20180829海口市美舍河流域综合治理案例

1、案例2海口市美舍河流域综合治理案例一、流域概况美舍河是海口市绿色生态系统的一个关键性、基础性的廊道。上游连接沙坡水库，下游连接海甸溪入海，流经龙华、琼山、美兰3个区，是海口市府城的母亲河。美舍河全长23.86公里，流域面积52.95平方公里。旱天常水位状态下，上游沙坡水库下泄流量为0.3立方米/秒，可基本保障凤翔闸以南河段的生态基流；河道中游自南渡江司马坡岛补水3.0立方米/秒，用以保障下游河段的生态补水需求。下游入海口段受潮水涨落影响较大，水体含盐度较髙，多年平均潮位为1.0米，多年平均髙潮位为1.3米。20年一遇洪水位状态下，沙坡水库泄流91立方米/秒,城区河道区间入流80立方米/秒，河道

2、断面基本可满足20年一遇的过洪能力。图1美舍河流域概况图二、排水系统概况美舍河所在的主城区近90平方公里范围内的生活污水全部排入城区最北侧的白沙门污水处理厂。该污水处理厂设计规模为50万吨/日，现状实际运行已达到满负荷状态。主干管网近16.6公里处于满管状态，图2红色管道为主干管满管状态分布情况。年匕:图2海口市主城区现状污水系统及管网满管分布图美舍河流域排水管网布局情况主要如下：上游沙坡水库至凤翔桥段，周边为城郊村庄，未建设污水管道；中游段凤翔桥段至流芳桥,周边为府城老城区，排水管道以合流管为主；流芳桥至长堤路入海口段，主干管网以分流制系统为主，但支路及小区管道基本为合流制管网，且存在大量混

3、接、错接的问题。三、存在的主要问题1、污水直排，水体黑臭严重美舍河沿河排污口130个，直排入河污水量约5.0万立方米/日。加之河道局部水动力条件不足，造成中下游河段大量底泥沉积，水体黑臭现象严重。美舍河城区段水环境质量较差，各项水质指标均为劣V类，其中氨氮为15.2毫克/升、溶解氧为0.87毫克/升、COD为61.5毫克/升，全河段被列为城市黑臭水体整治范围。2、外来水混入，管网运行效率低由于污水经长距离管网输送至污水厂，管网破损、渗漏问题严重，大量地下水、河水、海水等外来水倒灌入污水系统，导致现状污水管道及污水厂进水浓度较低。大量清洁的水资源占用了污水管道和处理设施的空间，不仅排水系统运行效

4、率低下，而且造成大量生活污水直排入河。3、清污不分流，合流制溢流污染未得到有效控制流域内大部分区域为雨污合流或混流制管网系统，且主干截流管道处于高水位运行状态，设计的截流空间被占用，无法正常发挥截流功能，雨天合流制管道溢流污染问题严重，对水体环境影响较大。4、生态功能破坏，河道自净能力减弱美舍河源头所在的南部生态控制带，蓝绿空间用地零散、不连贯，生态系统功能逐步减弱。上游沙坡水库汇水区范围内存在部分地块开发和高速路建设，切断了局部汇水通道，缩小了原始的自然汇水分区，导致沙坡水库汇流量由3000万方/年降低至1500万方/年，进而导致下游美舍河的生态补水量严重不足。城区河段渠化现象严重，滨河绿带

5、建筑废渣堆弃，河道蓝绿空间的生态功能严重退化，基本丧失了自我净化和恢复能力。5、潮水顶托影响，下游易产生内涝问题海口市短时暴雨强度大，且受到潮水顶托影响，易产生内涝问题。美舍河河道断面尺寸按20年一遇标准设计，基本可满足排涝要求。但当下游段受潮水顶托影响时，排水能力不足，河边区域存在内涝风险。四、流域综合治理系统方案美舍河流域面临着源头段水资源缺乏、城区段水环境黑臭、河道水生态受损等复合问题。解决流域的系统问题，不能就水论水，应将系统性思维融入海绵城市、生态治水、基础设施修复、城市更新的理念，研究适用于海口水环境特征的生态治理技术路线与方法。根据对现状特征及问题的深入分析，将“控源截污、内源治

