重庆跳磴河水环境综合治理方案

2022-07-13孙冬旭张奎如吴福琳

三峡生态环境监测 2022年2期

孙冬旭，李静，张奎如，王皓，吴福琳

（1.中交第一公路勘察设计研究院有限公司，西安 710075；2.西安中交环境工程有限公司，西安 710075；3.中国地质调查局西安地质调查中心，西安 710054）

《水污染防治行动计划》（简称“水十条”）第一次明确地将城市黑臭水体纳入国家水治理体系范畴，要求到2030年，城市建成区黑臭水体总体得到消除。2021年8月，3 641个国家地表水考核断面中，水质优良（Ⅰ～Ⅲ类）断面比例为73.6%，同比上升1.6%；劣Ⅴ类断面比例为1.4%，同比下降2.5%。主要污染指标为总磷、高锰酸盐指数和化学需氧量。长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河七大流域及西北诸河、西南诸河和浙闽片河流水质优良（Ⅰ～Ⅲ类）断面比例为76.3%，同比上升1.6%；劣Ⅴ类断面比例为1.2%，同比下降2.4%[1]。全国治水从治理进展和成效看，成果喜人。但黑臭水体治理工作仍需要保持常态化，防止反弹。

20世纪以来，国外西方发达国家治水经历了从点源到面源，从河道到流域，从单一水环境治理向河流生态修复、流域自然修复的转变过程。例如韩国清溪川整治、莱茵河“鲑鱼-2000计划”、美国洛杉矶河修复、RushCreek流域生态恢复等[2]。国内治水的方法从早期单一的物理法、化学法、生物法以及生态法逐渐过渡到现在的几种方法联合运用的综合治理，从前期的“头痛医头、脚痛医脚”的治标不治本到现在运用控源截污、内源消除、生态修复的系统统筹治理，无不体现出治水理念与技术的进步。如永定河按照“治理、恢复、涵养、提升”相结合的综合治理思路，统筹“山水林田湖草”生命共同体，把保障河湖生态用水放在突出位置，逐步恢复永定河生态系统。深圳宝安区2019全面消除黑臭水体工程（前海铁石片区）运用建管纳污、正本清源、初雨弃流、多源补水、生态修复、排水管理、监管执法、宣传引导等“治水八策”进行源、网、河的系统治理，在两年时间内将前海铁石片区的黑臭水体治理到地表水Ⅴ类标准，打造了高度建成区水环境治理样板。上述两个案例也从侧面反映出不同地域不同经济条件下治水路线的选择也不同。本文以重庆跳磴河为例，着重对我国西南土石山区连续穿越城市、城镇、农村的开放式河流水环境综合治理提出问题导向、本底调查、系统整治、科学管理的技术路线，对点源、面源、内源污染交织的流域通病提出系统治理方案。

重庆市于2018年入选全国黑臭水体治理示范城市，当前正深入实施水污染防治行动计划，启动了“清水绿岸”水环境综合治理提升工作。“清水绿岸”治理提升整治范围为流域排水管网、海绵城市、河道及两侧绿化缓冲带。主要内容包含水环境治理工程、防洪水利工程、园林绿化工程、市政公用工程及智慧水务工程等[3]。大渡口区跳磴河作为重庆市主城区“清水绿岸”20条河流之一，因其自上而下穿越城市建成区、城镇区、工业园区以及郊野区段，部分建（构）筑物侵占河道，点源、面源污染交织，河道生态单一，景观杂乱，水环境管理不足，在西南土石山区山河谷地貌的河流中极其具有代表性。基于与自然共建理论，跳磴河总体设计方案包括水安全保障、水环境治理、水生态修复、水景观提升以及水管理完善五个部分。

1 河流基本情况

跳磴河系长江左岸一级支流，发源于重庆市沙坪坝区歌乐山狮子岩，流经覃家岗镇进入九龙坡区华岩镇，于跳磴镇小南海注入长江。该河主河道总长约22.7 km，流域总面积约85.2 km2。其中，大渡口区段“清水绿岸”治理提升工程起于大渡口区与九龙坡区交界处鲤鱼滩，止于规划二纵线，长6.95 km。项目河段属跳磴河下游，距上游河源16 km，距下游入江口4.5 km。河床平缓，河道坡度0.06%～3.49%，平均坡度0.57%。

工程区河道属中山河谷地带，前2 km为城市建成区段，中间4 km为城镇段和工业园区段，末端1 km为郊野段。河岸岸坡除城镇段为渠化河道外，均为自然岸坡，岸坡坡比较大，在1∶1～1∶2.5，两岸为土质岸坡，防冲刷能力差，边坡欠稳定。工程区内建城区段河道两岸为当地居民自垦菜地，同时每隔100～200 m分布城市市政雨水管渠；城镇段河道两岸为浆砌石挡墙护坡，部分房屋基础坐落在挡墙上并侵占河道；工业园区段河道两岸分布竹林和菜地，间杂园区雨水排口及污水厂溢流口及外排口；郊野段河道两岸分布自然竹林和野生芦苇，生态本底较好。

