水生态文明论坛 2017.1中国水利 深圳市水环境治理与沿河截污工程 实践的思考 王燕 (深圳市水务规划设计院有限公司,518008,深圳) 摘要:水环境治理是生态文明建设的重要组成部分。为尽快遏制城市水环境恶化趋势。广东省深圳市在观澜 河、龙岗河等河流综合整治中相继建设了沿河大型箱涵强化截流设施.对河道水质改善效果显著.但也暴露出泥 沙淤积、与市政污水收集处理系统衔接不足等问题。以观澜河、龙岗河干流沿河截污工程为切入点.梳理流域水 环境综合整治的现状和问题,总结沿河截污系统设计的不足和优化措施,提出水环境提升的对策,为治水提质工 作提供决策参考 关键词:水环境治理;沿河截污;对策:深圳市 Water environment improvement and pollution control works along rivers in Shenzhen City//Wang Yan Abstract:Water environment improvement is regarded as one of the important parts for ecological civilization construction.In order to clean water bodies in Shenzhen City,pollutant intercepting facilities such as large box culverts have been laid along the mainstreams of Guanlan and Longgang rivers.Challenges faced by water environment restoration in the city have been assessed based on Guanlan and Longgang projects.Measures for water environment improvement are raised for reference of decision makers. Key words:water environment improvement;pollution control works along rivers;measures;Shenzhen City 中图分类号:TV882.8 文献标识码:B 文章编号:1000—1123(2017)01—0035—04 一、背景分析 市首次尝试在河道内建设长距离、大 规模截污箱涵 工程建成后实践证 明.“沿河强化截污”作为合流制改造 过程中的过渡产物.可极大改善河流 长期以来的黑臭状况.但也暴露出泥 速发展、相关设施建设相对滞后等现 实因素影响.建成区内水体黑臭现象 仍较为普遍,水环境状况不容乐观。 水环境治理是生态文明建设的 重要组成部分.是建设现代化国际化 创新型城市不可或缺的基础支撑 广 当前.全市正全面开展治水提质攻坚 战,力争“一年初见成效、三年消除黑 东省深圳市河流水系具有源短流急、 水环境容量小的特点 自2008年起. 沙淤积干扰设备运行、截流口设置影 响排水、混流水量大冲击污水厂运行 等问题。为此,在龙岗河、福田河、石 岩河、大沙河、茅洲河等沿河截污系 统设计中,从衔接厂网、清疏泥沙、清 涝、五年基本达标”.为现代化国际化 创新型城市建设提供高质量的水环 基于各流域特别是原特区外流域雨 污混流的状况.为尽快遏制水环境恶 化趋势,破解雨污分流长期性、艰巨 境保障 二、观澜河流域水环境综 合整治现状及问题 1.污水处理厂和配套管网现状 流域现状建成坂雪岗、龙华一 期、龙华二期、观澜一期和观澜二期 共5座污水处理厂.污水处理总规模 70万t/d。各污水处理厂配套干管基 本建成.支管网建设滞后 另有观澜 性与河流水环境改善紧迫性、跨市界 河水质达标限期性之间的矛盾.深圳 市在观澜河、龙岗河、茅洲河、坪山河 等河流整治中相继建设了沿河大型 箱涵强化截流设施.作为近期改善河 道水环境的重要举措 观澜河干流截 污箱涵于2009年建成运行.