6、理、生态修复、功能统筹”确定为技术主线，通过水陆统筹，实现“水清、岸绿、景美、民乐”的多功能目标。1、源头海绵减排源头海绵设施可就地控制雨水径流量和降解初期雨水径流污染，减少汇入排水管网中的雨水径流量和污染物总量，从而有效实现削减初期雨水径流污染，减少进入合流制管道的径流量。美舍河流域范围内，以雨水管道排水分区为控制单元，结合片区旧改实施进度安排，对居住小区、道路、广场、公园等地块构建“渗、滞、蓄、净、用、排”的海绵设施，有序组织雨水径流，可实现源头控制60%的初期雨水面源污染。图3美舍河流域海绵城市建设规划图2、排水系统体质增效黑臭在水里、根源在岸上，关键是管网，排水系统的髙效运行是保障水体

7、长治久清的基础与前提。美舍河流域提质增效是站在整个排水系统的角度，按照“源头减排、过程控制、系统治理”的原则，以排水分区为单元进行系统施治，在源头海绵减量的基础上，提出污水处理厂布局调整、排水体制优化、管网系统修复、合流制溢流污染控制等长效方案。同时在此基础上，确定近期截污及处理方案，确保短期见效。（1）污染源及管网排查污染源排查是保障截污效果的根本，不仅需要对沿河排水口进行详细摸排，而且要追根溯源，对每个排水口对应的排水分区内的雨污水管网进行详细排查，寻找混接、错接、渗漏等问题症结点。美舍河排查范围约24.2平方公里，排查管网长度216.8公里，排查小区493个、城中村16个、居民居住点33

8、个、建筑工地16个、学校22个，共计调查总住户11万户，人口约33万人。沿河发现排放口339个，其中旱天排水口130个（混接、错接、偷排的浓度较髙的污水直排口106个，地下水渗漏等水质较好的排口24个）；旱天无污水排出的雨水口209个。排查出管网混接、错接的点位395处。图4美舍河流域管网排查及污染源分布图（2）污水处理厂布局传统的污水处理厂布局，受处理工艺、设施环境影响、受纳水体环境容量等因素影响，一般选择在城市主要河道的下游，距离主城区较远，需要长距离管道输送。海口中心城区白沙门污水处理厂位于城市最北边，管道从城市最南边输送25公里以上，经多级提升，接入最北边的污水处理厂。由于管道建设年代

9、较久，渗漏破损等问题严重，造成大量地下水，海水，河水倒灌入污水管道，严重影响了现状污水系统的正常运行。针对现状污水系统的问题，本次整治提出污水处理厂布局及排水分区优化方案。首先缩减白沙门污水处理厂的收水范围，新增2座污水处理厂，对主城区南部片区进行分散处理。处理后的污水厂尾水就地回用于河道生态补水和市政杂用。在白沙门污水厂西侧的白沙门公园内新建地下污水处理厂1座，近期规模30万吨/日，远期扩建至50万吨/日。近期通过增加污水处理规模，保障低浓度髙水量的污水能够得到有效处理，远期管网修复完成后管网污水浓度恢复正常，可拆除现状白沙门污水厂，全部采用地下污水厂处理。污水处理厂规模和工艺的选择，应考虑

10、管道修复前后污水浓度变化，以及旱天雨天雨污混合水浓度变化等因素，适当增加一级强化工艺的规模，低浓度时按设计规模的1.3-2.0倍进行配置。近期进厂污水浓度低，可适当减小污水处理的停留时间，增加处理规模；远期管网修复完成后，进厂污水浓度恢复正常，富余的污水处理厂规模用于处理雨天雨污混合水和截流的初期雨水。臼浙1污水丸現厂盖盍污水处理厂鼻子齢污水轮ar-一图5白沙门污水处理厂现状排水分区图为解决污水厂负荷不均，提升污水系统安全性，于白沙门与长流污水厂之间增设连通管，实现污水系统互联互通。在滨海大道（长和路丘海大道）新建1根dl500压力管，将白沙门污水系统与长流污水系统并网连通。（3）排水管网提质

