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1.2 滴水湖水质情况
滴水湖呈正圆形,直径约2 600 m,总面积约556 hm²,蓄水量约1 620万m³,最深约6.2 m。开挖之初,滴水湖从南汇河网中引入淡水,水质情况相对稳定,于2006年夏秋季出现微囊藻水华并有加速发展趋势。有关部门结合研究,通过非经典生物操纵技术、生态引水、部分河道综合整治后,水质情况趋于稳定并有逐年变好的趋势。但在近期,由于滴水湖流域施工导致的泥沙和地面污染流入,加之区域内部分混接污水直接排入河道等原因,滴水湖水质波动较大,并有恶化趋势(如图2所示)。
1.3 现状排水模式
滴水湖流域作为相对圩区,区域内水系与外河之间已建或规划建设闸坝。区内7条射河与滴水湖相连,降雨较大时通过赤风港排海闸将涝水排除。经MIKE21建模分析,在滴水湖流域城市不同建设阶段,地面径流汇入河道水系再外排入海的方式有所不同,主要体现在随着射河涟河建设的完善,地面径流通过旁侧射河涟河排海的比例增加,减少了进入滴水湖再排海的径流量。以2016年、2018年和2035年城市建设情况为例,
经由滴水湖后排除的水量占比分别为64%、59%、46%,这部分水中污染物质随水流进入滴水湖,因而入湖水量占比即为河道污染迁移占比。
2 问题分析
2.1 污染直接入河
滴水湖流域内采用雨污分流的排水体制,除了科技城区域采用强排外,区域内雨水大多通过雨水管就近自排进入河道。经现场调研,滴水湖流域内已建居住小区内存在雨污混接现象,下雨时混接污水随雨水直接进入河道。同时,由于已建区域缺乏径流污染控制措施,地表初期径流雨水携带大量污染物直接进入河道。另外,由于河道水位较高,雨水管内长期有水,造成管道中污染物沉积严重。混接污水、地表初期径流雨水和管道沉积物中携带的大量污染物直接进入河道,并随着河道进入滴水湖(如图3所示)。
2.2 缺乏优质补水水源
滴水湖湖面每年蒸发量约为695万m³。同时,出海闸每年需不定期排水冲淤以保障主城区河道过流能力,并且降雨时河湖水位上涨,为保障区域排水安全,只能开闸放水以控制水位。据统计,2016年滴水湖冲淤、排水总量5 600万m³,相当于对滴水湖蓄水量交换3.5次,大量水质较好的水排出主城区。
根据相关规划,滴水湖流域的主要引水方向为北引南排,但是位于流域北面的综合区河道水质基本为Ⅲ~劣Ⅴ类,来水水质不能满足生态补水要求。而区域内河道缺乏水质净化措施,大量未经净化补水直接进入滴水湖。由此,主城区形成了“排好水、补差水”的格局。
3 水质目标
根据规划要求,滴水湖水质要求为Ⅲ~Ⅳ类(总磷浓度要求为0.05~0.1 mg/L),河道水质要求为Ⅳ类(总磷浓度要求≤0.3 mg/L),亟待提出有效的水质保障方案。
4 系统方案
4.1 削减目标计算
结合滴水湖流域内污染源分析,主要污染源为生活污水、农业面源污染、城镇地表径流污染和干湿沉降等,分别计算2016年底、2018年底和2035年底水系污染负荷,并结合河道迁移污染占比和滴水湖湖面干湿沉降,计算滴水湖污染负荷。同时,结合滴水湖Ⅲ类和河道Ⅳ类水环境目标,采用Dillin模型计算TP的水环境容量,其中滴水湖不均匀系数取0.6,湖泊取1.0。通过污染负荷和环境容量比较,得到污染削减目标。从计算结果来看,滴水湖污染负荷削减压力大大高于河道,滴水湖污染控制压力大,见表2。
4.2 总体思路
基于水环境保障目标,采用TMDL思想,以控源截污为主要措施,对现状排水模式进行调整,构建了源头减排、过程控制、系统治理的滴水湖水质保障总体方案,其中源头减排方面包括雨污混接改造和源头雨水净化,过程控制方面为增设闸坝使河湖独立,系统治理包括生态护岸建设(含排口生态化处理)、人工湿地净化、滴水湖及河道的生态修复,具体如图4所示。
4.3 具体方案
4.3.1 源头减排
雨污混接改造:对现状临港家园海事小区等5个雨污混接小区进行分流改造,其中,阳台废水混接雨水管改造共2 019处,厨房及卫生间私接排水管入雨水井混接改造共204处,埋地与污混接改造5处。
源头雨水净化:针对滴水湖流域内建筑与小区、道路与广场、绿地系统采用低影响开发理念进行建设。其中建筑与小区系统项目12个,包括港城广场城市综合体海绵化建设项目等3个新建项目,上海电机学院海绵化改造工程等9个改建项目;道路与广场系统项目22个,包括水芸路(N2路~B5路)海绵化建设工程等17个新建项目,C1道路及绿化改造工程等5个改建项目;绿地系统项目7个新建项目,包括环湖80 m景观带新建及改造工程等。
经测算,源头减排措施能削减污染物总量的30%~40%。
4.3.2 过程控制
闸坝拦截:结合远期河湖建设,于滴水湖相连的河道处建设闸坝,通过闸坝调控,实现小雨时河道水不进入湖,达到径流污染控制要求。通过模型分析,闸坝高度控制在2.8 m可控制约95%径流不进入湖,有效保障了滴水湖水质。通过区域水安全分析,闸坝高度控制在2.8 m时,对区域水安全影响不大。
经测算,闸坝拦截可削减剩余污染物的90%(总污染量的50%~55%)。
4.3.3 系统治理
生态护岸建设(含排口生态化处理):结合滴水湖流域新开河建设,新建生态护岸49 km。此外,结合春华秋色景观工程、绿丽港和黄日港楔形绿地建设,同步对现状23.6 km硬质护岸进行生态化改造。现状护岸有5处雨水排放口,同步进行生态化改造。
人工湿地建设:沿二环带公园设置循环净化湿地,规模近期为30 hm²,远期为60 hm²,水力负荷不大于0.1 m³/(m²·d),水力停留时间4~8 d。
生态修复:通过滴水湖中底栖软体动物生态修复体系与射河/链河中沉水植物+底栖软体动物协同修复体系构建,改善透明度,预防蓝藻水华,提升水景观。根据现在所掌握的数据(滤食性鱼类约1 000 t,滤食性软体动物1 330 t)预估滴水流域水系生态系统生物量,见图5。
经测算,至2035年,区域水系所构建生态系统每年可转换2~2.3 t总磷,占污染物总量13%~15%。
5 结论
本文以临港滴水湖污染控制方案为例,结合现状问题分析和目标要求,构建了以控源截污为主要手段、湖泊生态修复辅助的湖泊水质保障系统方案,为湖泊治理提供新思路,可为其他类似湖泊治理提供参考。
滴水湖污染成因较为复杂,本文仅考虑了外源性总磷的控制,未涉及内源性总磷控制方案,应结合课题开展进一步完善。
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