石排鎮排污口綜合整治后水質目標可達性分析

楊嵩華

（惠州市水電建筑工程有限公司,廣東 惠州 516000）

1 排污口整治工程概況

根據鎮街反饋的數據,石排鎮范圍內包含718個排污口,目前排污口整治情況見表1。

表1 石排鎮目前排污口整治情況

通過調查資料分析,設計服務片區內共含入河排污口718 個,其余528 個已經實施完成,67 個排污口在水生態五期中有計劃實施。根據現場實地踏勘和鎮街環保部門反饋的數據來看,目前已經實施截流的排污口現狀旱季無溢流情況。

整個石排鎮未整治的排污口總共為123 個,其中沙角內河和沙角內河支渠的排污口整治由東北市政院完成,施工圖設計與本項目同步進行,結合本次水系綜合整治同步進行。本次對于鎮街已經進行截污的排污口,對排污口進行溯源,在對進入合流制管道或者錯接進入雨水管道的污水進行錯混接整改,錯接的此部分已經實施的排污口整改部分工程量在管網完善工程統一考慮。

未整治的9 個排污口包括河涌岸邊的生活排污口、工業企業排水出口、箱涵出水口,形式有明渠、暗渠和管道。

2 排污口綜合整治

福隆電力灌溉支渠位于石排鎮福隆村內,西起石橫大道,東至生態園。全長3.1 km,寬度約2 m～5 m。目前污水主要來自沿河工業區和福隆村合流管道排入河道的污水。合流制的排水體制優點是投資低,系統簡單。

2.1 現狀污水管網情況

福隆村被石排大道分為南北兩個片區,北側為生活區,南側為工業區。目前石排大道福隆村段正在實施水生態五期污水管道工程?，F狀福隆村北側污水主要是通過合流管道自北向南排向石排大道合流管道通過暗涵過路,最終流向福隆電力灌溉支渠。福隆村南側工業區現狀也為合流制系統,通過工業區道路最終進入福隆電力灌溉支渠。

福隆村片區目前水生態五期管道主要沿石橫大道、工業大道、石排大道、向沙路及下沙大道等敷設,具體情況如下：石排大道污水管管徑DN600,道路雙側布管,自東向西流向石橫大道； 石橫大道污水管管徑 DN800,道路雙側布管,自南向北流向下沙大道；下沙大道污水管管徑DN1000,自南向北流向東園大道；工業大道污水管管徑 DN500,道路雙側布管,自西向東流向向沙路；向沙路污水管管徑DN1000,自南向北流向東園大道。

2.2 現狀排污口的分布

福隆電力灌溉支渠目前還有9個排污口未進行整治。經過勘察單位現場調研,福隆電力灌溉支渠還有從臨河建筑物排出的 22 個排污口,管徑為DN100～400。未整治排污口9個,排污口總排污量為541.5 m3/d。其中最大的排污口為W66,最小排污口為W62和W64。

2.3 排污口整治方案

2.3.1 廠區直排入河的排污口

對于臨河建筑物直接排入福隆電力排渠的22 個排污口,本次設計考慮在福隆工業區其余六條道路（其中福隆工業區三路現狀已有污水管道）,新建污水管道系統,在兩側工廠周邊預留污水管道接入點,最終統一進入南畬朗污水處理廠處理后排放。

2.3.2 合流制管道入河的排污口

由于整個福隆村之前并未建設污水管道,污水主要通過合流制管道進入水體,本排污口整治,已在福隆村生活區和工業區新建污水管道,本次設計主要通過排污口溯源的方式將排污口上移,通過上游的污水管道系統將污水收集,避免污水進入河道,污染河涌水質。

根據排污口溯源情況,以排污口W64為例,進行合流制管道排污口的改造方案介紹?，F狀工業區內無污水管道,均為合流制系統,針對合流點做截流井進行改造,將原來合流管道中的污水分離出來進入新建污水管道系統。周邊道路有污水管道的可考慮對合流點直接改造接入現狀污水管道,并在廠區周邊進行預留,廠區雨污分流改 造之后接入現狀污水管道系統。

3 目標可達性分析

污染物流入地表水體,與水混合流動運移,在分子運動、水流紊動和剪切流作用下發生濃度擴散；污染物在化學或生物化學作用下發生轉化與降解,地表水中污染物濃度沿程改變并降低。本次模擬涉及的水體為東莞市東引運河流域石排鎮水系,主要關心污染物沿程的濃度變化,使用 MIKE11系列的水動力（HD）和水質模塊（AD）,MIKE11水質問題要疊加在水動力的結果上計算。

