奉贤区柘林镇生态清洁小流域治理模式研究

柏 康

(上海友为工程设计有限公司，上海 200093)

1 现状及问题分析

1.1 小流域建设现状

根据上海市河长办、市水务局印发的《上海市生态清洁小流域建设总体方案》，柘林镇为首批建设的“50+X”个生态清洁小流域之一，属美丽乡村型生态清洁小流域。

奉贤区柘林镇位于上海市水利分片综合治理的“浦东大片”西南角。镇域范围内河道纵横交错。现状水系总体分布上，运石河以北的镇域中北部水系较为密集，断头浜较多，运石河以南区域为历史上的夹塘地区，河网较为稀疏。此外，柘林镇与其西侧的“浦南东片”水利控制片相邻，边界骨干河道均有水利工程控制。

总体而言，本区域的河道既有保留自然的形态，更有人工改造的明显痕迹。

1.2 存在的问题

工程治理单元范围内，现状河道主要有5种护岸类型：浆砌块石结构、生态砌块结构、密排仿木桩、密排木桩以及原状土坡。其中非生态护岸主要为浆砌块石结构、以及有坍塌、植被缺失的土坡岸段。无防护土坡岸段零散分布在多条河段，存在岸坡坍塌、被堆放杂物、挪用做菜地等情况，未能保持河道生态的完整性，无法满足水资源、水安全、水环境协调发展的要求。

本工程区域各河道水质监测情况，2022 年镇级以上河道全部达标，2019 年村级河道中有7条河道不达标，未达到清洁小流域Ⅳ类水指标要求，其中2条河道已在近两年进行过整治，未达标的主要原因是农药、化肥等面源污染。

2 生态清洁小流域治理体系

2.1 治理原则

2.1.1 评价指标

依据小流域现状调查，区域治理涉及自然条件及社会经济、河湖分布、面源污染、水土保持、生态本底、人居环境及水环境等多项内容[1]，影响因素复杂。

根据柘林镇所属小流域类型，主要针对11项评价指标现状情况分别进行梳理，详见表1。分析存在的主要问题和需求，制定合理的治理方案。

表1 柘林镇生态清洁小流域评价指标

续表1

2.1.2 总体设计方案

依据柘林镇现状，以指标评价体系为指导，制定切实有效的治理方案[2]。见图1。

图1 治理方案

以柘林镇的小流域建设为例。通过合理构建河道断面及陆域空间布局，创建河流空间的河漫滩和生态交换空间；通过生态清淤、生态护岸建设、水生动植物群落恢复与重建、陆域水土流失防护系统与地表径流入河缓冲带建设等措施，提高岸、坡的水土保持能力，恢复水体生态功能及自净能力[3]。

2.2 措施体系

2.2.1 河湖水系治理措施

河湖水系治理措施主要包括河道综合整治及水系沟通工程。

(1)水系沟通。河道基本按现状实施，沿河道现有走向，局部结合国土资源管控的基本农田图斑线做适当调整和理顺。

对于两端断头的河道，若已有蓝线规划，且不受基本农田限制的，新开河段与附近水系沟通。过道路的小直径管涵及堵坝拆除，新建桥涵进行水系沟通。治理单元内共整治河道35条，长度25.54 km，新建桥梁5座，箱涵16座，疏浚土方约17.1万m3。

(2)河道综合整治。河道整治方面，对奉贤河道使用的护岸结构调查分析后，本工程结合上海地区常用的护岸结构进行比选[4]。

本工程河道均没有通航要求，河道防冲要求不高，斜坡式护岸选用施工简单、生态性较好的固化土防护[5-6]。

固化土结构适用于河道较窄、岸坡坡比1∶1.5～1∶2.0的较陡峭岸段。本工程在高程2.00 m处设置300 mm×500 mmⅡ型固化土格梗，在高程2.00～3.80 m设置Ⅱ型海绵土护坡。同时，在2.50～3.80 m高程段设置50 mm厚营养土，提高坡面植物存活率。见图2。

图2 固化土使用示意图(单位：mm)

