水环境治理是城市可持续发展的关键要素之一。高密度建成区缓流闸控型河道在国内外大多数城市均普遍存在，其特点主要在于：(1)地处高密度建成区、强人类活动区、城市老城区等，水污染成因复杂，污染来源多，人为干扰强[1-2];(2)点源和面源污染严重，沿河排口多，溢流污染严重，管网错接混接，过河管段渗漏[3];(3)河道兼具行洪、生态与景观等多种功能，水位受闸泵系统控制，水体流动性较差，换水周期长[4-5];(4)河道水生态系统单一，水体自净能力弱，生态空间与景观被干扰破坏[3];(5)连接城区内多个地表水体，属于流域水环境综合治理，涉及控源截污、防洪排涝、生态补水、生态修复、水景观和水文化等多个领域。因此，对于高密度建成区缓流闸控型河网水环境综合整治具有一定的挑战性、紧迫性和重要意义，关乎着城市水安全与人居环境。

金川河作为南京市城区的重要内河，长期以来面临点源及面源污染负荷重、水环境容量不足、水动力不佳、水生态功能单一、河岸空间生态退化等诸多问题。针对这些问题，南京市于2018年启动了金川河水环境综合提升工程，旨在通过系统性措施，彻底改善河流水质，恢复河道生态功能，秉承“良好生态环境是最普惠的民生福祉”理念，结合国家黑臭水体治理要求，着手打造了“水清岸绿、鱼翔浅底”的金川河生态示范段。针对城区缓流闸控型内河普遍存在的点源及面源污染负荷重、水环境容量不足、水动力不佳、水生态功能单一、河岸空间生态退化等问题，构建了城区缓流型闸控内河综合治理与生态修复技术集成与应用研究，系统性地解决城市内河水环境问题。金川河综合提升工程结合控源截污、清淤疏浚、生态补水、水位优化控制和生态修复等综合措施，通过全面调查和科学分析，制定出切实可行的综合治理方案。本文旨在详细阐述金川河综合提升工程的实施过程和效果评价，为类似水环境治理项目提供参考和借鉴。

1、项目概况

“南有秦淮，北有金川”，金川河作为城北地区重要的通江河道，是南京主城秦淮河之外的第二大水系，斜穿南京主城区北部。整个流域包括13条主流及支流，全长约28.1 km(其中暗涵段约2 km)，发源于鼓楼岗和清凉山北麓，并与玄武湖相通，下游经宝塔桥入长江。金川河流域主要覆盖老城区，人口密集、情况复杂、问题交织，被省市环保部门称为“长江进入江苏后，上游入江河道中最难治理的一条河”，属于典型的高密度建成区城市内河。本次主要工程范围包括内外金川河及其4条支流，全长共计12.15 km，覆盖流域面积59.32 km2，涵盖控源截污、清淤疏浚、生态补水、水位优化控制、生态修复等五大工程措施。鼓楼区金川河水环境提升工程2018年10月EPC项目中标，即开始进入工程建设阶段，于2019年5月完成完工验收并通过省级水质考核，至2020年3月完成竣工验收。截至2020年7月，金川河水质明显改善，水体主要指标达到Ⅳ类水质标准。

2、项目现状分析

2.1 水资源现状分析

根据片区补水现状可以看出，外金川河上游片区内大部分河道已有常态化补水措施，但外金川河本身并无常态化补水措施。由于片区涉及范围较大，河道总体补水需求较难准确匡算。本次根据河道槽蓄量匡算河道补水需求。按河道槽蓄量及一天换水周期计算，除外金川河和内金川河东、中、西支外，其余河道现状已基本达到补水需求。经分析，外金川河现状可新增补水点主要为上元门水厂向玄武湖补水路径中大庙沟处补水点，来水经大庙沟后补入外金川河。各支流可考虑扩大定淮门泵站及清洁水补水流量。

2.2 水环境现状分析

金川河流域污水收集传输至城北污水处理厂处理，其设计规模为30万m3/d，实际已超负荷运行。流域内存在27个污水直排口，2座雨水泵站旱天排水。项目实施前，各河流NH3-N水质监测结果如图1和图2，可见金川河流域的内金川河水系和外金川河水系水质状况堪忧。尽管溶解氧水平多数月份能达到或优于地表水V类标准，部分时段甚至达到Ⅳ类标准，具有一定的水体自净能力，pH值也在6～9范围内，但整体断面水质却因氨氮浓度严重超标

