城市景观水体综合整治技术研究

　　摘要：通过对福州市城区内河东区水系水环境污染和生态破坏现状及存在问题分析，基于对景观水体生态需求和东区经济发展及周边环境特点基础上，结合福州市城区内河以往整治经验，提出截污控源、清淤疏浚、生态补水、增强水动力、保持生态流量，生态修复并重的技术路线，为内河景观水体的综合整治指明方向。
　　关键词：景观水体内河综合整治实用技术研究
　　
　　福建省省会城市福州拥有2200多年悠久历史的文化名城；闽江福州段穿城而过，在福州城区段分叉为南港和北港，两港中部形成南台岛（仓山区），北港北面为福州历史中心城区（鼓楼、台江、晋安区），南港南面为闽侯县。福州市中心城区和南台岛内河发育良好，河网密布，历经多次综合整治、疏浚，河网得以进一步规范。福州市城区内河作为城市重要景观水体和重要防洪排涝通道；福州城区内河共计83条，约210公里，其中：闽江以北区域内河54条，约97公里，形成以白马河为主的西区水系，以晋安河为主的东区水系，以光明港为主的东区河口水系；南台岛内河规划整治形成29条内河，约113公里。
　　1.0福州城区内河基本特征和分类
　　1.1内河水文特征概况
　　闽江福州段为感潮河段，潮型为半日潮，每天两周期，每周期12小时50分。分析城区内河水文特征主要有三种特点，其一是，与闽江相连较为紧密的河段，受闽江潮汐的影响，内河潮涨潮落明显，主要呈河口涨退潮规律运动为主；其二是，远离闽江河口段，福州市已建成闽江引水工程，主要呈引水冲击单向流动为主；其三是，未受到闽江引水工程作用的内河段，即“断头河”水流基本不流动，以城市污水为主，雨水地表径流补充为辅。
　　1.2福州内河整治及水质现状
　　近年来，福州市政府十分重视内河综合整治工作，市政府投入大量的人力、物力和财力，建成内河闽江引水工程、河道清淤疏竣、拆除沿岸违章搭盖、开辟沿河公园、扩大沿岸绿化、水面保洁管理，加强泊岸维护等一系列整治和管理措施，通过分区分片治理，内河景观水质有较明显改善。
　　中心城区整治及水质现状:1998年8月福州市城区内河引水工程正式运行，2002年11月内河引水扩容工程竣工通水。目前，福州市内河引水工程辖有文山里泵站、新西河泵站、琼东河泵站和五四排涝站等四个泵站和铜盘水闸、左海水闸、树兜河水闸等十三个调控水闸。通过大腹山引水泵站及新西河引水泵站每天将有350万立方水量进入城区内河，直接辐射到以白马河为主的西区水系、以晋安河为主的东区水系，河道包括：晋安河、湖前河、龙峰河、屏东河、芳沁园河、华林河、茶园河、洋下河、安泰河、新西河、白马河、大庆河、陆庄河、东西河、茶亭河等20多条河段，水体水质有了明显改善，消除黑臭现象。其中，五四河等14条内河水质比较好，水质均达到Ｖ类标准；其余内河水质均不同程度超过Ｖ类标准，超标项目主要有氨氮、溶解氧及五日生化需氧量，老城区引水工程未能辐射到的河段，如：文藻河等20多条内河污染仍然严重，水质仍为劣V类，部分河段黑臭严重。
　　城市东区内河整治及水质现状:城市东区已经形成以晋安河为主的东区水系和晋安河下游光明港为主的东区河口水系。其中：晋安河上游新店地区几条内河、东面区域内河包括，茶园河、洋下河、凤坂河（东郊河、化工河）等；光明港上连晋安河，与其相连的北面内河有连潘河、凤坂河（凤坂一支河、凤坂二支河、后浦河）、浦东河（新安河、新厝河、淌洋河）、磨洋河、光明港一支河（光明港二支河）等。东区内河除晋安河之外，其他河道水质仍然达不到Ⅴ类水环境功能要求。分析其原因主要包括：沿岸污水未接管，大量生活污水和东南电化、耀隆化工、福兴投资区等工业污水排入；其次，内河引水缺乏科学的调控系统，特别是光明港感潮的影响，涨潮时部分支河水位壅高，导致内河生态补水效益未能充分发挥；再者，洋里污水处理厂30万吨/日尾水直接排入光明港，尾水中有机物、氨氮等排放总量超过水体承载能力，也是造成内河水体水质超过Ⅴ类水标准的重要原因。