结合施工条件，新建护岸采用复式断面的流段，主要采用以下5 种生态结构方案因地制宜进行比选[7]，包括预制箱型砌块结构、木桩结构、仿木桩+方桩导梁结构、黄石+方桩导梁结构、生态种植桩结构。

区域内已建成护岸主要为木桩护岸及浆砌块石挡墙护岸。结合现状条件，确定对木桩护岸采取补种修复措施，同时对浆砌石挡墙采取生态化改造。见图3。

图3 浆砌石挡墙生态化改造示意图(单位：mm)

区域内多数现状挡墙结构保存良好。改造措施在挡墙前侧增加塑钢板桩作为地基土保持，间隔布置1.2 m水生植物种植平台，提升景观效果。

对区域内河道开展疏浚工作，主要目的是提高行洪排涝能力，增强水体流动性，改善水质。原则上设计河底高程基本不高于1.5 m，河底宽不<1.0 m，无防护边坡比不陡于1∶2.0。

通过本工程的建设实施，区域河湖生态防护比例能够达到 94.42%，满足美丽乡村型生态清洁小流域评价指标(75%)。

2.2.2 面源污染治理措施

根据现行的总量减排管理体系，区域范围内各类污染物结合排污系数的污染物总量统计[8]见表2。

表2 污染物统计

由表2可知，目前柘林镇COD、NH3-N、TP污染排放总量分别为3989.93 t/a、74.67 t/a、17.51 t/a。

本次柘林镇水环境容量采用混合模型估算水环境容量。均匀混合的湖(库)水环境容量计算如式(1)：

M=Qi×(Cs-C0)×0.0864+K×V×Cs×10-6

(1)

式中：M为水环境容量，t/d；Qi为枯水期入湖(库)流量，m3/s；Cs为水质目标浓度，mg/L；C0为入湖(库)污染物浓度，mg/L；K为污染物综合降解系数，1/d；V为湖(库)容积，m3。

参考中国环境规划院《全国地表水水环境容量核定技术复核要点》中水环境容量的计算和太湖流域经验值，氨氮降解系数取0.08/d，总磷降解系数取0.04/d。

根据污染物降解机理[9]，水环境容量W水环境可划分为稀释容量W稀释和自净容量W自净两部分，如式(2)：

W水环境=W稀释+W自净

(2)

结合各污染因子的降解常数，目前水环境容量及余量见表3，余量为正表示水环境容量还有富余，余量为负表示水环境容量不足，无法消纳入河污染负荷。

表3 污染物水环境容量及余量 t·a-1

由表3可见，柘林镇现状水环境为COD水环境余量为146.47 t/a，NH3-N水环境余量为8.06 t/a，TP水环境余量为-0.97 t/a。无法满足柘林镇水质Ⅳ类目标，整体水环境难以完全达标，因此需要采取相关措施进行污染源的削减、生态系统功能构建等。

面源污染治理主要包括城市面源污染治理、农业面源污染治理、工业污废水治理三项内容。

(1)城市面源污染治理。柘林镇城市面源污染治理措施主要集中在小区雨污分流及沿河截污，以截断入河污染源。至2020年末，柘林镇内全部完成了住宅及沿街商铺的雨、污水分流改造工程。城市面源污染基本得到治理。

(2)农业面源污染治理。农业面源污染来源[10]一般包括化肥使用、水产养殖、畜禽养殖。柘林镇存在部分零星养殖户，无规模化畜禽养殖情况，面源污染主要集中在化肥使用及水产养殖。

针对化肥施用造成的污染问题，采取科学性调整农作物茬口布局，推广有机化肥，发展标准节水灌溉技术，发展生态农业循环模式等措施。

针对水产养殖造成的面源污染，柘林镇采取部分计划退养的措施。同时对于保留的水产养殖项目实施尾水处理。

(3)工业污废水治理。柘林镇内共有632家企业，工业污染源均达标排放，企业产生废水已100%截污纳管，纳入西部污水厂处理范围内。

2.2.3 水土流失综合防治措施

根据上海市水土流失重点区域划分标准，柘林镇未列入重点预防区。水土流失重点治理区主要集中在引排水流速较大的河段。柘林镇划入重点治理区的流速较大的河段为南竹港、南横泾、运石河。

