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user: 4. 应用研究 4.1. 整治目标 本研究按照“大流域统筹、小流域分区、差异化施策”的流域治理思路和“水环境、水生态、水资源、水安全”全要素覆盖的系统治理体系，提出近期水平年(2019~2021)，通过控源截污、初雨截流等项目实施，消除城区黑臭水体，使城区水系水质均达到地表水V类标准；远期水平年(2022~2030)，通过对城区水环境综合治理，实现水功能区水质保护目标(见表1)。 Table 1 Water system characteristics of small watershed units in Jingzhou urban are 流域单元 主要水系 汇水面积(km 2 ) 主要水系长度(km) 水质目标 2021年 2030年 太湖港渠 太湖港渠、黑龙王潭 12.3 9.7 V III 护城河 港南渠城区段、护城河、白龙王潭、繁荣湖 23.1 13.5 V III 荆沙河 荆沙河、文湖 3.2 3.0 V III 荆襄内河 荆襄内河 1.1 2.2 V IV 荆襄外河 荆襄外河 4.0 2.7 V IV 豉湖渠 沙北排渠、豉湖渠 24.7 2.4 V IV 西干渠 西干渠、江津湖、范家渊 14.8 11.7 V IV 表1. 荆州城区小流域单元水系特征 4.2. 大流域统筹 4.2.1. 水资源统筹 荆州城区客水资源丰富，长江多年平均过境水量为3946亿m 3 ，本地多年平均水资源量为6.3亿m 3 ，过境水量远大于本地水资源量，且过境水资源质量优于本地，长江干流水质稳定在II~III类，水质良好，城区内水系水质长期处于V类或劣V类，污染严重。荆州市城区同长江具有良好的水系联系条件，为保障城区水系生态环境需水，需对城内水资源和外引水资源统一规划和合理配置，形成“河湖连通互济、丰枯互补”的流域水资源配置体系。 4.2.2. 排污口布局统筹 荆州中心城区排污口布局不尽合理，除中环水业工业污水排入长江外，其余排污口污水全部就近排入城市内河，并在汛期随着排涝通道穿城而过，导致排放一处，污染全城。城区水环境治理，需统筹考虑中心城区各水系环境容量，合理布局城区入河排口，优化污水处理厂尾水排放量和排放去向，最大可能实现中心城区污染负荷本地消纳的目标。 4.2.3. 岸上水下统筹 岸上和水下分别是水环境污染物的源与汇，岸上污染物入河量与水下环境容量的大小关系决定了水系整治目标是否可达。城区水环境综合整治需统筹考虑岸上污染物入河量与水下环境容量，一方面，通过实施岸上截污控污等措施，有效削减污染物入河量，另一方面，基于城区水系水量小、环境容量不足的特点，通过采取活水循环等措施，提高水体环境容量与水环境承载能力，岸上水下双管齐下、共同发力，从根本上解决荆州中心城区水环境问题。 4.3. 小流域分区 城市水污染问题具有流域性和系统性，各小流域单元又呈现出本地性特点。为实现问题导向、精准施策，必须做到分区控制，以小流域单元为基础因地制宜地实施差异化治理 [ 5 ] [ 6 ] 。从国内外经验看，总量控制是控制污染和达到环境目标的必由之路，以环境质量标准为依据的容量总量控制是当前总量控制的主要方向 [ 7 ] [ 8 ] 。本研究通过小流域单元划分、制定水质目标、污染物入河量和环境容量估算，确定每个小流域单元的容量总量控制方案。 4.3.1. 小流域单元划分 根据流域汇水特点，研究对荆州市城区水系进行划分，共划分出太湖港渠、护城河、荆沙河、荆襄内河、荆襄外河、豉湖渠、西干渠7个小流域单元(见图1)。 4.3.2. 容量控制 根据实地调查各类污染源，估算污染物入河量，中心城区主要污染物贡献率详见图2。由图可知，散排生活源为中心城区主要污染源；根据近远期各水系水质目标要求，分别计算城区7条河渠水系环境容量，根据环境容量和污染物入河量，制定各河渠流域单元主要污染物限排总量和入河负荷削减方案。据测算(以氨氮为例)，在现状治污水平下，2021年荆州中心城区氨氮入河量达2452.6吨/年，水体环境容量421.9吨/年，需要削减2030.7吨/年，到2030年，氨氮入河量达2841.6吨/年，水体环境容量271.2吨/年，氨氮需要削减2570.4吨/年，其中，西干渠、护城河和豉湖渠主要污染物入河负荷需削减量居前三位，详见图3。 图2. 城区主要污染物贡献率 图3. 各小流域单元入河负荷削减量分析 4.4. 