重慶市重污染次級河流伏牛溪水污染控制與水質(zhì)改善

　　幾十年來(lái)，我國城市快速擴張、人口劇增、城鎮基礎建設滯后使部分城市河流淪為工業(yè)廢水、生活污水以及農田退水等污廢水的主要通道。這類(lèi)河流受納污染物數量巨大、空間分布集中、河流污徑比高、水體自?xún)裟芰θ�，河流水體容易出現缺氧、富營(yíng)養化甚至黑臭等現象。城市河流的水環(huán)境問(wèn)題是世界上大部分國家發(fā)展工業(yè)化、城市化和集約化形成的“伴隨產(chǎn)物”。為了解決這些問(wèn)題，許多國家和地區對水污染治理及管理進(jìn)行不斷地嘗試和創(chuàng )新。如美國最大日負荷總量(total maximum daily loads, TMDLs)計劃、歐盟水框架指令(European water framework directive, WFD)以及日本流域總量控制計劃等。這些技術(shù)或措施均以水質(zhì)目標為導向，以水生態(tài)系統完整性保護為目標，實(shí)現了從污染物控制向流域水生態(tài)管理的戰略轉型，獲得了良好的治理效果。根據我國河流的實(shí)際問(wèn)題，我國河流的水污染控制與管理在不同時(shí)期進(jìn)行了不同的調整和革新：在“六五”到“八五”期間，我國主要實(shí)施了“濃度控制”，但該方法無(wú)法排除污染源以稀釋手段降低排放濃度的缺陷;在“九五”到“十五”期間，“目標總量控制”得到實(shí)施應用，但該措施也并未充分考慮水環(huán)境容量和水生態(tài)承載力，污染負荷削減分配缺乏有效依據;自“十一五”開(kāi)始，我國開(kāi)始進(jìn)行“水質(zhì)目標管理”初步探索，即根據河流所在流域或區域的環(huán)境自?xún)裟芰�，將污染物負荷總量控制在承載能力范圍之內的水環(huán)境管理技術(shù)體系。該體系將水污染控制管理目標與水質(zhì)目標聯(lián)合起來(lái)，從而實(shí)現水生態(tài)系統健康的最終目標。在遼河、海河、太湖等重點(diǎn)流域開(kāi)展的一些應用也顯示，基于水質(zhì)目標管理的水污染控制與水質(zhì)改善是解決重點(diǎn)河流、湖泊水污染、水生態(tài)退化等水環(huán)境問(wèn)題的有效手段。

　　重慶市地處我國長(cháng)江中上游，以長(cháng)江和嘉陵江為主干的河流水系網(wǎng)絡(luò )極其龐大，次級河流是重慶市以及三峽庫區重要的補給水系，其水環(huán)境質(zhì)量直接影響三峽庫區整體的水環(huán)境質(zhì)量與水生態(tài)安全。近年來(lái)，由于城市迅猛發(fā)展和土地開(kāi)發(fā)力度的加大，重慶市主城區中的次級河流大多已成為城市的排污溝，次級河流污染已成為制約重慶市乃至三峽庫區經(jīng)濟社會(huì )實(shí)現可持續發(fā)展的瓶頸。根據生態(tài)環(huán)境部審定的《重慶市創(chuàng )建國家環(huán)境保護模范城市規劃(2010—2013年)》，重慶主城區有22條城市河流納入創(chuàng )建國家環(huán)境保護模范城市考核(圖1)。然而，2011年重慶市環(huán)境統計公報顯示，重慶市主城區仍有14條次級河流水域功能未達標(劣V類(lèi))，這些次級河流的干流總長(cháng)度440 km，總流域面積達2 063 km2。

　　圖1 伏牛溪流域所在區位及其治理單元的劃分

　　重慶市曾對梁灘河、桃花溪、盤(pán)溪河、清水溪等部分次級河流或河段進(jìn)行污染治理和管理對策的探討。但多數治理未實(shí)現預期的目標，其原因可能是沒(méi)有從流域整體統籌角度考慮，未在河流水質(zhì)目標基礎上對河流開(kāi)展水污染削減和控制工作。重慶伏牛溪是重污染次級河流的典型代表，當前河流也面臨著(zhù)水質(zhì)惡化、水動(dòng)力學(xué)弱化、河流生態(tài)結構破壞嚴重等諸多問(wèn)題。本研究從流域角度上對重慶市伏牛溪開(kāi)展河流水環(huán)境問(wèn)題系統分析和診斷，確定污染主要來(lái)源和重點(diǎn)區域，結合治理單元特點(diǎn)，提出切實(shí)可行的水污染控制與水質(zhì)改善方案，并結合示范工程建設開(kāi)展實(shí)施方案效果評估，從而為我國山地城市重污染河流的水環(huán)境治理提供模式借鑒和參考。

