劉存莉

(廣西交科集團有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

近幾年來，南寧市加強了對黑臭水體的治理，取得了顯著的成效。黃泥溝位于心圩江左岸的安吉片區(qū)，上游幾乎沒有天然徑流補給，主要排放周邊區(qū)域的徑流雨水，兩側(cè)生活污水直排入黃泥溝，導致黃泥溝水環(huán)境質(zhì)量逐步惡化，成為黑臭水體。受城市建設的影響，河道周邊的地塊逐漸被侵占，渠道過水斷面狹小，流域內(nèi)洪澇災害頻發(fā)。

本文以南寧市黃泥溝水環(huán)境綜合整治工程為例，對其黑臭水體和內(nèi)澇的成因進行剖析，研究流域水環(huán)境的系統(tǒng)整治方案，以期為同類型的水環(huán)境治理提供借鑒。

1 項目概況

黃泥溝上游流經(jīng)區(qū)域主要是農(nóng)田，排口較少；中游主要流經(jīng)城中村，排口密集；下游進入心圩江河流。河道全長約6.3 km，河道寬為1.5～10 m，服務流域面積5.63 km2，旱季水流較小，主要為周邊居民污水的排入，旱季水深約0.5 m，河底積淤嚴重，淤積深度約為0.3～0.8 m，局部到達1.5 m，水體發(fā)黑發(fā)臭，是非常典型的城郊結合臟亂差河道。

對河道水體透明度、溶解氧(DO)、氧化還原電位(ORP)及氨氮(NH3-N)4個指標進行檢測，分別對黃泥溝A段(流經(jīng)城中村段)和B段(流經(jīng)農(nóng)田段)取樣檢測。檢測結果表明：B段由于排口較少，水質(zhì)稍好，屬于輕度黑臭水體；A段河道屬于黑臭水體，部分水體透明度和氨氮指標達到重度黑臭水質(zhì)[1]。

2 污染源成因分析

黃泥溝兩岸主要污染為沿線農(nóng)田徑流的化肥污染、小作坊排污和城中村排污。在流經(jīng)城中村時接納了大量的污水，由于其斷面尺寸大，污水流速低，導致渠內(nèi)淤積嚴重，加上無人清理，造成晴天時惡臭四溢，周邊居民苦不堪言。經(jīng)調(diào)查，分析結果如下。

2.1 點源污染

直排口總共有281個，大部分直排口位于城中村內(nèi)，主要為沿河居民生活污水直排、合流制直排或錯混接直排。

沿線排污口類型多樣：(1)沿線附近居民將廚房、衛(wèi)生間等生活污水未經(jīng)化糞池處理就直排入河道內(nèi)；(2)屋面雨水和生活污水進入化糞池內(nèi)，然后再排入河道；(3)城中村內(nèi)主要排污管，為雨污水合流管道；(4)沿線市政道路合流直排口。

經(jīng)測算，生活污水直排、合流制直排和錯混接直排污染負荷占比分別為30.45%、24.71%、10.13%。

2.2 面源污染

黃泥溝河道匯水面積較大，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，流域范圍內(nèi)的生活垃圾、建筑垃圾、養(yǎng)殖場垃圾隨意堆放，初期雨水徑流將大量污染物帶入到河道中；村落洗衣用水及清洗地面的排水直接散排流入河道；河道流經(jīng)農(nóng)田段，在雨水徑流作用下，將化肥、農(nóng)藥等污染物帶入河道。經(jīng)測算，面源污染負荷占比為33.55%。

2.3 內(nèi)源污染

河道淤積十分嚴重，淤泥層深度約為0.3～0.8 m，個別位置淤泥厚度超過1.5 m，有機質(zhì)含量為14.67%。汛期漲水時，底泥被掀起，吸附在底泥顆粒上的污染物與孔隙水發(fā)生交換，向外釋放污染物，造成水體二次污染。經(jīng)測算，內(nèi)源污染負荷占比為1.16%。

