玉坎河系生態(tài)引水河道生態(tài)修復(fù)初探

項(xiàng)長(zhǎng)友，吳遵義，陳崇光，葉云輝，董西征，沈賢永

(1.浙江省玉環(huán)市環(huán)境保護(hù)局，浙江 玉環(huán) 317600;2.玉環(huán)市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，浙江 玉環(huán) 317600)

1 引言

玉坎河水系位于玉環(huán)市中心城區(qū)，劃分為兩個(gè)水功能區(qū)，其一是玉坎河玉環(huán)飲用水源保護(hù)區(qū)——玉潭水庫，為玉環(huán)縣提供水源，近年水質(zhì)均為Ⅱ類，滿足相應(yīng)水環(huán)境功能區(qū)Ⅱ類目標(biāo)水質(zhì)要求；其二是玉坎河玉環(huán)工業(yè)農(nóng)業(yè)用水區(qū)，起始于玉坎公路口，終止于入海口，近幾年水質(zhì)為劣V類，不能滿足工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)Ⅲ類功能區(qū)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，玉坎河玉環(huán)工業(yè)農(nóng)業(yè)用水區(qū)(以下簡(jiǎn)稱“玉坎河水系”)為本次研究范圍。玉坎河水系污染原因較為復(fù)雜。玉坎河上游城區(qū)段部分完成了截污納管，入河污染物主要為生活污水，而下斗門橡膠壩以下區(qū)域手工作坊、小工廠以及臨時(shí)建筑較多，人口密集，加之截污納管工程還未完全實(shí)施，工業(yè)廢水、生活污水直排入河，水體污染嚴(yán)重，水體呈現(xiàn)各種顏色，多處黑臭。

為治理玉坎河系已受污染的水質(zhì)，環(huán)保各單位協(xié)同努力，充分研討全國(guó)各大城市先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，諸如安徽巢湖生態(tài)引水、杭州和無錫引水入城、遼寧大伙房水庫引水工程、北京密云南水北調(diào)工程等，決定采用生態(tài)引水進(jìn)行玉坎河水系的生態(tài)修復(fù)和污染治理[1～4]。北京密云南水北調(diào)工程，通過引水渠綠色廊道，保障北京市水源生態(tài)安全并為構(gòu)筑北京市完善的生態(tài)格局起到重要的支撐作用[5]。通過研究發(fā)現(xiàn)，引水進(jìn)入城市河網(wǎng)可快速提升河道水質(zhì)，但也會(huì)導(dǎo)致泥沙淤積等問題；城市河網(wǎng)不僅河道眾多，還有水閘等水工建筑物，使得水沙輸移問題變得更為復(fù)雜[6]。為了使泥沙盡量少淤積于玉坎河河道，應(yīng)在生態(tài)引水過程中定期清淤。對(duì)于不易清淤的部分河道支流，需優(yōu)化河網(wǎng)水閘的調(diào)度。玉坎河水系生態(tài)引水工程，是以維護(hù)生態(tài)平衡與環(huán)境保護(hù)為目標(biāo)建設(shè)水利工程，建成了集水利、生態(tài)、景觀于一體的生態(tài)水利工程；采用污水廠中水回用與天然水體(漩門灣二期)引水相結(jié)合補(bǔ)給主城區(qū)玉坎河系；采取包括河道底泥疏浚、控源截污、中水回用、引水補(bǔ)水、人工生態(tài)浮島、人工復(fù)氧、堤岸綠化等一系列工程措施全面控制城市河道黑臭現(xiàn)象；新技術(shù)的應(yīng)用，浮船式取水能控制取水深度，保證取水水質(zhì)；應(yīng)用無人駕駛的自動(dòng)采樣監(jiān)測(cè)船對(duì)取水水源(漩門灣二期)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提升監(jiān)測(cè)系統(tǒng)覆蓋面。通過大尺度大規(guī)模的生態(tài)引水實(shí)際應(yīng)用，在實(shí)踐中摸索出生態(tài)引水技術(shù)與其他生態(tài)、工程措施相結(jié)合的有效治理模式，為該模式成功應(yīng)用到其它河道整治項(xiàng)目中做出積極探索。

2 玉坎河系生態(tài)引水方案

根據(jù)《玉環(huán)縣玉坎河系生態(tài)引水方案》(2014)：玉環(huán)縣玉坎河系生態(tài)補(bǔ)水措施包括調(diào)水引流、污染源削減治理、生態(tài)修復(fù)、橡膠壩改造監(jiān)測(cè)體系建設(shè)等幾項(xiàng)工程，報(bào)告主要關(guān)注引水方案中的調(diào)水引流工程的引水水源水質(zhì)、水量、調(diào)度運(yùn)行等內(nèi)容。