　　南台岛内河整治及水质现状状况:南台岛内河规划整治形成29条内河，其中，金山新区9条，总长度56.2公里，金山新区2003年开始结合新区开发实施内河综合整治，污水接入金山污水处理厂，现大部分河道已完成综合整治，建成金山内河引水泵站(引水流速达l5立方／秒)，但由于新区开发和污水厂外管网建设尚未全面完成，部分内河污染依然严重；南台岛其余内河20条，总长度57公里，将结合东部新城建设规划，按新区规划河道走线开展综合整治，经清淤、疏浚后，沿江河口段依靠闽江涨、落潮水动力，促进内河自身净化；水动力条件不足的河道建设引水泵站，实现生态补水。经过综合整治后，南台岛内河将与城市景观相协调，与城市防洪排涝功能相协调。
　　2.0内河综合整治的目标和实现的功能
　　福州城区内河共计83条，总长度约210公里河网交错，近十年的整治工作表明，没有系统的规划难以实现综合整治的即定目标，因而，当务之急是组织科研力量，开展福州市内河综合整治总体规划的编制，政府适时颁布《福州市城区内河综合整治总体规划》，作为城区内河综合整治指导性文件。根据福州市内河的环境现状，组织城市规划、水利、环保、生态、内河管理等方面的专家开展专题研究，力争能够基于“城市化进程中内河水系演变及其影响研究”、“河网水动力及防洪排涝研究”、“内河生态系统保护和修复研究”、“内河水量水质综合调控系统开发研究”、“内河综合开发整治规划研究”等专题研究的基础上，提出综合整治规划，以实现城区内河生态景观优美、防洪排涝过硬、开发利用到位、交通组织便利、管线布局合理、整治措施有力，实现生态景观功能和防洪排涝功能。城区内河的综合整治应采取全面规划，分期分片实施的方案，内河规划整治目标应达到地表水Ⅴ类水的标准要求。整治过程，充分考虑不同河段的水文水质和纳污现状，可参照执行福州市环保局提出的《福州市内河重点河段综合整治阶段性目标及验收办法》，以期内河综合整治工作得以顺利开展。
　　3.0内河综合整治的技术研究
　　城区内河景观水体的综合整治，关键在于应当因地制宜制定内河综合整治方案，针对内河景观水体的水文特征和水环境污染的特点，提出切合实际的整治对策。如：处于闽江紧密相连河口段内河，重点应当考虑对陆域污染的控制和利用潮汐的水动力来促进水体水质的净化；闽江内河引水工程覆盖的区域，在陆域污染控制的同时，重点应充分发挥引水工程生态补水的最大环境效益；结合“断头河”水流基本不流动的特点，重点考虑在陆域污染实施全面截污之后，引入一定量的清洁水作为内河的生态补水保持内河的生态水位。
　　3.1内河综合整治污染源控制技术研究
　　分析城区内河污染现状，主要污染来自三个方面：其一是，城市污水的点源污染，包括城市居民、企事业单位、饮食服务行业排放的城市污水，内河周边工业企业排放的工业污水，向内河倾倒垃圾等行为产生的污染；其二是，初期雨水的面源污染，特别是暴雨将城市地表垃圾等个类污染物直接冲刷进入内河；其三是，长期受污染影响产生的固形物在内河淤积成底泥，伴随着气温的上升，底泥中污染物的释放形成内源性污染。
