1、工程设计证书号：A131001921上海市松江区新浜镇界田村水环境治理工程设计方案 二一六年四月上海市松江区新浜镇界田村水环境治理工程设计方案审查： 韩 忠 校核： 洪海明 王 莉 设计： 郭 萧 黄志金 陈 祥 翟袁桢 目 录1 综合说明11.1 工程概况11.2 工程研究的内容和目标21.3技术路线和关键技术21.4 编制依据和设计规范32 自然条件52.1 工程区概况52.2 水（环境）功能区划53 工程建设的必要性和任务63.1水环境现状63.2问题分析73.3工程必要性74 工程任务和目标84.1工程任务84.2工艺路线84.3工程任务和规模85 水质维护方案论证105.1水质净化工2、艺方案比选106 界田村水质维护工程设计126.1 界田村水系调整工程设计126.2 人工湿地工程设计146.3 生物氧化塘工程设计186.4 设计工程量小计197 设计概算217.1编制依据217.2人工及主要材料价格217.3独立费用计算标准217.4预备费227.5工程总投资22上海市松江区新浜镇林建村水环境治理工程设计方案1 综合说明1.1 工程概况2011年中央一号文件再次将水利提升到关系经济安全、生态安全、国家安全的战略高度，作出了“大兴农田水利建设”的战略决策，并明确将从土地出让收益中提出10%用于农田水利建设。随后全国各地掀起了大兴农田水利，大力加强旱涝保收、稳产高产高标准农田3、建设的热潮。而党的十八大又将新型城镇化建设作为我国现代化进程中的有一大战略，提出要坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路，促进工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展。上海以科学发展观为指导，坚决贯彻中央关于“三农”工作的一系列方针政策，坚持把“三农”工作作为重中之重，在实现“四个率先”、建设“四个中心”过程中，统筹城乡发展，切实加强基本农田保护，高度重视农田水利建设。在大力发展都市现代农业的同时，农业面源污染问题越来越成为急需解决的课题。近20 多年来，中国已经成为世界上湖泊富营养化最严重的国家之一。在中国已经或者正在污染的地表水体中，农业面源污染所占份额越来越高，农业面4、源污染的危害也日益严重，特别是对水环境的污染尤其严重。随着工业废水和城市生活污水等点源污染得到有效控制，农村面源污染已取代点源成为水体污染的最重要来源。进行农业面源污染控制工程建设已经成为中国地表水环境保护工作的当务之急。以此为契机，拟以松江区界田村为试验场地，结合该村正在进行的松江区新浜镇市级土地整治项目，针对界田村现存的环境问题及成因分析，并根据现有土地条件和水系特点，拟将现有沟渠和自然湿地改造成高效稳定、运行成本低、景观效果好的生态工程系统，运用人工湿地技术，辅以太阳能提升泵站、生态渗滤坝等工艺措施，在保证生活污水和农田废水集中处理的基础上，进一步控制农田面源污染，促使农村生活污水和分散5、面源同时进行达标处理，从源头控制污染物排放量，实现界田村环境改善。我公司受业主委托后，结合当地实际情况，通过现场实地踏勘，收集、分析本项目区的水文、地质资料，结合当地同类工程的经验，征询业主及使用单位对工程建设的要求，遵循工程设计安全、有效、可靠、经济合理的原则，编制了上海市松江区新浜镇界田村水环境治理工程设计报告。1.2 工程研究的内容和目标1.2.1工程内容针对界田村水环境现状和治理要求，采用人工湿地、太阳能提升泵站、生态渗滤坝等综合措施，提高整体环境质量并提升水质。通过对现有自然湿地和鱼塘的改造，营造出具有上海农村特色的集休闲、垂钓、农事体验、采摘和景观为一体的新农村湿地景观。1.2.26、工程目标水质维护的目标：改善水体感官质量，达到水清、无味、天蓝、景美的效果，透明度保持在1.0m以上；湿地出水水质满足V类水标准，主要水质指标：DO、NH3-N、TP、BOD5优于V类水标准。