　　1 基本概況

　　1

　　山地城市河流一般具有3個(gè)基本特征。1) 山地城市地勢起伏較大，河流坡降變化明顯、橫斷面狹窄，山地河谷一般為下切，形成V型谷，側蝕形成U型谷;河流形態(tài)蜿蜒多變、河槽不規則，且周邊城鎮發(fā)展會(huì )對河道進(jìn)行裁彎取直改造。2) 山地城市大坡降導致河流水量變化明顯，枯水期和豐水期水質(zhì)差異較大。豐水期河流徑流量大、污染物濃度較低，但由于雨季對河流沖刷作用明顯，水中懸浮顆粒物高、透明度低;枯水期河流徑流量小，污染物濃度相對較高，水生生物種類(lèi)和數量也會(huì )隨之減少。3) 河岸植被群落單一，以矮小灌木為主;河岸帶生態(tài)系統相對脆弱，河流受到全部或局部填平，造成河流破碎，沿岸水生生態(tài)系統破壞嚴重。

　　重慶市伏牛溪發(fā)源于八橋鎮紅領(lǐng)巾水庫，經(jīng)口袋溝水庫流經(jīng)公民村和鳳陽(yáng)村，在建勝鎮的雙叉河匯集進(jìn)入雙叉河水庫，下游流經(jīng)建勝鎮群勝村、民勝村、四民村和跳蹬鎮鰲山村后，于伏牛溪火車(chē)站處注入長(cháng)江。伏牛溪是重慶市主城區主要次級河流之一，位于大渡口區中南部，為區內最長(cháng)的河流(圖1)。伏牛溪流域總面積為16.0 km2，主河道長(cháng)為6.5 km，河道平均坡降16.8‰，河流多年平均流量為0.245 m3·s-1。河流所在大渡口區地處重慶主城區西南部，是主城區12個(gè)中心組團之一，被全部納入重慶市規劃600 km2主城核心區。該區是以裝備制造、冶金建材、食品醫藥、電子信息、新型材料等為主的現代工業(yè)城區和物流基地。伏牛溪在治理前主要用于農業(yè)灌溉及一般景觀(guān)用水，由于受到沿河城鎮生活、工業(yè)等廢污水排放的影響，河流水質(zhì)污染較為嚴重。根據《重慶市環(huán)境保護局關(guān)于調整重慶市部分地表水域適用功能類(lèi)別的通知》(渝府發(fā)[2007]15號)，伏牛溪已調整了其原有的水域功能類(lèi)別。而根據《重慶市人民政府關(guān)于大渡口區分區規劃的批復》(渝府[2005]119號)，力爭在2020年前將該區建設成為產(chǎn)業(yè)協(xié)調發(fā)展、功能設施完善、人居環(huán)境優(yōu)美、富有山水園林特色的現代都市區。伏牛溪的水環(huán)境將很大程度上影響該區域經(jīng)濟社會(huì )的可持續發(fā)展，其河流治理方案的制定，對指導形成伏牛溪水質(zhì)保持以及山地城市次級河流水污染控制的科學(xué)決策具有重要意義。

　　2012年8月—2013年5月，重慶大學(xué)對伏牛溪開(kāi)展了常規水質(zhì)監測和河流排污口調查，結合收集的資料，形成了伏牛溪的主要水環(huán)境問(wèn)題的診斷。1)河流缺乏水源，面臨斷流。由于城市道路硬化比例增加以及排水系統的完善，導致補充河水的下滲雨水減少，只有少量周邊卷帶垃圾的雨水以及廠(chǎng)礦居住區的工業(yè)、生活廢污水匯入河流，已經(jīng)出現了季節性斷流。2)河流主要超標污染物為T(mén)N、NH3-N、TP和COD。所有監測斷面TN均超過(guò)V類(lèi)限值，河流下游NH3-N最高超過(guò)V類(lèi)限值15倍以上，TP超標主要集中在河流下游且超過(guò)V類(lèi)限值2倍以上，中上游部分點(diǎn)位COD略高于V類(lèi)限值。3)流域點(diǎn)、面源污染嚴重。主要排污口排放NH3-N、TN負荷分別為50.5 t·a-1和68.2 t·a-1，是面源負荷的2 ~ 4倍;點(diǎn)源排放TP負荷為13.9 t·a-1，是面源負荷的3倍以上;COD面源污染負荷(875 t·a-1)是排污口排放負荷的2倍。4)河流水生態(tài)破壞、景觀(guān)喪失，河流自?xún)裟芰Φ�。沿河小城鎮在建設過(guò)程中侵占河流岸線(xiàn)土地，破壞岸線(xiàn)生態(tài)與景觀(guān)。另外，多級水庫、閘壩等水利設施的不合理建設以及非城市建設區的過(guò)度近岸耕種(自然植被破壞，水土流失嚴重)都嚴重破壞了河流生態(tài)景觀(guān)。

