多元化分段河道防洪治污綜合策略研究

林 濱

(深圳市水務規劃設計院股份有限公司，廣東 深圳 518000)

雙界河位于深圳市大鏟灣流域范圍內，河道發源于南山區北部的鐵屎嶺，流經南山肉聯廠、寶安區政府舊址、南頭檢查站、前海深港合作區與寶安中心區，排入大鏟灣，是寶安區、南山區、前海合作區3區的界河。主河道全長5.36km。流域面積為5.75km2，其中南山區內4.32km2，寶安區內0.8km2、前海合作區內0.63km2。

雙界河作為流經前海合作區的河流之一，其下游段前海合作區轄區內的雙界河水廊道正在實施中，雙界河寶安大道以上河段水質非常惡劣，流域內存在較大的水體污染問題一直制約著片區環境質量的提升，現狀河道水質已影響周邊居民生產生活，水質黑臭的污染問題嚴重。本次治理范圍為寶安大道—荔山明渠上游箱涵出口及安樂村支流明渠段，治理總長約2.53km，其中雙界河長約2.21km，支流長約0.32km，流域面積4.86km2。

1 河道現狀及主要問題

1.1 防洪工程

1.1.1 寶安大道—107國道段

該段河道長913m，河道順直，河道寬度大多為12m，河道斷面渠化嚴重，基本為矩形斷面，河道左右兩岸均為漿砌石直立擋墻，河道縱坡為1%，河道淤積較為嚴重，淤積深度為0.5～1.5m。河道左岸為二線公路及圍網，二線關左側為高爾夫球場、安樂村、南頭排澇泵站以及南頭聯檢站等；河道右岸護欄為混凝土欄桿，欄桿局部損毀嚴重、欄桿右側毗鄰湖濱路。

1.1.2 107國道暗涵段

該段河道長度約193m；現狀為4m×1.4m蓋板涵及2根φ2800mm混凝土倒虹吸過流，涵上為107國道?，F狀暗涵頂板局部存在混凝土脫落、鋼筋外露的情況存在一定的安全隱患。

1.1.3 寶安公安分局段

該段河道長約543m，河道順直；河道斷面為矩形渠道，寬度為30m，兩岸為磚砌擋墻；河道中有2處蓄水堰，堰高約2m；河道淤積深度為0.2～0.4m。

由此可見，河道主要存在問題為河道淤積嚴重，局部河段安全超高不滿足要求。現狀河道跨107國道段倒虹管運行時容易淤積，進水口位于河道中，日常管理、清淤及維護困難。且河道附屬設施不完善。

1.2 河道水質

1.2.1 寶安大道—107國道段

河道底泥受到污染，淤積嚴重，漏排污水入河，水體富營養化，氣溫較高時，有臭味散出。據監測結果，雙界河寶安大道橋處水質超標嚴重，為劣Ⅴ類水質。

1.2.2 107國道—寶安區公安分局段

由于設置壅水堰，該段河道形成較大水面，河底淤積大量污染底泥，水體呈深綠色。

1.2.3 寶安公安分局—荔山箱涵出口段

由于荔山箱涵總口截污堰淤塞及截流管管徑過小，雨季時河道混流水溢過截污堰，污染下游河道。

1.3 排澇工程

片區現有排澇泵站一座，泵站建筑面積367.9m2，主要任務是解決南頭檢查站及安樂村部分地區一帶低洼地段內澇，抽取雨水涵集水排至雙界河。治澇范圍主要包括南頭檢查站、南頭檢查站站場、南頭海關生活區及安樂村，澇區面積為0.14km2。泵站設計規模為3.0m3/s，工程等級為Ⅳ等小(1)型，泵站設計標準為設計暴雨重現期T=2年。

主要存在問題有：一是泵站設計為雨水泵站，但現實運行環境為雨污混流，設備運行環境差，銹蝕情況嚴重；二是泵站設計標準為設計暴雨重現期2年一遇，設計規模較小，不滿足深圳市防洪(潮)規劃(修編)所要求的規模；三是泵站的進水格柵尺寸偏小，導致過柵流速增大，影響污染物的攔截效果，會對設備造成損害。

2 工程地質條件

2.1 不良地質條件

2.1.1 雙界河寶安大道—107國道段

堤岸地層主要為素填土、填石(局部分布)，岸坡存在局部穩定破壞(沿填土層)、滲透破壞(管涌)、沖刷破壞等問題。

堤基地層主要為淤泥和淤泥質砂，局部分布沖積礫砂，堤基類型為多層結構(Ⅲ)，上部為淤泥、淤泥質砂、礫砂，下部為黏性土(殘積土)，上部淤泥為不良地層，存在沉降變形、承載力不足、堤防整體滑動等問題[2]。