1.3技术路线和关键技术1.3.1技术路线本方案针对农村农田废水中含有大量的氮磷等营养物质，综合运用生态学、景观生态学、流体力学、水环境工程学、湿地生态工程、环境微生物工程等原理，利用氧化塘和人工湿地的净化效力，采用分区、分段净化，通过湿地基质和水生植物等共同降解吸收氮磷等营养物质，改善水体质量，提高水体透明度和景观效果。针对界田村水环境景观效果较差、层次凌乱的现状，拟通过增加水动力、种植水生植物等方式，7、有效的改善界田村生态景观，并种植茨菇、蓬莲等有经济价值的水生植物，构建成可供观赏、游玩、农事采摘和野餐等活动的休闲空间。1.3.2关键技术1.3.2.1太阳能泵站系统太阳能泵站系统由汀滢公司自主研发，以太阳能为动力，无需岸上供电设备及电缆等设施，经安装调试完成后无需人工值守，系统正常运行期间不需电费等能源消耗。1.3.2.2复合表流湿地技术表面流湿地是指在自然基质表层，通过种植水生植物，利用基质吸附和植物通化吸收等作用，实现农田废水、生活污水中营养物质的再循环利用，有效改善水质。复合表流湿地植被由挺水植物和沉水植物双层构建，以充分利用各种水生植物生态位的差异，充分发挥不用水生植物的最佳净化效益8、。1.4 编制依据和设计规范1.4.1 编制依据（1）中华人民共和国水法（2）中华人民共和国防洪法（3）上海市河道管理条例（4）上海市城市总体规划（5）上海市河道生态整治导则（6）上海市河道生态治理设计指南（7）上海市水功能区划（8）上海市水资源普查报告（9）上海市环境保护条例1.4.2 国家现行法律、规范、规程、规定及技术标准（1）园林设计施工技术手册之植栽规范（2）地表水环境质量标准（GB3838-2002）（3）室外排水设计规范（GB50014-2006）（4）上海市工程建设地方标准强制性条文（沪建（2000）0754号）（5）城市绿化工程施工及验收规范2 自然条件2.1 工程区概况新浜9、镇界田村位于松江区，西临朱枫公路与金山区相望，北邻叶新公路，南靠向荡港，东为沪杭铁路。现有耕地面积 2700余亩，以种植水稻、小麦为主，目前全村道路硬化改造和村宅翻新改造除少数区域外，已基本完成。2.2 水（环境）功能区划根据2011上海市水功能区划，水质控制标准为V类水。3 工程建设的必要性和任务3.1水环境现状界田村位于上海市松江区新浜镇，水环境现状质量较差，生活污水无序排放，村塘河道淤积严重，村内及周边沟渠连通性差，并存在着生活垃圾随意丢弃，畜禽养殖污染严重，农业化肥和农药的大量使用等问题。界田村的环境问题在上海农村地区有一定的代表性，主要反映在农村生活污水无序排放，没有合理有效的净化措10、施进行集中处理；鱼塘和农田废水等富含营养物质和有害物质，没有进行截污处理便进入自然水体，造成区域内物质能量逐渐积聚，并形成恶性循环，进而造成水环境质量急剧恶化，严重影响农村整体环境和景观。界田河主要环节问题为：1、河道护坡裸露，植物配置凌乱；2、农田废水和生活污水直排河道，没有设置净化单元，水环境污染问题严重；3、界田村整体水环境和景观效果不佳，与村民日益提高的环境要求差距较大。3.2问题分析造成界田村水环境持续恶化的主要原因有以下两个方面原因：1）农田废水直排界田村四周均为农田，以水稻和小麦轮作为主要种植模式，在现场调研过程中发现有田埂边遗弃的化肥袋和农药袋，可证明在降水集中季节，农田内残留11、的化肥农药被地表径流裹挟进入界田河，在没有治理的情况下直接进去附近主河道，并造成村落水体污染更加严重。2）生活污水无序排放界田村生活污水没有实现统一收集和处理，住户所产生的生活污水无序排入界田河后，造成水体质量恶化，影响整体村落环境。3.3工程必要性在大力发展都市现代农业的同时，农业面源污染问题越来越成为急需解决的课题。近20 多年来，中国已经成为世界上湖泊富营养化最严重的国家之一。在中国已经或者正在污染的地表水体中，农业面源污染所占份额越来越高，农业面源污染的危害也日益严重，特别是对水环境的污染尤其严重。