　　城市污水处理厂是城市污水处理的主力军，福州市老城区已建成西区祥坂污水处理厂，至2008年，福州市建成了处理7.5万吨/日西区祥坂和30万吨/日东区洋里污水处理厂，占城市污水排放量的50%以上；“十一五”期间规划建设处理能力10万吨/日的北区浮村污水处理厂和扩建洋里污水处理厂新增处理能力30万吨/日，将大大减轻城区内河污染负荷。同时，应考虑未能排入城市污水处理厂的污水就地处理，达到回用水标准后汇入内河；再者，在条件成熟的区域应配套建设城市雨水处理设施。
　　结合福州市近几年内河综合整治方面的经验和教训，特提出控制对策建议：①实施《福州市城市内河管理办法》，污水处理厂厂外管网已经覆盖的区域，一切企事业单位、服务业、居民小区排放的城市污水应在规定时间内完成接管。②加快城市规划污水处理厂和厂外管网的建设进度，十一五期间，城市生活污水处理率力争大于80％；特别是城市东区内河受福兴投资区污染影响严重，力争2009年建成污水管网；其次部分老城区下水管网错综复杂，应采取沿河岸设置截污管措施，解决污水截污问题，杜绝污水直排内河。③加强城市污水处理厂监督管理，不断提高城市污水厂运行率，按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》加强对城市污水处理厂达标排放考核。④建设污水处理厂尾水综合利用工程，尾水达到《城市污水再生利用景观环境用水水质标准》后，作为光明港流域相关内河生态补给水。⑤城市污水管网尚未覆盖到的片区，应采用分散就地治理的方式，将污水进行生态治理达标后汇入内河。⑥结合内河岸边绿化带建设，未进入污水厂的城市污水，可采用“土壤加压渗滤净化法”、“生态滤床净化法”等加以处理，相关流域和水体污染控制中具体应用表明效果良好，绿化带的建设和配套建设污水净化设施，既能够有效拦截初期雨水、城市垃圾对内河水体的污染和破坏，减少城市污水直排内河，又能够提升内河的城市景观生态功能；特别是福州城区目前尚存在10多条“断头河”，经处理后污水还能作为景观生态补水。⑦鉴于目前城市雨水和居民区大部分阳台排放的洗衣厨房等污水均直接排入内河，因而，在新区开发建设设计应将阳台排放污水收集汇入城市污水；其次，配套建设城市初期雨水收集处理系统，有效控制内河的面源污染。⑧“体外肾透析”净化技术提升水质，对于弯曲度和长度较小的内河，可采用“体外肾透析”净化技术净化水质。“肾透析”原是血液净化的一种技术方式，其净化原理被用在内河水质净化方面；即在内河旁建设污水净化系统（如：生物滤塔净化装置、生物膜净化系统、生态植物净化系统），将受污染严重的内河水提升，通过管道输入净化系统，出水再重新汇入内河，作为生态补水。
　　3.2保持生态水位，发挥生态补水环境效益研究
　　福州市已建成闽江内河引水工程，大腹山引水泵站(40立方/秒)辐射晋安河为主的东区内河、新西河引水泵站(10立方/秒)辐射白马河为主的西区内河、金山河引水泵站(15立方/秒)辐射南台岛金山新区内河、内河引水工程投入运行后，取得明显成效，内河实现了生态补水，同时保持一定的生态水位，水质有了明显改善，内河的城市景观效益明显。为充分发挥内河生态补水的环境效益，应建立城区内河人工生态综合调控系统，实现综合调控，城市污水处理厂尾水经深度处理后作为生态补水，同时，根据不同河段的特点，特别是涨退潮来增强内河水体水动力，提高内河自净化能力。