本流域内各支流月均NH3-N监测结果(如图1所示)[6]，氨氮是影响水质的主要因子。内金川河东支、中支、老主流及外金川河、南十里长沟主流氨氮月均值高达4.0 mg/L～6.8 mg/L，远超V类标准。其他河道如内金川河西支、金川河主流等氨氮也偏高，月均值为3.0 mg/L～4.0 mg/L。整体而言，流域水质未稳达V类标准，距消除劣V类水体目标甚远。需加强氨氮污染控制，改善水质。

图1 项目范围内流域氨氮浓度分布

2.3 水生态现状分析

2016年，外金川河实施生态治理，两岸景观良好，但水体透明度低，河底泥外翻。部分水生植物生长良好，沉水植物因水质问题稀少。河内有小鱼，底栖动物未成规模。西北和城北护城河分别有不同特点。二仙沟两岸植被不均。内金川河水系位于居民区，两侧多为建筑群，整体封闭，水生态功能丧失。河底硬化，水生生物接近绝迹，生态系统脆弱，依赖上游补水。中支和东支设有曝气设备，东支无水生植物，河岸固化；中支河岸固化，无水生植物；老主流河段部分固化，部分植被茂密。

3、项目目标与内容

3.1 项目建设目标

项目以金川河宝塔桥断面水质达省考要求为核心，全面提升流域相关的断面水质。2019年起，宝塔桥断面水质年均值达到地表水环境质量Ⅴ类标准。此外，还要求实施范围内的河道水质基本消除劣Ⅴ类。

3.2 项目建设方案

3.2.1 控源截污工程

本次排查的21个排口分为5种类型：前期治理方案中有措施但失效的雨水排口、未整治的雨水排口、未整治的污水直排口、合流排口、旱天排污的雨水泵站排口。片区泵站排口拟用立体生态处理设备，规模8000 m3/d；四所村泵站新增两台污水泵，规模800 m3/h。基于测量与淤积趋势，外金川河规划清淤深度0.51 m，内金川河及其主流区0.64 m，老主流区0.32 m，东、西、中支分别为0.23 m、0.15 m和0.31 m。采用高效环保水力冲挖技术，处理61,300 m3淤泥，确保河道畅通与生态改善。

3.2.2 生态补水及水位优化工程

生态补水工程涵盖三大关键部分[7]：一是上元门水厂至大庙沟系统，通过新增DN800“T口”与1.7 km长管道，日增补水5万m3至大庙沟；二是金陵乡泵站改造，增设两台高效泵组，提升长流水功能；三是定准门泵站扩容，原泵组替换为更大流量与功率泵组，显著增强供水能力。为优化金川河水位调控，营造美观景观，实施了水位优化控制工程。项目涵盖了外金川河口闸的改造，安装4 m×20 m气盾坝；新建内金川河主流分水堰，宽20 m，蓄水2.2 m；增设东支3座跌水堰，各蓄水0.5 m；并构建主流水循环系统，配泵扬程10 m，流量0.2 m3/s，采用DN400钢管沿河底铺设820 m。

3.2.3 水生态工程

针对流域内关键水体，设计实施了全面的生态修复工程。工程融合了多种技术手段，包括安装微纳米曝气复氧设备与喷泉曝气机以增强水体自净能力，运用载体固化微生物技术促进生物降解过程，建设生态驿站以提供生物栖息地，并广泛种植沉水植物以恢复水下生态系统。同时，对生态岸线进行了优化，增设了生态绿墙与生态滞留池，以进一步提升水体的自然净化能力和景观价值。这些措施包括微纳米曝气设备10台、喷泉曝气机6台、载体固化微生物设备2台、EHBR系统3492组、生态驿站面积2000 m2、沉水植物构建面积13700 m2、生态绿墙700 m2及生态滞留池550 m2[7]。

3.2.4 水景观工程

水景观工程作为项目的重要组成部分，不仅注重了新建景观节点的设计与建设，还注重了对现有景观节点的提升与改造。通过跌水迎宾、玉翠玲珑等2处新建景观节点的打造，回龙探珠、瓜圃赏樱等现有景观节点的提升工程以及清源亭的重建，流域内景观风貌得到了显著提升。