上海市各级政府已经明确对河道进行水生态建设和新农村建设，针对界田村现存的环境问题及成因分12、析，并根据现有土地条件和水系特点，拟将现有沟渠和自然湿地改造成高效稳定、运行成本低、景观效果好的生态工程系统，运用人工湿地技术，辅以太阳能泵站、生态渗滤坝等其他工艺措施，在保证生活污水和农田废水集中处理的基础上，进一步控制农田面源污染，促使农村生活污水和分散面源同时进行达标处理，从源头控制污染物排放量，实现界田村环境改善。4 工程任务和目标4.1工程任务本工程位于上海市松江区，本次工程任务包括：水系调整：通过现有闸泵和对水系改造，形成水质净化和景观功能为目的的人工湿地内循环系统和以排涝为目的的外循环系统。人工湿地构建：界田村东段现存面积较大的鱼塘和自然湿地，拟对鱼塘和自然湿地进行改造，通过加设13、均匀布水设施、改良湿地植物种类、增设生态游步道等景观元素，将其改造成具有净水功能和景观功能的湿地公园，以改善界田村整体环境。4.2工艺路线针对农村污水来源多样和水体中营养丰富的特点，结合界田村的水系现状和土地条件，拟采用太阳能泵站+人工湿地+生物氧化塘等工艺结合的集成技术，实现农村生活污水的污染零排放目标。农田废水、生活污水泄洪沟太阳能提升泵表流湿地界 田 河生物氧化塘地该集成技术具体为：界田村生活污水和农田废水经自然毛沟收集后，进入农田边缘的泄洪沟，经太阳能泵站提升至人工湿地区块，由表面流湿地净化去除有机物、并在好氧条件下实现氨氮的氧化，并利用基质吸附作用去除磷等，最后由生物氧化塘进一步提升14、透明度，增强感官效果。在以上集成技术的综合作用下，实现生活污水和农田废水的综合治理。技术路线如下图3-1所示。图3-1 界田村水处理工程工艺流程图4.3工程任务和规模本工程位于界田村，本次水环境治理工程包括：（1） 太阳能提升泵1座；（2） 自然湿地改造：对现有自然湿地改造，面积为15019m2；（3） 人工湿地构建：对现有鱼塘改造，构建复合表流人工湿地，面积为26904m2；（4） 湿地泡生物氧化塘工程，对现有鱼塘进行改造处理，形成具有水质展示功能的湿地泡生物稳定塘；5 水质维护方案论证5.1水质净化工艺方案比选5.1.1水质净化工艺选取原则（1）遵循自然、社会、经济协调的可持续发展原则（215、）体现以人与自然和谐为本，环境为重，科技为先的原则（3）坚持“生态优先”、“循环经济”原则（4）适时、适地、因地制宜原则5.1.2水质净化工艺方案比选现有河道水质处理工艺多为ANCS人工复合生态系统的异位净化装置，主要用于处理景观水体，其主要工作原理为气浮过滤去藻、多孔填料的生化作用去除有机物和氨氮。此次界田村采用原位生态生物净化工艺，主要以人工湿地和曝气增氧技术为辅的处理工艺，两类工艺各自的特点见表5-1。表5-1 原位净化和异位净化工艺特点比较特点异位净化原位净化主体工艺ANCS人工复合生态系统生态生物工艺用地条件占用河道外场地河道内布设，无需另外场地水质条件景观水体等微污染水体主要处理重16、度污染水体用电条件系统本身日常运行耗用电能太阳能技术无需外接电源日常维护系统需专人负责运行维护调试后无需人工日常维护景观效果系统不能提升景观效果有一定的景观效果管理维护系统需人工维护需人工收割维护水生植物处理能力处理能力恒定根据水质情况灵活设计工艺，增大处理能力。处理效果对微污染水体处理效果较好对重污染水体处理效果较好ANCS人工复合生态系统的异位净化装置较适合污染负荷小的景观水体净化，需安排专职人员操控，对于用地用电条件要求较高；以生态生物净化工艺为主体的原位净化技术，较适合处理重度污染水体，对于用地用电条件要求较低，且系统调试完成后无需专职人员进行日常维护。通过综合必选，以生态生物净化工艺17、为主体的工艺方案综合优势较为明显。因此选取该工艺作为界田村水环境治理的主体方案。6 界田村水质维护工程设计6.1太阳能提升泵站工程（1）主要功能太阳能提升泵站主要功能为在非汛期，将泄洪沟中的农田废水提升至人工湿地区。太阳能泵站建成后无需人工看护，依靠太阳能驱动，无需市电消耗，运维成本低，具有绿色生态的优点。