11、增效针对现状管网系统的问题，目前很多城市推崇雨污分流改造，但是分流不是管网提质增效的目的，只是管网修复和改造的手段之一。美舍河流域的管网整治方案是以问题为导向，通过分流、截流、调蓄、修复等综合手段，系统解决目前管网所面临的问题，实现“消除旱天污水直排、削减雨天溢流，减少污水外渗，降低系统运行水位、恢复截流倍数”的多重目标。首先，排水体制优化方面，按照流域内每个排水分区的特征，选择分流、截流、调蓄、修复等方式或组合的技术方法，解决不同排水体制下重点需要关注的问题，实现管网的高效运行。分流制排水系统，重点问题是外来水混入和初期雨水径流污染。管网修复主要应针对管网渗漏外来水或污染地下水等问题。初期雨

12、水径流污染控制可通过地块海绵设施、滨河植被缓冲带、公园海绵设施等实现。分流制混排系统，重点问题是混接、错接造成的污水经雨水管道直排入河。对排查发现的395处混接、错接点进行源头截流，可在小区内改造的则进入小区，如果投资过大或者难度过大的，可选择在小区或者商户出口处设置旋流阀、浮桶阀等方式实现源头截流，保障雨污水管网不连通，可以很好的截流旱天污水和雨天的初期雨水污染。合流制排水系统，重点问题是雨天的合流制溢流污染。对美舍河凤翔桥至流芳桥段进行合流制溢流污染控制，采取源头海绵减排、过程截流、末端调蓄、就地循环处理等方式或其组合，近远结合，有序控制雨天合流制溢流污染次数。首先可结合旧改、道路改造等建

13、设项目，实施源头海绵化改造和市政管道分流。如果源头实施难度很大，可采取末端调蓄、就地处理等方式进行改造，因地制宜的选择多种措施组合的方式，尽可能降低投资成本和施工难度，并能够产生较好的效益。图6美舍河流域排水体制优化方案图合流制溢流污染和初期雨水污染控制，按照“上分下调”的原则，主干道路管网为分流的，上游支路和小区根据实际条件能分则分，下游根据截流管道布置调蓄池，调蓄池规模考虑雨污混合水和初期雨水污染控制要求，满足90%降雨频次(30mm降雨)不产生溢流污染。美舍河流域范围内设置合流污水调蓄池8座，调蓄规模达15万方，建设的时序由下游依次开始建设，并根据实施后的效果调整未建设的调蓄池的规模和控

14、制方式。调蓄池按照2格设置，对于降雨初期浓度较大的合流污水进行收集，降雨结束后，利用晴天污水量排放低谷时段启动调蓄池放空泵，将调蓄池内的合流污水排放至截污管，进入污水处理厂，集中处理后排放。对于浓度较低的混合水，就地设置一级强化设施进行处理，处理后回补入河道。(4) 管网系统修复受损管道修复。对于局部明显的受集中应力破坏的管道，管道本身结构状况较好，进行非开挖局部修复。对于破坏严重、变形的管道，非开挖不能恢复过水断面，建议进行开挖修复。对于沉积、结构等功能性缺陷的排水管道应加强养护、疏通，恢复排水管道的过流能力。本次管道修复长度约为20km。截流方式改造。现状的污水截流方式无法避免河水倒灌及雨

15、水排放不畅的问题。将截流井改造为智能截流井，井内设置可调节式液压堰门，代替鸭嘴阀等止回措施；截污支管处设置限流闸门，控制截流水量。晴天时及暴雨初期，堰门最大可完全关闭出水管道，防止自然水体倒灌；限流闸打开，将污水及初期雨水截流进入污水干管。暴雨中后期，堰门最小可完全打开，保证行洪安全；限流闸关闭，控制截流水量。截流井改造共58座。（4）近期截污处理措施国家对消除水体黑臭的考核是有明确时间节点要求的，海口作为省会城市需要在2017年底完成消除水体黑臭的任务。在明确长效控源截污措施的前提下，应结合消除水体黑臭的具体考核时间节点，制定近期建设方案。对沿河发现的污水直排口和混接、错接口进行源头或末端截

