金山区卫城2组浜小微水体的水环境改善措施探讨

蒋海飞

(上海宏波工程咨询管理有限公司，上海 201707)

根据《2021上海市河道(湖泊)报告》，2021年，上海市共有河道(湖泊)47086条(个)，总面积649.2146km2，河湖水面率为10.24%，另有小微水体48413个，面积56.4070km2(不纳入河湖面积统计)。

小微水体相对于河湖来说，水面积较小，数量众多，同时分布密集而零散，在以往消黑消劣河道整治及河道养护过程中，未引起足够重视。因此，众多小微水体沦为周边居民的排水沟、禽畜养殖塘，久而久之，水质持续恶化，对区域水环境构成隐秘影响。

卫城2组浜为金山区卫镇建成区一条小微水体，目前通过综合整治，已实现水体彻底消黑消劣，治理效果良好。

1 项目概况

卫城2组浜位于金山卫镇建成区老卫清路以南、张泾河以东、西门街道以西范围内，与西侧张泾河无法沟通，形成封闭水体。河道内部又被道路、居民房阻隔成4段。

4处小水体两岸均有多处当地居民私自搭建的违章建筑占用河道，且周边居民房较为密集，紧邻现状河口线。①号、②号、③号河段均由地下管涵相连通，③号河段靠近西门街道，在最东端断头。卫城2组浜区域位置见图1。

图1 卫城2组浜区域位置

④号河段与③号河段之间被居民出行道路阻断，封闭水体颜色整体偏绿，河道周边垃圾较多，淤积严重，水体发绿发黑，随着夏季来临气温逐渐升高，河道底部不断有黑色絮状淤泥翻起漂浮于水面，严重影响河道周边居民的身心健康。

经过长时间水质监测，卫城2组浜整治前氨氮指标严重超标，纳入重污染河道整治范畴。根据上海市政府专题会议精神，经市环保局、市水务局协商，确定核定重污染河道的水质指标为溶解氧、氨氮、透明度和臭味4项，水质标准为：溶解氧不大于2.0mg/L、氨氮不小于5.0mg/L、透明度不大于25cm，评价方法为单因子评价法。

整治前水质见表1。

表1 整治前水质情况

2 原因分析

经分析水质黑臭的原因如下：

a.周围居民缺乏护水意识，临河私建违章房，没有完善的生活用水及排水措施，导致生活污水直排河道。

b.周边截污纳污管年代久远，部分污水管网损坏。同时，由于接入管网消纳能力不够，时常出现污水冒溢入河。

c.岸坡坍塌严重，雨水地表径流的冲刷会给河道增加污染源。

d.水体被阻隔为多个断头浜，彼此不流通、水动力差、水质容易变质。

e.河道长时间未进行清淤，底泥淤积严重，污染物长年累月淤积在河底。

f.河道生态系统遭到了严重破坏，在河道里很少看见鱼类和水草，河道自我修复和净化水质功能完全丧失。

3 治理思路

根据上海市针对黑臭水体治理思路，结合本次治理小微水体体积小、自净能力弱的特点，提出遵循“外源控制、内源削减、水质净化、生态恢复、定期养护”的技术路线，见图2。外源控制和内源削减是提升封闭水体水质的基础，主要针对水体沿线进行截污纳污治理和河道清淤疏浚治理。提升水体流动和生态修复是阶段性手段，主要采用水系连通及设置曝气设备，投放微生物等进行治理。定期养护是水体水质稳定的保障措施，主要对水体初期进行养护，使水体达到自平衡。

4 治理措施

治理措施系统见图3。

图3 治理措施系统

4.1 截污纳污

卫城2组浜周边临近工厂，租房需求量大，部分居民临河私建违章房，并没有完善的生活用水及排水措施，导致生活污水直排河道。经过与城建办及当地居委合作，将水体沿线陆域控制范围内违章房统一拆除，对原破损管道拆除，结合新规划河浜的护岸结构，重新铺设管道。原该区域的生活污水均纳入石化污水处理厂，但由于污水厂处理能力有限，来不及处理，导致污水冒溢，影响水质。本次经过实地调查，该区域西侧临近老卫清路，北侧临近古城路，道路下均有污水管网，经过核算，将该区域污水纳入污水管网。

4.2 生态护岸建设

建成区的小微水体较为封闭，水体流动性弱，不会产生较大的水流冲刷，在进行护岸结构设计时，应因地制宜选用柔软生态的护岸结构。

本项目中①号、②号塘周边民房距离设计河口线较近，无足够的开挖放坡条件，结构大开挖易引起房屋沉降和开裂等安全隐患，同时考虑到护岸的使用年限等因素，临近居民住宅区域选用生态仿木桩护岸结构，在兼顾住宅周边景观要求的同时，也满足了结构安全要求。北侧③号塘由于居民违章搭建的退建，形成一个宽阔的水体，本次选用了高强嵌锁块结构，该结构由小型箱体垒砌而成，箱体中覆土，能够作为鱼虾生活区，体现了护岸结构的生态性。

4.3 底泥疏浚

底泥是影响封闭小微水体水质的重要因素。封闭水体，根据自身水体流动性的确定，外源污染物受外力影响流入水体后易形成沉淀，在物理、化学作用下，形成富含有机质的灰黑色底泥。有机质分解会消耗掉水体中的溶解氧，同时分解的有机质会持续增加水体中的浓度，导致水质持续恶化。底泥中的污染物依附于水中的悬浮微粒，再通过孔隙水扩散作用进入水体中，底泥和上部水体之间的污染物质持续循环交换。污染底泥的存在导致即使所有的外源污染全部消除，河道水体的污染依然无法根除，因此清除河道污染底泥对改善水质至关重要。