3.2.5 水智慧工程

为精准管控金川河流域水质，设立了6个监测断面，覆盖水位、流量、温度、pH值、电导率、浊度、溶解氧、COD、氨氮等关键水文水质指标。结合视频采集、数据传输与数据处理中心，构建高效监控网络。配套开发PC桌面版与手机APP预警系统，实现水质状况的即时掌握，为长效管理提供坚实技术后盾。

4、项目达标可行性分析与实际效果

4.1 水质目标可达性分析

4.1.1 整体思路

围绕金川河宝塔桥断面水质达标及各河道水质目标，在资料收集及现状调查的基础上，全面核算入河污染源，分析入河污染物负荷。通过控源截污工程去除点源污染，清淤疏浚工程去除内源污染，生态修复工程削减部分河道污染物，在以上措施仍不能确保水质达标的情况下，实施活水增容工程，保障河道基流，改善河道流动性的同时，通过生态补水增大河道水环境容量，消纳多余污染物，确保水质达标。本研究与工程实践中水质目标可达性分析以NH3-N为控制指标。

4.1.2 污染负荷分析

入河污染源主要包括点源、内源和面源三类。点源污染包括34个排口、1座污水泵站及1座污水处理厂，内源污染为底泥中污染物释放引起的二次污染，面源污染为地表径流携带污染物进入河道造成的污染。针对金川河流域的面源污染分析，鉴于周边无农田用地，面源污染主要聚焦于城市面源污染，特别是降雨径流所带来的污染。

4.1.2. 1 点源污染负荷

本案例针对特定区域的点源污染进行了详细分析，涉及排口、泵站及污水处理厂三大方面。针对34个排口的污水量进行了科学估算。基于用水量的90%作为污水量基础，并考虑到污水量的总变化系数(依据GB50014-2006规范设定为2.0～2.3)，同时结合该区域雨污水管网系统存在的错接、混接现象，采用了一个经验性的未纳入污水管网系数(0.2)，综合计算得出排口外排污水量。经核算，34个排口的总流量约为356.48 L/s。片区泵站负责将雨污水抽排至外金川河(8000 m3/d)。

4.1.2. 2 内源污染负荷

底泥与上覆水间持续进行物质交换，底泥状态影响水质。未扰动时，底泥污染物缓慢释放，影响有限；扰动后，污染物大量释放，恶化水质，消耗溶解氧。两者间存在动态平衡，水体污染物减少时，底泥释放增加，加剧二次污染。磷释放受多环境因子调控，如溶解氧、pH、氧化还原电位等。基于一般黑臭河道底泥释放实验及金川河流域水动力特性，以氨氮为指标估算内源污染负荷。因河道形状相似、流速相近且受闸控，统一采用NH3-N释放速率132.76 mg/(m2·d)，城北护城河、西北护城河、老主流、内金川河主流、东支、中支和外进川河的氨氮释放量估算值分别为8.09 kg/d、18.98 kg/d、1.12 kg/d、5.38 kg/d、1.27 kg/d、1.86 kg/d、7.43 kg/d。

4.1.3 污染负荷量计算

各河流污染负荷量计算中上游来水流量根据玄武湖、秦淮河、化纤水厂补水规模确定，来水水质NH3-N浓度采用多次监测数据的平均值，以反映实际补水水质情况。河流下游出口处NH3-N浓度采用项目前期(2018年1～9月份)监测的平均值计算。沿程未知污染源负荷采用完全混合模型推算得出。本文以城北护城河为例，介绍各河流污染负荷量的计算方法。城北护城河来水包含南十里长沟、张王庙沟及玄武湖补水，补水流量按设计计算，水质取监测均值。汇入流量考虑支流及沿途污染，NH3-N浓度用监测平均值。点源含中央门桥及未知源，内源考虑底泥释放(释放面积60900 m2)。按此推算污染负荷，结果见表1。

表1 城北护城河污染负荷量

进入河流的污染负荷可分为两类：上游来水与沿程污染。前者主要来自玄武湖补水及南十里长沟、张王庙沟，负荷量438.46 kg/d(占比84%)；后者源于岸边排口、未知源及底泥释放，负荷量80.54 kg/d(占比16%)。其他河流计算方法类似，各河流污染负荷占比情况如图2所示。全流域污染负荷总量约1437.22 kg/d，其中，城北护城河负荷最高(36%)，其次是外金川河(25%)、西北护城河(24%)和内金川河主流(15%)。排除上游来水影响后，沿程污染负荷分布如图3所示，可分析各河道内部污染的主要来源及分布情况。