2 河流主要问题

河流现状主要问题体现在水安全建设不完善，水环境治理不彻底，海绵城市建设及水生态构建不系统，水景观打造不统一，水管理提升不完善五个方面。

2.1 水安全建设

河流上游建成区段因河道两侧为当地居民自垦菜地，尚未进行河道堤岸建设，加之河道两侧正在进行地产及市政工程建设，岸坡受到一定扰动。城镇段河道两侧建设了直立挡墙护岸，但受当地居民违规建（构）筑物侵占河道影响，河道断面压缩，为河道行洪卡口，遇到20年一遇以上洪水时，防洪措施不能达标，同时河道内有古建桥梁等不可移动文物，易受洪水威胁。工业园区及郊野段以路代堤，岸坡土质疏松，存在水土流失风险。

2.2 水环境治理

河流的水环境治理在“厂、网、源、河”四个方面的建设还有待进一步加强。主要表现在以下方面：一是城镇段的小区及办公场所“正本清源”工作尚未全面开展，部分雨水管混进了居民生活盥洗废水；二是雨污管网尚未完全剥离，存在雨水错接污水、污水错接雨水以及断头管情况；三是水厂承接九龙坡区和大渡口区两个区的污水处理工作，高负荷运行，雨天就会发生污水厂溢流；四是受建（构）筑物侵占河道影响，污水、雨水管网沿河道敷设，虽然对检查井进行了加高，但在洪水季存在河水倒灌污水管网，污水泄漏入河风险，影响污水厂出水水质和河道水质断面达标。

2.3 海绵城市及水生态构建

受地形影响，重庆海绵城市公共海绵设施需要布设在河谷两侧的坡体上[4]，现状大多为农民自垦菜地或市政管渠排水设施，空间有限且不系统，存在着农业面源污染因素。水生态方面，建成区段受城市开发建设影响，生物异质性低，未见沉水、滨水植物，且箱涵中排出大量城市施工废水，造成河流水质浑浊，河底泥沙淤积较多。城镇段受渠化河道影响，水生植物极少。工业园区段，岸上竹林分布较好，但水生系统退化。郊野段，受污水厂出水影响，水体存在一定药剂味道，但两岸已见芦苇等野生挺水植物。

2.4 水景观打造

河流水景观现状杂乱，主要体现：一是建城区段市政公用管（渠）及构筑物沿河出露，工程措施切割感强；二是城镇居民建筑及自垦农田沿河杂乱分布，破坏滨水植物群落；三是工业园区及污水厂排口、护岸工程未进行美化处理，影响滨水景观；四是建成区、城镇区、工业园区及郊野区未进行特色规划，衔接不当，景观过渡不自然。

2.5 水管理提升

水管理方面，虽然已实行河长制，但是还不够系统、精准、高效。河道跨行政区域协同管理机制，入境断面水质的稳定达标，岸上施工环境保护监管的及时性、有效性，工厂企业排放水质实时在线监控设施的建设，河道水文监测站的建设都影响并制约着水环境管理的提升。

3 综合治理方案

结合现状、地形地貌、工程水文地质条件，以与自然共建、低影响开发理念为指导，以降本增效、低碳节能为原则，制订水环境综合治理方案（图1），构建水（水域）、岸（河岸）、路（滨水碧道）、植（滨水植被）、田（农田）、城（城镇）河道生态系统。综合配置水利、水生态、海绵、给排水、道路、建筑、景观等专业，开展滨水湿地、海绵城市、滨水步道、景观建设工程，构建生态廊道，削减城市、农田面源污染，建设水生态工程，提升水体自净能力，保障入江考核断面达到地表Ⅳ类水质标准。同时，增加人水互动体验设计，融入钢城、渡口文化，实现清水绿岸的同时，促进文旅发展。

图1 跳磴河水环境综合治理技术路线Fig.1 Technical route of comprehensive treatment of water environment in Tiaodeng River

3.1 本底调查

本底调查是河流水环境综合治理方案的前提。通过河流水质、底泥本底监测，排口溯源，管网勘探，摸清跳蹬河流域河网的本底条件，全面了解流域范围内的排水管线（涵）、污水厂站、沿河排口、水质、岸线、文化、工业、农业、生态及周边建设情况等流域现状情况，为跳蹬河流域水环境综合治理方案提供翔实的基础数据。具体调查内容包括跳蹬河流域自然地理、社会经济等基本情况、水环境、水生态、水资源、水安全、水景观、水文化、水管理现状情况及存在问题等。鉴于环保督查压力，国内部分治水方案在编制过程中忽视或来不及进行本底调查，以二手资料或五年前资料为主进行水环境综合治理设计，在施工时往往会出现重大偏差，导致设计变更增多，甚至导致技术路线错误。

