深圳市水环境治理与沿河截污工程实践的思考王燕 （深圳市水务规划设计院有限公司，518008，深圳） 摘 要：水环境治理是生态文明建设的重要组成部分。为尽快遏制城市水环境恶化趋势，广东省深圳市在观澜河、龙岗河等河流综合整治中相继建设了沿河大型箱涵强化截流设施，对河道水质改善效果显著，但也暴露出泥沙淤积、与市政污水收集处理系统衔接不足等问题。以观澜河、龙岗河干流沿河截污工程为切入点，梳理流域水环境综合整治的现状和问题，总结沿河截污系统设计的不足和优化措施，提出水环境提升的对策，为治水提质工作提供决策参考。 关键词：水环境治理；沿河截污；对策；深圳市 一、背景分析水环境治理是生态文明建设的重要组成部分，是建设现代化国际化创新型城市不可或缺的基础支撑。广东省深圳市河流水系具有源短流急、水环境容量小的特点。自2008年起，基于各流域特别是原特区外流域雨污混流的状况，为尽快遏制水环境恶化趋势，破解雨污分流长期性、艰巨性与河流水环境改善紧迫性、跨市界河水质达标限期性之间的矛盾，深圳市在观澜河、龙岗河、茅洲河、坪山河等河流整治中相继建设了沿河大型箱涵强化截流设施，作为近期改善河道水环境的重要举措。观澜河干流截污箱涵于2009年建成运行，是深圳市首次尝试在河道内建设长距离、大规模截污箱涵。工程建成后实践证明，“沿河强化截污”作为合流制改造过程中的过渡产物，可极大改善河流长期以来的黑臭状况，但也暴露出泥沙淤积干扰设备运行、截流口设置影响排水、混流水量大冲击污水厂运行等问题。为此，在龙岗河、福田河、石岩河、大沙河、茅洲河等沿河截污系统设计中，从衔接厂网、清疏泥沙、清污分离等方面进行了优化。 与此同时，各流域也陆续开展了污水处理厂及配套管网、支流河道整治等水环境治理设施建设，河流水质总体呈好转趋势。但受生态空间有限、水环境容量微薄、海湾和感潮河流水动力差等先天因素，以及城市高速发展、相关设施建设相对滞后等现实因素影响，建成区内水体黑臭现象仍较为普遍，水环境状况不容乐观。当前，全市正全面开展治水提质攻坚战，力争“一年初见成效、三年消除黑涝、五年基本达标”，为现代化国际化创新型城市建设提供高质量的水环境保障。 二、观澜河流域水环境综合整治现状及问题1.污水处理厂和配套管网现状 流域现状建成坂雪岗、龙华一期、龙华二期、观澜一期和观澜二期共5座污水处理厂，污水处理总规模70万t/d。各污水处理厂配套干管基本建成，支管网建设滞后。另有观澜应急处理工程和观澜河口调蓄处理池，采用一级强化处理工艺，设计处理规模均为40万t/d。 2.河流综合整治现状 （1）干流污染治理工程实施情况 工程建设范围自坂田河和油松河汇合口到企坪断面，治理河长14.2 km，于2008年开建，2009年完工。工程主要建设内容包括沿干流两侧（局部一侧）和岗头河坂雪岗污水厂以下段埋设总长22 km的截污涵管，主箱涵尺寸2.5 m×2.0 m～5.0 m×4.0 m，对12条支流实施总口截流，建设3处分散调蓄（处理）池，总调蓄容积48万m3，建设1座补水泵站和3.7 km补水管道，建设全河段自动化工程。截至目前，除自动化工程未建设外，其余工程已建成。截污箱涵投入运行7年，补水工程未运行。 2011年至今，针对截流系统泥沙淤积问题，采取了支流口改造、污水厂设置沉沙设施、截污系统联合调度冲淤等措施，相继实施了箱涵清淤工程、调试期污水系统完善工程、观澜二期和龙华二期污水处理厂进水池清淤工程。 （2）支流综合整治工程实施情况 樟坑径河、白花河、油松河、坂田河、大水坑河、大浪河、上芬水河等7条河道综合整治工程正在建设中。 3.存在的问题 第一，流域水环境治理工程未系统实施，是河流水环境难以持续提升的主要原因。沿河截污仅是在雨污分流完善之前的近期措施，整个流域实现雨污分流是水环境提升的根本。在观澜河干流污染治理工程设计之初，即提出必须同步推进流域内各污水处理厂配套管网的建设，使截污箱涵的功能实现从主要截流旱季污水向主要截流初期雨水的转变。