3.1 水動力學模型

MIKE軟件是由丹麥水力研究所（簡稱DHI）開發的水動力、水質、水生態等數值計算模型。采用一維圣維南方程組,包括連續方程（質量守恒定律）和動量方程（牛頓第二定律）：

式中：Q為流量,m3/s；x為距水道某固定斷面沿流程的距離,m；A為過水面積,m2；t為時間,s；q為側向入流,m3/s；為動量修正系數；g為重力加速度；h為水位,m；C為謝才系數；R為水力半徑,m。

3.2 水質模型

MIKE11 對流擴散模塊（AD）,用于模擬可溶性物質和懸浮性物質在水體中的對流擴散過程,以定義各種污染物質的衰減系數。MIKE11AD 采用的一維河流水質模型基本方程：

式中：C為模擬物質的濃度；u為河流平均流速；x為空間坐標；t為時間坐標；Ex為對流擴散系數；K為模擬物質的一級衰減系數。

3.3 模型空間

根據研究區的水系CAD圖和河道測量斷面的CAD圖,提取河網和斷面信息,將前期資料整理為MIKE識別的格式。本次三標段模擬大小河道共29條。

3.4 水動力模型計算邊界條件

MIKE11模型計算在一定時間內水動力達到穩定,計算時間步長為10 s。根據收集的相關資料,模型上邊界入流按恒定流計算,其中石排鎮的上邊界河流主要為東引運河,利用東引運河為分析區域提供水動力外部邊界,考慮污水處理廠排放匯入河道的水量和天然徑流量的疊加,由于水文資料的限制,支流考慮概化為恒定入流的點源。根據調查收集到的排污口資料,鎮區內排污口數量較大,規模排口排污量大,資料詳細,對河道水質影響明顯,因此也概化為點源。模型下邊界在石牌境內主要為東引運河和海仔河出口常水位控制,見表2。

表2 模型計算水動力邊界輸入條件

3.5 水質模型計算邊界條件

根據收集的資料,水質邊界按照恒定水質濃度考慮,模型計算水質邊界輸入條件見表3。

表3 模型計算水質邊界輸入條件

3.6 模型參數率定及計算結果

根據《天然河道、灘地糙率參考表》并結合渠道及自然河道的現狀情況,糙率取值為混凝土渠道n取0.015～0.017,經修砌的天然小渠道n取0.025～0.03,天然河道n取0.03～0.035。取值計算后計算結果合理,水動力符合現狀情況。在水動力計算結果的基礎上耦合水質邊界及水質參數,計算石排鎮出境斷面的水質指標濃度。

水質模型的參數主要包括擴散系數和衰減系數。經查閱研究資料,參考與該區域河道相似地形變化的水系,各條大小渠道和河道的擴散系數取值范圍在1 m2/s～5 m2/s。本區域各污染物的衰減系數需要率定,選取干流東引運河上的5 個監測斷面,根據 2019 年1 月～6 月流域內現狀水平年水質監測斷面各指標的均值,對模型進行率定和驗證。東引運河干流沿程水質模擬結果與實測結果對比見圖1～圖3。

圖1 COD模擬與實測結果

圖2 NH3-N模擬與實測結果

圖3 TP模擬與實測結果

模擬結果表明,污染物進入河流在輸移過程中通過物理、化學及生物的作用發生濃度衰減,通過衰減系數表示。研究區域COD、NH3-N、TP的衰減系數分別為0.3/d、0.11/d、0.08/d。

4 目標可達性分析結論

本標段共涉及5個行政區,分別是橋頭鎮、企石鎮、石排鎮、松山湖北（生態園）、茶山鎮,其中石排鎮水質考核斷面為蓮湖新村。

為了確定鎮區出境斷面水質滿足考核要求,通過鎮區內的河道采取治理措施,對工程實施后各鎮區出水的水質變化進行模擬。

1）現狀。在未采取治理措施前,石排鎮出境斷面水質模擬計算得 COD、NH3-N、TP 濃度成果見圖4,出境水質為劣V類水體。

圖4 水質模擬現狀

2）治理措施后結果。石排鎮的主要渠道是海仔河,海仔河直接匯入東江,在對第三標段其他鎮實施水環境綜合整治工程的同時,以流域內上游各支流治理均達標為前提,海仔河的支渠采取清淤、生態修復活水保質等工程措施,石排鎮出境斷面水質為V類水標準,見圖5。

圖5 工程實施后水質模擬情況

5 結語

經計算,目前東引運河流域石排鎮出境斷面水質為劣V類,綜合整治工程實施后,石排鎮出境斷面水質可達到V類,可為樟村斷面穩定達標提供保障。