差异化施策 为实现荆州市城区水环境综合整治治理目标，围绕水环境改善、水安全保障、活水调度、水生态修复等四大建设任务，研究提出荆州市城区水环境综合整治初步方案，见表2。 1) 控源截污工程 控源截污是水环境治理的核心与前提，荆州城区控源截污工程包括排水管网检测与修复、雨污分流改造、沿河截污、污水处理厂扩建、城市初期雨水治理五大工程。近期扩建城南、草市、红光污水处理厂并新建城东污水处理厂(尾水入西干渠)，排放标准均为一级A。长湖为荆州市备用水源，太湖港渠为长湖一级支流，若草市污水厂尾水仍排入太湖港渠，将对城市备用水源造成影响。经统筹考虑，研究将草市污水厂尾水排放管下穿太湖港后经沙北排渠向东排入豉湖渠。 2) 河湖整治与水利工程 针对护岸破损的港南渠、荆襄内河等河渠，实施岸坡改造工程，针对荆襄内河、西干渠等河道和江津湖、龙王潭等湖渊，分别采取底泥清淤和原位修复方式；重建原过水能力不足的荆沙河、荆襄内河节制闸，使城市河道内源污染得到控制、防洪排涝达到设计标准。 3) 活水循环工程 流水不腐，只有盘活全城水系，让水动起来，才能最大限度发挥水系的生态自净功能。荆州城区活水循环工程，采用“大水系、大循环、大调度”理念，遵循“自流优先、提水为辅”原则，以长江作为活水水源，充分利用现有水闸、泵站工程，实施河流和封闭湖渊活水工程。近期通过引江济汉渠向太湖港渠和护城河补水实现江河水系连通。远期在港南渠、西干渠水质治理达标后分别作为黑白龙王潭、范家渊活水水源。 4) 水生态修复工程 根据水系特点和功能，将城区水系分为生态良好型、排涝渠化型、城区景观型、封闭湖渊型4个类型，生态良好型治理措施以水生态空间管控为主，排涝渠化型治理措施以护岸生态化改造、原位修复为主，城区景观型治理措施以生态护岸、原位修复、水生动植物群落恢复为主，封闭湖渊型治理措施以原位修复、水生动植物群落恢复为主。 Table 2 Water environment subarea treatment measures in Jingzhou urban are 流域单元 控源截污工程 河湖整治与水利工程 活水循环工程 生态修复工程 港南渠 截污纳管、面源控制 清淤疏浚、生态护岸 活水循环 生态驳岸改造、 水生植物群落恢复 太湖港渠 截污纳管、面源控制 清淤疏浚、堤防加固、 防洪节制闸、排涝泵站 活水循环 水生态空间管控 护城河 管网检测与修复、雨污分流改造、 城镇面源控制 活水循环 荆沙河 管网检测与修复、雨污分流改造、 城镇面源控制 清淤疏浚、重建节制闸 活水循环 生态浮床、曝气增氧、 生动植物群落恢复 荆襄内河 管网检测与修复、雨污分流改造、 城镇面源控制 清淤疏浚、重建节制闸 活水循环 生态浮床、曝气增氧、 生态驳岸改造、沉水植物 荆襄外河 管网检测与修复、雨污分流改造、 城镇面源控制 活水循环 水生态空间管控 豉湖渠 截污纳管、面源控制 清淤疏浚、 活水循环 西干渠 管网检测与修复、雨污分流改造、 城镇面源控制 清淤疏浚、生态护岸 活水循环 水生植物群落恢复 表2. 荆州城区水环境分区治理方案(初始) 4.5. 效果分析及方案优化 根据现有同类措施对污染物负荷的削减效果，对2021年分区治理初始方案实施后污染物的削减情况进行估算。根据活水循环工程规模，对2021年各流域单元环境容量重新核算。经预测，2021年，水环境综合治理措施实施后，除护城河、豉湖渠、西干渠外，其他河渠流域单元入河量均满足环境容量要求(见图4)。 护城河、豉湖渠、西干渠流域单元由于承接城区城南、草市、红光、城东4座污水处理厂的尾水，污染物入河量仍不能满足环境容量要求，研究对设计方案进行如下改进： 方案一：城南、草市、红光、城东4座污水处理厂尾水执行类地表水IV类标准，尾水去向不变。 方案二：四厂合一，将城南、草市、红光、城东4座污水处理厂尾水集中收集，转输至长江干流城区下游排放，利用长江丰富的水量和优良的水流条件，消纳城区污染负荷。 方案三：草市、城南污水厂尾水均排放至白水滩湿地；城东、红光污水厂尾水均排放至规划新建湿地，经湿地处理满足类地表水IV类水质后，分别排入豉湖渠和西干渠。 经方案比选，方案一污水厂运行成本高，方案二尾水排入长江会对长江产生一定的污染，且长江排污口审批困难，方案三人工湿地运行成本低，并能对西干渠与豉湖渠实施生态补水，综合考虑，推荐采用方案三。经预测，实施优化方案后，城区河渠流域单元入河量均能满足环境容量要求(见图4)。 图4. 中心城区各流域单元限排总量可达性分析