但在污水管网建设方面，污水处理厂配套干管基本投入运行，大量支管网建设严重滞后，雨污分流改造工作推进缓慢，纯污水收集率提高缓慢。据统计，观澜河流域市政污水管网已建长度不足500 km（2014年），待建长度约1 000 km（不含平湖、鹅公岭片区）。进入箱涵的污水量和泥沙量几年来不仅未能有效减少，反呈上升趋势。 河流综合整治方面，干支流整治标准和进度不协调。干流已完成综合治理，但仅有部分支流开展整治且均未完工运行。如白花河综合整治工程未完工，白花河约4万～9万t/d污水对下游箱涵影响显著，加大了观澜污水厂和观澜应急工程的运行压力。 此外，原设计4座调蓄池仅建成3座，最上游调蓄池未建，干流上段箱涵的实际截流标准和水质保证率低于设计值。原设计补水工程未运行，干流上游段河道感官效果差。大量生态控制区的清洁基流未加以分离和利用，在进入建成区后被污染。这些工程未系统实施或运行，制约了已建工程效益的发挥。 第二，实际污水排放量、处理量未达设计要求的运行工况，是观澜河下游水质较差的重要原因。随着华为科技城、深圳北站商务中心区等片区快速发展，流域污水量快速增长，现状污水总量超出原设计值约10万t/d，原设计水量测算略显不足。 受泥沙含量大、施工质量、工业污水偷排等因素影响，龙华污水厂一、二期和观澜污水厂一期实际运行规模未达到设计要求，且处理出水多项指标未达到设计排放标准，实际运行规模仅50万～60万t/d，导致部分污水量未经处理直排河道，部分旱季污水由观澜应急工程简单处理，对污染物的削减十分有限。龙华污水厂二期由于生化池开裂导致处理能力大幅度下降，达不到设计规模的50%，大量污水涌入下游，导致流域整个污水处理系统混乱，直接影响下游河道水质。 第三，流域内开发建设不断带来污染增量，是河流水环境难以持续提升的关键因素。观澜河干流截污箱涵已建成运行近7年。其间，流域内开发建设不断带来污染增量，微容量的河流水环境不堪重负。 泥沙问题是工程运行至今面临的最突出问题。观澜河是一条多沙河流，流域土壤条件、地质特点导致易发生水土流失，历史上河道泥沙淤积情况就比较严重，而近年城市开发建设强度较大，水土流失居高不下，河道泥沙量不降反升。沿线分布的各支流和众多排污口的雨污混流持续排污和排沙，是造成截污涵管持续、累积淤积的重要原因。同时也存在清出河道的泥沙未得到妥善处理处置的问题，堆放在河岸边遇雨复淤。 同时，未经处理的工业废水和生活污水仍有偷排漏排。截污箱涵建成后，曾对数处沿河新增及存在溢流的排放口进行接驳、整改，但新增排污口仍时有出现。工业废水偷排屡禁不止，造成污水处理厂进水水质（特别是氨氮和总磷）远超设计值，进而导致出水水质不达标。 此外，原工程设计方案中提出的要求同步实施的面源污染控制举措未见显著成效。河流两岸垃圾堆积现象极为普遍。雨季混流水中携带大量垃圾，经雨水管道、排水边沟进入支流、截流箱涵。 第四，针对泥沙的设计应对措施考虑不足，影响截污、处理系统的高效运行。观澜河箱涵淤积成因主要有3个：一是源头控制不足，包括流域水土流失、涵管进水口未能有效拦沙和流域污水管网建设滞后等因素；二是涵内流速不足，包括闸门壅水降低流速、累积性淤积改变边界条件等因素；三是泥沙缺乏出路，包括主箱涵相对封闭、清淤不及时、难度大等因素。 根据近年箱涵运行情况分析，应对泥沙影响的措施有几方面不足：①箱涵首端各支流口和排放口主要采用正向取水，沉沙及检修措施考虑不足；箱涵末端进污水厂前端处未设置沉沙池，进水含沙量高，影响污水厂前端设备的正常运转，加大运行成本。②在箱涵总体布置上，主箱涵主要沿单侧布置，未两侧贯通或与市政污水干管形成备用，过河连接管也基本采用单管，在箱涵（管）出现故障或淤积情况下，存在检修、清淤疏通的施工难度。③在箱涵纵断面设计上，上游设计坡降1.2‰，下游设计坡降1‰，旱季设计流速为1.57～1.96 m/s。