朱国忠，李 郁，喻 石

（1.南京水利科学研究院；2.南京瑞迪建设科技有限公司，南京 210029）

南京主城内，低山、丘陵、阶地、平原与江、河、湖泊交错相会，河网较为发达，对城市的排水起到非常重要的作用，并可适当地调节市内气候。宁镇山脉向西延伸的残丘及黄土岗地横亘老城区中北部，它与紫金山主峰构成主城内两大水系的分水岭，南属秦淮河水系，北属金川河水系。城东北的晓庄至老山一线高地是北十里长沟诸支与金川河水系的分水岭，北十里长沟向北直接排水入长江。河西新城区分别排水到周边的秦淮河、秦淮新河与长江。

河溪是人类活动最密集的地方，河溪生态系统是流域中最具有生命力和变化的景观形态，是流域中最理想的生境走廊[1]。本文将以金川河水环境提升工程为例，对南京水环境整治思路进行探讨，这对实现计划中所提出的目标具有十分重要的意义。

1 金川河流域概况

南京城区外金川河、内金川河主流、内金川河老主流、内金川河西支、内金川河中支、内金川河东支6条河道均属金川河水系。内金川河主流—外金川河东起玄武湖大树根闸，经金贸桥、金川河节制闸、长平桥、水关桥、回龙桥，一路向北经宝塔桥入长江。以金川河节制闸作为分界线，金川河节制闸至入江口为外金川河，长约2.9 km；大树根闸至金川河节制闸为内金川河主流，长约2.9 km。此外，内金川河还包括4条支流：老主流长约1.3 km，西支长约1.3 km，中支长约2.45 km，东支长约1.3 km。

2 金川河水环境现状、问题及治理历史

2.1 水资源现状

区内现状主要补水水源来自外秦淮河和玄武湖，辅以部分清洁水源，如表1所示。主要补水工程为小桃园泵站、定淮门泵站、大树根闸和和平门闸。

表1 金川河片区补水点情况

2.2 水环境现状

2.2.1 污水处理系统概况

目前，本项目涉及区域有城北污水处理厂1座，金川河周边区域均属于城北污水处理系统范围。城北污水处理系统设计规模为30万m3/d，实际已超负荷运行。原污水收集系统主要为截流制，目前正逐步改造为分流制。

南京城北污水收集区域划分为五个区域，即内金川河片区、原下关片区、外金川河片区、南十里长沟区域以及玄武路区域。

2.2.2 水质概况

根据南京市生态环境部门提供的内金川河水系和外金川河水系2018年1-5月水质监测数据进行水环境质量评价，结果如下：溶解氧均达到地表水环境质量Ⅴ类标准，部分月份达到Ⅳ类标准；透明度月均值保持在30～60 cm；pH值均处于6～9，满足地表水环境质量Ⅴ类标准要求；各断面的氨氮均超过地表水环境质量Ⅴ类标准限值，为劣Ⅴ类。

从检测结果看，内金川河东支、中支、西支、老主流、金川河主流、外金川河、南十里长沟主流、城北护城河、西北护城河水质为劣Ⅴ类，张王庙沟、南十里长沟一支水质未能稳定达到Ⅴ类。各河道水质主要超标因子是氨氮。

2.2.3 污染源概况

项目区域内，河流污染源主要有面源、内源、点源三类。

（1）面源污染。面源污染主要来源于河道两岸的企事业单位、居住区等硬质化的地面及路面，由于缺乏初雨截流调蓄系统，地表污染物随雨水冲刷通过城镇地表径流进入区域河道。

（2）内源污染。内源污染主要指进入河道中的各类物质通过各种物理、化学和生物作用，逐渐沉降至河道底质表层。积累在底泥表层的氮、磷、重金属等物质，在一定的物理化学及环境条件下，从底泥中释放出来而重新进入水中，形成二次污染。由于河道水动力条件差，目前，河道存在一定程度的淤积，淤泥释放出的污染物会持续恶化河道水质。