本次調(diào)水引流方案推薦從漩門二期庫尾取水，經(jīng)地埋式前池潛水泵加壓后沿公路通過管道引水至玉坎河上游配水點(diǎn)，其初始水質(zhì)情況見表1。同時(shí)引石門坎水庫生態(tài)水量至玉坎河右岸主要支流的方案，現(xiàn)狀中水回用保留。

2.1 引配水水源水質(zhì)情況

表1 漩門二期水庫、玉坎河系代表點(diǎn)位初始水質(zhì)情況

雖然漩門二期水庫水質(zhì)處于Ⅲ～Ⅳ類之間，但漩門二期水庫水質(zhì)檢測(cè)的總磷、氨氮、總氮、高錳酸鹽指數(shù)等指標(biāo)明顯好于玉坎河系；而溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、五日生化需氧量等指標(biāo)玉坎河系對(duì)應(yīng)指標(biāo)較為接近，但漩門二期水庫水質(zhì)總體指標(biāo)優(yōu)于玉坎河系，引水后能較好地改善玉環(huán)河系。因此，選用總磷、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)3個(gè)污染因子變化情況作為評(píng)價(jià)玉坎河系生態(tài)引水效果的依據(jù)(表1)。

2.2 引配水水源情況

漩門二期蓄淡圍墾工程位于樂清灣頂東北段，北、東、南三面為低山殘丘區(qū)，西臨樂清灣，工程圍區(qū)集雨面積166.2 km2，壩址以上流域多年平均降水量為1430 mm；水庫圍墾總面積5.6萬畝，蓄淡庫區(qū)2.4萬畝，總庫容8312萬m3，正常庫容6410萬m3，多年平均調(diào)節(jié)水量5931萬m3。其容積是玉環(huán)縣現(xiàn)有全縣大小山塘、水庫和河網(wǎng)容積2.4倍。

石門坎水庫(正常庫容102萬m3)是玉環(huán)縣的供水水庫，現(xiàn)狀水質(zhì)為Ⅳ類，達(dá)不到飲用水供水標(biāo)準(zhǔn)，近期已不適合作為飲用水源，且長(zhǎng)潭水庫引水工程(6萬t/d)實(shí)施后玉環(huán)縣優(yōu)質(zhì)用水水量得以補(bǔ)充，可將石門坎水庫近期作為玉坎河系生態(tài)供水水源。

另外，目前已有一根中水管道從玉環(huán)縣污水處理廠沿玉坎河附近公路引水至玉坎河上游，補(bǔ)充玉坎河干流生態(tài)用水，布置了兩個(gè)中水沖污出水口，中水回用沖污水量為2萬t/d，中水回用水質(zhì)見表2，其中中水回用水氨氮達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，總磷達(dá)到(GB3838-2002)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)于玉坎河系的氨氮、總磷指標(biāo)，中水回用能提升玉坎河的水質(zhì)水量。

表2 中水回用水質(zhì)情況(2016.7)

綜上，為了實(shí)施玉坎河系水環(huán)境整治方案，玉坎河首部必須有足夠的來水量補(bǔ)給。根據(jù)《玉環(huán)縣玉坎河系生態(tài)引水方案》(2014)：玉環(huán)污水處理廠中水利用提供2.0萬m3/d的水量，且目前已建成使用；石門坎水庫作為玉坎河生態(tài)用水水源，可提供0.6萬m3/d的水量；不足水量需從漩門二期引水6.2萬m3/d。目前實(shí)際引水工程中：玉環(huán)污水處理廠中水利用提供2.0萬m3/d的水量，從漩門二期引水7萬m3/d，尚未從石門坎水庫引水。

3 玉坎河系引水水質(zhì)監(jiān)測(cè)

3.1 取樣斷面布設(shè)

取樣斷面布設(shè)在自玉環(huán)湖取水口到解放北閘入海流向和解放南閘入海流向的主流和支流匯入處。本次研究斷面共16個(gè)(1#～16#)，其中1#玉環(huán)湖取水口。玉坎河系監(jiān)測(cè)斷面分布見表3，具體位置見圖1。