旱季污水携带细沙、极细沙、淤泥质泥沙（冲泻质）和生活垃圾，雨污混流水携带河道粗沙、中粗沙。旱季和初小雨时涵管内流量相对较小，水流在涵管密闭空间内一旦受阻后流速降低，泥沙和垃圾易发生沉降、聚积。 第五，管理上缺乏总体统筹机构，运行管理调度不到位，加剧箱涵淤积。观澜河水环境治理工程涉及河道、人工湿地、污水处理厂、调蓄池、截污箱涵等，各工程设计、管理及运营涉及的相关单位或部门众多，市区之间、单位之间、部门之间缺乏统筹和协调，不利于系统整体运行效益的发挥。长截流箱涵运行边界复杂，管理调度不到位也进一步加剧了泥沙淤积。 调查发现，截污箱涵及相关污水处理设施的实际运行情况与运行管理手册要求存在一定差异，存在未按相关规定进行操作的情况。大雨期间，上游河水挟带大量泥沙流入箱涵，应急处理工程闸门未按照操作规程开启，导致箱涵内的雨水沿箱涵溢流口溢出，泥沙全部沉积在应急工程上游段箱涵内，涵内泥沙无法向下游转移。箱涵末端闸封闭性较差，未及时开启。下游段箱涵内流速减小，水流的挟沙能力不足，更无法达到冲淤的要求。雨季，支流口未按管理手册水位要求及时塌坝，进口控制闸未关闭。同时，各支流口前橡胶坝、沉沙池、控制闸以及排放口也存在泥沙、垃圾清理不及时、不彻底等问题。 上述管护问题导致粗沙和生活垃圾等进入箱涵并沉积。长期累积性淤积改变了箱涵水力计算条件，造成过水断面缩小、糙率加大、纵坡变小甚至形成倒坡，实际流速远小于设计不淤流速，进一步加剧淤积，淤积物发生板结、硬化，难以实现水力冲淤。 三、龙岗河流域水环境综合整治现状及问题1.污水处理厂和配套管网现状 流域现状建成横岗、横岭、龙田和沙田共4座污水处理厂，污水处理总规模91万t/d。另在横岗污水厂二期处建设横岗再生水厂，处理规模为5万t/d。各污水处理厂配套干管基本建成，支管网建设滞后。 2.河流综合整治现状 （1）龙岗河干流综合整治工程实施情况 工程建设范围自支流梧桐山河与大康河汇合口到吓陂村交接断面，治理河长19.9 km，以南约河为界分两期实施。一期工程于2011年完工运行，二期工程河道部分2015年基本完工。工程建设内容包括河道水质保障（沿河截污箱涵和调蓄池）、稳堤固岸、人工湿地、自动化工程等。目前人工湿地和自动化工程在建，调蓄池未建。 （2）支流综合整治工程实施情况 南约河和丁山河 （低碳城段）已基本整治完成。梧桐山河、龙西河、黄沙河、四联河和田坑水等5条河道综合整治工程在建。 3.存在的问题 （1）流域水环境治理工程未系统实施，制约了已建工程效益发挥 与观澜河流域类似，龙岗河流域在污水支管网建设和支流综合整治方面建设也相对滞后。已建污水管网长约600 km，待建长度近1 000 km。支流综合整治工程受城市发展的无序挤占，征地拆迁缓慢，制约工程推进。管网建设和支流整治的滞后，直接导致上游生态控制区清洁基流无法剥离，进入支流河道后，被总口截流入干流箱涵，箱涵混流污水量大，横岭污水厂无法全部处理，部分污水在箱涵尾端直接排放，影响跨市交接断面水质；进水浓度低，影响污水处理效率。 （2）跨市交接断面水质限期达标压力大，协同治理难度大 龙岗河流域两条支流黄沙河和丁山河源自惠州，流域下游也进入惠州。水环境整治及水质达标需由深惠两地协同治理，实施难度较大。支流上游惠州侧来水处理不彻底，水质不理想。龙岗河干流综合整治后水质显著改善，达到景观水体标准，但由于河道内水体主要为污水处理厂处理后的一级A或一级B出水，距离跨市河流交接断面的水质考核目标仍有一定差距。 四、截流设计优化措施1.衔接厂网，提高工程效益 龙岗河等沿河截污系统在功能定位、规模和竖向高程上，注重与已有污水厂网设施的衔接。沿河截污系统作为已有市政污水系统的强化补充，重在查漏补缺，截流沿河漏排污水及部分初小雨水，待雨污分流完成后，沿河截污系统功能将转化为初小雨水截流管。沿河截污系统在规模设计上考虑已有污水收集处理设施的富余能力，充分发挥现有设施作用。