（3）点源污染。沿河排口污染主要来源如表2所示。

表2 排口污染来源情况调查

2.2.4 排口调查概况

根据本项目可行性研究报告，外金川、内金川主流、内金川老主流、内金川东支、内金川中支、内金川西支、城北护城河晴天有污水下河的排口共21个，两座雨水泵站旱天排水。

两座旱天排水的雨水泵站分别为方家营泵站及金陵乡泵站，其排水情况如下。一是方家营泵站，由于城北水厂现状已满负荷运行，通过泵将泵站前池中的水向外抽排至外金川河，夜间排放，每晚2次，总排放量约为8 000 m3/d；二是金陵乡泵站，通过泵将二仙沟中的河水向外抽排至外金川河，夜间排放，每晚2次，总排放量约为13 600 m3/d。

2.3 水生态现状

2.3.1 外金川河水生态现状

外金川河2016年进行过生态水环境的治理，两侧岸线以上景观布置环境较好，目前已完成两侧景观护栏设施施工。两侧护岸采用浆砌石硬化，河底两侧靠岸区域也已硬化，中间为土质底泥。水体透明度较低，河底底泥外翻现象严重，河道两侧均匀分布种植池，池内水生植物有再力花、美人蕉、菖蒲等，局部区域长势较好。在宝塔桥附近河道岸边发现少量水泥砌块盆栽，沉水植物零星生长，但由于水质较差和底质的限制，沉水植物长势较差，以单株形式或单丛形式生长为主，生长量极少，无法形成规模，而且沉水植物的品种单一。河道内有成群小鱼游动，底栖动物对于底层水体改善起到关键性作用，而在河道内暂未形成规模底栖动物生长。

西北护城河部分河段河岸为直立和块石挡墙，岸坡上有植被分布，水流较深，河道内有成群小鱼游动。城北护城河岸边设置有生态护坡及人行步道，具有一定的亲水空间。二仙沟两岸呈现居民侧植被稀疏、对岸植被茂密的境况，两岸挡墙直立。

2.3.2 内金川河水生态概况

内金川河水系河流大多位于居民区内，河道两侧多为与河道紧邻、排列紧密的建筑群，部分区域两侧景观绿化完善，但河道整体呈现一种内向、封闭的空间状态，水生态功能基本丧失。河道两侧已无生态护坡，以直立和块石挡墙为主，河底大部分已硬化。从大树根闸至入江口，内金川河河道内未看到水生生物存在，鱼虾基本绝迹，生态系统极为脆弱，对于污水下河情况非常敏感，严重依赖上游补水，河道基本丧失自净能力。驳岸与水系多为垂直关系，人无法靠近水面。现状驳岸形式难以形成依水而生的生态体系，减弱了水体对城市的生态调节作用。

内金川河中支、东支河道中均设置有曝气设备，东支河道中无水生植物生长，河岸两侧固化明显，植被稀疏。中支两侧岸坡固化明显，河道中无水生植物，但岸上植被较为丰富。老主流河段两侧岸坡固化明显，部分河段岸坡上有茂密植被。

2.4 历年河道整治情况及遗留问题

随着经济社会发展方式的转变，人们对城市环境提出了新的要求，对城市河道环境的期望也越来越高[2]。

2016年，内金川河主流、内金川河老主流实施了清淤工程、排口截污工程和景观工程。2017年，外金川河、内金川河西支、中支、东支实施了清淤工程、排口截污工程、景观工程、引流补水工程、岸坡整治工程和生态治理工程。工程范围内，河道在整治前共有排口511个，通过历年河道整治，目前晴天仍有21个污水下河排口，河道基本消除黑臭。现阶段，与污水处理系统直接连通的雨水排口有4个，在污水处理系统高水位运行情况下有大量污水排出。此外，方家营塘泵站每天有8 000 m3污水排到宝塔桥考核断面上游，影响考核断面水质。现状内金川河河道两侧多为与河道紧邻、排列紧密的建筑群，河道两侧以直立和块石挡墙为主，河底大部分已硬化，无生态缓冲和污染截留能功能，河道整体呈现一种内向、封闭的空间状态，水生态功能基本丧失。