　　2 基于水質(zhì)目標管理的河流水污染控制與水質(zhì)改善方案

　　2

　　重污染河流水環(huán)境問(wèn)題通常表現為COD和NH3-N等耗氧污染物負荷高、水中溶解氧不足、河流生態(tài)系統退化。在以水質(zhì)目標管理為指導思想的河流水污染治理方案編制過(guò)程中，首先要解析河流重污染問(wèn)題的成因，綜合分析污染負荷來(lái)源，并確定水質(zhì)改善目標;其次，根據水質(zhì)目標建立減排方案，落實(shí)治理工程措施，通過(guò)納入地方規劃保證實(shí)施;最后通過(guò)監測評估，完善治理效果的監測和反饋機制。按照以上思路，形成河流水污染控制和水質(zhì)改善治理方案的制定流程(圖2)，包括水環(huán)境問(wèn)題診斷、容量核算與負荷削減、河流治理措施與任務(wù)布局，以及可達性分析與效果評估4大部分(圖2)。

　　圖2 基于水質(zhì)目標管理的河流水污染控制與水質(zhì)改善方案的編制基本流程

　　3 重慶市伏牛溪水污染控制與水質(zhì)改善措施

　　3

　　3.1 治理目標

　　3.1

　　根據重慶市人民政府辦公廳《關(guān)于印發(fā)重慶市次級河流綜合整治工作考核暫行辦法》(渝辦發(fā)[2009]311號)和重慶市大渡口區人民政府《關(guān)于全區地表水域適用功能類(lèi)別劃分調整方案的批復》(大渡口府函[2010]74號)，結合流域未來(lái)規劃定位，以水污染控制、水質(zhì)改善與景觀(guān)功能提升為目標，將伏牛溪定位為景觀(guān)功能水體，使其整體水質(zhì)達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838-2002) V類(lèi)水質(zhì)要求。設定其具體水質(zhì)目標為COD 30 ~ 40 mg·L-1、NH3-N 1.5 ~ 2.0 mg·L-1、DO 3.0 ~ 5.0 mg·L-1、主要深水區水體透明度 0.5 ~ 1.0 m、全年達標率75%以上。 參考國內外河流修復資料，設定其水生態(tài)治理指標為：河床及河岸穩定、防洪安全度高、河岸植被多樣化、河流無(wú)斷流、旱季流量不低于開(kāi)發(fā)前基流流量。

　　3.2 污染負荷分析

　　3.2

　　3.2.1 沿河排污口排放污染負荷輸入

　　3.2.1

　　對重慶市伏牛溪典型的排污口排放污染負荷(排污口廢水排放量與污染物濃度的乘積)進(jìn)行估算，結果顯示，位于河流中游、下游的排污口貢獻較高的污染負荷，伏牛溪所有排污口排放的COD、NH3-N、TN和TP總污染負荷量分別為425、50、68和14 t·a-1(表1)。

　　表1 伏牛溪主要排污口排放的污染負荷

 　　3.2.2 面源污染負荷

　　3.2.2

　　伏牛溪流域內高程落差大，以耕地和工業(yè)用地為主，有一定的水土流失。根據不同土地利用類(lèi)型的徑流系數和產(chǎn)污能力，估算流域內產(chǎn)生COD、TN、TP和NH3-N的面源污染負荷分別為875、35、4.3和11.6 t·a-1。就面源貢獻比例來(lái)看，NH3-N面源污染負荷主要來(lái)自工業(yè)(49%)、居住(18%)和道路交通(13%)等用地，其他土地類(lèi)型貢獻比例小于10%。TN面源污染負荷與NH3-N有所差異，主要體現在耕地貢獻24%，僅次于工業(yè)(40%)，而居住和道路交通占10%以上。TP面源污染負荷主要來(lái)自于工業(yè)(47%)、耕地(19%)和道路交通(13%)。COD面源負荷貢獻結構與TP類(lèi)似，工業(yè)、耕地和道路交通貢獻負荷比例分別為42%、25%和11%(圖3)。

　　圖3 伏牛溪流域面源污染負荷輸出結構特征

　　3.2.3 河流污染負荷衡算

　　3.2.3

　　伏牛溪多年的月平均徑流量為0.061 ~ 0.700 m3·s-1，其中流量主要分布在5—9月之間，最大流量出現在7月。伏牛溪多年的年平均徑流量為0.245 m3·s-1，結合多次水質(zhì)監測數據，估算伏牛溪河道污染負荷(多年平均徑流量與污染物多次監測均值的乘積)。由表2可知，伏牛溪輸出負荷COD、NH3-N、TN和TP分別為390、59.2、91.6 和8.02 t·a-1，對比點(diǎn)源和面源污染負荷計算結果，得到4種污染物的負荷削減量分別為910、2.87、11.5 和10.1 t·a-1。各污染物負荷自?xún)裟芰τ休^大差異，COD、TP自?xún)粝鳒p比例高達56%、70%，而TN、NH3-N僅為11%、4.6%，自?xún)裟芰ο鄬�較弱(表2)。

　　表2 伏牛溪污染負荷衡算

監測指標	排污口排放負荷/ (t·a-1)	面源輸出負荷/ (t·a-1)	流域輸入污染負荷 / (t·a-1)	河口平均濃度/ (mg·L-1)	流域輸出負荷/ (t·a-1)	自?xún)粝鳒p負荷/ (t·a-1)	自?xún)糌摵上鳒p率/ %
NH3-N	50.5	11.6	62.1	7.67	59.2	2.87	4.6
TN	68.2	35	103	11.9	91.6	11.5	11
TP	13.8	4.3	18.2	1.04	8.02	10	56
COD	425	875	1 300	50.5	390	910	70

