刘存莉
(广西交科集团有限公司，广西 南宁 530007)
近几年来，南宁市加强了对黑臭水体的治理，取得了显著的成效。黄泥沟位于心圩江左岸的安吉片区，上游几乎没有天然径流补给，主要排放周边区域的径流雨水，两侧生活污水直排入黄泥沟，导致黄泥沟水环境质量逐步恶化，成为黑臭水体。受城市建设的影响，河道周边的地块逐渐被侵占，渠道过水断面狭小，流域内洪涝灾害频发。
本文以南宁市黄泥沟水环境综合整治工程为例，对其黑臭水体和内涝的成因进行剖析，研究流域水环境的系统整治方案，以期为同类型的水环境治理提供借鉴。
黄泥沟上游流经区域主要是农田，排口较少；
中游主要流经城中村，排口密集；
下游进入心圩江河流。河道全长约6.3 km，河道宽为1.5～10 m，服务流域面积5.63 km2，旱季水流较小，主要为周边居民污水的排入，旱季水深约0.5 m，河底积淤严重，淤积深度约为0.3～0.8 m，局部到达1.5 m，水体发黑发臭，是非常典型的城郊结合脏乱差河道。
对河道水体透明度、溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)及氨氮(NH3-N)4个指标进行检测，分别对黄泥沟A段(流经城中村段)和B段(流经农田段)取样检测。检测结果表明：B段由于排口较少，水质稍好，属于轻度黑臭水体；
A段河道属于黑臭水体，部分水体透明度和氨氮指标达到重度黑臭水质[1]。
黄泥沟两岸主要污染为沿线农田径流的化肥污染、小作坊排污和城中村排污。在流经城中村时接纳了大量的污水，由于其断面尺寸大，污水流速低，导致渠内淤积严重，加上无人清理，造成晴天时恶臭四溢，周边居民苦不堪言。经调查，分析结果如下。
2.1 点源污染
直排口总共有281个，大部分直排口位于城中村内，主要为沿河居民生活污水直排、合流制直排或错混接直排。
沿线排污口类型多样：(1)沿线附近居民将厨房、卫生间等生活污水未经化粪池处理就直排入河道内；
(2)屋面雨水和生活污水进入化粪池内，然后再排入河道；
(3)城中村内主要排污管，为雨污水合流管道；
(4)沿线市政道路合流直排口。
经测算，生活污水直排、合流制直排和错混接直排污染负荷占比分别为30.45%、24.71%、10.13%。
2.2 面源污染
黄泥沟河道汇水面积较大，根据现场调查，流域范围内的生活垃圾、建筑垃圾、养殖场垃圾随意堆放，初期雨水径流将大量污染物带入到河道中；
村落洗衣用水及清洗地面的排水直接散排流入河道；
河道流经农田段，在雨水径流作用下，将化肥、农药等污染物带入河道。经测算，面源污染负荷占比为33.55%。
2.3 内源污染
河道淤积十分严重，淤泥层深度约为0.3～0.8 m，个别位置淤泥厚度超过1.5 m，有机质含量为14.67%。汛期涨水时，底泥被掀起，吸附在底泥颗粒上的污染物与孔隙水发生交换，向外释放污染物，造成水体二次污染。经测算，内源污染负荷占比为1.16%。
2.4 黑臭水体成因分析
城市黑臭水体的形成原因很复杂，是多种因素综合作用的结果[2]。主要原因为污水排放量大幅增加，致使大量污染物直接排入河道，使水体中的COD、N、P等污染物浓度严重超标。黄泥沟作为城市主要排水河道，其水环境质量在城市开发建设过程中逐步恶化，背后的原因可以说是集中了所有城市内河污染的因素：一方面污染物的输入量远超河道自我净化能力，破坏了河道原有生态系统；
另一方面在开发过程中人为改变破坏了河道的生态系统，削弱了河道自我净化能力。
黄泥沟在城中村段基本上为渠道的方式，引起城中村内涝主要原因如下：
(1)现状违章建筑占用了河床，导致河道过流断面减少，从而极大影响渠道排水，当连降暴雨时，两岸极容易造成积涝成灾，沿线居民楼被水浸泡。
(2)渠道淤积严重，部分河段淤积深度1.5 m以上，导致过水断面缩窄。