2.4 黑臭水體成因分析

城市黑臭水體的形成原因很復雜，是多種因素綜合作用的結果[2]。主要原因為污水排放量大幅增加，致使大量污染物直接排入河道，使水體中的COD、N、P等污染物濃度嚴重超標。黃泥溝作為城市主要排水河道，其水環(huán)境質(zhì)量在城市開發(fā)建設過程中逐步惡化，背后的原因可以說是集中了所有城市內(nèi)河污染的因素：一方面污染物的輸入量遠超河道自我凈化能力，破壞了河道原有生態(tài)系統(tǒng)；另一方面在開發(fā)過程中人為改變破壞了河道的生態(tài)系統(tǒng)，削弱了河道自我凈化能力。

3 內(nèi)澇原因和分析

黃泥溝在城中村段基本上為渠道的方式，引起城中村內(nèi)澇主要原因如下：

(1)現(xiàn)狀違章建筑占用了河床，導致河道過流斷面減少，從而極大影響渠道排水，當連降暴雨時，兩岸極容易造成積澇成災，沿線居民樓被水浸泡。

(2)渠道淤積嚴重，部分河段淤積深度1.5 m以上，導致過水斷面縮窄。

(3)沿線共6座橋涵建設年代久遠，建設標準低，橋涵過水斷面不足，形成排水瓶頸，導致排水不暢。

(4)下游出口處通過DN 1 800管流入心圩江，斷面遠遠不夠，在該處形成瓶頸，導致上游水位上升。當上游水位上升至74.24 m后可經(jīng)過西大湖攔水壩溢流進入西大湖，此時黃泥溝上游已經(jīng)形成內(nèi)澇。

4 綜合整治思路和方案

黃泥溝作為承擔片區(qū)雨水排水通道的主要水體，解決內(nèi)澇和黑臭問題是首要兩大任務。解決內(nèi)澇，可通過擴大渠道斷面、提升渠道的排水能力來實現(xiàn)；解決黑臭問題，可從源頭著手治理，控制污水流入河道內(nèi)。

此外，結合城中村治理，除了考慮解決內(nèi)澇和黑臭問題外，應同步提升河道水生態(tài)環(huán)境和周邊環(huán)境。

對現(xiàn)狀和規(guī)劃進行綜合評估后，從“水生態(tài)、水環(huán)境、水資源、水安全”角度提出了“一河三段”的分段、分功能的整治思路。一河即為黃泥溝整體治理，明確河道的定位；三段即把上游流經(jīng)農(nóng)田段劃分為上段，中游流經(jīng)城中村段劃分為中段，下游進入心圩江段劃分為下段。

上段污染物相對較少，兩岸農(nóng)田較多，該段的側(cè)重點為水生態(tài)；中段排口較多，流經(jīng)城中村、市場等地，污染嚴重、內(nèi)澇頻發(fā)，該段的側(cè)重點為水安全和水環(huán)境；下段接近心圩江流域，在此處主要為濕地公園，因此下段的側(cè)重點為水環(huán)境和水資源。

黃泥溝河道整體治理思路如下(見圖1)：

圖1 分段整治示意圖

(1)河道線路走向。河道盡量與現(xiàn)狀河道線相匹配，在滿足功能的前提下，減少拆遷量、控制投資、整合集約用地。在局部地方進行微調(diào)，使河道與相關規(guī)劃協(xié)調(diào)，盡量減少遠期的二次改造。

(2)河道斷面布置。根據(jù)規(guī)劃，排澇按20年一遇標準，在滿足防洪排澇的前提下，根據(jù)分段情況采用不同的斷面形式，不但節(jié)約投資和減少拆遷，且斷面形式的變化，給人不同感官視覺的變化，達到更好的景觀效果。

(3)在河道兩側(cè)設置4 m的親水步道。有利于截污管的敷設，而且為周邊居民提供休閑和健身場所，大大提高了周邊居民的生活幸福感。

(4)增加生態(tài)補水。在起點處進行補水，水源來自江北區(qū)生態(tài)基流補水項目。河內(nèi)水位控制在0.4 m，河底種植沉水植物。系統(tǒng)構建后，沉水植物覆蓋率≥60%，水生植物保持四季常綠，顯著提升水體景觀。