　　注：實(shí)際監測指標為CODMn，平均值為10.1 mg·L-1，COD值為CODMn乘以經(jīng)驗系數5而得。

　　3.3 水環(huán)境容量核算與污染負荷分配

　　3.3

　　3.3.1 治理單元劃分

　　3.3.1

　　治理單元劃分是根據流域污染源分布、產(chǎn)流匯流過(guò)程以及流域管理主體等綜合因素確定影響河段水質(zhì)的區域。治理單元作為流域水環(huán)境管理的一個(gè)基本實(shí)施單位，以其為基礎開(kāi)展水環(huán)境容量核算，對于科學(xué)制定治理單元容量總量分配具有重要意義。根據伏牛溪流域高程和河流水系狀況，利用ArcGIS水文分析工具，對伏牛溪流域進(jìn)行劃分，得到集水區11個(gè)。以集水區為基礎劃定流域治理單元，其中上游治理單元由集水區1、2、3組成，中游治理單元由集水區4、5、6、7組成，下游治理單元由集水區8、9、10、11組成(圖1)。

　　3.3.2 水環(huán)境容量核算

　　3.3.2

　　伏牛溪COD、NH3-N、TN和TP水環(huán)境容量核算公式如下：

　　Li - Liri =31.5 CiQ (1 - p) (1)

　　式中：Li為污染物i的水環(huán)境容量，t·a-1;Ci為污染物i的目標濃度，mg·L-1;Q為年平均徑流量，此取0.245 m3·s-1;ri為污染物i的自?xún)粝鳒p率，參考表2中污染物自?xún)粝鳒p率結果;p為安全系數，一般取10%~ 20%，在此取20%;31.5為單位換算系數。

　　經(jīng)計算，得到NH3-N和TN水環(huán)境容量分別為13.0 t·a-1和13.9 t·a-1，TP和COD自?xún)裟芰ο鄬�較強，因此，水環(huán)境容量相對較大，分別為5.60 t·a-1和824 t·a-1。在水質(zhì)目標一致的條件下，水環(huán)境容量與徑流量成正比，而徑流量主要取決于治理單元的集水面積。伏牛溪上、中、下游3個(gè)治理單元集水面積分別為6.9、5.4和8.7 km2，占流域總面積比分別為32.8%、25.6%和41.5%，由此計算各個(gè)治理單元水環(huán)境容量。

　　3.3.3 現狀條件下的負荷削減計算

　　3.3.3

　　結合伏牛溪流域點(diǎn)面源負荷估算結果，以各污染物水環(huán)境容量為依據，計算其入河污染負荷削減量。由于NH3-N和TN自?xún)裟芰�較弱，同時(shí)超標程度較高，因此，入河負荷削減比例較大(近80%)，削減量分別為49.1 t·a-1和90 t·a-1;TP自?xún)裟芰�較強，但由于TP超標嚴重，其入河負荷削減比例和削減量分別為69%和12.6 t·a-1;COD自?xún)裟芰�較強且超標程度較低，其削減比例僅為37%，削減量為476 t·a-1(表3)。

　　表3 伏牛溪水環(huán)境容量現狀條件下的污染負荷削減量

  　　3.3.4 預測規劃條件下的污染負荷削減量

　　3.3.4

　　根據《重慶市人民政府關(guān)于大渡口區分區規劃的批復》(渝府[2005]119號)，未來(lái)流域從以自然為主的耕地、林地、草地轉變?yōu)橐跃幼�、工業(yè)、商用為主的土地類(lèi)型。由于流域自然的透水性地表將大幅度減少、人為活動(dòng)的加強，會(huì )產(chǎn)生更多城市地表徑流污染，將對區域水文、生態(tài)過(guò)程產(chǎn)生重要影響。相比于現狀，未來(lái)城市化進(jìn)程中COD、TN和TP面源污染負荷增加近2倍，其中最為顯著(zhù)的是由透水性地表變?yōu)椴煌杆�地表為主的道路交通與居住用地占主導地位(圖3)。因此，在城市建設過(guò)程中，減少新增不透水地表徑流污染是保護城市開(kāi)發(fā)對河流水環(huán)境影響的重要途徑。與此同時(shí)，負荷變化還產(chǎn)生于上游補水工程和流域土地利用變化。由于伏牛溪上游補水方案的實(shí)施，以城市污水廠(chǎng)退水為主的補給水源將給河流會(huì )帶來(lái)新的污染負荷。設計補水量為2×104 m3·d-1，補水將給河流增加負荷分別為292 t·a-1的COD、14.6 t·a-1的NH3-N(或TN)、2.92 t·a-1的TP。根據此預測結果，在未來(lái)，由于土地利用類(lèi)型變化和上游補水工程的實(shí)施，伏牛溪受納COD、NH3-N、TN和TP污染負荷將分別增加674、27.4、36.5和5.12 t·a-1，負荷的增加將會(huì )對河流水質(zhì)造成巨大沖擊，尤其是TN、TP，均超過(guò)水環(huán)境容量2倍以上(表4)。