由于污水系统高水位影响，在对现状排口进行治理后，污水由其他排口排出的概率很大，难以有效缓解污水下河压力，河道水质恶化风险很大，严重影响水质达标。由于金川河流域仍有大量雨污合流管道、板涵、泵站，雨况下大量雨污合流水进入河道，现状无相应治理应对措施，雨后河道水质超标现象难以及时有效解决。金川河沿线雨污泵站、合流板涵闸门、应急排放口晴天排污现象普遍，严重影响河道水质达标。

3 水环境整治实施方案

3.1 工程设计原则

工程设计原则为：明确目标，整体规划；因地制宜，标本兼治；生态改善，长效保持；智慧运维，科学管理。

3.2 水环境整治技术路线

河道整治工程所追求的重要目标就是要协调城镇发展与河道生态保护的关系，同时尽量维护河道原有的自然地貌和水文特征，保持河流景观与其周围环境的和谐[3]。水环境综合整治的技术路线为“控源截污、内源治理；活水循环、清水补给；水质净化、生态修复”，其中“控源截污”处于首要地位，关系到河道整治的最终成果。在工程治理中，以控源截污为主，内源治理为辅，同时考虑结合雨污分流的推进，杜绝污水直排入河，处理处置污染底泥，减少合流溢流与初小雨污染，严格控制污染物入河，提升河道水质。在此基础上，进行活水调度、调蓄拦蓄、生态改善以及景观建设等活动，保证整治措施的系统性和长效性。水环境整治技术路线如图1所示。

图1 水环境整治技术路线

3.3 水环境整治方案

3.3.1 控源截污工程

截污治污是一个系统工程[4]。通盘考虑金川河水系，目前8条河道存在晴天有污水下河的排口21个，外金川河有排口1个，内金川主流有排口7个，内金川河东支有排口7个，城北护城河有排口1个，西北护城河有排口5个。需要对其进行整治，确保旱季污水不入河。根据排污口特征，本次21个排口分4种，分述如下。

一是前期治理方案中有治理措施，但因污水水位较高，截流措施失效的雨水排口。此类排口整治措施为将现状截流井改造成双控型智能截流井，通过控制截污管及出水管口的液压闸起闭，以达到晴天污水不下河的目的。

二是目前没有整治的雨水直排口。此类排口整治措施为新建截流井，将污水接入污水管道。近期城北污水处理厂无法处理服务范围内产生的污水以及新建截流措施后污水管网内增加的污水，势必会引起污水管网内的污水量增加，进而引起污水井内水位上升，为防止污水溢流，本次新建的截流井采用双控型智能截流井。

三是合流排口。整治措施为拆除原有闸门，新建电动闸门。

四是现状旱天排污的雨水泵站排口。整治措施为对雨水泵站前池污水来源进行调查，满足关闭污水下河通道条件的关闭下河通道；对无法关闭的，采用一体化处理设备进行处理，处理后的水达标后回流到水体中。

3.3.2 清淤疏浚工程

关于河道淤积的研究和对策，现有的成功经验和研究成果可以作为工程治理的参考[5]。根据相关测量成果及河道历年淤积速度，结合现状河底硬质情况以及河道岸坡稳定情况，外金川河平均清淤深度为0.51 m，内金川河及其主流平均清淤深度为0.64 m，内金川河老主流平均清淤深度为0.32 m，内金川河东支平均清淤深度为0.23 m，内金川河西支平均清淤深度为0.15 m，内金川河中支平均清淤深度为0.31 m。

由于清淤工期很短，清淤工程量较大，为尽可能降低工程实施对周围环境的不利影响，经综合分析，笔者确定本工程清淤采用水力冲挖法。清淤总量约为49 700 m3。清淤疏浚前后，工程现场实际情况如图2所示。

图2 清淤疏浚工程现场照片

3.3.3 生态补水工程

研究表明，采取适当的引补水措施，可保障入江口断面水质达标[6]。生态补水工程主要包含三部分：上元门水厂至大庙沟补水系统、金陵乡泵站长流水功能改造、定准门泵站扩容改造。