是深圳 污分离等方面进行了优化 与此同时.各流域也陆续开展了 污水处理厂及配套管网、支流河道整 治等水环境治理设施建设.河流水质 总体呈好转趋势 但受生态空间有 限、水环境容量微薄、海湾和感潮河 流水动力差等先天因素.以及城市高 收稿日期:2016—06—14 作者简介:王燕,高级工程师。总规划师。主要研究方向为水文水资源、河流水环境。 35■ 水生态文明论坛 CHINA WATER RESOURCES 201 7.1 应急处理工程和观澜河口调蓄处理 池.采用一级强化处理工艺.设计处 理规模均为40万dd 2.河流综合整治现状 (1)干流污染治理工程实施情况 工程建设范围自坂田河和油松 河汇合口到企坪断面.治理河长14.2 km.于2008年开建.2009年完工。工 程主要建设内容包括沿干流两侧(局 部一侧)和岗头河坂雪岗污水厂以下 段埋设总长22 km的截污涵管.主箱 涵尺寸2.5 rex2.0 m~5.0 mx4.0 m.对 12条支流实施总口截流.建设3处分 散调蓄(处理)池.总调蓄容积48万 m3.建设1座补水泵站和3.7 km补水 管道.建设全河段自动化工程 截至 目前.除自动化工程未建设外.其余 工程已建成 截污箱涵投入运行7 年.补水工程未运行 2011年至今.针对截流系统泥沙 淤积问题.采取了支流口改造、污水厂 设置沉沙设施、截污系统联合调度冲淤 等措施.相继实施了箱涵清淤工程、调 试期污水系统完善工程、观澜二期和龙 华二期污水处理厂进水池清淤工程 (2)支流综合整治工程实施情况 樟坑径河、白花河、油松河、坂田 河、大水坑河、大浪河、上芬水河等7 条河道综合整治工程正在建设中 3.存在的问题 第一.流域水环境治理工程未系 统实施.是河流水环境难以持续提升 的主要原因 沿河截污仅是在雨污分 流完善之前的近期措施.整个流域实 现雨污分流是水环境提升的根本 在 观澜河干流污染治理工程设计之初. 即提出必须同步推进流域内各污水处 理厂配套管网的建设.使截污箱涵的 功能实现从主要截流旱季污水向主要 截流初期雨水的转变 但在污水管网 建设方面.污水处理厂配套干管基本 投入运行.大量支管网建设严重滞后. 雨污分流改造工作推进缓慢.纯污水 收集率提高缓慢。据统计.观澜河流域 市政污水管网已建长度不足500 km ■36 (2014年),待建长度约1 000 km(不 含平湖、鹅公岭片区)。进入箱涵的污 水量和泥沙量几年来不仅未能有效 减少.反呈上升趋势 河流综合整治方面.干支流整治 标准和进度不协调 干流已完成综合 治理.但仅有部分支流开展整治且均 未完工运行 如白花河综合整治工程 未完工.白花河约4万 9万 污水 对下游箱涵影响显著.加大了观澜污 水厂和观澜应急工程的运行压力 此外.原设计4座调蓄池仅建成 3座.最上游调蓄池未建.干流上段箱 涵的实际截流标准和水质保证率低 于设计值 原设计补水工程未运行. 干流上游段河道感官效果差 大量生 态控制区的清洁基流未加以分离和 利用.在进入建成区后被污染 这些 工程未系统实施或运行.制约了已建 工程效益的发挥 第二.实际污水排放量、处理量 未达设计要求的运行工况.是观澜河 下游水质较差的重要原因 随着华为 科技城、深 ̄il:lt;站商务中心区等片区 快速发展,流域污水量快速增长,现状 污水总量超出原设计值约10万 .原 设计水量测算略显不足 受泥沙含量大、施工质量、工业 污水偷排等因素影响.龙华污水厂 一、二期和观澜污水厂一期实际运行 规模未达到设计要求.且处理出水多 项指标未达到设计排放标准.实际运 行规模仅50万~60万删.导致部分污 水量未经处理直排河道.部分旱季污 水由观澜应急工程简单处理.对污染 物的削减十分有限 龙华污水厂二期 由于生化池开裂导致处理能力大幅度 下降.达不到设计规模的50%.大量污 水涌入下游.导致流域整个污水处理 系统混乱.直接影响下游河道水质 第三.流域内开发建设不断带来 污染增量.是河流水环境难以持续提 升的关键因素 观澜河干流截污箱涵 已建成运行近7年 其间.流域内开 发建设不断带来污染增量.