于龍娟

(上海勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,上海 200434)

浙江省桐鄉(xiāng)市位于長(zhǎng)江三角洲2個(gè)最大城市上海與杭州之間,水陸交通十分便捷。近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)和城市化的快速發(fā)展,為保障桐鄉(xiāng)市城鄉(xiāng)居民用水安全、改善區(qū)域水環(huán)境、提升城市品位、增強(qiáng)防洪排澇和調(diào)蓄功能,浙江省發(fā)改委于2009年12月批準(zhǔn)《關(guān)于桐鄉(xiāng)應(yīng)急備用水源工程項(xiàng)目建議書(shū)的請(qǐng)示》,又于2010年10月批復(fù)了 《關(guān)于桐鄉(xiāng)應(yīng)急備用水源工程可行性研究報(bào)告》(浙發(fā)改農(nóng)經(jīng)[2010]956號(hào)),同意建設(shè)桐鄉(xiāng)應(yīng)急備用水源工程。

1 工程任務(wù)和規(guī)模

桐鄉(xiāng)應(yīng)急備用水源工程位于桐鄉(xiāng)市城區(qū)東部,總占地面積約80.07 hm2。工程湖區(qū)主要功能定位為有應(yīng)急備用水源、兼有城市景觀、區(qū)域水環(huán)境改善、城市防洪排澇調(diào)蓄等綜合功能。根據(jù)桐鄉(xiāng)市城市總體規(guī)劃以及相關(guān)規(guī)劃,湖區(qū)建成后,近期的取水水源為本地河網(wǎng);遠(yuǎn)期取水水源為太湖優(yōu)質(zhì)水源,作為水廠引水調(diào)節(jié)池,提高桐鄉(xiāng)市飲用水供水保障能力。

工程設(shè)計(jì)水平年:工程設(shè)計(jì)水平年為2020年,工程供水范圍為桐鄉(xiāng)市市域范圍內(nèi)的所有居民?？紤]到工程所在位置的河網(wǎng)特性,確定該工程應(yīng)滿(mǎn)足應(yīng)急供水天數(shù)為6 d,應(yīng)急供水備用水量不少于173萬(wàn)m3。蓄水保證率及供水期保證率達(dá)到97%以上。

人工湖規(guī)模:人工湖總庫(kù)容為258.6萬(wàn)m3,其中用于應(yīng)急供水蓄水庫(kù)容為175.9萬(wàn)m3,蓄澇庫(kù)容為29.2萬(wàn)m3。工程正常蓄水位2.40 m,死水位-2.30 m;最高蓄水位采用2.86 m。工程防洪設(shè)計(jì)洪水位采用水位頻率分析結(jié)果,即50 a一遇最高設(shè)計(jì)洪水位為3.05m,100 a一遇最高洪水位為3.21 m。

水工建筑物規(guī)模:火燒橋港湖區(qū)水泵站流量為4 m3/s,生態(tài)引水泵站流量為0.1m3/s;新開(kāi)河生態(tài)引水泵站流量為0.25 m3/s;費(fèi)家埭港排水閘、蓮花橋港東排水閘閘門(mén)凈寬均為6 m,水閘底檻高程均為-0.8 m;蓮花橋港西排水閘閘門(mén)凈寬為10m,水閘底檻高程為-0.8 m,便于清淤船通過(guò)。

2 水質(zhì)凈化工程設(shè)計(jì)

2.1 生態(tài)凈化原理[1]

根據(jù)湖區(qū)的功能要求,湖區(qū)水質(zhì)主要指標(biāo)近期達(dá)到Ⅳ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn),遠(yuǎn)期達(dá)到Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)。湖區(qū)水體水質(zhì)的凈化與維持應(yīng)以水生態(tài)系統(tǒng)基本原理和生態(tài)工程的基本原則為指導(dǎo),通過(guò)攔截外部入湖污染物,建立湖區(qū)內(nèi)部水循環(huán)系統(tǒng),并構(gòu)建較為完整的水生生態(tài)系統(tǒng),利用水生態(tài)系統(tǒng)的凈化和自我維持能力,改善及維持湖區(qū)水體的水質(zhì),從而為桐鄉(xiāng)提供應(yīng)急備用水源。