(3)沿线共6座桥涵建设年代久远，建设标准低，桥涵过水断面不足，形成排水瓶颈，导致排水不畅。
(4)下游出口处通过DN 1 800管流入心圩江，断面远远不够，在该处形成瓶颈，导致上游水位上升。当上游水位上升至74.24 m后可经过西大湖拦水坝溢流进入西大湖，此时黄泥沟上游已经形成内涝。
黄泥沟作为承担片区雨水排水通道的主要水体，解决内涝和黑臭问题是首要两大任务。解决内涝，可通过扩大渠道断面、提升渠道的排水能力来实现；
解决黑臭问题，可从源头着手治理，控制污水流入河道内。
此外，结合城中村治理，除了考虑解决内涝和黑臭问题外，应同步提升河道水生态环境和周边环境。
对现状和规划进行综合评估后，从“水生态、水环境、水资源、水安全”角度提出了“一河三段”的分段、分功能的整治思路。一河即为黄泥沟整体治理，明确河道的定位；
三段即把上游流经农田段划分为上段，中游流经城中村段划分为中段，下游进入心圩江段划分为下段。
上段污染物相对较少，两岸农田较多，该段的侧重点为水生态；
中段排口较多，流经城中村、市场等地，污染严重、内涝频发，该段的侧重点为水安全和水环境；
下段接近心圩江流域，在此处主要为湿地公园，因此下段的侧重点为水环境和水资源。
黄泥沟河道整体治理思路如下(见图1)：
图1 分段整治示意图
(1)河道线路走向。河道尽量与现状河道线相匹配，在满足功能的前提下，减少拆迁量、控制投资、整合集约用地。在局部地方进行微调，使河道与相关规划协调，尽量减少远期的二次改造。
(2)河道断面布置。根据规划，排涝按20年一遇标准，在满足防洪排涝的前提下，根据分段情况采用不同的断面形式，不但节约投资和减少拆迁，且断面形式的变化，给人不同感官视觉的变化，达到更好的景观效果。
(3)在河道两侧设置4 m的亲水步道。有利于截污管的敷设，而且为周边居民提供休闲和健身场所，大大提高了周边居民的生活幸福感。
(4)增加生态补水。在起点处进行补水，水源来自江北区生态基流补水项目。河内水位控制在0.4 m，河底种植沉水植物。系统构建后，沉水植物覆盖率≥60%，水生植物保持四季常绿，显著提升水体景观。
4.1 上游段治理方案
该段的治理主要以“水生态”为主，尽量维持现状生态，减少对现状的干扰。由于河道与周边环境已经形成了完善、平衡的生态系统，因此保留该段的河道走向，不破坏现状河道驳岸。结合海绵城市理念采用初雨径流污染控制技术，以生物滞留设施为主，为预防较大地面径流直接进入河道，在河道两岸沿绿道设置植草沟和下沉绿地，进一步削减农田雨水径流冲刷产生的面源污染，进行生态拦截和净化，削减入河污染负荷[3]。
4.2 中游段治理方案
该段河道主要流经城中村，城中村排污治理是当前管网改造的普遍难题为“雨污不分家”，排污要治理，雨水内涝同样要解决。该段渠道两岸存在较多现状建筑，两侧空间挤占严重，工程可用空间有限，红线范围宽14～19 m，采用矩形断面，渠道宽度≥6.0 m。本段的侧重点为“水安全”和“水环境”的具体实施思路。
4.2.1 内涝解决方案
(1)优化河道线型。对沿线的局部覆盖渠道段采取掀盖处理，对局部进行裁弯取直改线处理，减少拆迁、避让古树、古庙，更有利于提高河道的行洪安全。
(2)改造沿线桥涵。项目设计范围内沿线有6座现状桥涵，桥涵的断面和标高均无法满足行洪需求，阻水严重，对现状桥涵拆除并采用投资较低的箱涵形式来替代。
(3)出口改造。黄泥沟河道终点通过广西大学雁归湖排入心圩江，由于黄泥沟水质污染严重，广西大学在雁归湖上游建设拦水坝，原本流向雁归湖的雨水受阻后，折返进入安阳路DN1 800雨水管道。由于管径DN1 800断面尺寸过小，导致黄泥沟上游水位上升，流域内城中村等地经常形成内涝。
黄泥沟水质改善后，可拆除广西大学雁归湖的拦水坝，并在雁归湖前后设置控制闸，然后通过该湖排往心圩江。
4.2.2 黑臭水体整治方案
