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天长市高邮湖流域水环境问题及治理对策

2020-06-03刘改妮辛玮光薛祥山刘鸿渐

环境与可持续发展 2020年2期
关键词:龙河高邮面源

刘改妮,辛玮光,薛祥山,刘鸿渐

(北京清控人居环境研究院有限公司水务与工程所,北京 100875)

湖泊是江河水系的重要组成部分,是蓄洪储水的重要空间,在防洪、供水、航运、生态等方面具有不可替代的作用。长期以来,一些地方围垦湖泊、侵占水域、超标排污、违法养殖、非法采砂,造成湖泊面积萎缩、水域空间减少、水质恶化、生物栖息地破坏等问题突出,湖泊功能严重退化[1]。随着城镇化人口增长集聚、工业快速发展,大量的污染物随河流水系排入湖泊,湖泊水质不佳而呈现富营养化。2017年,全国112个重要湖泊(水库)中,水质低于Ⅲ类的有42个,占38.5%,主要污染指标为总磷、化学需氧量和高锰酸盐指数。109个监测营养状态的湖泊(水库)中,中营养的67个,轻度富营养的29个,中度富营养的4个[2]。国务院发布 “水十条”,要求对江河湖海实施分流域、分区域、分阶段科学治理,系统推进水污染防治、水生态保护和水资源管理[3]。

高邮湖是全国第六大淡水湖泊,目前处于中营养状态,是周边城市重要的饮用水源地,关系到千家万户的饮用水安全,亟须进行水环境达标整治。2014年,原环境保护部、国家发展改革委、财政部联合出台 《水质较好湖泊生态环境保护总体规划(2013—2020年)》,提出为保护湖泊生态环境,避免走 “先污染、后治理”老路,将对365个水质较好湖泊进行保护,高邮湖就是其中之一[4]。

随着社会经济的发展,人类活动对于湖泊水环境的影响越来越严重。Xinyan Li等[5]研究鄱阳湖长期水环境变化,认为人类生活生产污水、农药化肥、畜禽养殖等产生的污染贡献率大幅度增加。Bangyou Yan等[6]模拟鄱阳湖的水环境容量,发现鄱阳湖的社会经济发展与水环境承载能力协调性差。Guilin Wang等[7-8]认为滇池水环境的不断恶化,受土地利用变化、点源污染、面源污染等人类活动影响,水体自我净化能力、承受能力都在下降。Wenbin Liu等[9]分析滇池流域经济发展、人口集聚对水质的影响得出结论,水质因为人口负担和污染负荷较重而不断恶化,富营养化突出。Guangwen Ma等[10]研究滇池近20年的污染物时空变化规律,指出滇池的治理需要长期的、分区域、分类型系统治理。Changchun Huang等[11]等通过卫星图像分析,认为滇池流域土地利用变化、城镇化人口增加、废水排放增加等与水体富营养化高度相关。Haixia Zhao等[12]研究了太湖流域工业、农业分布集聚与水环境的关系,认为工农业的集聚无序发展严重威胁太湖水质。

国内学者对于高邮湖流域水环境问题进行了大量的研究分析,赵智等[13-19]通过历史水质监测数据分析发现,高邮湖各生态功能区多为总磷、总氮超标,部分参数达到水体富营养化限值,控制全流域农业面源和渔业养殖污染是保障高邮湖水质的关键。吴小伟等[20-21]研究了高邮湖浮游植物群落结构及其与环境因子的关系。唐薇等[22-24]对高邮湖沉积物进行了分析,指出高邮湖的演变不仅与黄河南泛夺淮有关,也与人类活动如人口迁移、湖泊周围建闸、围湖造地、富营养化程度加剧等关系密切。孟灵芳等[25]对高邮湖生态价值进行了评估保护与开发利用的经济学临界计算,认为高邮湖开发利用超出其开发利用的经济学临界,属于过度开发。樊旭等[26]对高邮湖生态服务功能价值进行了评估。梁子亮等[27]通过分析水位变化的周期,得出高邮湖水位变化的周期为1.5年。樊旭等[28]将遥感技术应用于高邮湖管理中,建立了遥感监测、巡查核实、湖泊执法的湖泊管理模式。魏强林等[29]对高邮湖管理现状进行分析与研究,找出问题,有针对性地提出对策,建立科学完善的湖泊管理体系。

研究者们对高邮湖提出了一定的治理对策,但是缺乏系统性、针对性、可操作性的具体措施。本文立足于天长市内高邮湖,针对高邮湖流域开展全面、系统的规划治理,结合最新的流域水环境治理理念,提出工程措施与管理措施相结合,分期、分流域实施的治理建议。