　　表4 基于規劃用地及上游補水的伏牛溪污染負荷變化

監測指標	規劃條件面源負荷/( t·a-1)	補水水質(zhì)/(mg·L-1)	補水輸入負荷/(t·a-1)	水環(huán)境容量/ (t·a-1)	預計負荷總量/ (t·a-1)				應削減負荷量/ (t·a-1)
					上游	中游	下游	合計	上游	中游	下游	合計
NH3-N	24.4	2	14.6	13	16.8	9.7	12.3	39	11.3	6.41	8.29	26
TN	56.9	2	14.6	13.9	29.3	18.2	24	71.5	23.6	14.6	19.4	57.6
TP	6.5	0.4	2.92	5.6	3.38	2.58	3.46	9.42	1.37	1.05	1.4	3.82
COD	1 257	40	292	824	564	420	565	1 549	264	196	264	724

　　注：點(diǎn)源全部截污。

　　3.4 治理措施與任務(wù)布局

　　3.4

　　3.4.1 總體策略及布局要求

　　3.4.1

　　以促進(jìn)伏牛溪流域經(jīng)濟社會(huì )與環(huán)境協(xié)同發(fā)展為根本目標，貫徹基于水質(zhì)目標管理的流域水環(huán)境全局調控理念，將流域污染治理和生態(tài)環(huán)境改善進(jìn)行有機結合，解決伏牛溪流域主要水污染問(wèn)題。提升流域水環(huán)境質(zhì)量，塑造伏牛溪流域獨特的城市水體景觀(guān)。在工程設計中，污染源控制與生態(tài)修復應相互結合。根據河流水污染狀況、生態(tài)環(huán)境狀況、經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展水平及未來(lái)規劃定位，確立修復河流生態(tài)系統可實(shí)現自我調節、水質(zhì)達到景觀(guān)水體功能的總目標。同時(shí)，根據河流水文水力學(xué)條件、受污染或破壞程度、流域內人口分布、經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃等方面，結合河流上游、中游和下游具體水環(huán)境問(wèn)題，整合河流水量補給、污染源控制(點(diǎn)源、面源、垃圾處理)、水體水質(zhì)保持、生態(tài)河岸帶恢復重建、河流生態(tài)系統修復等幾方面內容，提出了河流水污染控制與水質(zhì)改善的具體措施。

　　治理工程布局的基本要求如下：1) 以規劃紅線(xiàn)范圍(河道兩側包含范圍)內措施為主，以紅線(xiàn)范圍外措施為輔，根據伏牛溪土地利用開(kāi)發(fā)規劃，重點(diǎn)在規劃紅線(xiàn)范圍內開(kāi)展工程措施布局;2) 開(kāi)發(fā)措施和工程措施并舉，開(kāi)發(fā)措施主要在流域尺度范圍內實(shí)施，工程措施主要在河道兩側實(shí)施;3) 點(diǎn)源和面源污染分開(kāi)控制。點(diǎn)源和面源控制措施技術(shù)途徑不一致，要分類(lèi)進(jìn)行;4) 上、中、下游分區、分階段治理。不同區域污染程度和負荷來(lái)源不同，治理措施要分區開(kāi)展。根據實(shí)施任務(wù)重要程度結合區域情況，分階段開(kāi)展治理工程的實(shí)施。

　　3.4.2 流域治理工程措施布局

　　3.4.2

　　伏牛溪流域目前正處于城市建設期，主要污染物為COD、氮和磷，主要來(lái)源為流域面源和沿河排污口輸入。針對伏牛溪缺乏水源、地表徑流不足、點(diǎn)面源污染并重、河道生態(tài)系統退化、景觀(guān)喪失等水環(huán)境問(wèn)題，為達到核定的水質(zhì)目標，必須從流域角度整體統籌考慮，綜合實(shí)施工程技術(shù)和管理措施，從水質(zhì)改善和生態(tài)恢復2個(gè)方面徹底解決伏牛溪水環(huán)境惡化的問(wèn)題。具體而言，水污染治理任務(wù)分為開(kāi)發(fā)措施和工程措施2大類(lèi)。開(kāi)發(fā)措施主要在流域尺度范圍內實(shí)施，即在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，遵循低影響開(kāi)發(fā)的原則和策略，削減全流域面源污染負荷，并針對支流重點(diǎn)區域，進(jìn)行具體的面源控制措施設計。工程措施主要在河道兩側實(shí)施，針對具體的河流水污染及修復問(wèn)題，采用工程的形式加以解決，工程技術(shù)措施包括河道岸邊帶重建工程、河流水污染控制工程和生態(tài)補水工程等(圖4)。

　　圖4 伏牛溪流域水污染控制與水質(zhì)改善工程任務(wù)布局

　　在編寫(xiě)具體的水污染控制與水質(zhì)改善方案時(shí)，應對各治理單元采取的治理工程措施選取的合理性和必要性進(jìn)行詳細分析，并完善技術(shù)原理、工程位置、工程規模、項目造價(jià)、污染負荷削減效果等基本信息。同時(shí)依據治理單元治理措施和任務(wù)，對工程量和預計投入經(jīng)費進(jìn)行概算，為整體項目實(shí)施的目標可達性分析提供數據基礎。