4.1 上游段治理方案

該段的治理主要以“水生態(tài)”為主，盡量維持現(xiàn)狀生態(tài)，減少對現(xiàn)狀的干擾。由于河道與周邊環(huán)境已經(jīng)形成了完善、平衡的生態(tài)系統(tǒng)，因此保留該段的河道走向，不破壞現(xiàn)狀河道駁岸。結合海綿城市理念采用初雨徑流污染控制技術，以生物滯留設施為主，為預防較大地面徑流直接進入河道，在河道兩岸沿綠道設置植草溝和下沉綠地，進一步削減農(nóng)田雨水徑流沖刷產(chǎn)生的面源污染，進行生態(tài)攔截和凈化，削減入河污染負荷[3]。

4.2 中游段治理方案

該段河道主要流經(jīng)城中村，城中村排污治理是當前管網(wǎng)改造的普遍難題為“雨污不分家”，排污要治理，雨水內(nèi)澇同樣要解決。該段渠道兩岸存在較多現(xiàn)狀建筑，兩側(cè)空間擠占嚴重，工程可用空間有限，紅線范圍寬14～19 m，采用矩形斷面，渠道寬度≥6.0 m。本段的側(cè)重點為“水安全”和“水環(huán)境”的具體實施思路。

4.2.1 內(nèi)澇解決方案

(1)優(yōu)化河道線型。對沿線的局部覆蓋渠道段采取掀蓋處理，對局部進行裁彎取直改線處理，減少拆遷、避讓古樹、古廟，更有利于提高河道的行洪安全。

(2)改造沿線橋涵。項目設計范圍內(nèi)沿線有6座現(xiàn)狀橋涵，橋涵的斷面和標高均無法滿足行洪需求，阻水嚴重，對現(xiàn)狀橋涵拆除并采用投資較低的箱涵形式來替代。

(3)出口改造。黃泥溝河道終點通過廣西大學雁歸湖排入心圩江，由于黃泥溝水質(zhì)污染嚴重，廣西大學在雁歸湖上游建設攔水壩，原本流向雁歸湖的雨水受阻后，折返進入安陽路DN1 800雨水管道。由于管徑DN1 800斷面尺寸過小，導致黃泥溝上游水位上升，流域內(nèi)城中村等地經(jīng)常形成內(nèi)澇。

黃泥溝水質(zhì)改善后，可拆除廣西大學雁歸湖的攔水壩，并在雁歸湖前后設置控制閘，然后通過該湖排往心圩江。

4.2.2 黑臭水體整治方案

本研究結合不同的植物mtDNA提取方法，并對前期本實驗室使用的提取方法作出改進，優(yōu)化了差速離心過程中的離心力與離心時間，最大程度地去除了經(jīng)組織搗碎機搗碎后的一些細胞雜質(zhì)，從而獲得了大量非純化線粒體，并進一步針對蔗糖密度梯度鋪設比例作出改進。結果表明，改進后的方法能夠完全去除葉綠體等雜質(zhì)污染，最終獲得純凈的線粒體。

(1)截污納管。通過完善污水管網(wǎng)體系，將外來污水納入管網(wǎng)收集處理，有效削減入河污染負荷。根據(jù)排查的資料，現(xiàn)有黃泥溝的排放口共有281個。排口大部分為周邊居民排水口，也有市政雨水直排口。為杜絕污水排入黃泥溝，在渠道兩側(cè)設置截污管。在截污管前設置截流井，為減少初雨污染，采取在進入渠道前設置智能分流井，截流的初雨進入截污管[4]。

(2)內(nèi)源治理。對全線進行清淤，采用排干清淤方式。干挖清淤優(yōu)點是清淤徹底，質(zhì)量易于保證而且對于設備、技術要求不高；產(chǎn)生的淤泥含水率低，易于后續(xù)處理。處置后的淤泥經(jīng)二次處理后，用于黃泥溝和心圩江河道整治綠化用土。

