南湖,是武汉市内仅次于东湖的重要湖泊,水域面积约 7.67平方公里,位于武昌区最大的居民聚集地,滋养着武汉市南部60万常住居民。然而,上世纪90年代起,因城市化进程高速推进,流域内排水管网长期高水位运行,溢流污染频发,富营养化问题突出,水体散发着异味,湖泊水质持续恶化至劣Ⅴ类……曾经的城中明珠蒙尘,周边居民的生活也受到极大影响。
鉴于南湖严峻的水环境形势及其重要的生态地位,南湖被列入武汉市“四水共治”优先实施水体,同时受到中央、湖北省、武汉市的高度关注。
我清晰地记得,2018年8月15日下午,我们接到紧急任务,10天内要形成一个针对南湖水环境问题的治理方案,和院士专家进行深度交流。彼时,南湖水环境问题成因复杂,陆域初期雨水溢流污染较重、水生态系统脆弱,且当时可借鉴的湖泊治理案例也很少。时间紧、任务重,在总院领导、全国工程勘察设计大师李树苑及各位总工的支持下,我们项目组火力全开,进入日夜奋战的战斗状态,围绕着治理思路、技术路线、数据测算等关键问题反复研讨、论证……8月25日,以“南湖水绿千帆渡,狮子山青百鸟飞”为工程目标的治理方案,凭借其科学性、前瞻性、可操作性,赢得了院士专家的首肯,并敲定了9月7日更大规模的“院士行”交流汇报。
第二次的汇报材料也仅有7天准备时间,来自领导、同事的支持和鼓励,让每一位项目组成员斗志昂扬。我们为如何能达到最优的治理效果彻夜不眠,为一组数据的处理废寝忘食……最终,在9月6日的深夜,在对“青山绿水、人水共生”理念的深度探讨与反复打磨中,汇报方案最终修改完成。
项目组经过两次“院士行”的淬炼,收获了极大的信心。后来,面对“一周内完成设计技术标”“20天内完成初步设计”等接踵而至的挑战,在总工们的全程悉心指导下,项目组成员迎难而上,经过无数个加班的深夜,无数次绞尽脑汁的思索,技术方案越辩越明,设计细节日臻完善……结果证明,我们经受住了考验,按时完成南湖水环境提升工程设计工作,为南湖治理打下坚实的设计根基。
针对南湖“溢流污染、面源污染”等棘手难题,在一次次集体攻关中,我们明确了“控制外源污染、削减内源污染、生态修复、加强管控”的技术路线,创新性地采用“初雨收集及处理、污水收集快速通道、生态工程、智能化工程”四位一体综合治理的方案,多角度、全方位、系统性地推进南湖治理工作。
设计过程中,项目组运用大量创新技术,缔造了多个“第一”。初雨收集系统全国首次采用“智能截流井+水力旋流分离器+管道冲洗”先进技术,初期雨水处理厂规模居于国内已建成项目之首,精准高效地收集处理初期雨水,大幅减少污染物入湖量;打造了湖北省已建成水域生态修复面积最大、大型湖泊中水域修复面积占比最大且为重度富营养化湖泊水生态修复的成功案例;建立省内首例湖泊流域智慧管控平台,深度应用InfoWorks ICM模型、CFD、BIM+GIS+IOT等信息技术,实现对南湖流域水环境实时动态监测、精准分析与智能管控。
同时,在细节处理、节能降耗等方面也融入了许多创新思路。运用高度集约化设计手段将初雨处理及管理设施全部叠建于调蓄池上部,用地节约57%以上;初雨提升泵站及处理厂采用雨天和晴天分组分系统配电模式,调蓄池采用重力和水泵提升相结合的模式,实现运行节能24.6万kW·h/年;通过三座调蓄池串联依次溢流进水,结合多种冲洗设施协同作业,显著减轻泥砂淤积并提升运维便捷性。
南湖水环境提升工程投运后,年平均削减入湖TP 92t、COD 15178t,TP年均浓度下降至0.1mg/L以下,南湖水质持续改善。项目入选“2025长江大保护优秀实践案例”,获得国际市政工程协会(中国)试点奖一类项目、“市政工程最高质量水平评价”、“湖北省优秀勘察设计项目”、湖北省勘察设计“一等成果”、“武汉市工人先锋号”等一系列奖项、荣誉。同时,治理经验已被推广应用于武汉汤逊湖、黄冈遗爱湖等湖泊流域治理中,成为水环境治理的标杆范例。
由于我院的技术、服务得到了政府、业主的充分认可,后续,我们又承接了南湖生态活水项目尾水再生利用工程。
该项目是全国首座出水全指标(24项)IV类地表水(湖、库)标准的水质净化工程。为了实现水质由一级A至地表水IV类的提升,我们展开了近3年的中试试验,创新性地采用“现状二级处理单元强化+两级反硝化生物滤池+高速气浮+紫外线消毒”组合工艺,将污水处理厂尾水转化为高标准再生水水源注入南湖,将南湖水体更新时间由275天缩短至60天,湖水TP浓度降低50%以上,成为全球首例大规模极限脱氮除磷污水回用(再生利用)工程,国内首个40万吨级尾水再生利用工程。2025年,该项目从全球多个项目中脱颖而出,一举斩获“全球水奖年度最佳污水回用项目(市政&工业)”奖项,为全球城市水环境治理贡献了中国方案、中国智慧。
如今的南湖,水清、岸绿、景美,重回“碧波荡漾、渔舟唱晚”的诗意。我们也将继续踏上“生态治理”的新路程,以创新驱动技术迭代,奋力书写人水和谐的中国式现代化发展答卷。