水生植物是水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ),沉水植物在湖區(qū)里進(jìn)行水下光合作用,釋放出大量的溶解氧,吸收水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽,形成水域生態(tài)自?xún)?并產(chǎn)生他感作用進(jìn)一步抑制藍(lán)藻。水生植被恢復(fù)后,促進(jìn)有益微生物向底泥擴(kuò)散,促進(jìn)底泥氧化還原電位升高,有利于水生昆蟲(chóng)和水生底棲生物的大量滋生,在水生植被共生作用下,形成底泥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的封存和生態(tài)鏈自?xún)?(物質(zhì)能量的逐步吸收轉(zhuǎn)化)。沉水植物初步穩(wěn)定后,再逐步向水體中引入螺、貝、魚(yú)、蝦類(lèi)等高級(jí)水生動(dòng)物,通過(guò)食物鏈把水體中的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移出去,徹底降低水體中的營(yíng)養(yǎng)化程度,長(zhǎng)期維持湖區(qū)水體水質(zhì)。生物鏈構(gòu)建示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 生物鏈構(gòu)建示意圖

2.2 工程總體布置

桐鄉(xiāng)應(yīng)急備用水源地以水安全為前提,為保障湖區(qū)優(yōu)良水質(zhì),突出景觀效應(yīng),水體的生態(tài)凈化系統(tǒng)構(gòu)建及水質(zhì)維持是工程建設(shè)的核心問(wèn)題。在生態(tài)完整性的基礎(chǔ)上,根據(jù)湖區(qū)的形狀及來(lái)水等情況,把入湖河道及湖區(qū)分為生態(tài)強(qiáng)化凈化和深度凈化2個(gè)主體功能區(qū)。生態(tài)強(qiáng)化凈化區(qū)主要位于“湖區(qū)”東側(cè)的入湖河道,面積為10.5萬(wàn)m2,主要功能是對(duì)南永興港的水源進(jìn)行強(qiáng)化凈化,水質(zhì)達(dá)到要求后再進(jìn)入主湖區(qū),改善主湖區(qū)水質(zhì),降低營(yíng)養(yǎng)鹽水平,減少主湖區(qū)發(fā)生 “水華”的可能性;深度凈化區(qū)為主湖區(qū),面積約為50萬(wàn)m2,主要功能是維持及凈化水質(zhì),對(duì)于已經(jīng)過(guò)生態(tài)強(qiáng)化凈化區(qū)凈化后的入湖水質(zhì)進(jìn)行深度凈化,進(jìn)一步降低湖區(qū)的營(yíng)養(yǎng)鹽水平,同時(shí)通過(guò)高等水生生物間的他感作用,抑制藻類(lèi)的生長(zhǎng)及爆發(fā),使水質(zhì)保持在Ⅳ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)。湖區(qū)各分區(qū)的設(shè)計(jì)總體思路見(jiàn)表1。

表1 湖區(qū)功能分區(qū)統(tǒng)計(jì)表

2.3 生態(tài)工程布置[2-3]

根據(jù)工程設(shè)計(jì)原則,結(jié)合湖區(qū)的形態(tài)及功能分區(qū),生態(tài)凈化工藝流程見(jiàn)圖2。對(duì)于生態(tài)強(qiáng)化凈化區(qū)采用預(yù)處理區(qū)、復(fù)合濕地區(qū)及沉水植物區(qū)3級(jí)處理凈化工藝,通過(guò)活性生物填料及復(fù)合濕地的共同作用,降低入湖營(yíng)養(yǎng)鹽負(fù)荷。環(huán)湖設(shè)置雨水截污系統(tǒng),對(duì)于初期雨水進(jìn)行截污,減少入湖污染物。湖區(qū)設(shè)置水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng),通過(guò)2個(gè)水質(zhì)固定監(jiān)測(cè)站及3個(gè)水質(zhì)浮動(dòng)站對(duì)水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),掌握水質(zhì)變化趨勢(shì),提高應(yīng)急預(yù)警能力。

圖2 生態(tài)凈化工藝流程圖

2.3.1 預(yù)處理區(qū)

預(yù)處理區(qū)是生態(tài)凈化工藝的重要前置單元,具有以下功能:

(1)沉降大顆粒泥沙,通過(guò)水流的減緩、創(chuàng)造有利于泥沙沉積的緩解,吸附水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),初步凈化水質(zhì),攔截細(xì)小懸浮物,提高水體透明度;