1 研究区概况

高邮湖属于淮河流域浅水型湖泊,为淮河入江水道的重要组成部分,是全国第六大淡水湖、江苏省第三大淡水湖。高邮湖位于淮河下游地区,扬州市宝应湖以南,京杭运河以西。行政隶属主要为江苏省淮安市金湖县及扬州市的宝应县和高邮市,高邮湖西部部分水域和陆域隶属于安徽省天长市。高邮湖总面积780km2,其中水面面积648km2、苇滩和堤坝面积112km2。高邮湖流域位于江苏省和安徽省交界,涉及天长市、高邮市、宝应县、金湖县四个县市。江苏省高邮市、宝应县、金湖县已开展了大量的相关工作,水质得以改善,目前天长市境内高邮湖水环境问题突出。

天长市位于安徽省及滁州市东部,高邮湖西岸,总面积1770km2,总人口64万人。高邮湖天长市境内面积70km2,附属沂湖、洋湖,面积分别为36km2和10km2。汇入高邮湖的主要河流有6条,分别为铜龙河、杨村河、川桥河、白塔河、王桥河和秦栏河,是高邮湖主要的入湖水系。

图1 天长市高邮湖流域水系示意图

2 流域水环境质量现状及问题

2.1 高邮湖水质逐年恶化,已无法满足饮用水源地水质标准

高邮湖水质整体呈现逐年恶化趋势,COD、总氮、总磷均存在超标,总磷超标最为严重。2016年,高邮湖水质为Ⅳ~劣Ⅴ类,远远不能满足地表Ⅲ类水的目标要求[30]。

表1 高邮湖流域主要河流概况

根据2016年高邮湖水质逐月监测数据可知:(1)枯水期:高邮湖COD、氨氮指标可达地表水Ⅲ类水质标准,总氮指标劣Ⅴ类,总磷指标可达Ⅳ类;(2)平水期:高邮湖COD指标可达地表水Ⅳ类水质标准,氨氮指标可达Ⅲ类,总氮指标劣Ⅴ类,总磷指标可达Ⅳ类;(3)丰水期:高邮湖COD指标可达地表水Ⅳ类水质标准,氨氮指标可达Ⅲ类,总氮指标Ⅴ类,总磷指标为劣Ⅴ类,面源污染汇入对水质影响较大。

2.2 入湖河流水质欠佳,污染负荷未能得到有效控制

天长市内主要入湖河流水环境质量均不达标,白塔河主要污染物浓度逐年增加(COD下降),杨村河总磷浓度增加,秦栏河总磷浓度增加,污染趋势尚未得到遏制。

2.3 湖滨带萎缩、水生态系统退化,高邮湖自净机能减弱

高邮湖现有湖滨带逐渐退化,周边自然湿地萎缩,出现岸堤破损、脏乱差、景观破坏严重等现象,且湖滨带周围被农田开发、围垦养殖侵占,造成生态岸线用地紧张。

2.4 水产养殖面积大,养殖业及渔民生活污染问题突出

高邮湖及其附属湖泊水域一半水体被围网养殖占领,尾水未经任何处理直接排入湖泊,造成高邮湖水体总氮、总磷浓度严重超标,容易引起局部富营养化,甚至水体恶臭等现象。

表2 天长市境内水产养殖统计表

2.5 农村生活污水缺乏配套的收集处理设施,生活污水直接排入水体

天长市现有农村生活污水除少量有简易处理外,其余大部分为直接排放,缺乏有效的污染治理措施。污水直排造成农村支流水系环境质量严重恶化。

图2 高邮湖监测点污染物浓度监测值年际变化

图3 2016年高邮湖监测点污染物浓度监测值月变化

图4 入湖河流污染物浓度变化

表3 农村污水排放统计表

2.6 集镇管网不完善,污水收集处理率低

天长市各乡镇除铜城镇、杨村镇、永丰镇、石梁镇、秦栏镇部分新建道路下敷设有污水管道外,其他街镇排水管渠均为雨污合流。

铜城镇目前排水体制是:老城区基本为合流制,新城区为雨污分流制且比例比较少。采用合流制的老城区存在合流制管网直接排入附近河道现象。杨村镇部分新建道路下敷设有污水管道,其他街镇排水管渠均为雨污合流。大部分街镇排水系统管道埋设方向根据现场地势确定,均未进行系统规划,未考虑周边地块的污水接入,排水系统较为混乱。

