武汉市青山北湖水质提升规划方案

胡 晗，高 艳，万 帆

(武汉市规划设计有限公司，湖北 武汉 430014)

1 引言

党的“十九大”提出加快生态文明体制改革，建设美丽中国的要求，并部署了推进绿色发展、着力解决突出环境问题、加大生态系统保护力度和改革生态环境监管体制等4项改革措施。为贯彻落实党中央的重大战略决策，改善水环境质量，保护和修复水生态，切实把武汉水优势变为发展优势、竞争胜势，武汉市四水共治工作领导小组办公室印发了《武汉市全面开展水质提升的工作意见》，按照工作意见要求，各区政府应确保到2021年，基本消除劣Ⅴ类水体。北湖是武汉市青山区需要重点实施水质提升的水体，其对青山区转型发展和武汉东部地区高质量发展具有重要意义。

2 北湖概况

2.1 基本情况

北湖位于武汉市青山区东部，东临绕城高速公路，西接八吉府路，南靠青化路，北连湖园路。北湖蓝线面积为191 hm2，湖泊汇水区面积76.9 km2，湖泊补给系数为40。北湖最大湖长2.5 km，最大湖宽1 km，最大水深2.8 m，平均水深约2 m。

2.2 空间特征

北湖汇水区现状建设用地与非建设用地各占50%。从北湖汇水区的用地特征来看，其建设用地以污染较重的三类工业用地为主，且布局较为分散；非建设用地主要为农业用地，以农业面源较重的耕地为主。北湖位于流域中心位置，周边排水基本都往北湖汇集，周边用地带来的污染将会直接对北湖产生不利影响。

2.3 水系分布

北湖汇水区内水网丰富，主要港渠数量达到17条。白玉山明渠、北湖港、八吉府渠、北湖小港、红旗渠、北湖大港、北湖闸港等7条港渠与北湖直接连通。此外，北湖南港、张家湾渠、焦沙渠、建设乡渠、新村渠、林场渠、建设一渠、建设二渠、北湖支渠、乙烯渠等10条支渠汇入到主要港渠后，间接进入北湖中。

2.4 水质现状

北湖水质近几年来一直为劣V类，处于中度富营养状态，主要超标污染物为氮和磷。与北湖直接连通的7条港渠也大多为劣V类水体，部分港渠甚至出现黑臭。

3 现状评估

3.1 污染源结构分析

根据北湖入湖污染物的特性，将北湖汇水范围的主要污染来源分为工业企业污染、城乡生活污染、地表径流污染、农业面源污染、北湖降尘污染以及底泥内源污染。其中工业企业污染占比最大，达52%～82%；其次为地表径流污染，占比8%～40%(图1)。

3.2 污染源空间分析

为探究北湖多种污染物在空间上的分布特征，结合北湖汇水范围内的地形地貌特点和流域水系特点，将北湖汇水范围分为7大片区，包含白玉山片、北湖港片、八吉府片、小港片、闸港片、大港片以及直排区。北湖入湖污染主要来源于北湖港片区和白玉山片区，其次为八吉府片区和大港片区，闸港片区、小港片区、直排区等的污染贡献率相对较小(图2)。

图1 北湖污染源结构分析

图2 北湖污染源空间分析

3.3 问题分析

北湖汇水区存在的突出问题一是北湖汇水区内点源及面源污染较为严重，工业污染、城乡生活污染和地表径流污染均较为突出，造成湖泊水质不达标，总氮总磷超标问题突出，进而引发湖区富营养化；二是湖泊水生态严重失衡，水生态系统需要重建；三是湖泊管理尚不完善，湖泊管理保护执法职责交叉、湖泊管理保护执法能力不足等。

4 规划目标及策略

根据《武汉市地表水环境功能区类别和集中式地表水饮用水水源保护区划级别规定》，北湖水质管理目标为Ⅴ类。但随着“长江大保护”对生态环境保护的重视，以及青山未来转型发展必将对北湖水环境及功能提出更高的要求。因此确定北湖近期(2021年)水质稳定达到Ⅴ类，远期2030年水质力争达到Ⅳ类。

根据《水域纳污能力计算规程》(GB25173-2010)中的湖(库)均匀混合模型，结合北湖水域的实际情况，分析得出北湖水域的纳污能力，然后采取相关措施将入湖污染负荷控制到北湖的纳污能力以下，从而使北湖水质提达到目标水质要求。规划主要通过消除点源、控制面源、消减内源、生态修复等措施，改善北湖水质环境(表1)。

5 规划方案

5.1 点源污染消除

加大水环境治理基础设施建设的力度，是综合整治水环境的重要措施[1]。要消除北湖的点源污染，就必须加强对工业企业、城镇及农村生活污染的治理。

表1 北湖总磷削减方案

工业污染是北湖最主要的污染源，工业污染的治理最为关键。武钢集团和化工园区等工业企业污水应单独收集并处理，其尾水应处理达到一级A标准后通过压力管涵沿北湖闸港排往长江。规划根据武钢生产线规划及节水减排整体规划的远期目标及近期生产排水现状，近远期相结合，构建适宜经济可靠的雨污分流管网系统。雨污分流改造后，现有的合流制排水管网只收集雨水，生产废水和生活污水不再接入现有排水方沟，而是各自单独建设收集管网。武钢应进行污染减排至武钢污水处理站现状处理能力以内(或对污水处理站进行扩建)，同时沿白玉山明渠新建d2000 mm截污管，旱季污水直接进入污水站，避免旱季污水直接入渠。化工园区污水统一送至化工新城污水处理厂(规划规模9×104m3/d)处理。