　　①建立福州市城区内河综合调控决策系统，基于内河陆域污染源调查，查清污染源源强和排污口位置和准确掌握内河各河段径流量、生态补水量，以及受闽江涨退潮影响各河段水流运动规律，在内河水体水质自净规律研究，准确定位城区内河水生生态良性循环所应保持的生态水位和生态流量，分片区建立起适用于内河的GIS河网水流运动模型和动态水质模型，内河河口感潮河段水动力、水质动态模型；并在内河水动力模型水质模型基础上，建立城区内河人工生态综合调控系统。②实现内河的综合调控，利用上述研究结果，制定内河适当河段建设水闸、双向泵站方案和内河生态流量的调控方案；通过水闸泵站优化分配生态补水流量，同时实现闽江涨退潮与内河水位和流量之间的良性互动，在确保内河各河段生态水位，生态流量的同时，提升引水工程最佳环境效益，达到节约引水费用的目的；其次，在综合调控决策系统的指导下，进一步优化内河综合整治方案，指导内河陆域污染源的综合整治和内河清淤疏浚工作；再者，优化内河防洪排涝方案，特别是提高内河汛期防洪和雨季排涝能力。
　　3.3城市内河水生生态系统修复技术研究
　　城市内河水生生态系统修复技术主要包括：河滨带建设和生态系统修复，引入优势微生物菌种或生物酶等提高内河自净能力，适当放养大型水生动物，构建良性循环生态系统，水体清淤疏浚和底泥生态系统的良性恢复，提高水体复氧能力和自净能力等几个方面：
　　①河滨带建设和生态系统修复。城区内河，应引入生态治理的理念，以恢复内河水生生态系统良性循环，借助能量交换和物质循环构建生态系统的理念，加以综合治理。内河陆域建立河滨带，内河两侧建设绿化公园，既可满足居民休闲提高人居环境档次需要，又能有效隔离城市垃圾和地面径流直接排入河段污染环境；其次选择适当河边绿化带，改造成水生植物公园，利用内河污水加强水生植物净化水质研究成果，筛选对水质有良好净化作用的植物，引进生物浮床技术，选择宽阔河段在河面侧悬挂植物浮床，提高水体净化能力。在内河两侧种植垂柳和水竹等植物，固坡同时美化河岸。在内河河口地区，利用天然河道加以适当改造，建立人工湿地系统，内河河道综合整治，应注意摒弃河底、河岸砌石头护坡旧观念，宜引入生态护坡整治技术加以实施。城区内河水体中黑藻初步探究结果表明：黑藻正常生长过程对水体并无大害，特别是与水葫芦相比，生长于水下黑藻为沉水植物，不会造成水体大面积厌氧。黑藻除了为其它生物提供栖息、繁殖和庇护场所外，还可以有效地吸收水体底泥中营养物质，以及吸收降解人工合成物质和有害物质，其次，其枝、叶、根也是微生物附着体，对水生系统的生态修复有一定的正面效应，在黑藻生命周期结束之前结合冬季机械清除底泥等措施，全面清理河床，把黑藻死亡带来的负面影响降到最低程度。个别常年缺水，以防洪排涝为主导功能的河道，建议利用河床高招成人工湿地系统，引种一些低矮草种（如：鸭跖草等），解决河道黑臭和景观问题。
　　②引入优势微生物菌种或生物酶等提高内河自净能力。内河水生生态系统修复的重要措施是水体中微生物能发挥出良好净化效能；加强适宜福州内河水体优势微生物种群研究，因地制宜筛选适合福州市内河水环境特点的优势菌种，加以选育、培养、驯化，也可考虑引入外来高效菌种加以试验，来解决目前福州污染最严重的断头河改造问题，包括底泥中常年累积污染物的去除河内河自净能力的提高，同时驯化培育后的富含菌种的河水引入其它未整治的河道水体，不断推广，从而提高内河水体自净化能力，促进内河生态恢复良性恢复。