3.2 水安全保障

工程建设，安全第一；河道建设，水利先行。通过水文计算，找到行洪关键卡口和敏感保护目标。以跳磴镇古文物桥不可移动文物等为敏感点、控制点，拆除侵占河道的建筑物，改建市政公用工程建（构）筑物，反推水位线，拓宽行洪断面；依据10年、20年、50年、100年一遇水位线结合建成区、城镇区、工业园区和郊野区自然现状合理布设河道断面，新建、改建防洪护岸工程以及堤坝（图2、图3），清理河道淤积的泥沙，做好滨河步道、海绵设施高程控制，同时依据防洪标准，制订非工程措施方案，实现防洪达标[5]。

图2 堤坝保留Fig.2 The dam retain

图3 堤坝改建Fig.3 The dam rebuilt

3.3 水环境保护

“十三五”期间，我国水环境综合治理成效显著，水环境的治理也从河流逐步转移、聚焦在管网上，2019年污水管网长度达5.7×105km。但污水收集管网短板仍较突出，“毛细血管”缺失，管网老旧破损和混接、错接广泛存在，南方地区雨污溢流污染较为普遍，污水收集率和污染物消减效能不高。跳磴河水环境保护建设，从源头抓起，实施正本清源工作，将雨污水从源头进行剥离，对化粪池等构筑物进行清理修缮；然后，打通管网工程最后一公里，对局部错接、乱接管进行梳理改建，对断头管进行接驳，对沿河、跨河管进行迁建、改建；对水厂提出强化管理要求，保证污水出水水质稳定，达到准Ⅳ类标准，并提出扩建新建水厂要求；河道方面，对现存的少量污水口进行溯源消除，对雨水排口进行监测（图4），发现异常，进行分析与应急处理；对河道底泥进行环保清淤，晾晒后改造为种植土，并保留15～20 cm底泥作为沉水植物种植基质[6]（图5）。

图4 雨水排口Fig.4 Storm drain

图5 河道断面整治Fig.5 Channel section regulation

3.4 水生态构建

水生态构建，岸上的海绵城市建设是其第一道保障。在小区、广场、道路提出建设源头海绵设施要求；在排水管网中途提出建设调蓄、净化、再利用设施要求；在滨水空间，落地海绵城市专项规划，建设公共海绵设施，对47处雨水排口进行入河前的水质净化并建设配水、溢流设施，针对重庆坡度较大的地形设计陂塘湿地（图6），将排水明渠改造为旱溪（图7），末端设置生态湿地，对面积较大的广场采取透水铺装，山城步道两侧布设植草沟，将雨水引入雨水花园。同时，由于公共海绵设施除了收集调蓄自身雨水功能外还兼具客水消纳与净化功能，在海绵单项设施前设置了缓冲池、前置塘等预处理设施，并对海绵调蓄、净化单项设施填料进行改良，加入铁基质催化生物载体，形成微型化学催化生物耦合床，处理低C/N（碳/氮）比市政雨水，杨雪等[7]利用这种载体处理低C/N比废水时发现，COD、氨氮去除率分别可达92.1%和86.6%。

图6 坡塘湿地Fig.6 The slope pond wetland

图7 旱溪湿塘Fig.7 The dry creek and wet pond

河道的水生态系统建设，包括生境修复和动植物修复，生境修复包括深潭-浅滩生境营造、洪泛湿地营造、矩形河道优化以及自然岸带修复；动植物修复包括水生植物修复、鱼类栖息地营造。

（1）深潭-浅滩生境营造。在河道宽浅处，铺设碎石，建设浅滩；在河道现状冲刷较深处，进行适当拓展，打造深潭，丰富河道物种，改善水体流动性能。

（2）洪泛湿地营造。对河道弯曲处、宽浅处，进行进一步拓宽，降低水位、流速，建设洪泛湿地，增加溶解氧含量。

（3）矩形河道优化。对矩形河道进行改建，对河道挡墙进行加固处理，对河底进行软化处理，河边种植挺水植物并进行杉木桩护脚，保护植物免于洪水冲刷。

（4）自然岸带修复。通过灌-草结合方式在临河3～6 m范围内种植多层次耐水性植物，形成植物缓冲带。建立一个生机勃勃的河岸带生态系统，保护河岸免受洪水破坏，同时对河水进行减速、沉降杂质，净化污染物质。植物选择再力花、风车草、黄菖蒲、芦竹、鸢尾、香蒲等。