16、污，保障旱天无污水直排入河，达到短期消除水体黑臭的效果。但由于现状管网满管等问题，截流的污水无法排入现状白沙门污水处理厂。需要沿河布置临时一体化处理设施，就地进行分散处理，以此作为新建污水处理厂建成前的过渡方案。一体化设备的布局及工艺选择应充分考虑场地现状、污水收集量、受纳水体水环境容量等因素综合确定。美舍河沿线共布置3座分散式一体化污水处理设施，规模总计4.75万吨/日，可基本消纳美舍河沿线5.0万吨/日的现状污水直排量，其余0.25万吨/日的污水通过截污纳管收集至白沙门污水处理厂处理。上游河段的用地条件较好，但水环境容量不足，选择出水水质较好的生化处理工艺，处理规模为0.75万吨/日，出水

17、水质达到一级A排放标准。中游凤翔湿地公园河段，有大面积的绿地空间，选择物化处理设备+人工复合垂直流湿地的工艺，处理规模0.5万吨/日，出水水质达到一级A排放标准。下游入海口河段，水环境容量较大，但用地空间局促，选择物化处理设备，处理规模3.5万吨/日。其优点是占地面积小，可达到消除表观黑臭的效果，缓解下游满管带来的污水溢流风险。表1分散污水处理设施对比一览表分散处理设备占地指标出水处理费用（元/吨）优点缺点生化处理设备100平方米/500吨一级B以上1.2出水水质好占地面积大，处理成本高物化处理设备100平方米/万吨去除SS、COD、TP0.2占地面积小出水水质差人工湿地100平方米/30吨一

18、级B以上0.2可结合绿地公园建设，实现复合功能占地面积大3、生态修复生态修复是以恢复水体自净能力为主线，在控源截污的基础上，通过采取生态保护、恢复、修复的技术方法，保护水敏感空间，因势利导改造渠化河道，重塑健康自然的弯曲河岸线，营造功能完整、结构均衡的水生态系统，构建水岸融合、蓝绿交织的生态廊道，实现人与自然和谐共生。（1）水空间保护通过识别水生态敏感区（河流、湖泊、水库、湿地、坑塘、沟渠等）、重要生态斑块和廊道，构建城市蓝绿空间体系，为生态保护和修复留足生态空间，创造山、水、田、城有机融合的自然格局，让城市融入自然，让海绵嵌入城市。美舍河上游沙坡水库位于海口市南部生态控制带范围内，流域范围属

19、于火山溶岩湿地区域，是天然海绵体，下渗条件良好。通过水敏感区识别，划定蓝绿控制线，保护天然海绵空间，逐步恢复流域水源涵养和雨洪蓄滞功能。经测算，在50年一遇暴雨工况下，沙坡水库汇水区可为美舍河径流总量削减35%，峰值径流量削减49%，可极大缓解下游城区的排涝压力。通过地上、地下汇水通道修复，沙坡水库可为美舍河的补水量逐步恢复到2000万立方米/年，可保障美舍河上游段的基本生态基流需水量。图7南部生态控制带50年一遇降雨下地表汇水模拟图表2南部生态控制带50年一遇降雨地表径流量计算表流域名称峰值流量（立方米/秒）径流总量（万立方米）出口峰值流量（立方米/秒）出口径流总量（万立方米）总量削减率（）

20、峰值削减率（）五源河375645.86152323.6650%59%美舍河81141.364191.5835%49%响水河7481906.094191744.298%44%（2）水形态修复城市河道渠化使水体基本丧失了自净能力，水生态修复需要对河道形态进行修复。通过增加河道断面空间等方式，改造渠化岸线为自然生态岸线，使得河流在给定范围内冲淤变化，进而形成边滩、江心洲、河汉、河漫滩等自然地貌，形成自然河流形态。美舍河渠化河道的改造，是以滨河蓝绿空间为载体，按照自然修复为主、人工强化为辅的原则，打破原有“三面光”束缚，通过退堤还河，腾出断面空间，改造硬质的直立断面为草坡入水的复式断面，恢复河道自然弯