图2 污染负荷总量分布

图3 沿程污染负荷分布

4.1.4 水质达标分析

金川河流域污染负荷超标约834 kg/d。控源截污、底泥清淤、生态修复可分别削减430 kg/d、17 kg/d、48 kg/d，生态补水增容110 kg/d后，仍余229 kg/d需削减，主要因城北护城河等支流水质不达标，需予以治理。本分析未纳入面源污染的分析，且未考虑城北污水处理厂尾水影响，因其水质不稳定且量大，对宝塔桥断面水质达标构成挑战。需确保该厂尾水稳定达V类标准，以保障宝塔桥断面水质达标。

4.2 项目建设效果

本项目作为深入落实水污染防治计划的重要举措，通过打好涵盖控源截污、清淤疏浚、生态补水、水位优化控制、生态修复的“组合拳”项目实施后，金川河水质明显改善，主要污染物指标氨氮浓度下降56.8%，水体主要指标达到Ⅳ类水质标准，水清岸绿、河畅景美的鼓楼水环境、水生态初步展现。近几年通过南京市政府的进一步治理，金川河愈发惊艳。

4.3 项目关键及创新性技术

在本项目实施以前，流域水环境治理多采用单项工程或单一治理的模式，成效不甚显著，难以顾生态环境与景观人文等综合性目标的达成。适合城区缓流闸控型内河的水环境综合治理技术尚处在摸索探究阶段。本项目聚焦高密度建成缓流闸控型内河的特点，创新并融合了城区缓流闸控型内河系统性综合治理、兼顾行洪需求的清水浅流河道蓝绿共治技术、流域污染源精准测算与系统削减等几项关键技术，得以助力该项目取得显著成效。

(1)城区缓流闸控型内河系统性综合治理：针对城市内河，融合水资源、环境、景观、安全与文化五大方面，实施清淤、截污、补水、水位调控及生态修复等措施，全面治理污染，提升水质，增强生态功能，塑造水景观与文化，营造和谐宜居的城市水环境。

(2)兼顾行洪需求的清水浅流河道蓝绿共治：为改善城区河道，创建清水浅流生态段，结合自然坡降与多生态系统构建。通过水位调控、堰坝设置等三阶段干预，先塑基础环境，再植立体植被，最后管养结合，形成水下、中、岸坡植物体系。利用上游自然物种，实现生态景观，既满足行洪需求，又展现“清水浅流、鱼翔浅底”美景。

(3)流域污染源精准测算与系统削减技术：针对金川河流域，全面调查水质、流量、排口等，创新性地提出分河段设置上下游水质控制断面进行入河污染负荷定量化分析的方法，可以精准测算流域内污染源总量并分析各已知污染源及未知污染源的负荷占比，有效评估项目实施后水质目标可达性的同时，实现了综合效益最大化。

通过以上综合技术措施对项目流域内存在的水质黑臭、水动力不佳、水生态系统单一、河岸空间生态退化等问题，开展系统研究与综合治理。该项目研发的关键技术及应用，对人类活动区域、高密度建成区、老城区的城市缓流闸控型内河水环境改善具有显著意义。

5、结论

本项目立足城市内河功能及水流特点，创新性提出了高密度建成区缓流闸控型内河系统性综合治理技术，通过控源截污、生态修复、水位优化调控、生态补水、清淤疏浚等一体化措施，系统性解决了金川河及其支流水质问题，实现了河道水质全面达标，强化了河道生态系统功能。项目实施后，金川河的水质从劣Ⅴ类提升至IV类，河道生态系统逐步恢复，水体透明度、溶解氧等关键指标显著提高。这一工程的成功实施，不仅改善了南京市的水环境质量，也为全国其他类似城市内河治理提供了可复制的经验和范例。未来，随着流域水生态修复技术的不断进步及智能化管控系统的完善，城市河道治理的精准性和长效性将进一步提升，为实现更加健康的城市水生态系统奠定坚实基础。

参考文献:

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[7]朱国忠,李郁,喻石.南京市水环境整治思路探讨——以金川河水环境提升工程为例[J].中国资源综合利用,2019,37(12):149-155.

文章来源:李士义.高密度建成区水环境综合整治工程关键技术分析[J].广东化工,2024,51(20):156-158+161.