（2）基本结构太阳能泵站拟采用太阳能直驱的模式驱动水泵工作，单套太阳能提升泵站系统由以下部分构成。1）太阳能光伏板系统：设立专门独立场地供布设太阳能板，太阳能板均南向布设，最佳仰角为2530度，单块太阳能板功率为250W，共需布设太阳能光伏板40块，总功率为11.25KW。2）直驱控制器：太18、阳能驱动一般为蓄电池储存转化稳压后再驱动电器工作，蓄电池存在使用寿命短、电池二次污染的后续问题，本次设计中拟采用直驱模式，即太阳能板产生电流经直驱控制器变压后直接驱动水泵，直驱控制器输入电压为 DC500-600V，输出电压为380VAC。 6）潜水泵系统：潜水泵工作电压380V，单机功率4.0Kw，流量100m3/h，每天工作时间为8-9h（根据光照条件而定），单日进水量为水泵日进水总量800-900m3。7）水位控制系统：包括液位监测器和控制系统等，液位监测器可自动监测抽水沟渠中的水位变化，在水位提升至一定高度后，控制器开始启动，水泵开始抽水工作，在液位降至一定高度时，为保护水泵因水体水位19、过低造成的烧泵现象，控制水泵停止工作。（3）配置规模为满足湿地进水，拟布设2套太阳能直驱水泵提升系统，太阳能板共计80块，水泵采用2用2备模式，满足日进水量1600-1800m3的设计要求。6.2 人工湿地工程设计人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。此次人工湿地工程包括原有自然20、湿地改造和人工表流湿地构建等两个部分。6.2.1自然湿地改造工程（1） 基本功能界田村西部现存有较大面积的自然湿地，湿地植物以狭叶香蒲和芦苇等为主，拟通过布设布水沟、倒流埂（兼游步道）和湿地植物改造等工程措施，改造自然湿地为人工表流湿地，作为湿地单元的前处理单元，对农田废水进行前期处理。（2）基本结构自然湿地改造面积为6747m2，深度为0.5m，有效水容积为3374m3；水力停留时间为3-4天。（3）植物配置自然湿地改造中，保留原有的狭叶香蒲和芦苇等水生植物，并对其进行适当抽稀和整理。6.2.2复合表流湿地工程界田村西部现存有较大面积的鱼塘，拟通过鱼塘进行改造，增加为湿地布水措施、种植水生植21、物和倒流埂等，构建复合表流湿地，对前段处理工艺出水进行深度处理，利用水生植物的吸收、同化和拦截作用，及湿地本身的沉降功能，降低污水中有机物和固体悬浮物含量。（2） 植物配置复合表流湿地植被由挺水植物和沉水植物双层构建，挺水植物选择乡土种莲藕和蓬莲等可食用的水生植物，沉水植物选择弱光性、耐寒的伊乐藻，伊乐藻是适口性较好的植物，是极佳的鱼蟹饲料，可用于湿地内水生动物的繁殖（如龙虾和小杂鱼等），也可用于附近鱼塘的鱼类饲养，以减轻鱼类养殖过程中的人工饲料投量，进而从源头上控制水体中氮磷含量。挺水植物选择莲藕和蓬莲2种，种植密度为2-3株/m2，采用扦插的种植方式；沉水植物选择伊乐藻，混植于挺水植物之间22、，采用抛播的种植方式，种植密度为36从/m2。（3） 基本结构复合表流人工湿地建设面积为7499m2，深度为0.4m，有效水容积为3000m3；水力停留时间为2-3天。表流湿地各区间通过涵管连通，复合表流湿地出水经溢流滚水堰进入下一级处理单元。6.3 湿地泡氧化塘工程设计（1）主要功能表流湿地出水后经过管道进入湿地泡氧化塘，氧化塘由原有鱼塘改造而成，塘内种植景观效果好的湿生植物和沉水植物，并放养锦鲤等观赏水生动物等。出水经连通管排入泄洪沟及向荡港自然水体。（2）基本结构湿地泡氧化塘面积为2109m2,塘体深度为1.5m，边坡为1:3，边坡为自然土坡。（3）植物配置塘内植物以絮凝净水效果好的沉水23、植物为主，沉水植物选择苦草、轮叶黑藻和伊乐藻等，其中苦草面积为1034 m2、伊乐藻面积为405 m2、轮叶黑藻面积为670 m2，种植密度为60株/m2。