微容量的 河流水环境不堪重负 泥沙问题是工程运行至今面临 的最突出问题 观澜河是一条多沙河 流.流域土壤条件、地质特点导致易 发生水土流失.历史上河道泥沙淤积 情况就比较严重.而近年城市开发建 设强度较大.水土流失居高不下.河 道泥沙量不降反升 沿线分布的各支 流和众多排污口的雨污混流持续排 污和排沙.是造成截污涵管持续、累 积淤积的重要原因 同时也存在清出 河道的泥沙未得到妥善处理处置的 问题.堆放在河岸边遇雨复淤 同时.未经处理的工业废水和生 活污水仍有偷排漏排 截污箱涵建成 后.曾对数处沿河新增及存在溢流的 排放口进行接驳、整改,但新增排污 121仍时有出现 工业废水偷排屡禁不 止.造成污水处理厂进水水质(特别 是氨氮和总磷)远超设计值.进而导 致出水水质不达标 此外.原工程设计方案中提出的 要求同步实施的面源污染控制举措 未见显著成效 河流两岸垃圾堆积现 象极为普遍 雨季混流水中携带大量 垃圾,经雨水管道、排水边沟进入支 流、截流箱涵。 第四.针对泥沙的设计应对措施 考虑不足,影响截污、处理系统的高 效运行 观澜河箱涵淤积成因主要有 3个:一是源头控制不足,包括流域水 土流失、涵管进水El未能有效拦沙和 流域污水管网建设滞后等因素:二是 涵内流速不足.包括闸门壅水降低流 速、累积性淤积改变边界条件等因素: 三是泥沙缺乏出路.包括主箱涵相对 封闭、清淤不及时、难度大等因素。 根据近年箱涵运行情况分析.应 对泥沙影响的措施有几方面不足:① 箱涵首端各支流口和排放口主要采 用正向取水.沉沙及检修措施考虑不 足:箱涵末端进污水厂前端处未设置 沉沙池.进水含沙量高.影响污水厂 前端设备的正常运转.加大运行成 本。②在箱涵总体布置上,主箱涵主 水生态文明论坛 2017.1中国水利 要沿单侧布置.未两侧贯通或与市政 污水干管形成备用.过河连接管也基 不淤流速.进一步加剧淤积.淤积物 (2)跨市交接断面水质限期达标 压力大.协同治理难度大 发生板结、硬化,难以实现水力冲淤。 本采用单管.在箱涵(管)出现故障或 三、龙岗河流域水环境综 龙岗河流域两条支流黄沙河和丁 淤积情况下,存在检修、清淤疏通的 施工难度。③在箱涵纵断面设计上. 上游设计坡降1.2‰.下游设计坡降 1‰.旱季设计流速为1.57~1.96 m/s 旱季污水携带细沙、极细沙、淤泥质 泥沙(冲泻质)和生活垃圾。雨污混流 水携带河道粗沙、中粗沙。旱季和初 小雨时涵管内流量相对较小.水流在 涵管密闭空间内一旦受阻后流速降 低.泥沙和垃圾易发生沉降、聚积 第五.管理上缺乏总体统筹机构. 运行管理调度不到位.加剧箱涵淤积 观澜河水环境治理工程涉及河道、人 工湿地、污水处理厂、调蓄池、截污箱 涵等,各工程设计、管理及运营涉及的 相关单位或部门众多,市区之间、单位 之间、部门之间缺乏统筹和协调.不利 于系统整体运行效益的发挥 长截流 箱涵运行边界复杂.管理调度不到位 也进一步加剧了泥沙淤积 调查发现.截污箱涵及相关污水 处理设施的实际运行情况与运行管 理手册要求存在一定差异.存在未按 相关规定进行操作的情况 大雨期 间.上游河水挟带大量泥沙流入箱 涵.应急处理工程闸门未按照操作规 程开启.导致箱涵内的雨水沿箱涵溢 流口溢出.泥沙全部沉积在应急工程 上游段箱涵内.涵内泥沙无法向下游 转移。箱涵末端闸封闭性较差.未及 时开启。下游段箱涵内流速减小.水 流的挟沙能力不足.更无法达到冲淤 的要求。雨季.支流口未按管理手册 水位要求及时塌坝.进El控制闸未关 闭。同时,各支流VI前橡胶坝、沉沙 池、控制闸以及排放El也存在泥沙、 垃圾清理不及时、不彻底等问题 上述管护问题导致粗沙和生活 垃圾等进入箱涵并沉积 长期累积性 淤积改变了箱涵水力计算条件.造成 过水断面缩小、糙率加大、纵坡变小 甚至形成倒坡.实际流速远小于设计 合整治现状及问题 1.污水处理厂和配套管网现状 流域现状建成横岗、横岭、龙田 和沙田共4座污水处理厂.污水处理 总规模91万t/d 另在横岗污水厂二 期处建设横岗再生水厂.处理规模为 5万t/d 各污水处理厂配套干管基本 建成.