对于城镇生活污染治理，应加快推进北湖污水处理厂和北湖污水主干管网系统建设，为实现污水全收集全处理打下坚实基础。规划沿焦沙渠、康宁路、北湖路布置d800-d1200 mm截污干管，污水送往北湖污水处理厂(近期规模80×104m3/d)。结合港渠整治推进北湖和白玉山明渠等9条港渠沿线截污工程，实现旱季污水不入湖(渠)。

农村生活污染的治理，应针对不同的村落、村湾采用不同的生活污染治理方式。对于建设村、四新村等居住较为密集的村湾，可以集中收集采用组团式污水处理模式。对于居住较为分散的村落，如吴桥村、联合村、星火村，采用分户处理方式进行。同时可以利用丰富的沟渠水网系统，在重要支渠汇入节点建设人工净化缓冲系统。

5.2 面源污染控制

根据北湖汇水区面源污染负荷分析，区域面源污染主要来源于工业区，生活区和农业区相对较少。结合区域实际情况，规划采用分片施策，重点治理的策略。对于武钢转型示范区(白玉山片区)和化工产业区等面源污染较为严重的工业区，要从源头上实施雨污分流，加强堆场等面源管控，并在排水管涵末端独立配建初雨调蓄处理设施，规划在白玉山明渠、北湖港和北湖南港上游设置初期雨水调蓄池，调蓄池按照初期15 mm降雨量进行截留，调蓄池规模分别为8×104m3、2×104m3、3×104m3。对于北湖绿城及滨湖蓝城等面源污染相对较轻的生活区，要从源头上加强海绵建设，实施雨污分流，并在入湖前设置净化缓冲区，打造生态湿地，强化生态净化能力。对于农村面源，要重点加强农村环境治理，大力推广农业生产标准化(图3)。

图3 北湖汇水区面源污染控制示意

5.3 内源污染治理

北湖由于高负荷外源污染的持续输入，导致高内源污染负荷区域形成，其特征是底泥中具有很高的氮、磷蓄积量，通过底泥清淤可以有效削减内源负荷。根据地形测量及污染源调查报告，北湖水域面积191 ha，淤泥层平均厚度为1.05 m，需要对全湖开展底泥清淤，面积为191 ha，清淤厚度1 m，清淤工程量约为191×104m3。

5.4 生态植被修复

只有在水体中修复水生态系统，才能恢复水体自净能力，保证水体水质稳定。水生生态系统主要由高等水生植物、浮游植物、浮游动物、鱼类、底栖动物和有益微生物等构成。以上各部分构成了水生生态系统生物链，并形成食物网，促进物质传递和能量流通，吸收转化水体中有机物和其他物质，以实现生态系统自我维持和自我更新。

根据国内外的实践经验，浅水湖泊大型水生植物的覆盖面积达到湖泊面积的30%以上时，对净化水质和维持湖泊生态系统的良性循环较为有利。结合北湖水深、透明度和沉水植物生长特性，规划种植沉水植物总面积为75.5 hm2，占湖区总面积的39%。

北湖为城市湖泊，东、西、南三侧基本被工业企业包围，北侧为沟塘。其南部岸线为挡墙护砌，不利于水草和其他植物生长。其它为土质岸坡，岸线整体生态和景观效果较差。规划拟对硬质化边坡进行改造，回填少量客土软化湖滨带，种植挺水植物，促进水陆交错区物质循环，能量流通，最终增加水体自净能力。后期滨湖带植物群落形成，还能成为鸟类觅食地，可为其提供很好的栖息地，同时作为良好的岸带景观。规划在环湖线入湖5～10 m区域种植挺水植物，水深约0～0.5 m区域，在白玉山明渠入湖口可扩大挺水植物种植区域，延伸至100 m左右，总面积约为4.5 hm2。

5.5 水系连通及补水

现状北湖湖泊库容较小，水环境容量有限，在采取截源控污等措施后，北湖仍需要引入活水加大水环境容量。通过构建大东湖水网，对外实现与长江的连通，对内连通东沙湖水系和北湖水系，有效提高青山东部地区各湖泊的水源补给，同时可以减少各湖泊的水力停留时间，提高湖泊的环境容量。对于北湖北部的众多农排港渠，无法通过该水网进行补水，规划建议保留现状其北部青山长江大桥附近1.27 m3/s的农排灌溉港渠，通过该泵站可以有效解决北湖流域北部农排港渠的灌溉和生态补水问题。

结合长江大保护的国家战略要求和北湖生态补水的需求，规划建议加强北湖污水处理厂尾水资源利用。规划将北湖污水处理厂部分尾水(20×104m3/d)经规划北湖湿地净化到地表水准Ⅳ类，再输送至北湖及周边渠道进行生态补水，既有利于北湖水系活水循环和水生态修复，也有利于长江大保护，实现污染总量减排。

5.6 水质提升管控

针对方案中提出的建设项目，应由统筹考虑，结合“河湖长制”建立统一的工程建设责任体系，便于项目建设管理与督查考核，并同步明确维护管理责任主体，由该责任主体统筹水体及工程设施的相关维护管理工作。

6 结语

本规划为武汉工业区湖泊的水环境治理提供了较为可行的技术体系，具有较好的参考借鉴价值。湖泊水质提升方案的制定必须系统全面，科学和准确分析污染物来源与成因是北湖水质提升工程方案制定的基础，实施控源截污工程是北湖水质提升成败的关键，同时要充分发挥自然生态系统的自身修复能力，才能更加有效地提升工程治理措施的效率。