3 流域污染物来源解析

天长市汇入高邮湖的主要河流有铜龙河、杨村河、王桥河、秦栏河、白塔河和川桥河六条,目前白塔河、川桥河、秦栏河已有系统全面的整治方案,并已全面开展施工。对未实施治理的铜龙河、杨村河、王桥河3个小流域亟须进行重点整治,消除水体恶化,实现水环境功能区划达标。对流域进行污染源解析,根据污染情况,指导流域环境治理方向。污染物按照国家污染源普查计算方法与系数,结合流域人口、经济数据进行核算。

表4 小流域主要污染物来源 排污量t·a-1

铜龙河流域、杨村河流域污染物主要来自农村生活、农业面源、工业废水、城镇生活等,王桥河流域污染物主要来自农村生活。

4 流域水环境治理思路

流域水环境治理要贯彻国家生态文明建设要求,统筹兼顾人居环境品质提升和社会经济发展方式转变,改善高邮湖流域水体水质,优化沿岸人居环境和景观,改善城市开放空间,优化城市生态廊道,强化高邮湖流域水系格局。高邮湖治理是一项复杂的系统工程,应在深入调查分析流域污染源的基础上,针对流域存在的主要污染问题,综合采取有针对性的工程措施与管理措施。

从分流域治理角度,重点对铜龙河流域、杨村河流域、王桥河流域3个污染严重的流域开展全面治理,“一河一策”制定具有针对性的治理规划。

从建设时序而言,高邮湖治理项目技术体系庞大,需有序地逐步推进实施。近期(2020年)重点集中于完善基础设施建设和污染源管控,远期(2030年)实现流域的全面治理,实现水环境质量的根本性扭转。近期,针对铜龙河、杨村河、王桥河3个小流域开展一系列工程措施,包括集镇排水系统完善工程、农村生活污水处理工程、农业面源污染治理工程和河道环境综合整治工程等;远期,为保证水环境治理的效果,将工程范围扩大,实施高邮湖、沂湖、洋湖综合整治工程和农业面源污染控制工程,并开展管理措施的制定和推行工作。

表5 河道水质分年度目标表

5 流域水环境治理对策

5.1 铜龙河、杨村河、王桥河3个小流域重点治理工程

5.1.1 铜龙河流域水环境治理

(1)集镇排水系统完善工程。铜城镇现状为雨污合流制,近期规划采用雨污合流的排水体制,远期结合镇区改造逐步过渡到雨污分流制。近期重点完善新建镇区污水主干管,将工业废水、城镇生活污水纳入市政收集处理系统,新建污水管网总长度20km。

依据铜城镇总体规划,对铜龙河镇区段实施截污,截污总长度约7.4km,截污管径600mm,截污倍数2.0。铜城镇污水处理厂规划处理规模为1万t/d,配套人工水平潜流湿地规模为2ha,并深度净化污水厂尾水。

(2)农村生活污水处理工程。考虑对铜龙河主干河道水质影响较大的13个自然村进行污水收集处理设施建设,污水总量450 t/d,采用微动力污水处理设施。

(3)农业面源污染治理工程。在农田密集的支流汇入主干流的入河口布置人工湿地,对受农业面源污染水体进行滞蓄和净化,削减入河污染量。根据需处理水量和水质估算情况,初步确定铜龙河流域支流河口人工湿地建设总规模约为10ha。支流河口人工湿地尽量选择农田周边的边角地,不占用耕地。