支管网建设滞后。 2.河流综合整治现状 (1)龙岗河干流综合整治工程实 施情况 工程建设范围自支流梧桐山河 与大康河汇合口到吓陂村交接断面. 治理河长19.9 km.以南约河为界分 两期实施 一期工程于2011年完工运 行.二期工程河道部分2015年基本完 工 工程建设内容包括河道水质保障 (沿河截污箱涵和调蓄池)、稳堤固岸、 人工湿地、自动化工程等。目前人工湿 地和自动化工程在建.调蓄池未建。 (2)支流综合整治工程实施情况 南约河和丁山河(低碳城段)已 基本整治完成。梧桐山河、龙西河、黄 沙河、四联河和田坑水等5条河道综 合整治工程在建 3.存在的问题 (1)流域水环境治理工程未系统 实施.制约了已建工程效益发挥 与观澜河流域类似.龙岗河流域 在污水支管网建设和支流综合整治 方面建设也相对滞后 已建污水管网 长约600 km.待建长度近1 000 km 支流综合整治工程受城市发展的无 序挤占.征地拆迁缓慢.制约工程推 进。管网建设和支流整治的滞后.直接 导致上游生态控制区清洁基流无法剥 离.进入支流河道后.被总口截流入干 流箱涵.箱涵混流污水量大.横岭污水 厂无法全部处理.部分污水在箱涵尾 端直接排放.影响跨市交接断面水质: 进水浓度低.影响污水处理效率。 山河源自惠州.流域下游也进入惠州 水环境整治及水质达标需由深惠两地 协同治理,实施难度较大。支流上游惠 州侧来水处理不彻底.水质不理想。龙 岗河干流综合整治后水质显著改善. 达到景观水体标准.但由于河道内水 体主要为污水处理厂处理后的一级A 或一级B出水.距离跨市河流交接断 面的水质考核目标仍有一定差距 四、截流设计优化措施 1.衔接厂网,提高工程效益 龙岗河等沿河截污系统在功能 定位、规模和竖向高程上,注重与已 有污水厂网设施的衔接。沿河截污系 统作为已有市政污水系统的强化补 充.重在查漏补缺.截流沿河漏排污水 及部分初小雨水.待雨污分流完成后. 沿河截污系统功能将转化为初小雨水 截流管 沿河截污系统在规模设计上 考虑已有污水收集处理设施的富余能 力.充分发挥现有设施作用。合理设计 竖向高程.尽可能使污水重力自流。 2.清疏泥沙,强化管控设计 针对城市开发建设强度大、建设 项目水土流失监管难的现状.在截污 箱涵首端、沿程、末端各环节强化泥 沙管控设计.逐级削减泥沙量.减小 泥沙对箱涵和污水厂的冲击 各截流 排放口在进箱涵前设置清污井及格 栅.泥沙含量大的支流口增设沉沙池 及下河路、清淤便道.片区卫生状况 较差的支流口增设格栅及自动清污 机。矩形箱涵和圆管的尺寸.在满足 设计规模的前提下.适当兼顾后续清 淤管理便利的需要 截污箱涵和过河 连接管基本按双管布置.或与市政污 水干管形成备用.适当设置控制闸、 连通涵管.为箱涵创造分段干地清淤 条件。在截污箱涵和污水厂衔接处. 采用侧向进水方式,设沉沙、清沙池 及垃圾拦截设施 37— 水生态文明论坛 CHINA WATER RESOURCES 201 7.1 3.清污分离,提升处理效能 与观澜河流域土地已大多利用 为建成区相比,龙岗河、坪山河、石岩 河等流域内仍保留有相当比例的生 态控制区 这些生态控制集雨区内的 旱季基流和清洁雨水若不剥离.最终 将经干流箱涵进入污水厂处理.不仅 使河道截污后缺少水量补充.也使污 水厂进水浓度过低 因此.对已建沿 河截污的河道如观澜河、龙岗河,按 “系统治理.分期实施”的原则加快推 进支流治理.剥离支流生态控制区清 洁基流 对拟建沿河截污的河道如石 岩河.结合流域特点.合理剥离生态 控制区清洁基流.确保旱季基流和清 洁雨水不进污水厂 如在石岩河综合 整治中.采取南岸生态区支流截流系 统延伸、北岸生态区雨洪分治立体排 洪通道等措施 五、水环境提升对策 1.完善顶层设计 深圳市河流均为雨源型河流.水 环境容量极其有限.河流水质相当程度 上取决于污水处理厂出水水质 以观澜 河、龙岗河流域为例。按照跨市河流交 接断面水质目标.观澜河水质目标为地 表水Ⅲ类.龙岗河水质目标为地表水Ⅳ 类(重金属为地表水Ⅲ类)。而目前.坂 雪岗、观澜一期、横岗一期、横岭一期等 污水处理厂设计出水水质为一级B.