表3 玉坎河系監(jiān)測(cè)斷面分布

3.2 監(jiān)測(cè)時(shí)間及生態(tài)引水調(diào)度說明

取樣時(shí)間考慮采集生態(tài)引水前的水質(zhì)背景數(shù)據(jù)，生態(tài)引水來源、引水流量、配水口發(fā)生變化的時(shí)間節(jié)點(diǎn)需要取樣，因清淤等工程導(dǎo)致部分截流引起水文情勢(shì)發(fā)生變化時(shí)需要采樣，施工期擾動(dòng)底泥污染水體時(shí)需要采樣，強(qiáng)暴雨導(dǎo)致面源污染物進(jìn)入水體、水位高漲時(shí)需要采樣。此次玉坎河系生態(tài)引水監(jiān)測(cè)線路共分六路：①5#，②7#，③8#，④11#、12#，⑤13#、14#，⑥10#、15#、16#。取樣時(shí)間2016年5月26日至8月16日，玉坎河系生態(tài)引水取樣時(shí)間及調(diào)度情況具體見表3。

3.3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)頻次

對(duì)玉坎河系進(jìn)行監(jiān)測(cè)，1#～16#地表水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：高錳酸鹽指數(shù)、總磷、氨氮。取樣當(dāng)日采樣1次。

3.4 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

監(jiān)測(cè)分析方法按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和原國(guó)家環(huán)保總局頒布的《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》中有關(guān)規(guī)定執(zhí)行；質(zhì)量保證措施按《浙江省環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量保證技術(shù)規(guī)定》執(zhí)行，具體分析方法見表4。

表4 監(jiān)測(cè)分析方法

3.5 監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

3.5.1 玉坎河水系監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)隨時(shí)間變化

玉坎河水系不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)位水質(zhì)隨時(shí)間變化的影響具體見圖2。根據(jù)圖2可知如下。

(1)1#玉環(huán)湖取水口水質(zhì)穩(wěn)定，高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷水質(zhì)監(jiān)測(cè)期間均達(dá)四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，即生態(tài)引水水源水質(zhì)符合調(diào)水要求；取水后由2#補(bǔ)水出水口引入玉坎河，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，2#補(bǔ)水出水口6月29日、7月13日高錳酸鹽指數(shù)可達(dá)Ⅳ類，但氨氮、總磷均為劣V類；3#、4#監(jiān)測(cè)點(diǎn)在5月26日至6月高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷有明顯上升趨勢(shì)。

(2)玉坎河系生態(tài)引水六路監(jiān)測(cè)線路變化情況如下：①泰安河5#監(jiān)測(cè)點(diǎn)除7月19日總磷指標(biāo)異常外，其余時(shí)間段均有明顯規(guī)律，河流水質(zhì)各污染因子在生態(tài)引水后均有下降趨勢(shì)；②石井河7#監(jiān)測(cè)點(diǎn)經(jīng)生態(tài)引水水質(zhì)有一定改善，在時(shí)間上有延遲；③三合潭河8#監(jiān)測(cè)點(diǎn)經(jīng)生態(tài)引水水質(zhì)有一定改善，在時(shí)間上有延遲；④山腳下河11#、12#監(jiān)測(cè)點(diǎn)經(jīng)生態(tài)引水水質(zhì)有一定改善；⑤天開河13#、14#監(jiān)測(cè)點(diǎn)經(jīng)生態(tài)引水水質(zhì)有一定改善；⑥10#、15#、16#監(jiān)測(cè)點(diǎn)經(jīng)生態(tài)引水水質(zhì)有一定改善。綜上，玉坎河水系各監(jiān)測(cè)點(diǎn)因生態(tài)引水水質(zhì)有一定改善，不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)位水質(zhì)隨時(shí)間變化各不相同。

3.5.2 玉坎河均值對(duì)比圖

因前期取樣點(diǎn)位在變動(dòng)，選取2016年6月份以后的數(shù)據(jù)，主要對(duì)引水時(shí)均值和未引水時(shí)均值進(jìn)行分析對(duì)比。均值反映了數(shù)據(jù)的集中趨勢(shì)。

圖2玉坎河水系不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)位水質(zhì)隨時(shí)間變化的影響(虛線框內(nèi)為引水期)

圖3顯示了所有點(diǎn)位污染物的均值情況，圖4、圖5分別顯示了解放北閘(非支流)、解放南閘入海流向(非支流)各點(diǎn)位污染物的均值情況。采樣時(shí)天開河上游多數(shù)時(shí)段處于截流施工狀態(tài)，13#天開河、14#礁頭閘自動(dòng)站斷面受引水影響相對(duì)較小。均值對(duì)比分析結(jié)果如下。

(1)由圖4、圖5可以看出，引水時(shí)玉坎河干流(從2#補(bǔ)水出水口到9#城南)氨氮、總磷都呈穩(wěn)定遞增趨勢(shì)，且均值均小于未引水時(shí)數(shù)據(jù)，說明引水工程在2#補(bǔ)水出水口到9#城南能起到稀釋污染物、提升水質(zhì)的效果。未引水時(shí)，可看出3#東城橋、11#山腳下河上游、12#山腳下河下游斷面污染嚴(yán)重。

