竹溪河流域綜合規劃中水環境治理研究

張 珅，蘇妍妹，徐得水

(1.黃河勘測規劃設計研究院有限公司，河南 鄭州 450003；2.水利部黃河流域水治理與水安全重點實驗室(籌)，河南 鄭州 450003；3.河南省城市水資源環境工程技術研究中心，河南 鄭州 450003)

1 研究背景

流域是匯集地表水和地下水的區域，即分水線所包圍的范圍[1]。流域綜合治理規劃從流域角度通過科學合理制定相關治理方案指導后續工作開展，是對水資源的宏觀調控[2-5]。流域綜合規劃對水利工程的建設與發展起著重要的指導作用，使水資源配置更具完整性和可實施性。在過去的幾十年中，環境問題越來越嚴峻，而隨著社會經濟的發展，人們對水環境的要求和期望也越來越高[6-9]。從人民對美好生活的期盼，到全面落實黨的二十大精神，流域綜合規劃對區域生態環境治理起統領作用。水環境作為流域綜合規劃中的重要篇章，也是生態文明建設的重要組成部分。河流的流動性、致災性、資源性決定了水環境治理的復雜性。更需要結合現狀對該流域水環境突出問題進行規劃治理，為后續區域經濟發展提供有利水利保障[10]。

本文以竹溪河流域綜合規劃中水環境治理為基礎，介紹水環境部分相關治理思路及方案，以期為其他流域規劃提供參考。

2 竹溪河流域水環境現狀及存在的問題

2.1 水環境現狀

竹溪縣位于鄂西北邊緣，處于丹江口水庫上游，屬長江中上游秦巴山區，是重要的水源地。竹溪河屬堵河水系，是漢江水系堵河一級支流，流域面積約為659km2。竹溪河流域產業現狀以農業及旅游業為主。竹溪河流域一級水功能區劃中有1處竹溪河水庫保護區，4處保留區，水質目標均為地表水Ⅱ類。竹溪河與丹江口位置關系如圖1所示。

圖1 竹溪河與丹江口位置關系圖

2.2 存在的問題

2.2.1城鎮污水管網收集系統不健全，污水處理率低

竹溪縣城現有1座生活污水處理廠(處理規模為3萬t/d)及一座工業污水處理廠(處理規模為6000t/d)，出水排放標準均為一級A。竹溪縣現有污水廠處理規模基本滿足竹溪縣現有污水排放量的處理需求，但實際由于污水管網系統的不健全，導致縣城實際污水處理率較低。

2.2.2部分時段水環境質量不達標

竹溪河流域干流及主要支流河道水質目標均為地表水Ⅱ類，但根據竹溪河流域現狀水質，竹溪河水質部分時段出現超標問題。

2.2.3城區排水體制分流不徹底、雨污管道連接混亂

城區部分區域已做雨污分流改造，但縣城污水系統大部分仍為截流式合流制。由于管網不健全，存在漏損，大量山泉水通過雨水管網進入污水處理廠，致使污水處理廠水量遠超設計能力，而本該收集處理的污水通過滲漏、溢流等直接進入了河道，降低了污水廠的處理效率。

2.2.4農村污水排放及收集體系不完善，排放污染嚴重

農村現狀污水以散排為主，已建的農村處理設施數量少且排放標準低，大部分農村處理設施建設滯后，未達標水體排入河道中，致使河流污染。

2.2.5農業面源治理亟需有效治理

雖然竹溪河流域近年來開展農業面源整治工程，但依然存在以下問題。竹溪河流域2020年年末耕地9509.39hm2，占總流域面積的17.13%，農田主要集中于河道附近，污染物極易入河。竹溪河流域全年氮肥施用量約14515.44t，磷肥施用量約4939.71t，農藥化肥施用量較大，污染物隨降雨通過地表徑流進入水體，農業面源污染問題突出。同時竹溪河流域畜禽養殖以農戶散養為主，規模化養殖率不足5%，糞便處理設施率低，這些都加劇了農業面源污染問題。

