柏 康

(上海友為工程設計有限公司，上海 200093)

1 現狀及問題分析

1.1 小流域建設現狀

根據上海市河長辦、市水務局印發(fā)的《上海市生態(tài)清潔小流域建設總體方案》，柘林鎮(zhèn)為首批建設的“50+X”個生態(tài)清潔小流域之一，屬美麗鄉(xiāng)村型生態(tài)清潔小流域。

奉賢區(qū)柘林鎮(zhèn)位于上海市水利分片綜合治理的“浦東大片”西南角。鎮(zhèn)域范圍內河道縱橫交錯。現狀水系總體分布上，運石河以北的鎮(zhèn)域中北部水系較為密集，斷頭浜較多，運石河以南區(qū)域為歷史上的夾塘地區(qū)，河網較為稀疏。此外，柘林鎮(zhèn)與其西側的“浦南東片”水利控制片相鄰，邊界骨干河道均有水利工程控制。

總體而言，本區(qū)域的河道既有保留自然的形態(tài)，更有人工改造的明顯痕跡。

1.2 存在的問題

工程治理單元范圍內，現狀河道主要有5種護岸類型：漿砌塊石結構、生態(tài)砌塊結構、密排仿木樁、密排木樁以及原狀土坡。其中非生態(tài)護岸主要為漿砌塊石結構、以及有坍塌、植被缺失的土坡岸段。無防護土坡岸段零散分布在多條河段，存在岸坡坍塌、被堆放雜物、挪用做菜地等情況，未能保持河道生態(tài)的完整性，無法滿足水資源、水安全、水環(huán)境協(xié)調發(fā)展的要求。

本工程區(qū)域各河道水質監(jiān)測情況，2022 年鎮(zhèn)級以上河道全部達標，2019 年村級河道中有7條河道不達標，未達到清潔小流域Ⅳ類水指標要求，其中2條河道已在近兩年進行過整治，未達標的主要原因是農藥、化肥等面源污染。

2 生態(tài)清潔小流域治理體系

2.1 治理原則

2.1.1 評價指標

依據小流域現狀調查，區(qū)域治理涉及自然條件及社會經濟、河湖分布、面源污染、水土保持、生態(tài)本底、人居環(huán)境及水環(huán)境等多項內容[1]，影響因素復雜。

根據柘林鎮(zhèn)所屬小流域類型，主要針對11項評價指標現狀情況分別進行梳理，詳見表1。分析存在的主要問題和需求，制定合理的治理方案。

表1 柘林鎮(zhèn)生態(tài)清潔小流域評價指標

續(xù)表1

2.1.2 總體設計方案

依據柘林鎮(zhèn)現狀，以指標評價體系為指導，制定切實有效的治理方案[2]。見圖1。

圖1 治理方案

以柘林鎮(zhèn)的小流域建設為例。通過合理構建河道斷面及陸域空間布局，創(chuàng)建河流空間的河漫灘和生態(tài)交換空間；通過生態(tài)清淤、生態(tài)護岸建設、水生動植物群落恢復與重建、陸域水土流失防護系統(tǒng)與地表徑流入河緩沖帶建設等措施，提高岸、坡的水土保持能力，恢復水體生態(tài)功能及自凈能力[3]。

2.2 措施體系

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綜合整治及水系溝通工程。

(1)水系溝通。河道基本按現狀實施，沿河道現有走向，局部結合國土資源管控的基本農田圖斑線做適當調整和理順。

對于兩端斷頭的河道，若已有藍線規(guī)劃，且不受基本農田限制的，新開河段與附近水系溝通。過道路的小直徑管涵及堵壩拆除，新建橋涵進行水系溝通。治理單元內共整治河道35條，長度25.54 km，新建橋梁5座，箱涵16座，疏浚土方約17.1萬m3。

(2)河道綜合整治。河道整治方面，對奉賢河道使用的護岸結構調查分析后，本工程結合上海地區(qū)常用的護岸結構進行比選[4]。

本工程河道均沒有通航要求，河道防沖要求不高，斜坡式護岸選用施工簡單、生態(tài)性較好的固化土防護[5-6]。

固化土結構適用于河道較窄、岸坡坡比1∶1.5～1∶2.0的較陡峭岸段。本工程在高程2.00 m處設置300 mm×500 mmⅡ型固化土格梗，在高程2.00～3.80 m設置Ⅱ型海綿土護坡。同時，在2.50～3.80 m高程段設置50 mm厚營養(yǎng)土，提高坡面植物存活率。見圖2。

圖2 固化土使用示意圖(單位：mm)

結合施工條件，新建護岸采用復式斷面的流段，主要采用以下5 種生態(tài)結構方案因地制宜進行比選[7]，包括預制箱型砌塊結構、木樁結構、仿木樁+方樁導梁結構、黃石+方樁導梁結構、生態(tài)種植樁結構。