4.3 下游段治理方案

下游段河道兩岸規(guī)劃控制線較寬，紅線范圍34～85 m，臨近廣西大學雁歸湖和心圩江濕地公園。廣西大學雁歸湖是景觀湖泊，經(jīng)常取水進行綠化、道路等澆灑，對水質(zhì)要求較高；心圩江打造的是濕地公園，親水性極強。鑒于此，該段的側(cè)重點為“水環(huán)境”和“水資源”，由于該段河道比較寬闊，便于征地，采用梯形斷面，河道最小底寬為8～10 m，左右邊坡坡度為1∶2。

(1)生態(tài)護岸。渠道橫斷面設計以保護、創(chuàng)造生物良好的生存環(huán)境和自然景觀為前提，以具有一定強度、安全性和耐久性為標準選定護岸結構型式。根據(jù)斷面不同形式，護岸結構型式主要有兩種：對于現(xiàn)狀河道斷面較寬，兩岸規(guī)劃控制線也較寬的地段，盡量采用斜坡式護岸型式；對于現(xiàn)狀河道斷面較窄，兩岸規(guī)劃控制線也較窄的地段，則采用生態(tài)型擋土墻結構型式。

(2)活水保質(zhì)。為了加快河道生態(tài)修復、增植補綠，種植水生植物，恢復河道自凈功能[5]。對清淤后的河道進行土壤底質(zhì)改良，保證水生植物生長。改良措施為換填塘泥，換填深度為0.1 m。根據(jù)南寧氣候特點，采用種植刺苦草、葉黑藻、小茨藻三種水生植物。根據(jù)水生植物的適合生長的最小水深為20 cm，在河道內(nèi)每間隔一定距離設置擋水壩蓄水，在黃泥溝起點處進行補水，使河內(nèi)水位控制在0.4 m。系統(tǒng)構建后，沉水植物覆蓋率≥60%，水生植物保持四季常綠，顯著提升水體景觀。水體實施生態(tài)修復和構建后，內(nèi)部形成完善的生態(tài)結構，能形成長效自凈功能，長久保持健康的生態(tài)系統(tǒng)和良好的水質(zhì)，水質(zhì)清澈見底。

5 工程效益

黃泥溝綜合整治工程2020年12月竣工，本段總投資約3億元。通過一系列工程和生態(tài)措施的綜合應用，已完成治理，轉(zhuǎn)入運營期。內(nèi)澇已經(jīng)消除，水質(zhì)變化情況見圖2，透明度、溶解氧和氧化還原電位顯著上升，氨氮顯著下降，水體顏色開始發(fā)生變化?？⒐?80 d后氨氮降至5 mg/L左右，氨氮下降率達90%，水體變清，透明度可穩(wěn)定達到45 cm以上。通過定期維護清理水面垃圾，培養(yǎng)挺水和沉水植物，河道狀態(tài)開始穩(wěn)定達到消除黑臭要求，水體最好狀態(tài)下部分指標可達到地表Ⅳ類水標準，魚蝦重現(xiàn)，周邊水環(huán)境和水生態(tài)質(zhì)量得到明顯提升。

(a)透明度

6 結語

老舊城區(qū)的黑臭水體整治受限于現(xiàn)狀基礎設施和用地條件等因素，整治難度大且難以長治久清，應從綜合整治理念出發(fā)，在通過對河道內(nèi)澇和污染源進行充分調(diào)查分析的基礎上，用系統(tǒng)化、多維化的治水理念進行整體規(guī)劃，通過提升渠道的排水能力和防洪排澇能力來實現(xiàn)水安全，同時采取“控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復、活水保質(zhì)”的技術路線，從污染源頭著手治理，控制污水流入河道內(nèi)。

本項目施工完成后，黑臭水體已不存在，渠道排水順暢，沒有出現(xiàn)暴雨后周邊居民房子被淹的情形。項目改善了周邊居民的生活環(huán)境，得到了居民的一致好評，取得良好的工程效益和社會效益。