2.2.6流域水環境管控力度不足

竹溪河流域水環境監測力度薄弱，現有監測點位主要位于竹溪河干流，對支流水質監測力度低、掌控性不足。同時竹溪河流域的排污交易機制、生態補償機制等存在缺失。

3 水環境規劃的總體思路和總體布局

3.1 總體思路

多措并舉，系統治理，以“城鄉統籌結合、城鎮污水提質增效、鄉村人居環境改善”為原則，提高城區段管網及污水處理站覆蓋率、全面實施雨污分流、構建海綿體系、促進農村人居環境改善、加強飲用水水源地保護、實現清水入竹溪，最終提升地表水環境質量，達到水質目標。總體思路框架圖如圖2所示。

圖2 總體思路框架圖

3.2 總體布局

以控源截污為重點、開展管網查漏補缺、污水全面治理工程；在城區建設5.7km清水通道，使山泉水獨流入竹溪；以月弓池和桃花島為凈化單元，加強竹溪河水質凈化；改造44.48萬m2農田排水溝，減少農業面源污染；加強竹溪河水庫飲用水水源地保護，保證人居飲用安全；增加5處支流水環境監測處斷面，提高水環境響應速度；因地制宜開展水環境綜合治理，最終提升地表水環境質量，達到竹溪河水質目標。

4 治理方案研究

4.1 城鎮污水收集治理

竹溪縣城區排水體制以合流為主，部分街區雖然進行了雨污分流改造，但由于下游改造不徹底，存在錯搭混接等原因，實際沒有達到雨污分流效果。竹溪縣城區污水處理廠日處理能力3萬t，城區平均日污水處理規模約2.1萬t。污水處理設施可以滿足處理需求。但受污水廠進水濃度過低影響，當前城鎮生活污水實際收集率約為35.7%，污水處理系統效能低下。

為此，規劃以下措施對城鎮污水進行收集處理：①通過分流旱天山泉，干管滲漏點修復，降低河道水位，開展重點路段雨污分流集管網錯搭混接改造工程。把山區等城區以外的山水、河水，以及城區內河溝水等與市政污水收集系統分離開來。②對公共污水收集管網進行補缺口工程，形成密閉的城市污水收集系統，雨水可通過就地散排、邊溝邊渠等形式就近排入自然河道。③對重點地區，尤其是雨水匯流主通道、上游清水排出通道進行雨污分流改造。打通旱天清水出路，保證旱天不溢流，雨天少溢流。

4.2 清水入竹溪

根據調查，城區段由于沒有獨立的排雨水通道，在降雨時山泉水順著地勢攜帶泥沙直接進入現狀的管網，管網滿流后溢流進竹溪河，造成大量雨水進入污水處理廠。汛期外來水進入城區的雨水/污水管網，一方面增加了城區污水廠的處理負荷，致使一部分未處理的污水直接溢流至竹溪河，另一方面外水污染濃度低，外水進入污水廠后使生化性降低，處理難度加大。規劃新建5.7km的截流溝將山泉水引流。

4.3 旁路濕地水質凈化

使用旁路濕地對竹溪河水體進行凈化，非汛期通過工程措施引水至月弓池或桃花島湖區。兩湖區作為凈化單元，在湖區內構建生態系統，為水質保護與改善工作提供生態解決方案，實現生態修復和生物凈化，凈化后的水體排入竹溪河，達到削減河道內污染物質和增加竹溪河清水量的目的。

4.4 農業農村污染治理

4.4.1農村生活污水處理

(1)分類建設

竹溪河流域內現狀農村生活污水污染負荷占到點源污染的19%左右，是竹溪河流域需要重點解決的問題之一。需梯次推進農村生活污水治理。根據農村不同區位條件、村莊人口聚集程度、污水規模，因地制宜采用污染治理與資源利用相結合、工程措施與生態措施相結合、集中與分散相結合的建設模式和處理工藝。推動城鎮污水管網向周邊村莊延伸覆蓋。積極推廣低成本、低能耗、易維護、高效率的污水處理技術，采用生態處理工藝。

(2)分區處理

竹溪河流域上、中、下游不同河段農村生活污水排放特征、水環境容量敏感性、污水處理廠區位及規模、人口積聚分布特征等方面均存在一定的差異。總體而言，上游區域農村生活污水污染物排放強度相對較大，且水環境容量敏感性相對較強；中游區除了城關鎮污水處理廠服務范圍外，其余區域人口分布相對較為分散；下游區域人口組團式分散分布特征明顯，農村生活污水收集難度較大。為解決上、中、下游不同河段農村生活污水收集處理問題，綜合考慮各分區人口分布特征、農村生活污水排放特征、現狀農村生活污水收集處理設施分布情況及生活污水排放標準等，按照上、中、下游不同河段開展分區規劃。規劃上游、中游、下游共分別建設村級污水處理設施1615、585、540t/d。