　　③适当放养大型水生动物，构建良性循环生态系统。内河水域的净化作用通过生态系统的能量流动和物质循环来实现的，大型水生动物鱼类是水域净化的主导因素。进入水域的悬浮、胶体、溶解、沉淀有机物可被鱼类和各种水生动物摄食或被细菌微生物分解为无机物，氮、磷等无机盐类则为藻类和水生植物吸收。同时，鱼类摄食各种植物，通过食物链将氮、磷等营养盐类富集到鱼体，通过捕捞将鱼捕出，可有效地降低水域中氮、磷的含量。鱼类一般含氮2.5%-3.5%、磷0.3-0.9%,在不投饲料的情况下,依靠天然动植物为饲料,在生产1kg鱼,可从水域中富集约30g氮和6g的磷。城区内河中部分水体如：晋安河水质较好，可满足水生动物对水质要求，基于对内河水体水质和现有水生动物调查的基础上，制定水体人工放养计划，适当搭配放养不同鱼种，以利于生态系统恢复和平衡。
　　④水体清淤疏浚和底泥生态系统的良性恢复。水体底泥的质量是评价水体水质的一项重要指标。福州城区内河由于陆源污染的超量排入造成内河淤积，河床抬高严重影响水动力；其次，污染沉积又造成水体厌氧，自净能力下降，甚至水体黑臭。城区内河疏浚主要包含两个部份：综合整治疏浚和正常运营过程清理疏浚。疏浚过程应注重面层富含有机污染物的泥层疏浚清理，一般采用干河疏浚，疏浚污泥应经有效沉淀处理后排放，运营期疏浚可在内河入江口，河面宽阔地段配套环保疏浚船来完成，疏浚是解决底泥污染的方法之一，但治本的方法是：减少污水垃圾排入量，通过岸线工程减少泥沙的排入量，通过种植水藻和放养大型水生动物生态手段来实现底泥的消减。
　　⑤提高水体复氧能力和自净能力。天然水体的复氧自净作用是一个复杂的过程，包括沉淀、稀释、混合等物理过程，氧化还原、分解化合、吸附凝聚等化学和物理化学过程及生物化学过程。内河水域的净化作用通过生态系统的能量流动和物质循环来实现。因此，综合考虑各种物理、化学和生物技术，将其结合起来，做到因地制宜，重点恢复和提高内河水体的复氧能力和自净能力，促成良性循环，最终真正达到生态修复的目的。
　　4.0研究结论
　　城区内河是一个城市的灵气之所在，它不仅要有“防洪、排涝”等水利工程的一般功效，而且要日益融入城市园林景观、生态环保等多项内容。内河水生生态系统的良性恢复，重在引进生态修复技术来提高内河自净能力。但是，生态修复技术并非万能的技术，陆源的污染必须依靠建设污水厂等在陆域加以处理解决，利用部分河道来处理污染，把部分河道当作污水处理厂使用，既满足不了内河景观和防洪排涝功能，同时亦是公众难以接受的，势必带来反复投诉和坚决反对。内河治理，不黑不臭是内河整治初级目标，要实现这个阶段性目标，首要问题是解决内河的水动力问题，所谓“流水不腐”，不腐即不臭，水体受污染而厌氧即黑，也是黑臭的根源；陆源污染治理根本在于在陆域采取一切手段和办法治理污染，去除污染物，减少进入内河的污染物量；厌氧的水体，既发黑又发臭，如何创造一个好氧环境，保持一个好氧环境亦是内河综合整治技术关键所在。
　　综上所述，城区内河主导的两大功能是：城市景观功能和防洪排涝功能，城区内河综合整治的首要目的就是实现上述两大功能，希望城区内河综合整治能够在考虑防洪排涝需求的同时，通过内河水环境综合整治，建立人工调控系统，采取生物工程措施恢复内河水生生态系统良性循环，只有这样，才能实现内河城市景观功能、美化环境，又能减轻闽江水体污染负荷。
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