新城區截流河綜合治理探討及效果分析

曹廣越

(深圳市水務工程檢測有限公司，廣東 深圳 518000)

目前我國城市河流水環境綜合治理工作取得一定進展，但是在新城區河流治理方面，由于與老城區水網相連，整治效果的持續性、治理效率都大受影響。為此，文章以某市新城區截流河為例，通過河道綜合治理探討尋求全市水環境保護的可持續之路。

1 工程概況

大空港新城區截流河綜合治理工程是某市空港運輸最繁忙的地區之一。到2020年，大空港新城城市整體防洪潮能力為200年一遇，綠化帶寬度為15～50m，截流河東岸設置二級平臺，平臺頂高程為2.5m，截流河堤頂設計控制高程約為4.63～4.84m，考慮到截流河兩岸的海云路、民樂路等路網標高確定為4.9～7.9m，本次堤頂與現狀的道路標高進行銜接，堤頂后緣取路面的高程值。在近期各支流尚未整治前，為保障截流河水質，需在各支流與截流河交匯處設置總口截流設施，將各支流旱季漏排污水及雨季合流污水截流至截流河東岸擬建的截流箱涵中。本工程擬沿截流河東岸埋設截流箱涵，對漏排污水和合流污水進行末端收集和傳輸。干流截流箱涵以玻璃圍涌為起點，止于德豐圍涌下游排澇泵站，總長5.07km，為能夠傳輸各支流總口截流的漏排污水及雨季合流污水，箱涵設計內頂高程需低于各支流底高程，由此確定箱涵起端內底高程為-2.95m，末端內底高程為-8.54m，設計縱坡為1%，本階段對截流河堤岸支擋結構及箱涵基坑支護結構進行設計。

2 堤防支擋及箱涵基坑工程設計

基坑支護的設計原則是在現有施工場地的設計施工必須具有可行性。箱涵基坑深度大于2m的支護安全等級為1級，其余基抗支護安全等級為2級或3級，箱涵臨時支護結構合理使用年限為一年，截流河堤防工程級別為1級。根據現場周邊環境及地層情況，截流河東側截污箱涵基坑主要采用掌結構進行支護，并結合河道堤岸永久支擋；臨河采用旋挖灌注樁支撐，堤岸內采用PRC管柱，頂部設鋼筋砼支撐(連梁)，下部設銅管支撐，其中旋挖灌注樁樁徑為1.0m，右間距為1.3m，支護PRC管徑為0.8rm，間距為1.0rm;截流河西堤岸主要采用挖灌注作為支擋結構，局部段為滿足工程要求采用“下部水泥土攪拌樁+上部鋼筋砼擋墻”作為堤岸支擋體系，旋挖灌注樁樁徑為1.0m，間距1.3m;另外，為滿足穩定性，局部堤岸河道內側底部采用格狀水泥攪拌樁進行加圍。

3 施工技術

3.1 鋼筋砼灌注樁

(1)排樁支護灌注樁為p鋼筋砼灌注樁主筋采用|RB400，樁頂設通長0mm冠梁，采用旋挖成樁工藝，施工時應保證機械穩定、安全作業。上部軟弱土層釆用鋼套筒成孔，鋼護筒穿過軟土層進入相對堅硬土層至少1m。箱涵基坑支護堤內一側采用O的PRC管樁(預應力管樁)，管樁型號為PRC-|8凝土等級為C參數要求詳見大樣圖。樁頂設置寬高為11.0m的C30鋼筋砼冠。

(2)支護樁應間隔施工，施工時上部填土層若遇到填石不易施工，應先換填再打設PRC管樁，確保樁身滿足設計要求。

(3)支護樁垂直度允許偏差為0底成渣不應。

(4)支護樁沉樁可選擇錘擊法或靜壓法。

3.2 土石方工程

(1)基坑開挖必須遵循分層、分段、均衡、適時原則。每次開挖多段，各段之間間隔在10m以上，防止基坑邊坡變形。

(2)在基坑開挖過程中，挖斗嚴禁碰撞支護結構，開挖到位，嚴禁超挖開挖。應盡量做到均勻對稱地開挖，從基坑中部向四周逐步開挖，使土壓力逐步得到釋放，有利于基坑圍護結構的穩定和分層開挖的進行，每層開挖深度不超過了3.0m。

(3)在軟土區應合理布置施工道路，保證施工道路及坡道的安全，對軟土區道路可采用回填磚渣處理。

4 河流沉積物中重金屬的風險評價

4.1 沉積物基本理化性質

水體中的顆粒物具有不均一性或非均質性，不同粒級的顆粒物在礦物組成、比表面積、反應活性、帶電荷數等方面均具有較大的差異性。這些性質的差異會影響沉積物中重金屬的分布情況。本節主要介紹大空港新城區截流河流域中沉積物粒徑分布特征和沉積物中有機質含量分布特征。