6.4 湿生植物工程设计（1）主要功能此次生态湿地边坡均为土质，为增强景观效果和固土能力，通过边坡种植湿生植物的措施，以强化边坡稳定性，并增强区域的景观效果。（2）基本结构自然湿地改造区、复合表流湿地和湿地泡氧化塘等3个区域，边坡为1:3，边坡为自然土坡。从以上区域常水位到水深30cm范围内的边坡上，种植根系发达、景观效果好的湿生植物，种植面积为2173m2。 （3）植物配置湿生植物种植方式为单种丛植的方式，种植密度25-36株/m2，湿生24、植物选择水生美人蕉、千屈菜、再力花、日本大花菖蒲、黄菖蒲、西伯利亚鸢尾、梭鱼草、花叶水葱、花叶芦竹和蒲苇等种。6.5 设计工程量小计工程量详见表6-1。表6-1 工程量统计表序号名称品种/规格单位数量一水系调整工程1太阳能提升泵站工程（1）太阳能电池组件250W，多晶硅160099050 20.5kg块80（2）太阳能支架套2（3）基础底座m5.04（4）直驱控制器台2（5）配电箱个2（6）时间控制器AC 380V个2（7）电流控制保护器AC 380V个2（8）安装配件及电线套2（9）潜水排污泵100W/D472-4.0台4(10)液位控制器个1(11)围栏米80(12)管理控制机房个1二人工25、湿地工程1自然表流湿地改造m267472复合表流湿地（1）莲藕+伊乐藻复合湿地m22501（2）蓬莲+伊乐藻复合湿地m24998三湿地泡氧化塘工程m221091苦草m210342伊乐藻m24053轮叶黑藻m2670四湿生植物工程1湿生植物种植m221737 设计概算7.1编制依据（1） 国家和上海市颁发的有关管理办法、规程、规定和标准（2）上海市水利工程设计概（估）算编制规定（3）上海市水利工程设计概（估）算编制规定补充讲义（4）上海市水利工程概算定额（2010）及有关规定（5）上海市市政工程概算定额（2010）及有关规定（6）上海水务工程造价信息2015年第六期（11月份）（7）上海市政公路26、造价信息2015年第十一期（11月份）（8）工程设计图纸、施工组织设计及其他有关文件等7.2人工及主要材料价格（1）综合人工（水利）： 107.00元/工日；7.3独立费用计算标准1、建设管理费按沪财建2002189号文关于转发财政部关于印发基本建设财务管理规定的通知差额定率累进计列；2、科研勘察设计费按国家计委、建设部关于发布工程勘察设计收费管理规定的通知（计价格200210号）规定计算；7.4工程总投资概算界田村水环境治理工程直接工程费用为146.68万元，勘测设计费为7.78万元，设计总概算为154.46万元。表7-1 工程费用总概算表序号费用名称概算金额（万元）技术经济指标占总投资%备27、注建安费用设备费独立费用合计单位数量单位价值（元）一工程费用146.68（一）太阳能提升泵站35.1551太阳能电池组件11.16 块801395.36 2太阳能支架专用1.68 套28424.80 3直驱控制器1.05 台25265.50 4配电箱1.68 个28424.80 5时间控制器0.12 个2579.21 6过流控制保护器0.09 个2458.10 7液位监控器0.06 个1579.21 8安装配件及电线0.21 套21053.10 9安装费1.05 项25265.50 10潜水排污泵12.64 台431593.00 11支架混凝土基座0.68 m35.041358.50 12管理控制机房4.21 个142124.00 13围栏0.51 m8063.19 （二）人工湿地工程85.861自然湿地改造37.11m26747.0055.002人工湿地构建莲藕+伊乐藻16.26m22501.0065.00蓬莲+伊乐藻32.49m24998.0065.00（三）湿地泡氧化塘工程13.71苦草6.72m21034.0065.00轮叶黑藻2.63m2405.0065.00伊乐藻4.36m2670.0065.00（四）湿生植物工程11.95湿生植物11.95m22173.0055.00二独立费用7.781勘察设计费7.78 四投资概算154.4618