區(qū)域內已建成護岸主要為木樁護岸及漿砌塊石擋墻護岸。結合現狀條件，確定對木樁護岸采取補種修復措施，同時對漿砌石擋墻采取生態(tài)化改造。見圖3。

圖3 漿砌石擋墻生態(tài)化改造示意圖(單位：mm)

區(qū)域內多數現狀擋墻結構保存良好。改造措施在擋墻前側增加塑鋼板樁作為地基土保持，間隔布置1.2 m水生植物種植平臺，提升景觀效果。

對區(qū)域內河道開展疏浚工作，主要目的是提高行洪排澇能力，增強水體流動性，改善水質。原則上設計河底高程基本不高于1.5 m，河底寬不<1.0 m，無防護邊坡比不陡于1∶2.0。

通過本工程的建設實施，區(qū)域河湖生態(tài)防護比例能夠達到 94.42%，滿足美麗鄉(xiāng)村型生態(tài)清潔小流域評價指標(75%)。

2.2.2 面源污染治理措施

根據現行的總量減排管理體系，區(qū)域范圍內各類污染物結合排污系數的污染物總量統(tǒng)計[8]見表2。

表2 污染物統(tǒng)計

由表2可知，目前柘林鎮(zhèn)COD、NH3-N、TP污染排放總量分別為3989.93 t/a、74.67 t/a、17.51 t/a。

本次柘林鎮(zhèn)水環(huán)境容量采用混合模型估算水環(huán)境容量。均勻混合的湖(庫)水環(huán)境容量計算如式(1)：

M=Qi×(Cs-C0)×0.0864+K×V×Cs×10-6

(1)

式中：M為水環(huán)境容量，t/d；Qi為枯水期入湖(庫)流量，m3/s；Cs為水質目標濃度，mg/L；C0為入湖(庫)污染物濃度，mg/L；K為污染物綜合降解系數，1/d；V為湖(庫)容積，m3。

參考中國環(huán)境規(guī)劃院《全國地表水水環(huán)境容量核定技術復核要點》中水環(huán)境容量的計算和太湖流域經驗值，氨氮降解系數取0.08/d，總磷降解系數取0.04/d。

根據污染物降解機理[9]，水環(huán)境容量W水環(huán)境可劃分為稀釋容量W稀釋和自凈容量W自凈兩部分，如式(2)：

W水環(huán)境=W稀釋+W自凈

(2)

結合各污染因子的降解常數，目前水環(huán)境容量及余量見表3，余量為正表示水環(huán)境容量還有富余，余量為負表示水環(huán)境容量不足，無法消納入河污染負荷。

表3 污染物水環(huán)境容量及余量 t·a-1

由表3可見，柘林鎮(zhèn)現狀水環(huán)境為COD水環(huán)境余量為146.47 t/a，NH3-N水環(huán)境余量為8.06 t/a，TP水環(huán)境余量為-0.97 t/a。無法滿足柘林鎮(zhèn)水質Ⅳ類目標，整體水環(huán)境難以完全達標，因此需要采取相關措施進行污染源的削減、生態(tài)系統(tǒng)功能構建等。

面源污染治理主要包括城市面源污染治理、農業(yè)面源污染治理、工業(yè)污廢水治理三項內容。

(1)城市面源污染治理。柘林鎮(zhèn)城市面源污染治理措施主要集中在小區(qū)雨污分流及沿河截污，以截斷入河污染源。至2020年末，柘林鎮(zhèn)內全部完成了住宅及沿街商鋪的雨、污水分流改造工程。城市面源污染基本得到治理。

(2)農業(yè)面源污染治理。農業(yè)面源污染來源[10]一般包括化肥使用、水產養(yǎng)殖、畜禽養(yǎng)殖。柘林鎮(zhèn)存在部分零星養(yǎng)殖戶，無規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖情況，面源污染主要集中在化肥使用及水產養(yǎng)殖。

針對化肥施用造成的污染問題，采取科學性調整農作物茬口布局，推廣有機化肥，發(fā)展標準節(jié)水灌溉技術，發(fā)展生態(tài)農業(yè)循環(huán)模式等措施。

針對水產養(yǎng)殖造成的面源污染，柘林鎮(zhèn)采取部分計劃退養(yǎng)的措施。同時對于保留的水產養(yǎng)殖項目實施尾水處理。

(3)工業(yè)污廢水治理。柘林鎮(zhèn)內共有632家企業(yè)，工業(yè)污染源均達標排放，企業(yè)產生廢水已100%截污納管，納入西部污水廠處理范圍內。

2.2.3 水土流失綜合防治措施

根據上海市水土流失重點區(qū)域劃分標準，柘林鎮(zhèn)未列入重點預防區(qū)。水土流失重點治理區(qū)主要集中在引排水流速較大的河段。柘林鎮(zhèn)劃入重點治理區(qū)的流速較大的河段為南竹港、南橫涇、運石河。