　　水污染控制和水質(zhì)改善方案將諸多成熟技術(shù)應用于各治理單元中，通過(guò)查詢(xún)相關(guān)資料，分析了單元技術(shù)對不同污染物的去除率，再結合單元技術(shù)的負荷去除狀況，分析治理單元對于河流污染物削減是否滿(mǎn)足目標水質(zhì)要求。

　　上游治理單元。根據污染物負荷核算及削減量計算的結果，在現狀條件下，為達到治理目標，上游治理單元需要削減負荷NH3-N 6.51 t·a-1、TN 12.9 t·a-1、TP 1.80 t·a-1、COD 140 t·a-1。在規劃條件下，排污口全部截污，補水工程增加部分污染負荷。為達到治理目標，應削減NH3-N 11.3 t·a-1、TN 23.6 t·a-1、TP 1.37 t·a-1、COD 264 t·a-1。主要治理措施包括在城市規劃、開(kāi)發(fā)建設過(guò)程中可采用低影響開(kāi)發(fā)措施，重點(diǎn)區域的面源控制，河流生態(tài)緩沖帶重建，污染源控制與水質(zhì)維護，水量調控等。具體工程位置、類(lèi)型、工程措施、工程規模及特點(diǎn)見(jiàn)表5。

　　中游治理單元。在現狀條件下，中游治理單元要達到治理目標需要削減NH3-N 15.8 t·a-1，TN負荷29.1 t·a-1、總磷負荷7.51 t·a-1、COD負荷150 t·a-1。在規劃條件下，排污口全部截污，應削減NH3-N 6.45 t·a-1、TN 14.6 t·a-1、TP 1.05 t·a-1、COD 196 t·a-1。主要的治理措施包括實(shí)施中游地區低影響開(kāi)發(fā)措施，家壩、太陽(yáng)灣、大后灣等重點(diǎn)區域面源控制，河流生態(tài)緩沖帶重建，以排污口截污和河道曝氣為主的污染源控制與水質(zhì)維護，中游水量調控等(表6)。

　　表5 伏牛溪上游控制單元污染控制工程措施

工程類(lèi)型	具體工程措施	工程規模及特點(diǎn)
低影響開(kāi)發(fā)措施	透水性材料鋪裝	25 000 m2
	植被性減流促滲	68 000 m2
	植草溝	54 000 m2
	徑流處理設施	27 000 m2
上游支流重點(diǎn)區域(丁家巖)面源控制措施	儲存塘	2個(gè)，20 000 m2
	生態(tài)洼地	1個(gè)，8 000 m2
	自然濕地	1個(gè)，7 000 m2
	荷塘	1個(gè)，2 000 m2
河流生態(tài)緩沖帶重建工程	純狗牙根	40 000 m2
	杜鵑+狗牙根	25 000 m2
	竹柳+杜鵑+狗牙根	15 000 m2
	濕生植物帶	900 m2
河流污染源控制與水質(zhì)維護工程	排污口截污工程	污水支管(以現場(chǎng)勘測為準)、溢流井(1座)
	污水廠(chǎng)尾水深度處理技術(shù)示范工程	1)紅領(lǐng)巾多效能濾池工藝(處理規模16 000 m3·d-1，占地1 020 m2) 2)黃桷堡高負荷人工濕地(規模2 000 m3·d-1，占地1 940 m2) 3)口袋溝水庫高負荷人工濕地(規模2 000 m3·d-1，占地1 980 m2)
	潭-鏈技術(shù)水質(zhì)維護技術(shù)示范工程	1)紅領(lǐng)巾水庫-口袋溝水庫潭-鏈系統，6潭，占地1 528 m2 2)黃桷堡-口袋溝水庫潭-鏈系統，9潭，占地面積3 596 m2 3)口袋溝上游-下游水庫庫灣生態(tài)濕地區，庫灣近岸區種植旱傘草、香蒲、水蔥、蘆葦等濕地植被，種植面積651 m2
	水上人工濕地凈化工程	多個(gè)獨立的浮元經(jīng)連接件組合而成的種植載體，3個(gè)，紅領(lǐng)巾、黃桷堡、口袋溝水庫工程分別為面積160、90、160 m2
	河源水庫植物凈化工程	1) 紅領(lǐng)巾水庫植物覆蓋總面積為13 919 m2，覆蓋率49.2% 2) 黃桷堡水庫植物覆蓋總面積為3 527 m2，覆蓋率36.6% 3) 口袋溝水庫栽植物總面積為21 149 m2，植物覆蓋率為37.9%
	上游水庫噴泉復氧水質(zhì)保障技術(shù)	紅領(lǐng)巾、黃桷堡、口袋溝水庫工程分別設置2座、2座和1座噴泉
河流水量調控示范工程	水量調度	按滿(mǎn)足景觀(guān)需水量進(jìn)行補水調度，大渡口區污水處理廠(chǎng)共設3臺補水泵，每臺功率為250 kW，設計流量為500 m3·h-1
老城區垃圾場(chǎng)污染源治理工程	黏土+種植土封面的處理	垃圾治理面積44 787 m2，用400 mm厚黏土將垃圾場(chǎng)表面封閉，上鋪設500 mm厚種植土，并種植植被以滿(mǎn)足景觀(guān)要求

