劉長海
(深圳市水務規劃設計院有限公司,廣東 深圳 518000)
福永河位于深圳市寶安區福永街道,屬于珠江口水系直接入海河涌。區域內截污干管已基本形成,但支管網尚未完善,河道仍為主要納污通道。福永河為雨源性河流,受城市開發影響,河道已沒有生態基流,河道水環境容量小。片區雨污混流現象嚴重,面源污染未得到有效控制,加之珠江口潮水回溯,河道內污染物難以擴散,造成水體污染水質黑臭。
根據河道水質監測成果,福永河水質屬于劣Ⅴ類地表水,其中COD、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮、總磷指標均遠超過GB3838- 2002《地表水環境質量標準》V類標準。具體見表1。

表1 2016年福永河水質監測數據 單位:mg/L
根據區域特點結合相關成熟的河道治理經驗,河道黑臭水體整治主要的工程措施有如下幾方面:
污染控制——河道入河污水口及雨水口截流,解決河道內漏排、偷排污水及面源污染問題。由于區域的雨污分流工作暫未全區域覆蓋,雨污混流現狀任然存在,同時雨污分流實施后的區域,雨污混流現象反復率較大。
補水提速——通過河道補水增加河道水動力,加速污染物的稀釋和擴散。城市河道基流量小,非降雨期間河道基本干涸,漏排污染物難以擴散,通過增加補水恢復河道功能,改善河道水質。
生態修復——培養生態修復菌群,植物群,改善、提升河道水質。
增容調度——利用潮動力加快河道水體交換速度,改善河道水質。
受城市污水管網建設時間及空間限制,現狀污水管網基本沿現狀及規劃市政道路布置,河道兩岸污水截污盲區大,為徹底控制河道污染問題,沿河道兩岸新建污水截排系統,減少入河污染量。
為此提出在已建的截污管網基礎上,維持現有n0=2的截流倍數,沿河道兩側新建沿河截流管道,實現旱季入河污水100%截流。如圖1所示。

圖1 截污方案布置示意圖
福永河及其支流均為雨源型河流,在對干支流進行沿河截污后,河道內無河道基流匯入,河道上游段潮動力較弱,水體交換能力差,污染物質難以擴散,易形成黑臭水體。為解決福永河感潮段河道黑臭問題,采用河道補水措施是可行的。
河流的補水不僅可以降低河道內污染物的濃度,還可以增加水體的流動型,增加溶解氧量,縮短水體交換周期。因此補水是解決水體污染的有效措施之一。目前河道補水水源可選污水處理廠再生水,珠江口離岸海水、水庫原水。
福永污水處理廠位于福永河下游,目前一期工程已建成,處理規模為12.5萬m3/d。福永污水處理廠采用“A/A/O多模式生化+自動反沖洗濾池(ABF)”工藝,設計出水水質達到GB18918- 2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準。福永污水處理廠一級A出水未進行深度處理,不滿足河道水質要求,暫不考慮污水廠尾水補水方案。具體指標見表2。

表2 污水廠出水水質指標表 單位:mg/L
鐵崗水庫位于福永河上游,原引水灌溉用水的三支渠仍然保留,且三支渠流經福永河上游暗涵,故利用鐵崗水庫的原水對福永河進行補水存在一定的可實施性。鐵崗水庫為飲用水源,水質標準為地表3類水,供水對象為新安和朱坳水廠兩個水廠,供水服務范圍為新安街道、西鄉街道和寶安中心城區,根據相關供水規劃,鐵崗水庫為飲用水源,若將飲用水源調整為河道補水水源,相關供水配置資源均需要相應的調整,東江引水設施及水庫供水設施需進行相應的調整,引用鐵崗水庫對福永河進行補水將對深圳市的供水布局產生影響,暫不考慮水庫原水補水方案。
福永河明渠段均為為感潮河段,可考慮將珠江口海水作為該河道補水水源。珠江口近岸受多條污染河流匯入的影響,水質較差。離岸海水水質較好,經多次實測資料,離沿江高速500m處區域水質常年保持在海水四類以上標準(詳見表3),其中NH3、BOD5、COD、TP都優于四類,含鹽度的年平均值為11.1‰,枯季時最大達18.1‰,汛期時最小僅1.2‰,水質感官清澈,無明顯異味,適合用作河道生態景觀補水。具體見表4。