2.1.2 雙界河107國道段

推測場地地層巖性自上而下分別為：素填土、淤泥質砂、礫砂、殘坡積土、全風化花崗巖

場地主要含水層是礫砂層，為強透水層；素填土及淤泥質砂具中等透水性，殘坡積土及全風化花崗巖具弱水層。地下水位高程一般0～1.13m，受雙界河補給，向下游徑流排泄。

新建箱涵基底主要位于礫砂層中，局部位于淤泥質砂中，礫砂層層位較穩定，地基承載力特征值fak=160kPa，滲透系數建議值為5.0×10-2cm/s；淤泥質砂層地基承載力低，具中等液化性，基底開挖后厚度較薄。

2.1.3 寶安公安分局段

堤岸地層主要為上部素填土，下部為填石，回填堤岸存在沉降變形、沿下部軟土滑移的整體穩定問題和滲透破壞(管涌)問題。堤基地層上部為填石或素填土，中部砂質黏土、薄層軟土(淤泥質土)(厚約1.1m)，下部為中粗砂層，堤基類型為多層結構(Ⅲ)。堤基存在沉降變形、承載力不足、管涌、抗滑穩定等問題[3]。

2.2 地下水補排和腐蝕性

場地地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水、孔隙微承壓水和基巖裂隙水，主要存儲于填土、沖積砂層和基巖裂隙內，松散巖類孔隙水因毗鄰河道，與河水連通性較好，補給源近且水量大，受地表水和降雨影響明顯。地下水對混凝土結構具微腐蝕，對鋼筋混凝土結構中鋼筋在干濕交替條件下具弱腐蝕。雙界河水對混凝土結構具微腐蝕，對鋼筋混凝土結構中鋼筋在干濕交替條件下具強腐蝕。地下水位以上的素填土對鋼筋混凝土結構具微腐蝕，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕，對鋼結構具微腐蝕。

3 河道治理措施

3.1 總體方案

針對工程現狀主要存在問題，結合工程地質條件，雙界河水環境改善總體方案制定了以下3方面內容。

3.1.1 防洪工程

(1)寶安大道—107國道段河道拓寬，長約587m，河道由現狀12m拓寬至16m。

(2)河道穿107國道段新建3孔6×2.5m箱涵，銜接上下游，箱涵長193m。

(3)107國道上游寶安公安分局段結合截流管埋設，對右岸進行岸坡改造，長約543m。荔山明渠段維持河道駁岸現狀。

(4)對雙界河及安樂村支流河道清淤，拆除重建安樂村橋、拆除107國道上游壅水堰、改造現狀跌水、完善下河道路3處、完善沿河防汛通道832.6m。

(5)安樂村支流明渠段岸坡防護，總長約318m。

3.1.2 截流工程

(1)截流收集工程

通過鋪設沿河截污管，收集旱季漏排污水和面源污染嚴重的初(小)雨，以提高水質保證率。

(2)截流處理工程

雙界河雨季面源污染嚴重，要保證河道水質，必須對污染嚴重旱季污水和初(小)雨進行收集處理。旱季污水通過污水泵站提升轉輸至污水廠處理。收集的初(小)雨通過“前海灣水動力改善工程”深層隧道轉輸至固戍廠處理后排放。

3.1.3 堤岸綠化工程

本次堤岸覆綠設計，堤岸覆綠總面積約2.55萬m2，沿河護欄長約3360m，人行步道長約2435m，其中休閑區域鋪裝約2004m2，在河道兩岸沿道路布置安全防護標示牌72套，滿足河道安全警示的基本需求。

3.2 河道防洪工程

根據GB 50201—94《防洪標準》相關要求，確定雙界河防洪標準為50年一遇，防潮標準為200年一遇[4- 5]，在維持現有河道走向的基礎上，通過河道拓寬、河道清淤、拆除阻水建筑物、加固坡腳等方式，提高河道防洪能力，增強堤防安全穩定。

3.3 截流工程

3.3.1 截流管敷設范圍

對寶安大道—同安路荔山箱涵出口之間共4.86km2的匯水區域進行截流。

3.3.2 初(小)雨收集規模

根據在大沙河、龍崗河、坪山河流域綜合整治工程中對初(小)雨截流規模的論證分析，結合雙界河流域的實際情況，采用截流標準為降雨7mm，降雨歷時t=1.5h的雨型。

3.3.3 工程布置方案

(1)管道布置

在荔山箱涵出口—寶安大道段河道右岸鋪設1.25km初(小)雨截流干管和0.64km截流箱涵，在現狀排澇泵站至寶安大道左岸鋪設初(小)雨截流干管和過河管0.75km，截流的漏排污水接入寶安大道上游右岸新建污水泵站中，初小雨經沉砂攔渣等預處理設施處理后，進入“前海灣水動力改善工程”。

(2)排水出路

旱季污水：本方案擬將收集的漏排污水根據南山區和保安區各自的污水量轉輸至南山和固戍污水處理廠處理。

初(小)雨：本工程收集的初(小)雨(7mm/1.5h雨型)將排放進入前海灣水動力改善工程深層隧洞。

河道補水：雙界河上游旱季補水將直接排放至雙界河下游。

3.3.4 截流管設計

通過計算7mm降雨的流量過程線，確定設計截流管管徑，分別為107國道以上為DN1400和DN1500，107國道至寶安大道段采用2.0m×1.8m箱涵[6- 8]。