　　下游治理單元。根據污染物負荷核算及削減量計算的結果，下游治理單元要達到治理目標，在現狀條件下，需要削減NH3-N負荷26.9 t·a-1、TN負荷47.3 t·a-1、TP負荷3.24 t·a-1、COD負荷186 t·a-1。在規劃條件下，排污口全部截污，并考慮補水作用帶來(lái)的負荷增量，為實(shí)現治理目標，應削減NH3-N 8.29 t·a-1、TN 19.4 t·a-1、TP 1.40 t·a-1、COD 264 t·a-1。主要的治理措施包括實(shí)施下游地區低影響開(kāi)發(fā)措施，四民村和陡子溝等重點(diǎn)區域的面源控制，下游河段河流生態(tài)緩沖帶重建，以排污口截污和河道曝氣、以及老城區面源控制工程為主的污染源控制與水質(zhì)維護等(表7)。

　　3.5 目標可達性分析

　　3.5

　　根據治理工程的負荷削減量，按照3種情景對負荷削減的目標可達性進(jìn)行分析：情景1，僅實(shí)施紅線(xiàn)范圍內工程;情景2，實(shí)施紅線(xiàn)范圍內工程和流域重點(diǎn)區域面源治理工程;情景3，實(shí)施紅線(xiàn)范圍內工程，包括流域重點(diǎn)區域面源治理工程和低影響開(kāi)發(fā)措施。分析考慮現狀和規劃2種條件，其中規劃條件下排污口全部截污，排污口截污工程的負荷削減量不計入在內�？梢钥吹�，在現狀條件下，僅實(shí)施紅線(xiàn)范圍內工程(情景1)就可保證所有污染物削減目標的實(shí)現;而在規劃條件下，COD負荷削減目標明顯增加，同時(shí)實(shí)施紅線(xiàn)范圍內工程和流域重點(diǎn)區域面源治理工程(情景1和情景2)均不能保證COD削減目標的實(shí)現，只有情景3才能保證全部污染負荷的削減目標實(shí)現(圖5)。綜上分析，為保障流域水環(huán)境治理目標在現狀和規劃條件下都能順利實(shí)現，推薦按照情景3開(kāi)展治理措施。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　表6 伏牛溪中游控制單元污染控制工程措施

　　Table 6 Projects of water pollution controlling for the middle control unit of Funiu stream basin

工程類(lèi)型	具體工程措施	工程規模及特點(diǎn)
低影響開(kāi)發(fā)措施	透水性材料鋪裝	18 000 m2
	植被性減流促滲	41 000 m2
	植草溝	32 000 m2
	徑流處理設施	30 000 m2
中游支流重點(diǎn)區域(李家壩)面源控制措施	儲存塘	6個(gè)，78 000 m2
	景觀(guān)塘/湖	5個(gè)，714 000 m2
	濕地	4個(gè)，62 000 m2
河流生態(tài)緩沖帶重建工程	純狗牙根	40 000 m2
	杜鵑+狗牙根	25 000 m2
	竹柳+杜鵑+狗牙根	15 000 m2
	濕生植物帶	900 m2
河流污染源控制與水質(zhì)維護工程	排污口截污工程	截污管道(以現場(chǎng)勘測為準)、溢流井(1座)、水上人工濕地(總面積達3 300 m2)
	河道曝氣	1)噴泉復氧水質(zhì)保障技術(shù)(噴泉設在河流中，離岸2 m，每隔2 m設1個(gè)噴頭) 2)河道多級復氧塘(岸邊挺水植物帶，200 m2；挺水植物塘，200 m2；挺水-沉水植物塘，120 m2；沉水植物塘，80 m2)