表3 四類海水水質標準指標表 單位:mg/L

表4 福永河出海口外圍珠江口海域主要水質指標表 單位:mg/L
針對福永河受潮汐影響顯著、污染水體交換復雜等特點,本研究中利用MIKE模型進行二維水動力、水質模擬本工程的整治效果,模型的基本方程及計算方法不再贅述。模型計算的邊界條件如下。
通過分析該區域歷年降雨資料,本模型選取典型平水年1986年雨季5月份一個月作為研究時段。該月降雨總量為225.5mm,降雨歷時為13天且間隔均勻,大、中、小雨天數較平均,其中大雨(≥15mm)天數為4天,中雨(5~15mm)為4天,小雨(≤5mm)為5天。
通過水文計算,得到福永河暗涵出口斷面該月隨降雨情況變化的匯流量,如圖2河道匯流量變化曲線。

圖2 河道匯流量變化曲線圖
采用與分析時間相對應的1986年5月份珠江口潮位資料,如圖3潮位變化曲線圖。

圖3 潮位變化曲線圖
降雨期間入河污染物濃度:根據面源污染稀釋過程,確定降雨與污染物濃度的相對關系,輸入的濃度值如圖4污染物COD濃度變化曲線。

圖4 污染物COD濃度變化曲線圖
福永河河口處水質:本次模擬所采用的海水水質為遠期規劃大空港區域水系及茅洲河整治后,珠江口近岸水體四類海水標準。
生活污水入河污染:漏排入河生活污水量為8.34萬m3/d,按平均流量輸入為0.97m3/s。典型生活水質見表5。

表5 典型生活污水水質指標表 單位:mg/L
水體水質參數評價標準采取《深圳河灣水系水質改善策略研究》提出的水質黑臭主要指標參數,見表6。

表6 福永河水質控制指標表 單位:mg/L
本次模擬旱季福永河明渠段全河段水體水質100%達到不黑不臭標準;雨季達標率需在80%以上。
通過珠江口水補水量的調整,在水質模型中模擬福永河全河段水質隨降雨變化的趨勢。
根據區域水污染治理目標,按照河道內水質不黑不臭天數達到80%為河道水質的整治目標。各河段水質在補水量變化的情況下,以COD評價指標,水質達標天數見圖5。

圖5 水質達標天數圖
由水質模型計算結果分析,得出以下結論:
(1)在不補水的情況下,上游段水質達標天數為8.3天,中游段水質達標天數為16.4天,在珠江口近岸水質得到明顯改善的情況下,由于上游段水體交換能力較差,雨后污染物難以擴散,致使上游水體水質較差,水質保證率仍然較低,因此有必要采用補水措施,進一步提高水質保證率。
(2)在補水量逐步增加的情況下,上游段水體交換能力增強,水質得到顯著改善,中游段水質達標率也穩步提升。通過補水量試算,在補珠江口水規模為6.7萬m3/d時,全河段水質達標率可達到80%以上。
根據模型分析成果,筆者認為在河道截污措施實施的情況下,采用珠江口海水補水達到6.7萬m3/d時即可滿足擬定的水質改善目標。
對于感潮段河道,離岸海水補充河道在經濟、技術方面是可行的,同時由于離岸海水指標較好,可以在較小的補水量的條件小,達到較好的水質改善效果。
[1] 深圳市水務規劃設計院有限公司. 福永河水環境綜合整治工程可行性研究報告[R]. 深圳市水務規劃設計院有限公司, 2015.
[2] 深圳市水務局. 深圳市水務發展“十三五”規劃[R]. 深圳市水務局, 2016.
[3] 胡嘉東. 深圳河灣水系水質改善策略研究[M]. 北京: 科學出版社, 2007.
[4] 杜建, 陳曉宏, 陳志和, 等. 珠江三角洲感潮河網區水環境引水調控研究[J]. 水文, 2012, 32(04): 16- 21.
[5] 余天翔, 李化軍, 曾學云, 等. 受污染感潮河道綜合治理技術淺析[J]. 人民珠江, 2010, 31(02): 43- 44.
[6] 徐晶, 宋東輝. 感潮河道水動力學分析. 水電能源科學[J]. 2007, 25(04): 58- 60.
[7] 余光偉, 雷恒毅, 劉康勝, 等. 治理感潮河道黑臭的底泥原位修復技術研究[J]. 中國給水排水, 2007, 23(09): 5- 9.
[8] 陳興偉, 劉梅冰. 感潮河道水環境容量理論及計算的若干問題[J]. 福建師大學報(自然科學版), 2006, 22(02): 104- 108.
[9] 雷恒毅, 余光偉, 劉廣立, 等. 珠江流域重污染感潮河道黑臭治理新技術[J]. 中山大學學報(自然科學版), 2007, 46(03): 134- 136.
[10] 王曉霞, 張仁東. 感潮河段節制閘閘上水位推求方法探討[J]. 水利規劃與設計, 2013(10): 35- 38.
[11] 李翠蘭. 柳林河感潮河段清淤的方法比較及效益分析[J]. 水利技術監督, 2015(03).