清淤疏浚是通过人工或机械的方式将河道内阻水的淤泥、垃圾等清理出河道，以扩大过水断面，提高防汛排涝能力，加强水资源合理调度，增强水体流动性、提高水体自净能力，改善水质。

本工程疏浚主要采用抓斗式挖泥船和水力冲挖两种形式结合施工。

抓斗式挖泥船是利用旋转式挖泥机的吊车杆和钢索来悬挂泥斗，在抓斗本身重量的作用下，放入河底抓取泥土，然后开动斗索绞车，吊斗索通过吊杆顶端的滑轮，将抓斗关闭再升起，再转动挖泥机到预定点，将淤泥卸掉。挖泥机又转回挖掘地点，进行挖泥，如此循环作业。

水力冲挖方式疏浚采用高压水枪直接冲挖土体，泥浆在泥浆泵的作用下通过排泥管道被吹填至排泥场。该方法造价相对较低，但施工时对底泥的适应条件较差，容易产生堵管等，应在疏浚前将垃圾、杂物等进行清理，以便于施工。

4.4 水系连通工程

小微水体被道路、建筑等阻断为一个个独立的水体，其自身的净化能力减弱，在条件允许的条件下，应尽量使其连通畅活，提升水体交换能力。

本项目采用直径1.5m管涵，将①号、②号、③号水体连通，对③号与④号水体之间的堵坝进行拆除，扩大水体的连通性能。考虑到封闭水体在暴雨天气水位上涨，在③号塘北侧，设置一座临时排水泵，可以将河道水抽排至古城路雨水管网中。

4.5 生态修复措施

生态修复措施是实现水体修复的关键一步，主要的措施有设置微孔曝气增氧设备，布设生态浮床设施，构建水下森林系统，投放底栖微生物等。

4.5.1 微孔曝气增氧工程

河道微孔曝气增氧技术是指在河道底部布置微孔管道给水体持续充气增氧，通过水体溶解氧含量的提升，加速内源污染底泥以及鱼类排泄物等有机质的分解，将其转化为微生物，提升水体自我净化能力，建立起自然的水体生态系统。

4.5.2 布设生态浮床

生态浮床技术主要依托浮床的浮力给水生植物提供一个稳定的生长环境，布置在浮床上的植物选用根系发达的水生植物，通过根系吸收水体中游离的氨、氮等富营养离子，向水中释放氧气，提高水体溶解氧含量。同时，水生植物的根系为水体微生物、浮游生物提供了良好的生长环境，使水体微生物增加，提升水体自净能力。

4.5.3 水下森林构建

沉水植物主要布置在距河床底部约1～1.5m位置，一方面通过其自身生长依附于泥面，对水体及底泥中的氮、磷等污染物进行吸收，减少污染物再悬浮交换，降低内源污染物含量，增强生态系统的自净能力；另一方面，通过其根茎叶的生长为水体中的微生物提供良好的附着环境，微生物在植物体上产生高净化效率的微生物，在光合作用下，沉水植物周围形成厌氧-好氧的微环境。通过以上两方面的合力，使得水体内部形成具有强大净化效能的“生物膜”系统。

水生植物在考虑其生态功能和水质净化作用的前提下，选择景观效果较好，管理维护方便，易成活、长势好的本地物种。选用鱼类喜食的植物，优选基生草，后选茎生草。适当考虑能够控制蔓延的植物，提倡选用本土物种，杜绝外来物种。

通过在河床种植上海地区常见的苦草、黑藻、伊乐藻、微齿眼子菜、竹叶眼子菜等多种沉水植物，有效增强水体的自净能力，持续净化水体水质，同时在河床底部营造生境，促进系统有益微生物生长。

4.5.4 底栖微生物、动物投放

底栖动物在水生态系统物质循环与流动中具有特殊的地位和作用，主要以滤食水体中的底栖微生物、藻类为主，一般认为底栖动物的取食藻类活动对水体中的藻类群落组成和生产力有强烈的影响。同时底栖动物的爬行、摄食及生理代谢等能够改善底泥孔隙率、表面组成，提高底质吸收重金属离子的能力，对底泥的结构产生影响，继而使水体底质垂直结构合理化，可以有效调节底泥界面营养盐释放。

铜锈环棱螺和无齿蚌是我国自然水域常见的两种底栖软体动物，具有较高的食用价值，投放和养护成本较低，同时不会对水体中的生物多样性产生破坏。

4.6 建成初期养护及定期养护

小微水体经过全面整治后，河道水环境会有大幅度提升，但由于生态系统完全人工重建，系统短期内未达到平衡状态，为保证卫城2组浜水质能够持续稳定提升，水体日常维护必不可少。水体维护工作是水体水质及生态系统健康的重要保障，除了日常的水体保洁外，还要定期进行水体水质检测工作，根据水体水质数据，调节曝气增氧持续时间，控制水生植物数量，使水体生态达到自平衡。

5 整治成效

卫城2组浜通过系统化治理后，水体水质有了明显的改善，根据金山卫水务站提供的水质监测数据，水质稳定，部分月份甚至达到Ⅲ类标准。整治后水质情况见表2。

表2 整治后水质情况

6 结 语

建成区的封闭小微水体卫城2组浜由于自身水体量小、自净能力弱等特点，水质易受到外源居民生活污染影响。该类水体可通过3个方面处理：首先控制污染源，主要控制周边生活污水入河；第二辅以水系沟通、底泥清淤疏浚、生态护岸建设、水生态系统修复等措施进行整治；最终结合水生态系统构建的定期养护，使水体达到最终生态平衡。目前，卫城2组浜水体依托自身生态平衡，以及河道日常养护，水质能够保持稳定。