　　表7 伏牛溪下游控制單元污染控制工程措施

工程類(lèi)型	具體工程措施	工程規模及特點(diǎn)
已建老城區面源控制工程	伏牛溪正街城市面源污染中初期徑流污染控制	1) 合流制排水口面源控制：儲存塘(1個(gè)，220 m2)、表流濕地(1個(gè)，350 m2)、潛流濕地(1個(gè)，300 m2)和植物塘(1個(gè)，400 m2) 2) 分流制排水口面源控制：儲存塘(1個(gè)，200 m2)、表流濕地(1個(gè)，260 m2)和潛流濕地(1個(gè)，250 m2)
低影響開(kāi)發(fā)措施	透水性材料鋪裝	14 000 m2
	植被性減流促滲	27 000 m2
	植草溝	31 000 m2
	徑流處理設施	30 000 m2
下游支流重點(diǎn)區域(四民村)面源控制措施	儲存塘	7個(gè)，41 400 m2
	植物塘	1個(gè)，5 500 m2
	土地滲濾	1個(gè)，2 500 m2
河流生態(tài)緩沖帶重建工程	純狗牙根	10 000 m2
	杜鵑+狗牙根	6 000 m2
	竹柳+杜鵑+狗牙根	4 000 m2
	濕生植物帶	600 m2
河流污染源控制與水質(zhì)維護工程	排污口截污工程	小型污水處理站(100 m3·d-1)、截污管道工程(以現場(chǎng)勘測為準)和水上人工濕地工程(總面積1 400 m2)
	河道曝氣	1) 噴泉復氧水質(zhì)保障技術(shù)(設2處噴泉，離岸2 m，每隔2 m設1個(gè)噴頭) 2) 水生植物群落水質(zhì)保障技術(shù)(美人蕉，風(fēng)車(chē)草，香蒲為1個(gè)種植單元，梭魚(yú)草，黃花鳶尾為1個(gè)種植單元，狐尾藻為1個(gè)種植單元，3個(gè)種植單元交錯種植。淺水區種植黑藻和金魚(yú)藻，深水區種植菹草和苦草，兩處種植面積1 400 m2和600 m2)

 

　　

圖5 污染負荷削減的可達性分析

　　3.6 實(shí)施效果評估

　　3.6

　　在伏牛溪水污染控制與水質(zhì)改善綜合治理方案完成編制并通過(guò)專(zhuān)家論證后，課題組織單位按照編制方案中的“情景3”(實(shí)施紅線(xiàn)范圍內工程，包括流域重點(diǎn)區域面源治理工程和低影響開(kāi)發(fā)措施)推進(jìn)和落實(shí)示范工程(含示范技術(shù)工程和地方配套工程)建設和運行。選取3個(gè)斷面作為考核斷面(上游1#紅領(lǐng)巾水庫、中游2#太陽(yáng)灣斷面、下游3#河口斷面)來(lái)評估伏牛溪水污染控制與水質(zhì)改善效果。由大渡口區環(huán)境監測站對這3個(gè)斷面從2015年4月—2016年4月(每月1次)實(shí)施的第三方監測結果顯示，伏牛溪的重點(diǎn)考核指標平均濃度及達標率均基本滿(mǎn)足相應的考核要求(表8)。

　　表8 伏牛溪考核斷面第三方監測結果

考核斷面	CODMn			NH3-N			溶解氧			透明度
	范圍/(mg·L-1)	年均值/(mg·L-1)	年達標率/%	范圍/(mg·L-1)	年均值/ (mg·L-1)	年達標率/ %	范圍/(mg·L-1)	年均值/(mg·L-1)	年達標率/ %	范圍/ m	年均值/ m	年達標率/%
上游1#紅領(lǐng)巾水庫	1.90 ~ 5.69	4.76	100	1.72 ~ 4.74	2.06	91.7	5.76 ~ 9.16	6.84	100	0.78 ~ 1.22	1.05	83.3
中游2#太陽(yáng)灣斷面	1.89 ~ 7.36	5.43	100	1.70 ~ 5.12	2.14	91.7	6.01 ~ 7.79	6.67	91.7	—	—	—
下游3#河口斷面	1.81 ~ 7.32	5.21	100	1.74 ~ 4.86	2.08	91.7	6.03 ~ 8.60	7.13	100	—	—	—

　　注：監測斷面2#、3#河流水淺、清澈，未測透明度。

　　4 結論

　　4

　　1)伏牛溪主要超標污染物為T(mén)N、NH3-N、TP和COD，流域點(diǎn)、面源污染嚴重。主要排污口排放NH3-N、TN和TP的負荷分別為50.5、68.2 和13.9 t·a-1，是面源負荷的2 ~ 4倍，COD面源污染負荷(875 t·a-1)是排污口排放負荷的2倍。

　　2)經(jīng)計算，伏牛溪的水環(huán)境容量NH3-N、TN、TP和COD分別為13.0、13.9、5.60、824 t·a-1。

　　3)現狀條件下的負荷削減計算顯示，NH3-N、TN、TP需要削減的污染負荷量分別為49.1、90和12.6 t·a-1，削減比例高于70%;COD需要削減的污染負荷量為476 t·a-1，削減比例為37%。

　　4)從流域角度整體統籌考慮，對伏牛溪實(shí)施開(kāi)發(fā)措施和工程措施。開(kāi)發(fā)措施主要在流域尺度范圍內實(shí)施，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中遵循低影響開(kāi)發(fā)的原則和策略，削減全流域面源污染負荷，并針對支流重點(diǎn)區域，進(jìn)行具體的面源控制措施設計。工程措施主要在河道兩側實(shí)施，采用包括河道岸邊帶重建工程、河流水污染控制工程和生態(tài)補水工程等工程技術(shù)措施。

　　5)經(jīng)過(guò)目標可達性分析計算，并按照編制的伏牛溪水污染控制與水質(zhì)改善方案實(shí)施相應的治理工程，河流主要污染指標的平均濃度及達標率滿(mǎn)足考核要求。(來(lái)源：環(huán)境工程學(xué)報 作者：雷沛)