（5）水生植物修复。结合河道走势，于河道两侧1 m范围内成团簇状种植挺水植物及浮叶根生植物，于浅滩河段种植沉水植物，水深控制在0.6～1.5 m。

（6）鱼类栖息地营造。在清淤工作完成后对河底进行改良、消毒处理，铺设生态砾石；在深潭或河道较深处进行适当人工干预，建设鱼巢，营造栖息地。

3.5 水景观提升

国内部分河道整治工程往往以景观构建为主，甚至进行河道改建，容易丢掉河流本身的精髓，水景观的建设宜在水安全、水环境、水生态工程的基础上，融合自然、文化底蕴，重现河流文明。跳磴河水景观提升工程，因地制宜，高标准建设城市生态“绿岸”，主要包括文化记忆植入、岸线绿化打造、休闲配套设施完善、水岸景观提升、景观与环保海绵设施高度融合五个方面。

3.5.1 基于自然景观分区，植入文化记忆

基于场地生态自然的背景，将跳磴河划分为城市生态健身区、城镇滨水休闲区和城郊拓展探寻区三个区，同步植入大渡口城市文化记忆、跳磴镇人文历史元素，保留现状生态自然本底，梳理杂乱林地，补栽金银花等具有采摘乐趣的地被，采用参与式、沉浸式的设计手法打造富有文化内涵的生态体验式滨水休闲空间，以文化为主线将大渡口文化、跳磴镇文化通过上游-下游，城区-城郊线索进行系统的表达[8]。

3.5.2 岸线绿化打造

（1）整治水体护岸。结合岸线、防洪工程条件，分类整治护岸，增加滨水缓冲带，控制苗木地被规格，实现自然苗木与补栽苗木的自然融合。

（2）构建绿化缓冲带。保护绿化缓冲带现有植被、湿地，筛选栽植乡土植物，采用具有山地城市特色的植草沟、雨水花园等低影响开发设施构建立体海绵系统。

（3）提升绿化品质。将水系、岸线、园林绿化、开敞空间等有机融合，联通陆地与河流生态系统，构建多层次、多色彩的生态绿带，让岸更绿、景更美。

3.5.3 完善附属休闲配套设施

（1）完善交通设施。完善河岸周边道路及跨河桥梁，道路选线按规划后退绿化缓冲带控制线，道路平面及竖向设计注重随地赋形，避免对原始地形地貌的破坏。跨河桥梁注重桥梁造型、色彩与周边城市环境的整体协调。完善亲水步道、下河梯道等人行设施。

（2）完善便民设施。结合流域周边开发，完善河岸护栏、灯饰、休憩座椅、城市小品、垃圾箱、公厕等市政配套设施，合理利用桥下空间规划建设休憩和康体活动设施等，满足市民多样化需求。

3.5.4 提升水岸景观

（1）打造“一轴多点”景观带。以河道为景观轴，对两岸建筑、跨河桥梁、河堤驳岸等进行景观提升。以拱形堤坝跌水、古文物桥、管理用房为景观节点，打造微湿地、滨水广场等，增设观景平台，形成丰富多样的空间环境。

（2）提升水岸文化。结合河流流经的历史文化街区、传统风貌街区、跳磴古镇等，深入挖掘历史文脉，突出文化承载，打造集亲水休闲、文化展示于一体的水岸景观。让水体岸线成为舒适宜人的都市庭院。强化水体岸线的休闲游憩、娱乐健身等公共开敞空间功能，增强滨水空间的可达性、参与性和舒适性，让市民更加便捷地亲水、戏水、乐水。

3.5.5 高度融合环保、海绵与景观

（1）打破海绵、环保、景观界面，实现景观与海绵的高度融合。在水文计算的基础上，由环保、海绵城市设计专业进行湿塘、湿地、雨水花园容积、位置的初步设计，然后将环保、海绵设施并入景观专业设计范畴，统一进行景观分区、节点设计[9]。

（2）建筑、景观土建与海绵城市设计专业进行充分专业交底。设计过程中通过将建筑、景观土建等传统专业与海绵专业进行专业交底，将环保、海绵理念融于建筑、山城步道等专业设计，实现绿色屋顶、雨水罐、植草沟与建筑、步道、广场的自然衔接，消除景观的切割与不连续，同时兼顾其使用功能[10]（图8、图9）。

图8 建筑海绵景观的融合Fig.8 The integration of the architectural sponge landscape

图9 现状与补栽苗木的融合Fig.9 The integration of current situation and replanted seedlings

3.6 水管理完善

水管理完善着重构建智慧水务系统，通过整体化监测体系布局，建设监测监管协同机制，构建“云+网+端”服务模式。设计在线监控系统对河道的水环境、水文数据、雨水排口、降雨量进行实时自动化监测，对氨氮、COD、总氮、总磷污染因子及水质常规五参数（pH、电导率、溶解氧、浊度、温度）、水文特征（流量、流速、水位）进行数据分析，掌握河道的水文水质实时变化情况，并进行图表数据自动输出，为河流水管理提供数据支撑[11]。