3.4 堤岸覆綠工程

堤岸覆綠內容包括兩大部分，雙界河干流和支流，其中河道干流分為兩個部分。

第一部分干流段分為兩個分區，第一分區從寶安大道—寶安公安分局段，該段河道長1648.35m。綠化面積約為1.95萬m2，人行步道長約為2435m，沿岸布置休閑空間鋪裝約0.2萬m2，沿河護欄2760m。

第二分區從寶安公安分局段—荔山明渠上游暗涵出口段，該段河道長612m，綠化面積約為0.6萬m2，沿河護欄約600m。

表1 雙界河河道治理參數表

第二部分支流段位于南坪快速橋下段，全長319m。綠化面積約為0.6萬m2。

4 工程管理和運行方案

4.1 工程管理范圍和保護范圍

工程管理范圍：鑒于雙界河水廊道建成后將移交防洪設施管理處統一管理。因此，河道管理的范圍需包括水廊道部分，即從入灣河口—同安路箱涵出口，長約3.9km。

管理對象：①本工程新建或改建的堤防、新建初(小)雨截流管、連接井及排放口截流設施、岸坡綠化帶，各截污建筑物配套的金屬結構及電氣控制設備，其它管理配套設施如交通通訊設施、防汛搶險設施、水文測報設施等。②水廊道的主槽水面保潔、堤防、紅樹林及綠化。

根據《中華人民共和國河道管理條例》和《深圳經濟特區河道管理條例》，對工程管理范圍內各管理對象進行管理，建樁立界，明確權屬，杜絕新的違法侵占河道管理范圍及破壞工程運行安全的事件。本工程河道藍線已經得到規劃批示。

4.2 工程運行管理

本工程主要構筑物有沿河截流管(涵)、污水污水泵站及預處理設施、水閘三大塊，其運行模式如下。

4.2.1 旱季工況

總口分流池調節堰門半關閉，污水控制閘打開，107國道上游左岸收集的污水經深圳河灣污水截排一期工程所建DN1600截污管到前海污水泵站，再提升進入南山污水處理廠，107國道上游右岸河段沿河截流的污水和107國道下游收集的污水進入新建污水泵站，根據南山區和寶安區各自的污水量轉輸至南山和固戍污水處理廠處理。

4.2.2 雨季(≤截流標準的降雨)工況

河道水閘關閉，總口分流池污水控制閘半關閉，截流管通過堰門調節開度控制流量收集初小雨；沿河截流管收集的2.0萬m3初期雨水，經擬建深層隧洞調蓄后，通過初小雨泵組排入固戍污水廠雨水處理設施處理排放。通過設置水位及流量控制設施控制進入深隧水量不超過2.0萬m3，超出設計規模雨水將排泄入雙界河。

4.2.3 雨季(>截流標準的降雨)工況

本工況下降雨超過設計截流標準，截污管充滿溢流，當進入深層隧道的泵站出水管流量計顯示已經達到2.0萬m3時，污水泵站出水管道閘門及進水閥門(寶安大道DN800截流管、兩根DN1200管、進水箱涵及排澇泵站DN800管道閘門)關閉，污水處理廠均滿負荷運行，多余的降水溢流進入雙界河。

4.2.4 雨后工況

污水提升泵開啟，泵站進水管道閘門開啟，存于泵站內的污水通過轉輸管輸送至南山和固戍污水處理廠處理。

當河口水位到達旱季運行水位時，水閘關閉，系統運行模式恢復至旱季運行工況。

4.2.5 檢修、清淤工況

旱季對截流系統進行清淤或檢修。為保證清淤人員安全、提高清淤質量，采取機械清淤方式。設計采用高壓水車和吸泥車對截流管進行清淤，高壓水車經下河道路到達截流管頂部，將高壓水管伸入管部檢查井孔進行沖洗，將管內沉積物排到下個檢查井處，經吸泥車吸出運往垃圾填埋場進行干化填埋處理。

污水泵站清淤采取機械清淤方式，清淤車輛通過下池車道到沉砂池底部，將池底淤積底泥清出運往垃圾填埋場干化填埋處理。

4.2.6 河道補水

河道正常補水時，水閘關閉。目前雙界河寶安大道下游段亦采用污水廠尾水(水質為一級A)進行補水，旱季補水則通過閘門邊DN800旁通管進入雙界河下游。為適應深圳市對河流水環境的高標準要求，遠期雙界河上游補水水質提標后將更能適應下游段水質標準；因此雙界河上游旱季補水將直接排放至雙界河下游。

5 結語

城市河道流經密集城區段，區位優勢相對明顯，其排澇功能與水環境與人民生活休戚相關，往往受到社會各界的極大關注。本文以雙界河為例，針對其水環境亟需改善的問題，基于生態觀念，制定分段河道的防洪治污綜合策略，并制定了工程運行管理政策，提供一套完整的河道的工程運營管理和污染治理策略。