复合生态功能技术在微污染水体水库水质提升项目中的设计与应用

摘要：近年来，国内农业生产、工业生产高速发展，人民的物质生活水平显著提高，但随之带来的环境污染问题却越发严重，以水污染最为明显。在饮用水源地的河道、湖泊、水库等地，由于周边工业排放、农业施肥管控措施不利，导致多数引用水源地水质都存有不同程度的污染。因此，本文就是以舟山市城北水库为例，对以总氮（TN）、总磷（TP）等指标超标的微污染水体的水质提升为出发点，开展复合生态功能技术设计及应用，以最优方案解决微污染水体水质提升问题，为百姓提供健康、安全的饮用水。

关键词：复合生态功能；微污染水体；水质提升；设计与应用

所谓复合生态功能技术主要包括为跌水曝气、蓄浑放清、净化水质、水力消能及和拦截垃圾拦截。具体是在水库的上、中、下游分别采取措施，综合利用多种原位修复生态技术，计算停留间歇时间，使水中靠自然沉降的物质发生物理沉降作用，同时采用水生态构建技术，使水生植物、藻类、微生物等吸收、吸附营养盐类物质，从而降低水库下游水体水质中的营养盐含量浓度，改善水质，以达到水质提升的目的。

1.复合生态功能的设计内容及要点

因库区底泥疏浚工程已完成招投标并已施工，此外未纳管的生活污水处理为库区污染源头控制与管理部分，以上两部分本方案不进行工程设计。本方案水质净化及生态修复主要针对入库溪流水质净化、库区内部水质提升及水生态构建进行工程设计。

1.1潭链系统

本工程共设置一处净化潭及跌水坝，位于中段溪坑下游，其主要设计内容为垃圾处理设计、水潭疏挖与生态护岸构建、导流墙设置、基质填放和植物栽种及落差构筑物的选择。

1.2前置功能区系统

①垃圾处理工程

考虑到来水可能携带较多垃圾和枯萎杂乱的植物。因此，考虑在来水进库前设置隔离栅进行拦截，并通过人工清理的方式，對垃圾进行移除。格栅主要分布于中段溪坑及王家塘溪坑入库处。考虑采用2道尼龙网材料浮球格栅对来水垃圾进行虑除。此外考虑到水库水位上升时，水库内部垃圾可能流入前置功能区，考虑在人字坝坝顶增设一道粗格栅。

②引水工程

考虑到城北水库主要地表径流为两段溪坑，且两处径流距离较远，为顺利实施本项目，考虑将其中一处溪坑入库口水位通过增设拦水坝进行提升，再通过管道重力流将溪水输送至前置功能区。

拦水坝作为城北水库饮用水提升工程配套建设内容之一，主要作用是在水库入库山沟新建挡水建筑物，抬升水位，埋设管道，饮水至新建的泄洪渠。配规模小、结构形式比较简单。本次设计拦水坝采用C25砼灌砌石，坝长6.0m，坝高1.8m，上下游坡比1：1，顶宽2.0m。引流管的管径设置为D=200mm，管段总长度为L=206 m，并在管段中设置4座检查井和1座跌水井。

另一段溪坑引水工程中的管段布置，尽量沿着原有溪坑布置，不侵占农田。同时由于该段溪坑的来水自上游山上流下，水中会参杂很多泥沙，所以引水工程中的检查井和跌水井要定期清理淤泥，防治管段淤积，进而影响引水过程。

③泄洪渠工程

本次新建泄洪渠长152.15m。考虑泄洪渠的位置、地质情况、水流特征、施工条件和工程造价等因素，综合分析后确定确定本次选择直立式挡墙断面。泄洪渠的标高为32.12m，和挡水大坝的坝顶标高一样。

新建直立式挡墙型式：C25砼灌砌石重力式挡墙，挡墙压顶外边缘作为泄洪渠控制线，挡墙顶宽80cm，内外坡坡比分别为1：0.2和1：0.3，挡墙底部做40cm厚砼基础，压顶为10cm厚C15砼，宽80cm，挡墙背填筑配合生态治理工程措施与之相结合。