(2)由圖4、圖5可以看出，引水時(shí)和未引水時(shí)高錳酸鹽、氨氮、總磷在13#天開河斷面的數(shù)值無一致趨勢(shì)，主要原因是天開河上游處于截流施工狀態(tài)，13#天開河斷面基本不受引水影響。而下游14#礁頭閘自動(dòng)站引水時(shí)比未引水時(shí)的氨氮、總磷略有上升，高錳酸鹽指數(shù)有所下降，可見引水工程對(duì)14#礁頭閘自動(dòng)站水質(zhì)無明顯有利影響，且受到底泥疏浚工程、上游截流工程、間歇排污等影響，出現(xiàn)引水時(shí)比未引水時(shí)的氨氮、總磷略有上升的反常現(xiàn)象。引水工程對(duì)15#城坎河交通橋、16#解放南閘基本無影響。

(3)由圖4、圖5可以看出，引水時(shí)和未引水時(shí)高錳酸鹽指數(shù)在各監(jiān)測(cè)斷面數(shù)值均相近，引水時(shí)比未引水時(shí)的高錳酸鹽指數(shù)略有下降，主要原因是玉環(huán)湖取水口的源水中與玉坎河水中的高錳酸鹽指數(shù)較為接近。

圖3玉坎河系各監(jiān)測(cè)斷面污染因子均值變化情況

圖4 玉坎河系解放北閘入海流向(非支流)各監(jiān)測(cè)斷面污染因子均值變化情況

(4)由圖4、圖5可以看出，引水時(shí)和未引水時(shí)高錳酸鹽指數(shù)在各監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)指標(biāo)呈較為平穩(wěn)的狀態(tài)，可認(rèn)為自補(bǔ)水出水口到玉坎河系(不含其余支流)入海流向河段對(duì)高錳酸鹽指數(shù)有一定的自凈能力，在引水時(shí)匯入河流的污染負(fù)荷尚未超出河流的自凈能力。

(5)由圖3可以看出，引水時(shí)支流匯入的河水氨氮、總磷濃度要高于入海干流的河水。引水時(shí)入海干流的總磷、氨氮從6#城河橋到9#城南斷面附近污染物濃度增幅變大。與支流石井河、三合潭河超標(biāo)河水的匯入有直接關(guān)系。13#天開河與14#礁頭閘自動(dòng)站斷面污染物濃度增幅變大，也與支流山腳下河、下斗門河的匯入有直接關(guān)系。

4 結(jié)論

玉坎河生態(tài)引水是一項(xiàng)環(huán)境綜合治理工程，具有改善玉坎河水質(zhì)、重建玉坎河生命通道、修復(fù)水生態(tài)的作用。玉坎河系各監(jiān)測(cè)點(diǎn)隨生態(tài)引水水質(zhì)有一定改善，玉坎河引水工程對(duì)水質(zhì)改善效果在空間上有所不同，距補(bǔ)水出水口越近，效果越明顯。本次研究為生態(tài)引水引起的水質(zhì)隨時(shí)間變化情況初探，結(jié)果未達(dá)到消除劣V類水體的目標(biāo)，可能原因有：生態(tài)引水量不足；河水流速慢，河流的自凈能力較差；當(dāng)?shù)夭糠制髽I(yè)的生產(chǎn)廢水和生活污水只經(jīng)簡(jiǎn)單處理或管路漏排排入河道；清淤不完全、截污管道鋪設(shè)不徹底；管網(wǎng)收集不完善，部分管路滲漏，導(dǎo)致污水流入水體。

玉坎河系為城市重污染河流，它經(jīng)歷了先污染后治理的艱難歷程，受新老污染因素的影響和現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)條件的限制，河流水質(zhì)的進(jìn)一步改善和水生態(tài)環(huán)境的修復(fù)還要經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間的不斷努力。河道治污是一項(xiàng)復(fù)雜的工程：①要通過清淤、截污控制城市排污；②要加大生態(tài)引水力度；③要加強(qiáng)生態(tài)河道建設(shè)，提升河流的自凈能力；④要加強(qiáng)企業(yè)和居民素質(zhì)培養(yǎng)。通過建立完善的水資源調(diào)控利用體系、污染控制體系、生態(tài)河道建設(shè)體系和水環(huán)境安全與管理體系等，從而實(shí)現(xiàn)城市重污染河流的生態(tài)修復(fù)與建設(shè)，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)改善。

圖5 玉坎河系解放南閘入海流向(非支流)各監(jiān)測(cè)斷面污染因子均值變化情況