（1）上元门水厂至大庙沟补水系统。现状上元门水厂至玄武湖为28万t/d的DN1000补水管道，该管道在中央北路与金碧路交叉口管道处新增直径800 mm“T口”，引上元门水厂部分补水通过DN800管道（流速为1.13 m/s）至大庙沟起点，补水管道长1.7 km，日补水量约为5万m3。

（2）金陵乡泵站长流水功能改造。金陵乡现泵站站房内增加2台（1用1备）625 m3/h、扬程10 m、功率30 kW泵组。

（3）定准门泵站扩容改造。现状定淮门泵站规模为0.4 m3/s，共3台泵，管径为DN700（流速1.05 m/s）。改造工程将原3台泵换为720 m3/h、扬程25 m、功率75 kW泵组。

3.3.4 水位优化控制工程

为优化金川河水位调控方案，营造适宜景观水面，建设水位优化控制工程。工程具体包括：改造外金川河口闸1座，气盾坝闸门尺寸为4 m×20 m；新建内金川河主流分水堰（闸1座，坝宽17.0 m，蓄水高度为2.4 m）；新建东支跌水堰3座，蓄水高度为0.5 m。改造前后，外金川河口闸现场情况如图3所示。

图3 外金川河口闸改造现场照片

3.3.5 生态修复及自动化工程

对内金川河、外金川河、内金川河老主流、东支、西支、中支、城北护城河等和二仙沟等水体实施生态修复工程。另外，根据金川河河道及水环境管理的具体需求，设置水文水质感知监测断面，对金川河河道水环境质量进行管控。

（1）生态修复。对内金川河、外金川河、内金川河老主流、东支、西支、中支、城北护城河等和二仙沟等水体实施生态修复工程，包括曝气复氧工程、载体固化微生物工程、生态驿站工程、沉水植物构建工程和生态岸线优化工程等。

设置微纳米曝气复氧设备10台，喷泉曝气机6台，载体固化微生物设备2台，EHBR系统3 492组，生态驿站2 000 m2，沉水植物构建13 700 m2，生态绿墙700 m2，生态滞留池550 m2。

（2）信息自动化工程。在金川河流域设置6个河道水文水质感知监测断面，主要监测指标包括常规五参数（温度、pH、电导率、溶解氧、浊度）、COD、氨氮、水位、流量等。

结合配套建设的视频采集系统、数据传输系统、数据处理中心等，构建河道水质感知监控网络，并在此基础上开发河道水质监控预警系统，系统包括PC桌面版本和手机APP版本，为金川河水环境长效管理提供技术支撑。

3.3.6 水景观工程

近年来，国内相关部门吸取了国外经验，在城镇河道整治中注重河道的生态保护及城镇的景观效应，生态河堤建设是目前国际上河流治理与建设的新趋势[7-8]。景观部分内容主要分为新建景观工程和提升景观工程两个部分。新建景观工程为外金川河跌水迎宾、玉翠玲珑2个景观节点设计；提升工程为金川河回龙探珠、瓜圃赏樱景观节点提升、金川河老主流景观提升工程、清源亭重建工程。整治工程布置如图4所示。

图4 整治工程布置

主要建设内容有：跌水迎宾景观节点包括灯光1项、背景音乐1项；玉翠玲珑景观节点包括雾森系统1项、灯光1项、背景音乐1项、植物提升2 300 m2；回龙探珠景观节点包括木平台设计250 m2，灯光设计1项，植物提升330 m2；瓜圃赏樱植物提升2 500 m2；金川河老主流垂直绿化改造1 200 m2，硬质平台设计1 500 m2，浅水景观1项，植物提升8 000 m2；清源亭重建1项。

4 结语

随着城镇化进程的不断加快和城区工商业的不断发展，越来越多的城市河道呈现出污染加重的状况，河道黑臭现象也越发普遍。南京市作为长江下游的一座特大型城市，水系发达，城市经济充满活力，同时也面临着河道水质较差、部分区县水环境状况不容乐观的问题。金川河作为南京城区内主要水系之一，其治理工程具有十分重要的代表性和借鉴意义，充分理解与吸收该工程从源头控制、过程循环补给、生态修复与景观再造等方面的治理经验，对治理其他水质较差河道、改善南京市水环境、提升群众生活满意度具有十分重要的作用。