刘松平，李维杰，李 沁

（1. 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南 长沙 410014； 2. 湖南省水利水电勘测设计研究总院，湖南 长沙 410007； 3. 湖南城建职业技术学院，湖南 湘潭 411000）

1 流域概况

前湖水上游来水主要由前湖水、云溪水和卧龙景观水组成。云溪水发源于云溪路与320 国道，流域面积7.5 km2，于学府大道交汇处汇入前湖。以前湖大坝为界，前湖水系分为坝上、坝下两部分。坝下区域面积为14.7 km2，地面高程为17.0～18.0 m；坝上游集雨面积为47.1 km2，来水均汇入前湖水库。前湖坝下区域面积汇水与大坝下泄流量通过前湖电排站排至赣江。

前湖水库坝下为红角洲景观渠，位于红谷滩中心城区学府大道、丰和南大道、红谷滩大道之间。前湖下泄水量经学府大道向右流入红角洲景观渠，渠系纵横交错，沿红谷南大道进入前湖电排站与赣江相连，设计景观水位17.5 m，渠系内水体流动性较差。前湖及景观渠水系图如图1 所示。

图1 前湖及景观渠水系

2 现状调查与分析

2.1 现状调查与分析

通过调查发现，项目区存在生活污水散排，管网错漏接严重等问题，前湖水发现23 处直排口、7 处垃圾堆。另外区域内九龙湖污水处理厂（3 万m3/d）污水处理率占其规模为40%～50%，尾水排放一级B，处理率和标准较低。前湖水系水体流动性差，前湖出现中度富营养化，河道水生态系统已遭到破坏。

根据收集的2015—2017 年全年水质数据及2017年4 月和7 月两期水质数据，采用标准指数法进行评价，结果显示前湖水系水质多为V 类或劣V 类，其中前湖和景观区污染较严重，NH3-N 为主要的超标因子，其次是COD 和TP。前湖主要来水前湖水入湖口监测断面COD、NH3-N、TP 超标2.3、8.47、3.57 倍，前湖COD、NH3-N、TP 超标1.40、3.72、3.90 倍，前湖出口断面NH3-N 超标2.57，COD 和TP 均能达到IV 类水，景观渠入口监测断面NH3-N、TP 超标5.14、2.1 倍，出口断面NH3-N、TP 超标5.77、1.3 倍。

2.2 污染负荷统计

依据《南昌市年鉴》、排污口统计和污水处理厂实际运行数据资料，根据城市污染源的类型[1,2]，分为工业废水、污水处理厂尾水、生活污水散排、农田化肥、畜禽养殖，城镇面源[3]和内源污染几大类进行统计（表1）。现状污染负荷总量COD、NH3-N 和TP 分别为4 118.44 t/a、338.59 t/a 和75.01 t/a。COD 主要的污染源来自城镇面源污染，生活污染散排，畜禽养殖，NH3-N 的主要污染源分别是畜禽养殖，生活污水散排，城镇面源污染。TP 的主要污染源分别是城镇面源污染，内源污染，畜禽养殖。

表1 各污染类型贡献值 t/a

3 水生态治理措施

罗斯[4]和肖志愿[5]在南昌红角洲景观渠和儒乐湖进行了水生态现状评价及研究，均表明从截污控源、生态修复、水体置换等进行水生态修复治理是保证水体水质的必要条件。拟定对前湖水系采取以下治理措施：

1）外源治理工程。生活污水散排对区域的污染影响较大，通过对区域前湖水系新建DN400～1400 污水管19.75 km，DN600～1800 截流管20.62 km。

2）初雨调蓄工程。城镇降雨径流面源污染，通过调控初期雨水，新建初雨调蓄池3 座，规模11.5 万m3。

3）清淤工程。对上游前湖水、云溪水、前湖景观渠等进行清淤，消除底泥中的污染物质释放，防止造成二次污染，前湖水系清淤量为26.6 万m3。

4）生态修复工程。采取水生动植物、修建生态渗滤坝等相关措施巩固水体的自净能力，稳定维持水质提升效果。

5）生态补水工程[6]。现状条件下，从卧龙路通过泵站抽水2m3/s，前湖水上游来水1.5m3/s，云溪水来水0.5m3/s。

6）智慧水务工程。新建智慧水务平台，对管网、河道、工厂进行在线监测，加强在线监管。

7）管理措施。针对污水厂排放标准低的问题，建议当地污水厂提标改造，提高排放标准。农田化肥方面，推进农业投入品减量化、生产清洁化、产业模式生态化等过程性措施；另外，在当地畜禽养殖方面，应加快推进非禁养区畜禽养殖场粪污处理设施配套建设。

4 数值模型效果评估分析

4.1 模型简介

本文选用MIKE11[7]和MIKE21[8]软件对水生态措施进行研究。MIKE11 和MIKE21 综合模拟软件主要用于河流、湖泊和其他内陆水域的水文学、水力学、水质和泥沙传输模拟，在水资源管理、洪水预报、水利工程中均已得到广泛应用。

4.2 模型构建

建立前湖水系水动力-水质数值模拟模型，选取2017 年前湖入口、出口处的实测水质数据对糙率及污染物衰减系数等进行率定，验证模型可靠性，使模型精度达到模拟要求。模型河网构建图见图2。

图2 河网模型构建图

4.3 模型验证

选取2015 年作为率定水平年，前湖入口、出口处的实测结果和水质模拟结果对比如图3 所示，前湖入口、出口处两统计指标计算结果见表2。总体来说，模拟结果基本反映河道断面的水质变化趋势。通过模型的率定[7]结合周边其他项目经验，氨氮降解系数为0.04/d。

图3 前湖出口处模拟值与实测结果对比图

表2 前湖出口处两统计指标计算结果

图4 措施前后各主要控制断面NH3-N 对比

4.4 计算结果效果分析

根据水功能区划要求，控制断面水质达IV 类水以上，水质达标率90%以上。氨氮为污染最严重因子，对氨氮削减效果进行分析，工程前后变化见图4。

对工程措施实施后，对不同降雨保证率条件下，进一步进行前湖水系进行水质模拟，各断面NH3-N 达标率列于表3。

表3 各控制断面NH3-N 达标率 %

由表3 可以看出，考虑工程措施后，控制断面的水质主要指标达标率在不同保证率下达到IV 类水以上，满足南昌市河流水功能区划水质的要求，验证了综合性水生态措施治理的效果。

5 结 语

在对南昌市前湖水系现状主要问题进行调查分析的基础上，对污染物负荷进行统计分析，分析主要的污染物和污染来源，以此指导水生态措施的制定，并采用MIKE11 和MI21 软件对水生态治理前后进行研究。结果显示，通过采取综合性水生态治理措施，能够实现水质目标，有利于南昌市打造“鄱湖明珠·中国水都”的愿景。