從河流整體來看，表層沉積物粒徑中值最小值為15.74μm，最大值為65.31μm，平均值為53.18μm，標準差為11.78μm，如圖1(a)所示。其中，大空港新城區截流河干流上游表層沉積物粒徑中值最小值為21.93μm，最大值為65.31μm，平均值為45.91μm，標準差為18.21μm；干流中游表層沉積物粒徑中值最小值為49.51μm，最大值為56.79μm，平均值為54.24μm，標準差為4.10μm；干流下游表層沉積物粒徑中值最小值為15.74μm，最大值為63.24μm，平均值為48.80μm，標準差為15.33μm；支流表層沉積物粒徑中值最小值為52.92μm。通過對比得知，粒徑中值大小順序為支流>干流中游>干流下游>干流上游。

從河流整體來看，沉積物中有機質含量最小值為1.03%，最大值為13.29%，平均值為5.46%，變異系數(Cv)為43.2%，空間差異性較大，如圖1(b)所示。其中，大空港新城區截流河干流上游表層沉積物中有機質含量為3.55%～13.29%，平均值為8.59%；干流中游有機質含量為3.90%～8.12%，平均值為5.71%；支流有機質含量為3.09%～6.09%，平均值為4.67%。對比表明，干流上游表層沉積物中有機質含量最高，大空港新城區截流河表層沉積物中有機質整體含量略高，約有95%采樣點的有機質含量超出背景值。

圖1 大空港新城區截流河水系表層沉積物

4.2 沉積物質量基準評價

大空港新城區截流河表層沉積物重金屬的Qm-PEC分布結果顯示，整個大空港新城區截流河中，Qm-PEC值為0.205～0.548，平均值為0.339，平均值低于0.5，河流整體沉積物未形成毒性；采樣點2、3、5、7、10、11、13號Qm-PEC數值較高，如圖2所示，因而，這幾個采樣點重金屬污染較嚴重，需要引起特別關注。

圖2 大空港新城區截流河表層沉積物重金屬SQGs分析

4.3 基于重金屬賦存形態的風險評價

如圖3所示，Cd在大空港新城區截流河整體的RSP值為1.29～20.71，平均值為3.39，總體處于重度污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分別為2.70、2.81、2.73、4.31，支流處于重度污染，其他河段處于重度污染，污染順序為支流>干流中游>干流下游>干流上游。

圖3 大空港新城區截流河表層沉積物原生相與次生相比值

Cr在大空港新城區截流河整體的RSP值為0.14～0.76，平均值為0.28，總體處于無污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分別為0.23、0.33、0.33、0.26，均處于無污染。

Cu在大空港新城區截流河整體的RSP值為0.74～3.20，平均值為1.65，總體處于輕度污染，個別樣點處于中度或重度污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分別為1.82、2.24、1.71、1.36，干流中游處于重度污染，其他河段均處于輕度污染，污染順序為干流中游>干流下游>干流下游>支流。

Ni在大空港新城區截流河整體的RSP值為0.25～1.24，平均值為0.65，總體處于無污染，個別樣點處于輕度污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分別為0.77、0.77、0.70、0.52，均處于無污染，污染順序為干流上游=干流中游>干流下游>支流。

Pb在大空港新城區截流河整體的RSP值為0.27～5.96，平均值為2.36，整體處于中度污染，個別樣點處于重度污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分別為1.10、2.72、3.56、1.91，干流下游處于重度污染，污染順序為干流下游>干流中游>支流>干流上游。

Zn在大空港新城區截流河整體的RSP值為0.94～6.25，平均值為2.57，整體處于中度污染，個別樣點處于重度污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分別為3.63、2.41、2.44、28，干流上游處于重度污染，其他河段均處于中度污染，污染順序為干流下游>干流中游>支流>干流上游。

5 結論

針對非常規水源補給城市河流污染嚴重，水環境質量受人為影響較大這一問題，以大空港新城區截流河典型非常規水源補給城市河流及其重要支流為主要研究區。水利治理工程往往包含難以估計的復雜因素，實際的地層結構和土質條件與勘察報告也可能存在一定誤差，若基坑開挖施工中發現地質條件與本設計所依據的勘察資料不符，應根據監測和施工中所獲信息進行相應的變更和調整，貫徹信息化設計施工原則。各支流在尚未整治前，為保障截流河水質，需在各支流與截流河交匯處設置總口截流設施，將各支流旱季漏排污水及雨季合流污水截流至截流河東岸擬建截流箱涵中。基于重金屬總量評價的地累積指數表明，沉積物中各重金屬元素的地累積指數平均值順序為Cd(2.17)>Cu(0.35)>Ni(-0.28)>Pb(-0.35)>Zn(-0.54)>Cr(-0.71)。Cd污染最強，為中到強度污染；Cu次之，為無到中度污染；Cr、Ni、Pb、Zn污染程度最低，為無污染。