观 澜应急污水工程为三级.龙华一、二期. 观澜二期,横岗二期,横岭二期,龙田, 沙田等污水处理厂出水达到一级A.与 水质目标存在较大差距 为实现规划、建设和管理工作的 协调统一.应设立流域统筹协调部 门.统筹流域水环境治理涉及的各相 关方.对水环境治理的各方面工作包 括设计、施工、管理、运行、维护、监督 等进行通盘考虑。统筹流域水安全、 水资源、水环境、水生态、水文化“五 位一体”各项任务.制定综合治理方 案.完善顶层设计.以解决分流制的 规划排水和合流制的工程建设 ■38 体系之间的匹配性问题、目标导向的 治污设施与问题导向的治河措施之 问的目标协调性问题.以及工程与非 工程措施从规划、建设到管理、运行 全过程的系统性、综合性等问题。 同时,应尽快建立基于互联网、 大数据、云平台等信息技术的流域水 环境综合调度和监督管理系统.以 “支撑全市治水提质行动、适应智能 化管理需求”为核心.对干支流河道、 人工湿地、污水处理厂、污水处理应 急工程、调蓄(处理)池、截污箱涵(包 括水闸、橡胶坝、箱涵、管道、连接井、 截流堰、泵站等建构筑物)进行统一 调度.为流域综合治理及维持水生态 健康提供基础数据和决策支撑 2.坚持“系统治理,远近结合” 原则 流域水环境的改善是一项系统 工程,对于观澜河、龙岗河流域而言。 既面临跨市交接断面水质目标高的 要求.又正值城市开发建设的高峰 期,污染负荷大、人水争地进一步加 剧了水环境治理的难度和复杂性 基 于流域水污染成因分析.按照解决当 前突出问题和建立长效机制相结合 的原则.流域水环境治理应按系统治 理、近远结合的思路开展。 “系统治理”即根据区域发展定 位和水环境承载能力.源头预防、过 程控制和末端治理并举.管理措施和 工程措施并重.污染存量治理和增量 治理相结合,同步推进干支流、污水 厂网建设 树立生态基础设施理念. 在城市更新和新片区建设中注重海 绵城市建设和低影响开发.源头削减 雨水径流对河流水质的影响 综合运 用法律、行政、管理、工程、技术等手 段,各相关职能部门、企业、公众 共同参与.取得综合成效 “近远结合”即尊重分流制与合 流制在一定时期内并存的现实.推进 水环境治理的源头减排和末端治理 相结合的标本兼治措施 近期突出问 题导向、民生导向.采取缓解泥沙影 响、保障稳定运行和完善截污处理、 提高出水水质的措施 通过增设污水 处理厂前沉沙池.解决污水处理厂泥 沙多的问题:通过截流现有漏排污水 V1.解决污水漏排人河的问题:通过 扩建污水处理厂.解决污水处理能力 不足的问题:通过提标改造污水处理 厂.解决污水处理标准低的问题;通 过清污分离.解决污水系统效率低 的问题 加快推进支流河道综合整 治与生态修复工程 远期通过片区产 业结构调整、面源控制、正本清源等 措施进行源头减量:通过污水管网建 设和污水处理厂扩建.实现污水全部 收集处理:通过河道生态修复措施. 提高自净能力:通过流域综合管理 和水务环境执法.杜绝污废水偷排 现象 3.加强精细管护 沿河截污箱涵包括水闸、橡胶 坝、箱涵、管道、连接井、截流堰、泵站 等建(构)筑物,涉及与干支流河道、 各污水处理厂、调蓄池、应急工程等 复杂边界的衔接 日常管理上不仅涉 及旱季的清淤维护.还涉及初小雨的 截流控制和中大雨的洪水冲淤.加上 复杂的水沙条件.管理调度上.要求 严格按照管养技术要求,清、冲结合, 借助信息工程建设.实现截流系统管 理调度的规范化、精细化、信息化。 以观澜河截污箱涵为例.合理控 制观澜应急工程壅水闸、观澜调蓄池 控制闸和白花河支流涵管进水闸等3 座水闸。利用上游旱季、初小雨流量, 定期实施旱季分段蓄水、突然开闸和 接力冲淤.将截污涵管内淤积物冲刷 至下游沿线调蓄池.水力冲淤效果较 为明显 根据几次大洪水的水力冲淤 调查分析.樟坑径河13以下箱涵段最 大冲淤厚度达0.4.5 m.大雨工况下沿 程主涵管平均流速可达3.3~3.9 m/s。在 洪水动力作用下.箱涵内淤积物逐渐 向下游推移、输运和坦化,部分淤积物 被冲刷至末端控制闸以下河道。 ■ 责任编辑安天杭