(2)加大水中的溶解氧,增加強(qiáng)化預(yù)處理系統(tǒng)的氧化還原能力,凈化水質(zhì);

(3)對(duì)后續(xù)的生態(tài)濕地起緩沖調(diào)節(jié)作用,起到均勻給水的作用。

2.3.2 復(fù)合濕地區(qū)

(1)主要以挺水植物為主,適當(dāng)配置浮葉及沉水植物,通過(guò)局部的基底處理,吸附攔截水中的懸浮物,進(jìn)一步提高水體透明度,吸收水中營(yíng)養(yǎng)鹽,降低水體污染物濃度。

(2)能較好解決年內(nèi)植物生長(zhǎng)茬口問(wèn)題,保障生態(tài)系統(tǒng)凈化功能的有效性與穩(wěn)定性。

(3)能為微生物的生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的載體環(huán)境,為微生物吸收分解水中污染物質(zhì)提供保障。

(4)濕地生物的生長(zhǎng)具有一定的景觀美化作用。

2.3.3 沉水植物區(qū)

沉水植物凈化系統(tǒng)是生態(tài)凈化工藝的保障單元,主要利用經(jīng)篩選的沉水植物,快速構(gòu)建穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng),發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)凈化功能。其主要功能如下:

(1)利用水生植物及微生物的吸收、吸附及降解作用,進(jìn)一步降低水中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度;

(2)經(jīng)此單元處理后,會(huì)使水體pH值略微升高,呈現(xiàn)弱堿性,增強(qiáng)水體的氧化能力,促進(jìn)酸堿平衡;

(3)此單元光合作用釋放的氧分子不但可以提升水體溶解氧,且對(duì)細(xì)菌具有較強(qiáng)的殺滅作用。

2.3.4 深度凈化區(qū)

深度凈化區(qū)是為主湖區(qū),包括湖濱綠帶、深度凈化帶、湖心島濕地及生態(tài)湖心,具有儲(chǔ)水及深度凈化的功能,通過(guò)水生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建,通過(guò)植物凈化、生物操縱、水力調(diào)度等技術(shù)的應(yīng)用,強(qiáng)化凈化功能,維持水質(zhì)穩(wěn)定,防止富營(yíng)養(yǎng)化,改善區(qū)域生態(tài)景觀。

3 結(jié) 語(yǔ)

該工程采用的生態(tài)水質(zhì)凈化工藝,有效地保護(hù)和改善了入湖水質(zhì),為桐鄉(xiāng)市供水安全提供了基礎(chǔ)和保障,并降低水廠的水處理成本及技術(shù)難度,適應(yīng)桐鄉(xiāng)市經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要。因此,為打造生態(tài)桐鄉(xiāng)、水綠桐鄉(xiāng),建設(shè)桐鄉(xiāng)市區(qū)飲用水源生態(tài)凈化工程是十分必要和緊迫的。為了保證更好地發(fā)揮工程的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,建議應(yīng)做好以下幾點(diǎn):

(1)開(kāi)展地區(qū)水源地保護(hù)區(qū)劃定和水源地保護(hù)辦法或條例的制定工作,以法規(guī)的形式保障水源地水質(zhì)安全;

(2)加強(qiáng)區(qū)域工業(yè)、生活、農(nóng)業(yè)等污染源治理,控源減污,抑制取水口水質(zhì)惡化趨勢(shì);

(3)建議進(jìn)一步研究此工程與浙江省嘉興市太湖取水(西片)工程的銜接,研究與太湖取水工程的相關(guān)調(diào)度。

[1]李剛,李斌,劉麗,等.深圳市龍崗區(qū)應(yīng)急備用水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)與分析 [J].現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué),2008,35(23):4 706-4 710.

[2]胡偉,左倬,魏清福,等.太湖東部地區(qū)利用太湖規(guī)劃建設(shè)備用水庫(kù)實(shí)踐Ⅰ—以東太湖吳江應(yīng)急備用水庫(kù)建設(shè)為例[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(12):7 354-7 355,7 424.

[3]胡偉.太湖東部地區(qū)利用太湖建設(shè)備用水源地的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(9):5 221-5 222.