(4)河道环境综合整治工程。对内源污染比较严重的铜龙河重点疏浚,重点清淤河段面积约为2.5ha。

采取人工增氧、复合生态滤床、生物膜净化、水生植物净化、生物多样性调节等技术进行河道生态修复。

图5 铜龙河流域农村生活污水处理工程分布示意图

5.1.2 杨村河水环境治理

(1)集镇排水系统完善工程:根据杨村镇污水量预测,结合现有镇区的污水管线进行污水管网规划,建设杨村镇污水收集系统,总规模为6.6km。

依据杨村镇总体规划,对杨村河主要支流,即杨村河镇区西侧支流实施截污,在河道两岸铺设截污干管,截污管径为400mm,截污总长度约5.6km。

(2)农村生活污水处理工程:杨村河流域内4镇19个自然村分散处理设施选用太阳能微动力处理设施,总体规模为891.1t/d。

图6 杨村河流域农村生活污水处理工程分布示意图

(3)农业面源污染治理工程:杨村河主干河道周边农田密布,流域内需控制农业面源污染的区域总面积为230km2。在农田间采用陂塘系统优化手段控制农业面源污染。

(4)河道环境综合整治工程:杨村河镇区西侧支流形成底泥内源污染,对该河段内源污染进行控源截污,减少因内源污染物释放所造成的水质恶化现象。

5.1.3 王桥河流域水环境治理

王桥河流域内自然村建设分散式生态化污水处理设施,主要考虑沿王桥河河道附近8个自然农村,总规模达到348.4t/d。

5.2 高邮湖综合整治工程

充分利用高邮湖天然景观资源与生态资源,建设高邮湖湖滨生态景观带。湖滨生态景观带是高邮湖重要的生态功能单元,对湖滨生态系统多样性和湖泊自净机能的恢复具有重要意义。

图7 王桥河流域农村生活污水处理工程分布示意图

湖滨岸线生态修复。恢复湖滨生态系统,提升水质净化功能,重点建设龙岗村沿岸景观岸线(约1.3km),汊河村、水源保护区自然修复岸线(约4.5km),建设高邮湖其他段自然修复岸线(约19km)。

河口湿地系统生态修复。恢复环湖湿地,增强湖体自净功能。开展河口湿地建设,增强净化效果,打造白塔河、铜龙河、沂湖、洋湖河口生态湿地公园。

图8 河口湿地规划分布示意图

5.3 沂湖、洋湖环境综合整治工程

对沂湖、洋湖进行清淤疏浚,对湖泊岸线进行生态修复。洋湖、沂湖自然修复岸线分别约为15km和38km。修复过程中辅以管理措施,全面提升两湖水质,恢复两湖生态系统,增强湖泊自净功能。

对湖泊、河道水体生态进行修复。重点对沂湖、洋湖湖泊内水质较差的水产养殖区域进行清理,种植具有水质净化功能的水草或者藻类,总面积约3km2,增强水体净化效果。

5.4 农业面源污染控制工程

(1)围网养殖治理。高邮湖内的围网养殖全部取缔,百家荡、沂湖、洋湖围网养殖面积削减50%以上。实施生态化养殖,确保高邮湖水质达标,逐步修复百家荡、洋湖、沂湖生态功能系统。(2)渔船港口建设工程。洋湖闸、白塔河、沂湖等渔船港口设置垃圾收集、污水收集设施。(3)高邮湖全流域农村污水治理,农村建设分散式生态化污水处理设施,总规模达到1.35万t/d。

表6 水产养殖清理计划表 面积/km2

5.5 管理保障

流域水环境整治需综合采取必要的工程措施和管理措施。特别是以面源污染为主的小流域,管理措施在河道治理过程中的作用尤为突出。为达到水质目标,在工程措施推进实施的同时,需相关政府部门同步推进必要的管理措施,如推广生态化农业、减少化肥施用量、实施测土配方施肥,强化水产养殖业和渔业管理、控制水产养殖规模等。加强对工业企业的环境监管,实施清洁生产审核,污染企业进入园区实施污染物集中处理等。管理措施的有效推进是达成水质目标的必要前提。

落实 “河长制”“湖长制”的要求,加强高邮湖全流域的区域合作和协同治理。高邮湖治理涉及4个县市,以高邮湖全流域为整体,实施整体化、系统化规划治理,各个县市之间要互相合作,密切配合,考虑流域统筹。

6 结 论

高邮湖属于淮河流域浅水型湖泊,为淮河入长江重要组成部分,是全国第六大淡水湖。根据高邮湖水质监测数据、现场调研勘察情况,研究认为应以解决问题为主导,水质达标为目标,实施分流域、分期系统治理的思路,对于高邮湖流域污染严重的铜龙河、杨村河、王桥河三个流域近期开展重点治理,包括集镇排水系统完善工程、农村生活污水处理工程、农田面源污染治理工程、河道环境综合整治工程等;从远期看,为保证水环境治理的综合提升效果,将治理范围扩大,实施高邮湖、沂湖、洋湖综合整治工程、农业面源污染控制工程,并开展管理措施的制定和推行工作。通过工程和非工程措施的结合,尽快改善小流域河道水质,全面削减入湖污染物,最终实现高邮湖水质全面改善。

总之,高邮湖具有重要的水资源供给、水安全保障、水生态维系等功能,整个流域面积大,河流水系复杂。高邮湖水环境的治理是一个非常复杂的系统工程,应该依据整体规划管理、分小流域、分期限逐步推进的治理思路,采取工程治理与管理措施相结合的治理举措,全面削减入湖污染物,实现水质全面改善。

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