城市黑臭水体治理之污染源控制技术案例分享

为全面贯彻党的十九大精神，认真落实《水污染防治行动计划》确定的目标任务和全国生态环境保护大会要求。近年来，各地区各部门迅速行动，坚持生态优先、绿色发展指导思想，紧密围绕打好污染防治攻坚战的总体要求，全面开展了城市黑臭水体治理工作，加快补齐城市环境基础设施短板，成效显著。

为更好地总结各地先进经验，借鉴有益做法，进一步扎实推进城市黑臭水体治理工作，加快改善城市水环境质量，满足人民群众日益增长的美好生活需要，中规院水务与工程院联合各地住房城乡建设及相关部门，展开城市黑臭水体治理案例分享。

从本期开始，陆续推出黑臭水体整治关键技术案例分享，主要包括污染源控制技术、管网普查及修复技术、水系沟通及活水循环技术、断头浜及暗涵整治技术和生态修复技术等。

本期针对黑臭水体整治关键技术中的污染源控制技术进行经验介绍，选取的四个案例分别是镇江市金山湖雨水径流污染控制、无锡市对桥巷河面源污染综合治理、连云港市玉带河沿岸工业企业排污整治、苏州市对城区洗车场实施集中整治。

整治关键技术案例

A 污染源控制技术

案例一

雨水径流污染控制——镇江市金山湖水环境综合整治提升工程(TMDL)

项目简介

项目基于TMDL模型体系构建及应用，确定总量管制的方法和技术路线，并以海绵试点区范围内江滨汇水区为例进行全过程的雨水径流污染控制，将源头减排、过程控制和综合治理有机统一，实现项目综合达标，项目总投资4.46亿，于2015年9月份开工建设，2017年12月份完工，现已投入使用。

1. 主城区水系

金山湖水系位于镇江市京口区、润洲区、镇江新区、丹徒区内，水系总面积135.83km2，主要包含金山湖、运粮河、古运河、虹桥港、御桥港、周家河、四明河、团结河、玉带河。

2. 总体目标

根据江苏省“263”专项整治行动要求，以恢复河道水体功能为目标，综合评估城市的水量(入渗、滞蓄、蒸发)、水质(面源污染、点源污染)及水生态(河道保护、生态修复、滨河带保护)的各种问题，开展基于TMDL 模型体系的构建及应用，科学指导金山湖水环境综合整治工作。

3. 整治手段及创新举措

目前世界各国水质管理技术中，以美国环境环保署的规定每日最大总负荷(Total Maximum Daily Load，TMDL)为最主流体系。TMDL为受纳水体的污染物每天环境承载量，USEPA 则利用TMDL计算每天能接纳污染物的容量，并进而用来规范水质标准。经过多年的改进和发展，逐步形成了一套完整系统的总量控制策略和技术方法体系。

本项目通过建立水文、水动力及水质模型，模拟汇水区降雨径流过程、地下水流动、河道、湖泊水体及各种污染物的迁移转化。由于无法仅采用一个模型来达成，故使用四个模型HSPF、SWMM、HECRAS及EFDC的耦合，进行上游汇水区至下游水体的水文、水动力及水质模拟。每个模型需经率定及验证，方可进行预测、评价、设计等用途。

4.水体模型耦合

(1)HSPF、HECRAS、SWMM、EFDC 四种模型在金山湖水系模拟范围及接口

(2)模型架构流程及耦合情形

HSPF及SWMM接受降雨输入数据，经模拟产出径流及面源水质等数据，输入HECRAS及EFDC作为入流边界条件，模拟运粮河、古运河、虹桥港及金山湖的流量、水位及水质，并可进一步使用EFDC模拟金山湖流量、水位及水质变化。

(3)各模型构建后的应用

模型系统的主要目的是供未来评估分析金山湖水系TMDL水质管理和城市防洪方案，优化利用模型达到最佳规划、设计效果。

5.技术路线

对金山湖水系进行总量管制评估，提出总量管制的优化策略和系统性的研究方法、步骤。

6.建立总量管制的优化模型

建立涵盖整个汇水区与水系水质的优选模型，在汇水区采取低影响开发(LID)以有效减低非点源污染的情形，利用汇水区模型HSPF、SWMM分别模拟农村及城镇汇水区中污染物的传输情形，汇水区的模拟结果则结合湖泊水动力、水质模型(EFDC及HECRAS模型)，以探究污染物进入湖泊以后物理与生化反应对污染物的影响，在汇水区内采取因地制宜的LID技术，利用优选法中的遗传算法求解以得到汇水区LID技术的最佳配置。

7.各类型管制的成本及效益参数

汇水区非点源污染由于传输的过程较为复杂，其控制方式也与点源污染不同，近年来在欧美及日本、澳洲等地区大都使用LID以控制非点源污染。LID的主要功能在于减少污染源，减缓径流量以及利用沉降或植物过滤摄取等机制去除污染物。控制方法包括建造硬件设施(即结构性)如入渗、生物滞留设施，或管理性措施(即非结构性)如肥料使用管制、土地使用规划等。目前在汇水区内最常用的LID有生物滞留池、植物缓冲带、人工湿地等。选取数种LID，根据国内外研究实验的分析成果，设定各项优化问题的成本参数(如LID所需用地、工程费用等)及效益参数(如污染削减率等)，并依据不同种类LID设定限制条件：所需面积、限制坡度及其土地使用等。利用金山湖上游汇水区的GIS叠加分析工具和数据筛选工具，输入上述设置条件，可得到LID于汇水区内可能的设置地址。不同LID的污染物去除效率部分，则参考国内外的数据库，输入至HSPF/BASINS的BMPs模块进行计算。

8.优化模型求解

使用遗传算法求解优化模型：汇水区模型结合湖泊水质模型，演算流程如图所示。演算目的为求得整个汇水区LID的最佳配置，各汇水区的LID即为本优化模型的决策变量。首先利用GAlib产生染色体，染色体的基因即为各汇水区所采用的LID，再将染色体转换成BASINS的BMPs模块输入数据，接着进行汇水区、河道及湖泊的连续模拟，模拟结果首先需满足水质限制条件，如未能满足上述条件，则重新产生新的一组染色体。如满足上述条件，则记录该组染色体数据。最后，演算出水质限制条件且成本为最小的各汇水区LID 配置方案，该方案即为汇水区LID最佳配置策略。

项目亮点

以江滨片区为例，基于TMDL 模型体系构建及应用，充分考虑满足居民生活、休憩的需要，依据现场条件调研确定排水分区内可实施源头低影响开发措施的地块及其控制率，确定源头控制方案。构建排水管网系统，并与二维地表进行耦合，形成排水模型。确定区域内积水区的具体位置、积涝情况及内涝风险分析，制定过程灰色管网修复工程方案。于江滨片区雨水总排口西南角设置海绵公园多级生物滤池，作为末端处理，主要解决江滨片区的排入金山湖初期雨水面源污染问题。

1. 源头治理

(1)屋顶径流控制

· 雨落管断接

老小区雨落管大多老旧破损，并且多处接入阳台污水。改造中将老旧雨落管接入污水管网，新建雨落管断接，引流至传输型草沟及雨水花园等生物滞留设施，进行渗透和净化处理。针对不同场地特征、雨水控制要求，断接措施与雨水处理设施的组合可以采用不同的形式。