21、曲形态。让自然做功，逐渐恢复河道自然潜能，提髙边缘效应，增加土壤、水、植物、微生物的接触面，提髙河道自净能力。图8美舍河现状渠化河岸实景图图9美舍河河道生态修复断面设计图图10美舍河河道生态修复后低水位状态实景图图11美舍河河道生态修复后高水位状态实景图滨河沿线是污染物沉积比例较大的区域，在滨河沿线构建浅滩湿地，降解污染物净化水质，引导河流冲淤变化，逐步恢复河流自然形态。对于美舍河东风桥等局部河道断面拓宽易造成沉积的区域，通过束岛攻沙的方式，优化河道水力流态，常水位缩窄水流断面，增强携沙能力，洪水位扩大水流断面，提髙行洪排涝能力。通过浅滩修复和束岛攻沙等方式，就地消纳底泥，优化河道形态的同时，

22、原位消纳底泥。沿线增加了4万平米的浅滩湿地，就地消纳了5万立方的河道底泥，占总淤泥量的25%。.'.'I.l':？初3'.iraTwirMdis钟R><n,曲fK工解IS'l-Kat-M盈删戡IH'SBalfMxita4E-adileKra工葩fff'.r-图12局部河段束岛冲砂效果分析(3) 生境空间营造在恢复河道自然形态的同时，采取类自然生态系统或人工强化生态系统的技术手法，构建自然深潭、浅滩、泛洪漫滩的生境空间，可保障生态系统的完整性和延续性，提髙生物多样性，让城市水体安全、健康、和谐、可持续发展。红树浅滩湿地生境空间。

23、美舍河下游受海潮影响，水体盐度较髙。在滨河浅滩湿地植物中，选择以红树植物为主体的常绿灌木或乔木组成的潮滩湿地生物群落，构建水体、岛屿、漫滩、真红树植物、半红树植物、喜湿草本植物、陆生园林植物等从水到陆演替的7个生境序列，营造独特的红树林湿地生态系统，形成藻类、鱼类、两栖类、鸟类等生物的生境空间。红树林具有重要的生态效益，被称为“海岸卫士”，可防风消浪、固岸护堤、净化水质和空气。红树植物喜好淤泥质环境，耐污能力强，且红树植物自身可营造好氧、厌氧的微生物生长环境，更利于污染物的削减。美舍河沿线种植红树林面积约为6.0万平方米，按照每公顷固碳量约1.1千克/(平方米年)计算，全年可固碳量约为6.6万

24、千克。图13红树林浅滩湿地生境空间人工湿地生境空间。美舍河凤翔公园段，改造建筑废弃地为八级梯田湿地，构建一级强化设备+复合垂直流湿地+河道沉水植物的人工强化湿地空间。一方面，将周边每日0.5万吨生活污水收集至湿地上方，分级跌水净化，通过一级强化设备的混凝沉淀，复合垂直流湿地的填料过滤、微生物代谢、植物吸收，以及河道内沉水植物吸收降解等过程，达到就地处理、就地回用的目标。另一方面，形成潜流、表流等多种湿地形态，可为微生物、两栖生物、鱼类群落提供栖息空间。图14凤翔复合垂直流八级梯田湿地实景图鸟类栖息生境空间。按照凤翔公园美舍河主河道与乾坤湖交汇处生态特征和鸟类群落生境特点，构建密林-岛屿-浅滩演替序列，尽可能减少人为干扰，形成适合鸟类栖息的生境空间。图15鸟类栖息生境空间营造五、实施效果水体综合整治是一项复杂的系统工程，应树立正确的生态价值观，强化城市与自然生态系统一体化的认知，转变以往单一的工程治水为全面系统综合的生态治水。在城市更新的总体统筹下，以流域为单元，