星云湖环湖截污治污方案分析

肖晓东 倪芳 吴胜泉

中机国际工程设计研究院有限责任公司 湖南 长沙

摘要：星云湖为云南省九大高原湖泊之一，由于生活污染及农业面源污染严重，自上世纪末水质逐步恶化至劣Ⅴ类。本工程通过源头减排、末端截污、循环利用的综合治理措施，实现星云湖入湖污染物削减，水质提升。本文以星云湖环湖截污治污工程为例，从项目概况、区域环境问题分析、总体方案分析、村落生活污水收集处理工程设计、截污干渠工程设计、效果分析等方面进行全面介绍，为湖泊水环境综合治理提供可行的解决方案。

关键词：湖泊治理；水环境整治；农村生活污水；农业面源污染

1 项目概况

星云湖位于云南省玉溪市江川区境内，属珠江流域南盘江水系的源头湖泊，为滇中高原陷落性浅水湖泊。星云湖为云南省九大高原湖泊之一，湖岸线总长36.3km，湖面面积34.71km²，平均水深7m。由于星云湖周边村落密集，且大量种植多季蔬菜，较高的生活及农业面源污染负荷致使星云湖自上世纪末水质逐步恶化，2015年全年水质评价为劣Ⅴ类，COD、BOD₅、TN、TP等因子超标严重。为了改善星云湖水质，启动了星云湖环湖截污治污工程及其他相关一系列工程措施。

2 项目区域环境问题分析

2.1 生活污染源污染

区域内城镇及村落密布，人员密集，存在以下环境问题：一是城镇范围污水收集管网覆盖面积不足，部分生活污水直接排放进入星云湖；二是村落排水系统不完善、无污水处理设施，大量污水直接排入河流并进入星云湖，对星云湖造成了恶劣的影响。

2.2 农业面源污染

星云湖流域内分布着大量农田，长期大量施用化肥，不当的施肥方式，造成化肥在大雨或漫田灌溉时大量被流水带走，最终汇入湖中，造成水体富营养化。另外，在星云湖沿岸有许多利用低水位露出的滩地开垦形成的冷浸田，在高水位季节部分被淹没，土壤中所含的化肥、农药等污染物直接进入星云湖，造成严重污染。

2.3 水资源循环利用率低

江川全县水资源总量2.4143亿m³，主要水资源包括湖泊、库塘、塘泉长流水三个部分，水资源的开发利用率为32.04%，趋于合理开发状态，但是与发达地区相比，没有达到节水灌溉的要求。星云湖沿湖岸有抽水站46座，每年抽取星云湖水约2020万m³用于农灌，水资源利用率低，造成了极大的浪费，大量农田退水还对星云湖的水质造成了严重的污染。

3 工程总体方案分析

本工程截污区域主要为居民村落及农田，根据这一区域的特点和主要环境问题，需要实施的工程内容如下：

3.1 村落生活污水收集处理工程

工程区域内分布着上百个村落，未处理的生活污水成为了星云湖主要生活污染源，急需对污水进行收集处理，禁止污水直排。

3.2 农业环境综合整治工程

项目区内存在着大量传统耕种方式的农田，河水漫灌、高肥、高药，造成了较重的水环境污染，急需调整产业结构、控肥减药、提高农灌效率、发展有机农业。

农业面源污染防治工程措施主要包括产业结构调整、合理科学施肥施药、种植灌溉模式改造、发展有机农业、秸秆及农业垃圾处置、农田废水处理等，绝大多数属于农业科学方面的工程内容，本工程主要对象仅为农业面源污染排放末端的农田废水截流处理。

3.3 截污干渠工程

截污干渠工程目的为截流上游的下泄水，旱季截流所有下泄水，雨季截流初期雨水和非降雨期村镇与农田混合区的下泄水。同时，截污系统还具有溢流分配后期雨水、调节截流水体、与相关联的水资源循环利用工程互补的功能，是本项目的核心所在。

4 村落生活污水收集处理工程设计

4.1 污水收集工程

4.1.1 排水体制

本工程区域内村落大多分布在县城周边或者距离星云湖较近的湖盆区，这些村落大多规模及人口密度较大，且有许多村落在地理上连成一片，村落距离河道或星云湖较近，有多条入湖河流。区域内的村落普遍生活水平较高，生活污水产生量较大。为使本工程的效益发挥到最大，对村落尽量采取彻底的雨污分流，采用接管到户的方式，将各户生活污水进行收集并顺利排出村外；村内原有的沟渠系统不做改动，用于排放雨水或农灌水。

对于临近县城片区，可将村落生活污水接入县城截污管网，送入污水处理厂进行处理；对于距离县城较远，无法并入县城截污管网的村落，可在村落低点位置建设污水处理系统，将村落污水进行处理后达标排放。

4.1.2 排水系统材料

排水管网系统的建设材料种类很多，包括混凝土管、钢筋混凝土管、HDPE管及水力条件更好的玻璃钢管等管材，都是排水管网系统较为常用的管材。本工程从建设投资的经济合理性及减少污水在管道输送过程中出现渗漏污染的情况考虑，DN200~DN500的排水管采用HDPE管，DN150的排水管采用UPVC管。