合理设计竖向高程，尽可能使污水重力自流。 2.清疏泥沙，强化管控设计 针对城市开发建设强度大、建设项目水土流失监管难的现状，在截污箱涵首端、沿程、末端各环节强化泥沙管控设计，逐级削减泥沙量，减小泥沙对箱涵和污水厂的冲击。各截流排放口在进箱涵前设置清污井及格栅，泥沙含量大的支流口增设沉沙池及下河路、清淤便道，片区卫生状况较差的支流口增设格栅及自动清污机。矩形箱涵和圆管的尺寸，在满足设计规模的前提下，适当兼顾后续清淤管理便利的需要。截污箱涵和过河连接管基本按双管布置，或与市政污水干管形成备用，适当设置控制闸、连通涵管，为箱涵创造分段干地清淤条件。在截污箱涵和污水厂衔接处，采用侧向进水方式，设沉沙、清沙池及垃圾拦截设施。 3.清污分离，提升处理效能 与观澜河流域土地已大多利用为建成区相比，龙岗河、坪山河、石岩河等流域内仍保留有相当比例的生态控制区。这些生态控制集雨区内的旱季基流和清洁雨水若不剥离，最终将经干流箱涵进入污水厂处理，不仅使河道截污后缺少水量补充，也使污水厂进水浓度过低。因此，对已建沿河截污的河道如观澜河、龙岗河，按“系统治理，分期实施”的原则加快推进支流治理，剥离支流生态控制区清洁基流。对拟建沿河截污的河道如石岩河，结合流域特点，合理剥离生态控制区清洁基流，确保旱季基流和清洁雨水不进污水厂。如在石岩河综合整治中，采取南岸生态区支流截流系统延伸、北岸生态区雨洪分治立体排洪通道等措施。 五、水环境提升对策1.完善顶层设计 深圳市河流均为雨源型河流，水环境容量极其有限，河流水质相当程度上取决于污水处理厂出水水质。以观澜河、龙岗河流域为例，按照跨市河流交接断面水质目标，观澜河水质目标为地表水Ⅲ类，龙岗河水质目标为地表水Ⅳ类（重金属为地表水Ⅲ类）。而目前，坂雪岗、观澜一期、横岗一期、横岭一期等污水处理厂设计出水水质为一级B，观澜应急污水工程为三级，龙华一、二期，观澜二期，横岗二期，横岭二期，龙田，沙田等污水处理厂出水达到一级A，与水质目标存在较大差距。 为实现规划、建设和管理工作的协调统一，应设立流域统筹协调部门，统筹流域水环境治理涉及的各相关方，对水环境治理的各方面工作包括设计、施工、管理、运行、维护、监督等进行通盘考虑，统筹流域水安全、水资源、水环境、水生态、水文化“五位一体”各项任务，制定综合治理方案，完善顶层设计，以解决分流制的规划排水体制和合流制的工程建设体系之间的匹配性问题、目标导向的治污设施与问题导向的治河措施之间的目标协调性问题，以及工程与非工程措施从规划、建设到管理、运行全过程的系统性、综合性等问题。 同时，应尽快建立基于互联网、大数据、云平台等信息技术的流域水环境综合调度和监督管理系统，以“支撑全市治水提质行动、适应智能化管理需求”为核心，对干支流河道、人工湿地、污水处理厂、污水处理应急工程、调蓄（处理）池、截污箱涵（包括水闸、橡胶坝、箱涵、管道、连接井、截流堰、泵站等建构筑物）进行统一调度，为流域综合治理及维持水生态健康提供基础数据和决策支撑。 2.坚持“系统治理，远近结合”原则 流域水环境的改善是一项系统工程，对于观澜河、龙岗河流域而言，既面临跨市交接断面水质目标高的要求，又正值城市开发建设的高峰期，污染负荷大、人水争地进一步加剧了水环境治理的难度和复杂性。基于流域水污染成因分析，按照解决当前突出问题和建立长效机制相结合的原则，流域水环境治理应按系统治理、近远结合的思路开展。 “系统治理”即根据区域发展定位和水环境承载能力，源头预防、过程控制和末端治理并举，管理措施和工程措施并重，污染存量治理和增量治理相结合，同步推进干支流、污水厂网建设。树立生态基础设施理念，在城市更新和新片区建设中注重海绵城市建设和低影响开发，源头削减雨水径流对河流水质的影响。综合运用法律、行政、管理、工程、技术等手段，政府各相关职能部门、企业、公众共同参与，取得综合成效。 “近远结合”即尊重分流制与合流制在一定时期内并存的现实，推进水环境治理的源头减排和末端治理相结合的标本兼治措施。近期突出问题导向、民生导向，采取缓解泥沙影响、保障稳定运行和完善截污处理、提高出水水质的措施。通过增设污水处理厂前沉沙池，解决污水处理厂泥沙多的问题；通过截流现有漏排污水口，解决污水漏排入河的问题；通过扩建污水处理厂，解决污水处理能力不足的问题；通过提标改造污水处理厂，解决污水处理标准低的问题；通过清污分离，解决污水系统效率低的问题。加快推进支流河道综合整治与生态修复工程。远期通过片区产业结构调整、面源控制、正本清源等措施进行源头减量；通过污水管网建设和污水处理厂扩建，实现污水全部收集处理；通过河道生态修复措施，提高自净能力；通过流域综合管理和水务环境执法，杜绝污废水偷排现象。 3.加强精细管护 沿河截污箱涵包括水闸、橡胶坝、箱涵、管道、连接井、截流堰、泵站等建（构）筑物，涉及与干支流河道、各污水处理厂、调蓄池、应急工程等复杂边界的衔接。日常管理上不仅涉及旱季的清淤维护，还涉及初小雨的截流控制和中大雨的洪水冲淤，加上复杂的水沙条件，管理调度上，要求严格按照管养技术要求，清、冲结合，借助信息工程建设，实现截流系统管理调度的规范化、精细化、信息化。 以观澜河截污箱涵为例，合理控制观澜应急工程壅水闸、观澜调蓄池控制闸和白花河支流涵管进水闸等3座水闸，利用上游旱季、初小雨流量，定期实施旱季分段蓄水、突然开闸和接力冲淤，将截污涵管内淤积物冲刷至下游沿线调蓄池，水力冲淤效果较为明显。根据几次大洪水的水力冲淤调查分析，樟坑径河口以下箱涵段最大冲淤厚度达0.45 m，大雨工况下沿程主涵管平均流速可达3.3～3.9 m/s，在洪水动力作用下，箱涵内淤积物逐渐向下游推移、输运和坦化，部分淤积物被冲刷至末端控制闸以下河道。 ■ 责任编辑 安天杭 Water environment improvement and pollution control works along rivers in Shenzhen City// Wang Yan Abstract：Water environment improvement is regarded as one of the important parts for ecological civilization construction.In order to clean water bodies in Shenzhen City,pollutant intercepting facilities such as large box culverts have been laid along the mainstreams of Guanlan and Longgang rivers.Challenges faced by water environment restoration in the city have been assessed based on Guanlan and Longgang projects.Measures for water environment improvement are raised for reference of decision makers. Key words：water environment improvement;pollution control works along rivers;measures;Shenzhen City 中图分类号：TV882.8 文献标识码：：B 文章编号：1000-1123（2017）01-0035-04 收稿日期：2016-06-14 作者简介：王燕，高级工程师，总规划师，主要研究方向为水文水资源、河流水环境。 |
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