④前置坝工程

城北水库原大坝是《舟山市城北水库饮用水水质提升综合防治工程》配套建设实施内容，前置坝下游为城北水库库区。根据《防洪标准》（GB50201-2014）和城北水库防洪标准，并参照舟山类似工程情况，确定新建大坝洪水标准为50年一遇、校核标准为1000年一遇，临时建筑物度汛标准为20年一遇。

本工程属新建工程，根据《舟山市城北水库饮用水水质提升综合防治工程》及本阶段设计要求：在确定了综合防治工程方案之后，本次新建前置坝坝址拟定在城北水库库区上游，大坝长210m，坝高7.12m，坝顶标高32.12m，溢流口标高31.55m。

⑤水质净化设计

前置功能区共设计三大区块对来水进行处理，分别为沉降区块、浅水生态净化区及深水生态净化区。在前置功能区水质净化设计过程中，结合现场实际情况，本项目设计的前置功能区，在旱流情况下来水预计可在前置功能区滞留8.6天，在径流初期雨水水量情况下来水预计可在前置功能区滞留1.7天。

本项目前置功能区沉降区块共400m2，水深0.5m，内植芦苇等挺水植物，当来水通过沉降区块时，泥沙和其他的污染物颗粒会靠自身重力沉底，从而达到初步净化水体水质的效果。

浅水生态净化区共分两大区块即砾石床与植物滤床。砾石床共计4000m2，有效水深0.5m，内植挺水植物。植物滤床共计7000m2，平均水深1.0m，内植挺水植物，沉水植物，通过拦截水流作用，促进泥沙和其它颗粒物沉降。

本项目的深水强化净化区共计11000m2，平均水深2m，通过投放一定比例的水生动植物同时配设生态浮岛及水生植物，来激活净化区域水生态系统。

1.3生态巢堤及湖滨带湿地

生态浮床由浮体、水生植物、种植篮、基质和混凝土预制块五部分组成，通过浮体拼装，形成浮床。每个浮体中央均有种植篮，种植篮中装填基质，种植水生植物。

考虑到台风影响，浮床增设抗风浪设计，将拼接好的浮床通过不锈钢绳与沉于库底的混凝土预制块相连，起到固定浮床的作用，同时避免风浪影响造成床体侧翻。

1.4水生动物投放设计

水生动物包括鱼类（构建食物网）、底栖动物、虾类及滤食性浮游动物，它们参与水生态系统的物质循环和能量流动过程，能够显著增强水体的自我净化能力，同时也是构成完整水生态系统必不可少的部分。

2.复合生态功能技术的处理效果

根据污染物物料衡算计算结果，可知城北水库在确保污染物源头控制的情况，经过该设计工程生态治理后，水库的水质可以达到要求的治理目标，即在水库上游人口增长及污染得到有效控制的基础上，通过本示范项目的实施，使主库区水体达到II水质标准（水质评价项目为《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中除水温、总氮、粪大肠菌群以外的21项指标），且达到《浙江省水功能区水环境功能区划分方案（2015）》水环境功能区的要求；总氮年平均值达到III类水质标准，建成城北水库一级保护区水源地的生态防护体系，恢复水体的自净能力，确保饮用水水源地供水安全。

3.结语

复合生态功能技术应用在饮用水水源地保护区内水库水质提升工程项目中，其很好的结合了当地的地形特征，解决了面源污染带来的系列问题，对总氮（TN）、总磷（TP）的去除有一定的效果。此外，该技术的应用也是一个系统、长期的过程，与其他管理措施、湖滨带控制措施等息息相关，只有共同努力，才能最大程度的治理好水、管理好水、使用好水，才能还百姓安全、健康、洁净的饮用水。

参考文献

[1]边金钟，王建华，等。玉桥水库富营养化防治前置库对策可行性研究。城市环境与城市生态，1994，7（3）：5-9

[2]王道涵，梁成华。农业磷素六是途径及控制方法研究进展。土壤与环境，2002，11（2）：183-188

作者简介：张有锁（1983-），男，工程师，2010年毕业于内蒙古工业大学，环境工程专业硕士研究生毕业，现任中交天航港湾建设工程有限公司副总工，技术中心常务副主任。

（作者单位：中交天航港湾建设工程有限公司）