4.1.3 管道设计参数

排水管的坡度一般应尽量与道路坡度相同，由于工程区域地势整体坡向明确，地形坡度较为明显，为避免由于开挖过深接触不良地层，减少开挖深度，排水管的水力坡降根据地形坡度取0.3~2.0%；在车行道下时，管顶最小覆土一般不小于0.7m，在人行道下时，管顶最小覆土一般不小于0.6m。

4.2污水处理工程

4.2.1 污水处理方案

根据现场勘查，结合各村落的实际情况，项目区村落污水处理大致分为两种方案：

靠近星云湖南、北片区污水处理厂的村落，拟采用雨污分流模式进行污水收集，并将其接入污水处理厂截污干管中，最终送入污水处理厂进行处理；除上述村落外的其余坝区村落，亦采用雨污分流模式进行污水收集，并根据各村落位置和地形特征等，分片或单独建设污水处理设施，达标后排放。

4.2.2 设计进出水质

本项目污水收集系统采用雨污分流的收集体制，其水质接近城镇生活污水水质，参照云南省类似地区生活污水水质，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918）一级A标准，设计进出水水质如下：

设计进水水质：COD_Cr250mg/L，BOD₅ 130 mg/L，SS 100 mg/L，TN 32.5 mg/L，TP 2.5 mg/L，NH₃-N 25 mg/L；

设计出水水质：COD_Cr50mg/L，BOD₅ 10 mg/L，SS 10 mg/L，TN 15 mg/L，TP 1 mg/L，NH₃-N 5 mg/L。

4.2.3 污水处理工艺

本工程坝区74个自然村落，其中38个村落通过建设截污系统，将其污水接入南、北片区污水处理厂截污管网中；其余36个村落就近建设污水处理设施进行处理；根据地形及村落分布特点，分片区建设32座污水处理站，采用格栅+沉砂+调节+A²O一体化污水处理系统，保证其出水达到一级A标准后排放至附近水系或沟渠，根据村落人口规模不同，采用的处理规模有30m³/d、50 m³/d、100 m³/d、150 m³/d。

5 截污干渠工程设计

5.1 截污干渠方案

截污干渠截流污水主要是截流农灌沟渠排水、生活污水处理尾水以及初期雨水为主，旱季可实现完全截污，经截污干渠一定程度净化后通过抽水泵站提升至上游回用于农田灌溉。

雨季时需要考虑星云湖补给的问题，除初期雨水外的后期雨水属于湖泊优质补给水源，后期雨水采取溢流、排涝方式，通过湖滨带入湖补给。

5.2 截污干渠主体设计

5.2.1 总体布局

星云湖环湖截污干渠共分为4段，西岸南段截污干渠总长度约4400m，总容积约190000m³；北岸截污干渠总长度约3200m，总容积约210000m³；东岸北段截污干渠总长度约2100m，总容积约25000m³；东岸南段截污干渠总长度约7420m，总容积约70000m³。

5.2.2 高程设计

星云湖最高蓄水位为1723.36m（1985高程系统），考虑到防洪及湖水倒灌，沿湖测渠道顶高程为不低于1724.20m，渠道中溢流液位为1723.45m，深水区渠底高程为1721.90m。

5.2.3 断面设计

渠道内坡坡脚处设置格宾护脚，坡面防渗层以上铺设100mm中粗砂反滤层+联锁式植草砖至设计水位以上300mm，最后一段采用种植土填充至渠顶。设渠道基础采用抛石挤淤处理，抛填深度为0.5~1.0m，在毛石以上采用级配砂填至抛石顶面以上10cm。

5.2.4 植物设计

利用截污干渠两侧的条状空间，设计采用“一带多点”的形式展开，“一带”即截污干渠两侧的绿带，“多点”即利用局部大水面打造的滨水节点，提升湖滨景观质量的同时通过渠道中种植的水生植物，对截污的废水可起到一定的生态净化作用。

①上层乔木：滇朴、香樟、金丝柳、四季桂、银杏、中山杉、红花木莲等。

②中层乔木：云南樱花、木芙蓉、紫薇、红叶石楠树等。

③地被：云南黄馨、春鹃、金丝桃、南天竹、马蹄莲、大花栀子、红叶石楠、金叶女贞、细叶芒葵。

④水生植物：黄菖蒲、荷花、茭草、花叶芦竹、香蒲、美人蕉、睡莲、荇菜、慈姑、眼子菜、狐尾藻、千屈菜、风车草、水生花、旱伞草等。

6 效果分析

通过本项目的实施，配合相关联的“水资源循环利用工程”，可削减项目区域因初期雨水、生活污水、农田灌溉水等入湖而带来的污染物，合计污染物共削减分别为为：COD_Cr 4813t/a、TN 376t/a、TP 53t/a、NH₃-N 114t/a，折合为入湖污染物削减量分别为：COD_Cr 1318t/a、TN 113t/a、TP 15t/a、NH₃-N 82t/a。在本工程及其他相关工程实施后，2020年星云湖水质已达到Ⅴ类水标准，在工程效果的持续作用下，必定将实现逐渐改善，重现一池碧绿清澈的湖水。

7 结语

本工程为综合性的治理工程，通过从源头减排至末端截污及废水再利用，最大限度不让污水入湖，从星云湖的水质提升、村落环境的改善、湖滨景观的优化等方面均已产生较好的实际成效，后续还应继续保证有效的运行维护和管理机制，充分发挥本工程的功效。

作者简介：肖晓东（1992—）。男，汉，湖南湘潭人，工程师，硕士研究生，主要从事水处理设计工作。