对未列入重点治理区的镇域内存在岸坡坍塌风险的河道，结合河湖水系建设进行河道整治。同时，为进一步完善村内河道的水土流失防护能力，对河道岸线实施了生态护岸、岸坡绿化与生态防护等建设内容，进一步提高河道的水土流失防护能力。

2.2.4 生态修复措施

为匹配上海渔村项目、海国长城一期景观项目、科创绿环项目等区域重点规划，针对美丽乡村型生态清洁小流域的定位，柘林镇的生态小流域建设对流域生态修复工作与景观打造工程的融合提出了更高的要求。

依托柘林镇自然地理条件，建设主要聚焦水生态修复与林业生态修复两大内容。

(1)林业生态修复。林业生态修复依托区域建设规划，实施乡村绿化造林。结合林业专项规划，推进生态廊道、农田林网和“四旁林”建设。充分开展植树造林等活动，推进村庄绿化。对现有森林资源特别是公益林，强化管理和养护，实施抚育、改造等措施，促进生态功能提升。

(2)水生态修复。水生态修复遵循水质改善效果与景观效果兼顾的原则。本项目水生态修复以水生态系统构建、漂浮湿地建设、河口净化带建设为主要修复措施。

水生态系统构建结合原生生物群落特点，采取挺水植物净化带构建、沉水植物群落构建、底栖动物投放的措施。本项目河道挺水植物主要选择芦苇、再力花、黄菖蒲、千屈菜等，面积约234 91万m2。

沉水植物种植面积计算如式(3)：

A=G/(C×K)

(3)

式中：A为沉水植物种植面积，109m2；G为削减的污染(TP)负荷，t/a；C为沉水植物对总磷的削减能力，本案对TP削减能力取4.6 mg/g；K为单位面积内的年增长生物量，取600 g/(m2·a)。

经计算，设计种植的沉水植物对TP等主要污染物指标的削减量达到64.84 kg/a，超过总磷的水环境余量。工程实施后，基本可以使河湖水质常年稳定在地表水 Ⅳ 类标准。

漂浮湿地采用经特殊处理的轻质天然多孔滤料作为覆膜基质，利用植物、微生物、覆膜基质形成净化体系。

河口净化带由生态围隔、生物飘带、漂浮湿地和沉水植物构成。利用生态软围隔形成常态静水体(汛期放下保障行洪安全)，通过对水体污染物的拦截提升水体透明度。利用生物飘带水质净化的效果，为自然水体水生植物恢复创造有利条件。同时，在水质较差区域可增设曝气设备，进一步过滤、净化、吸收污染物。

2.2.5 人居环境改善措施

结合小流域建设现状，为实现人居环境改善，重点采取农村生活垃圾分类、农村生活污水治理、环境景观提升三项措施[11]。

在农村区域继续开展农村生活垃圾分类示范村创建，推广创建成果。实现生活垃圾无公害化处理。推进农村湿垃圾就近就地资源化利用和“两网融合”。加强对各涉农区生活垃圾治理成效的测评工作。

在农村生活污水治理方面，对现状水解酸化-地下渗滤处理系统的处理设备进行提标改造。因地制宜推广污水处理新技术，做到农村生活污水全覆盖。推动城镇污水管网向周边村庄延伸覆盖。

环境景观提升方面，结合奉贤区规划打造一系列示范节点。规划以农业公园为载体，民居建筑注重保持与片区的自然风貌肌理的协调。同时注重滨水环境的改造，打造生态性与休闲性融合的综合景观空间。

3 结 语

本文以柘林镇的建设工作为例，结合奉贤区现状及规划特点，分析探索了生态清洁小流域的治理模式，以期为类似工程提供借鉴及参考。但小流域建设具备综合维度的复杂性，需要因地制宜的建设模式探索。在治理模式、技术措施等方面仍需进一步研究和完善。