對未列入重點治理區(qū)的鎮(zhèn)域內存在岸坡坍塌風險的河道，結合河湖水系建設進行河道整治。同時，為進一步完善村內河道的水土流失防護能力，對河道岸線實施了生態(tài)護岸、岸坡綠化與生態(tài)防護等建設內容，進一步提高河道的水土流失防護能力。

2.2.4 生態(tài)修復措施

為匹配上海漁村項目、海國長城一期景觀項目、科創(chuàng)綠環(huán)項目等區(qū)域重點規(guī)劃，針對美麗鄉(xiāng)村型生態(tài)清潔小流域的定位，柘林鎮(zhèn)的生態(tài)小流域建設對流域生態(tài)修復工作與景觀打造工程的融合提出了更高的要求。

依托柘林鎮(zhèn)自然地理條件，建設主要聚焦水生態(tài)修復與林業(yè)生態(tài)修復兩大內容。

(1)林業(yè)生態(tài)修復。林業(yè)生態(tài)修復依托區(qū)域建設規(guī)劃，實施鄉(xiāng)村綠化造林。結合林業(yè)專項規(guī)劃，推進生態(tài)廊道、農田林網和“四旁林”建設。充分開展植樹造林等活動，推進村莊綠化。對現有森林資源特別是公益林，強化管理和養(yǎng)護，實施撫育、改造等措施，促進生態(tài)功能提升。

(2)水生態(tài)修復。水生態(tài)修復遵循水質改善效果與景觀效果兼顧的原則。本項目水生態(tài)修復以水生態(tài)系統(tǒng)構建、漂浮濕地建設、河口凈化帶建設為主要修復措施。

水生態(tài)系統(tǒng)構建結合原生生物群落特點，采取挺水植物凈化帶構建、沉水植物群落構建、底棲動物投放的措施。本項目河道挺水植物主要選擇蘆葦、再力花、黃菖蒲、千屈菜等，面積約234 91萬m2。

沉水植物種植面積計算如式(3)：

A=G/(C×K)

(3)

式中：A為沉水植物種植面積，109m2；G為削減的污染(TP)負荷，t/a；C為沉水植物對總磷的削減能力，本案對TP削減能力取4.6 mg/g；K為單位面積內的年增長生物量，取600 g/(m2·a)。

經計算，設計種植的沉水植物對TP等主要污染物指標的削減量達到64.84 kg/a，超過總磷的水環(huán)境余量。工程實施后，基本可以使河湖水質常年穩(wěn)定在地表水 Ⅳ 類標準。

漂浮濕地采用經特殊處理的輕質天然多孔濾料作為覆膜基質，利用植物、微生物、覆膜基質形成凈化體系。

河口凈化帶由生態(tài)圍隔、生物飄帶、漂浮濕地和沉水植物構成。利用生態(tài)軟圍隔形成常態(tài)靜水體(汛期放下保障行洪安全)，通過對水體污染物的攔截提升水體透明度。利用生物飄帶水質凈化的效果，為自然水體水生植物恢復創(chuàng)造有利條件。同時，在水質較差區(qū)域可增設曝氣設備，進一步過濾、凈化、吸收污染物。

2.2.5 人居環(huán)境改善措施

結合小流域建設現狀，為實現人居環(huán)境改善，重點采取農村生活垃圾分類、農村生活污水治理、環(huán)境景觀提升三項措施[11]。

在農村區(qū)域繼續(xù)開展農村生活垃圾分類示范村創(chuàng)建，推廣創(chuàng)建成果。實現生活垃圾無公害化處理。推進農村濕垃圾就近就地資源化利用和“兩網融合”。加強對各涉農區(qū)生活垃圾治理成效的測評工作。

在農村生活污水治理方面，對現狀水解酸化-地下滲濾處理系統(tǒng)的處理設備進行提標改造。因地制宜推廣污水處理新技術，做到農村生活污水全覆蓋。推動城鎮(zhèn)污水管網向周邊村莊延伸覆蓋。

環(huán)境景觀提升方面，結合奉賢區(qū)規(guī)劃打造一系列示范節(jié)點。規(guī)劃以農業(yè)公園為載體，民居建筑注重保持與片區(qū)的自然風貌肌理的協(xié)調。同時注重濱水環(huán)境的改造，打造生態(tài)性與休閑性融合的綜合景觀空間。

3 結 語

本文以柘林鎮(zhèn)的建設工作為例，結合奉賢區(qū)現狀及規(guī)劃特點，分析探索了生態(tài)清潔小流域的治理模式，以期為類似工程提供借鑒及參考。但小流域建設具備綜合維度的復雜性，需要因地制宜的建設模式探索。在治理模式、技術措施等方面仍需進一步研究和完善。