4.4.2農業面源控制

優化調整種養結構。結合資源環境承載能力，調整種植業布局和結構，優化水稻、小麥、蔬菜等作物品種，推廣節水作物，構建科學合理、特色突出的種植業布局。

合理使用農業投入品。加強農業節水，推進規模化高效節水灌溉，完善農業灌溉用水定額管理制度。提高農業廢棄物資源化利用率。十三五期間，竹溪縣全縣節水灌溉面積從原來的8.24萬畝增加到39.14萬畝，占有效灌溉面積的比例由43.6%增加到95%，比重提高51.4%。

科學規劃畜牧養殖布局，加強畜禽養殖禁養區管理，落實環城特色養殖區、遠郊生態養殖區分區管控要求，合理發展畜禽養殖規模，推動形成種養結合的都市型生態畜牧業發展模式。優化水產養殖布局，落實養殖水域灘涂規劃制度，實施禁止養殖區、限制養殖區、允許養殖區“三區劃定”，科學確定養殖種類、規模和密度，發展生態健康養殖。推廣多層次的糧經飼統籌、種養結合、農林牧漁融合循環發展模式。積極推進稻漁綜合種養發展，建立各具特色的稻漁綜合種養基地。

4.5 飲用水水源地保護

竹溪縣飲用水水源地位于竹溪縣龍壩水庫，依據HJ/T 338—2018《飲用水水源地保護區劃分技術規范》，飲用水水源保護區分為飲用水水源一級保護區和二級保護區。地表水集中式飲用水水源一級保護區水質應不劣于GB 3838—2002于《地表水環境質量標準》Ⅱ類標準、二級保護區水質應不劣于Ⅲ類標準。集中式飲用水水源水量達標率達到100%。

4.6 環境“測”“策”聯防聯控

以物聯網、云計算、大數據、5G技術為支撐，著力推進涉水信息動態監測系統和智能化管理決策平臺建設，全面提升水利智慧化水平竹溪河現有水質監測點位均位于竹溪河干流上，缺少對竹溪河支流的管控與監測力度，為保證水環境安全，為水環境管理工作提供科學可信、詳盡高效的水質資料，提高水環境突發事件的預警速度和響應水平，擬在主要支流處增設水環境監測斷面，布置水質自動在線監測系統。

5 目標可達性分析

根據預測結果分析：竹溪河流域遠期規劃水平年(2035年)相關措施實施之后，污染負荷相較現狀年COD減少2210.80t/a，比現狀年減少68.17%；NH3-N減少507.58t/a，比現狀年減少90.42%；TN減少740.00t/a，比現狀年減少91.94%；TP減少65.92t/a，比現狀年減少87.38%。根據水環境容量與現狀污染負荷分析，流域內需削減污染負荷COD 1537.71t/a、NH3-N 506.18t/a、TP 60.30t/a，才可達到水質目標要求，經預測遠期規劃水平年可滿足污染物削減要求。遠期污染物排放預測見表1。

表1 竹溪河流域遠期污染物排放預測 單位：t/a

6 結論

(1)竹溪河流域綜合治理規劃中水環境治理遵循“生態優先、綠色發展；系統治理、協同推進；試點先行、穩步推進”的基本原則，以提升竹溪河水質為核心目標，提出城鎮污水收集、打造清水通道、旁路濕地凈化、農業農村污染治理、飲用水保護及環境“測”“策”聯防聯控等方面，為流域綜合治理提供指導。

(2)流域綜合規劃中水環境要從系統層面，結合水環境容量核定及污染負荷預測，對現狀問題進行分析研究，找出薄弱環節，加強與各尺度的耦合分析，從宏觀到微觀從大到小對本流域整體進行把控，并增強環境監測，提高水環境突發事件管控力度。

(3)竹溪河流域可進行規劃實施效果評估，建議在實施過程中開展中期和終期評估，驗證合理性和科學性。