本研究结合不同的植物mtDNA提取方法，并对前期本实验室使用的提取方法作出改进，优化了差速离心过程中的离心力与离心时间，最大程度地去除了经组织捣碎机捣碎后的一些细胞杂质，从而获得了大量非纯化线粒体，并进一步针对蔗糖密度梯度铺设比例作出改进。结果表明，改进后的方法能够完全去除叶绿体等杂质污染，最终获得纯净的线粒体。
(1)截污纳管。通过完善污水管网体系，将外来污水纳入管网收集处理，有效削减入河污染负荷。根据排查的资料，现有黄泥沟的排放口共有281个。排口大部分为周边居民排水口，也有市政雨水直排口。为杜绝污水排入黄泥沟，在渠道两侧设置截污管。在截污管前设置截流井，为减少初雨污染，采取在进入渠道前设置智能分流井，截流的初雨进入截污管[4]。
(2)内源治理。对全线进行清淤，采用排干清淤方式。干挖清淤优点是清淤彻底，质量易于保证而且对于设备、技术要求不高；
产生的淤泥含水率低，易于后续处理。处置后的淤泥经二次处理后，用于黄泥沟和心圩江河道整治绿化用土。
4.3 下游段治理方案
下游段河道两岸规划控制线较宽，红线范围34～85 m，临近广西大学雁归湖和心圩江湿地公园。广西大学雁归湖是景观湖泊，经常取水进行绿化、道路等浇洒，对水质要求较高；
心圩江打造的是湿地公园，亲水性极强。鉴于此，该段的侧重点为“水环境”和“水资源”，由于该段河道比较宽阔，便于征地，采用梯形断面，河道最小底宽为8～10 m，左右边坡坡度为1∶2。
(1)生态护岸。渠道横断面设计以保护、创造生物良好的生存环境和自然景观为前提，以具有一定强度、安全性和耐久性为标准选定护岸结构型式。根据断面不同形式，护岸结构型式主要有两种：对于现状河道断面较宽，两岸规划控制线也较宽的地段，尽量采用斜坡式护岸型式；
对于现状河道断面较窄，两岸规划控制线也较窄的地段，则采用生态型挡土墙结构型式。
(2)活水保质。为了加快河道生态修复、增植补绿，种植水生植物，恢复河道自净功能[5]。对清淤后的河道进行土壤底质改良，保证水生植物生长。改良措施为换填塘泥，换填深度为0.1 m。根据南宁气候特点，采用种植刺苦草、叶黑藻、小茨藻三种水生植物。根据水生植物的适合生长的最小水深为20 cm，在河道内每间隔一定距离设置挡水坝蓄水，在黄泥沟起点处进行补水，使河内水位控制在0.4 m。系统构建后，沉水植物覆盖率≥60%，水生植物保持四季常绿，显著提升水体景观。水体实施生态修复和构建后，内部形成完善的生态结构，能形成长效自净功能，长久保持健康的生态系统和良好的水质，水质清澈见底。
黄泥沟综合整治工程2020年12月竣工，本段总投资约3亿元。通过一系列工程和生态措施的综合应用，已完成治理，转入运营期。内涝已经消除，水质变化情况见图2，透明度、溶解氧和氧化还原电位显著上升，氨氮显著下降，水体颜色开始发生变化。竣工180 d后氨氮降至5 mg/L左右，氨氮下降率达90%，水体变清，透明度可稳定达到45 cm以上。通过定期维护清理水面垃圾，培养挺水和沉水植物，河道状态开始稳定达到消除黑臭要求，水体最好状态下部分指标可达到地表Ⅳ类水标准，鱼虾重现，周边水环境和水生态质量得到明显提升。
(a)透明度
老旧城区的黑臭水体整治受限于现状基础设施和用地条件等因素，整治难度大且难以长治久清，应从综合整治理念出发，在通过对河道内涝和污染源进行充分调查分析的基础上，用系统化、多维化的治水理念进行整体规划，通过提升渠道的排水能力和防洪排涝能力来实现水安全，同时采取“控源截污、内源治理、生态修复、活水保质”的技术路线，从污染源头着手治理，控制污水流入河道内。
本项目施工完成后，黑臭水体已不存在，渠道排水顺畅，没有出现暴雨后周边居民房子被淹的情形。项目改善了周边居民的生活环境，得到了居民的一致好评，取得良好的工程效益和社会效益。
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