水混接雨水管改造共2 019處，廚房及衛(wèi)生間私接排水管入雨水井混接改造共204處，埋地與污混接改造5處。

源頭雨水凈化：針對滴水湖流域內(nèi)建筑與小區(qū)、道路與廣場、綠地系統(tǒng)采用低影響開發(fā)理念進(jìn)行建設(shè)。其中建筑與小區(qū)系統(tǒng)項目12個，包括港城廣場城市綜合體海綿化建設(shè)項目等3個新建項目，上海電機(jī)學(xué)院海綿化改造工程等9個改建項目；道路與廣場系統(tǒng)項目22個，包括水蕓路(N2路~B5路)海綿化建設(shè)工程等17個新建項目，C1道路及綠化改造工程等5個改建項目；綠地系統(tǒng)項目7個新建項目，包括環(huán)湖80 m景觀帶新建及改造工程等。

經(jīng)測算，源頭減排措施能削減污染物總量的30%～40%。

4.3.2 過程控制

閘壩攔截：結(jié)合遠(yuǎn)期河湖建設(shè)，于滴水湖相連的河道處建設(shè)閘壩，通過閘壩調(diào)控，實(shí)現(xiàn)小雨時河道水不進(jìn)入湖，達(dá)到徑流污染控制要求。通過模型分析，閘壩高度控制在2.8 m可控制約95%徑流不進(jìn)入湖，有效保障了滴水湖水質(zhì)。通過區(qū)域水安全分析，閘壩高度控制在2.8 m時，對區(qū)域水安全影響不大。

經(jīng)測算，閘壩攔截可削減剩余污染物的90%（總污染量的50%～55%）。

4.3.3 系統(tǒng)治理

生態(tài)護(hù)岸建設(shè)（含排口生態(tài)化處理）：結(jié)合滴水湖流域新開河建設(shè)，新建生態(tài)護(hù)岸49 km。此外，結(jié)合春華秋色景觀工程、綠麗港和黃日港楔形綠地建設(shè)，同步對現(xiàn)狀23.6 km硬質(zhì)護(hù)岸進(jìn)行生態(tài)化改造?，F(xiàn)狀護(hù)岸有5處雨水排放口，同步進(jìn)行生態(tài)化改造。

人工濕地建設(shè)：沿二環(huán)帶公園設(shè)置循環(huán)凈化濕地，規(guī)模近期為30 hm²，遠(yuǎn)期為60 hm²，水力負(fù)荷不大于0.1 m³/（m²·d），水力停留時間4～8 d。

生態(tài)修復(fù)：通過滴水湖中底棲軟體動物生態(tài)修復(fù)體系與射河/鏈河中沉水植物+底棲軟體動物協(xié)同修復(fù)體系構(gòu)建，改善透明度，預(yù)防藍(lán)藻水華，提升水景觀。根據(jù)現(xiàn)在所掌握的數(shù)據(jù)（濾食性魚類約1 000 t，濾食性軟體動物1 330 t）預(yù)估滴水流域水系生態(tài)系統(tǒng)生物量，見圖5。

經(jīng)測算，至2035年，區(qū)域水系所構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)每年可轉(zhuǎn)換2～2.3 t總磷，占污染物總量13%～15%。

5 結(jié)論

本文以臨港滴水湖污染控制方案為例，結(jié)合現(xiàn)狀問題分析和目標(biāo)要求，構(gòu)建了以控源截污為主要手段、湖泊生態(tài)修復(fù)輔助的湖泊水質(zhì)保障系統(tǒng)方案，為湖泊治理提供新思路，可為其他類似湖泊治理提供參考。

滴水湖污染成因較為復(fù)雜，本文僅考慮了外源性總磷的控制，未涉及內(nèi)源性總磷控制方案，應(yīng)結(jié)合課題開展進(jìn)一步完善。

原標(biāo)題:給水排水|上海臨港：以總磷控制為主導(dǎo)的滴水湖水質(zhì)保障系統(tǒng)方案