截污導流工程尾水漫溢對新沂河北泓影響及防范措施探討

陳立強金 焰李漢卿

截污導流工程尾水漫溢對新沂河北泓影響及防范措施探討

陳立強1金 焰2李漢卿1

新沂河始于江蘇省駱馬湖嶂山閘，途經(jīng)徐州、宿遷、連云港三市至燕尾港鎮(zhèn)南與灌河合匯后并港出海，全長144km；沿線北岸有老沭河、岔流新開河、叮當河匯入，南岸有山東河、路北河、柴沂河匯入；淮沭新河、鹽河平交穿過新沂河。

新沂河不行洪時，北偏泓成為山東省污水、新沂市、宿遷市、沐陽縣污水和尾水排放的專用通道，北偏泓排污設計流量為50m3/s。為保證淮沭河調(diào)水安全，新沂河北偏泓通過排污地涵與淮沭河立交，尾水經(jīng)北偏泓通道下泄入海；南偏泓與淮沭新河之間由擋水閘壩控制。正常情況下，新沂河南、北偏泓和淮沭河無水力聯(lián)系，但在北泓流量超過設計流量50m3/s時將漫溢排污地涵及南偏泓擋水壩，與淮沭河連通，污染淮沭河送清水工程和南偏泓清水通道。為保障調(diào)水工程安全，需要對尾水對新沂河北泓漫溢影響進行分析，并提出相應的防范措施。

一、南水北調(diào)東線截污導流工程入新沂河尾水排放量

根據(jù)南水北調(diào)東線治污規(guī)劃，保護東線調(diào)水水源水質(zhì)，對徐州市、宿遷市實施截污導流工程，將兩市的尾水導入新沂河排污通道后入海。

截至2016年6月，按批復的設計規(guī)模，徐州市截污導流工程經(jīng)大馬莊涵洞入新沂河的尾水量為41.96m3/s（尾水量9.37m3/s，滲水流量8.33m3/s，湖東地區(qū)3年一遇澇水24.26 m3/s），新沂市截污導流工程（管道）入新沂河尾水設計規(guī)模為13.91萬t/d（合1.61 m3/s），宿遷市截污導流工程（管道）入新沂河尾水規(guī)模為28.6萬t/d（合3.31m3/s），3處入新沂河尾水排放規(guī)模為14.29m3/s。截污工程入新沂河排污口、清污通道概化示意見圖1。

圖1 截污工程入新沂河排污口、清污通道概化示意圖

二、尾水漫溢風險

1.漫溢風險源分析

新沂市老沭河王莊閘正常下泄流量為8.0m3/s的發(fā)電流量，徐州大馬莊涵洞正常下泄湖東自排河駱北滲流量為8.33m3/s，宿遷山東河、路北河匯入新沂河流量7.83m3/s。在不考慮駱馬湖嶂山閘滲漏水、新沂河沭陽以上段其他地涵入流量的情況下，匯入3市尾水入新沂排放量14.29m3/s后，在排污通道沭陽地涵以上流量合計為38.45m3/s，已接近北偏泓排污設計流量50m3/s；在僅考慮湖東地區(qū)3年一遇澇水，在不調(diào)度情況下，老沭河入新沂河口處流量合計將達到62.71m3/s，已超過北偏泓排污設計流量50m3/s 的30%，必將發(fā)生污水漫溢污染事故。因此，南水北調(diào)東線截污工程入新沂河排污口排入的尾水是污水通道漫溢的最大風險源之一，并且3年一遇澇水概率為33%，即污水通道漫溢風險發(fā)生概率33%。

2.漫溢風險影響

在上述風險條件下，尾水水質(zhì)按COD 50mg/L、NH3-N 5mg/L（城市污水處理廠排放一級A標準），澇水水質(zhì)按COD 15mg/L、NH3-N 0.8mg/L（III類水質(zhì)）計算，混合后污水通道水質(zhì)COD 23.0mg/L、NH3-N1.8mg/L（Ⅴ類水質(zhì)）?；淬鸷铀颓逅こ趟|(zhì)管理目標為Ⅱ類，一旦發(fā)生污水通道漫溢將發(fā)生嚴重的水質(zhì)污染事故，將涉及到南泓清水通道、送清水工程沿線包括連云港市的飲用水安全問題；如發(fā)生漫溢事故，處理難度大、時間長。

三、漫溢風險防范措施

1998～2006年薔薇河共發(fā)生有報道的事故性污染共10次，造成連云港市水源地薔薇河水質(zhì)惡化，主要原因是新沂市、沭陽縣等上游污水漫溢混入淮沭河進入薔薇河，污染事故源就是排污通道漫溢（在立交處進入淮沭河送清水工程）。此種污染事故是在南水北調(diào)東線截污工程實施前發(fā)生的。在截污工程實施后，新增加14.29m3/s尾水后，新沂河尾水通道漫溢風險加大。

為解決漫溢水量、新沂河北泓水質(zhì)長期不達Ⅳ類水質(zhì)管理目標等問題，需要采取以下漫溢風險防范措施：

1.建設新沂河尾水通道擴容工程

作為南水北調(diào)東線江蘇省內(nèi)配套工程，建議建設新沂河尾水通道擴容工程，增加排污通道設計流量不足問題。前述簡化估算出3年一遇澇水情況下，匯入南水北調(diào)東線截污工程尾水后，新沂河沭陽以上段達到62.71m3/s，因此建議新沂河沭陽排污通道按70～90m3/s設計流量進行擴挖，控制性工程沭陽排污地涵設計流量為90m3/s（以上），使混合了截污尾水的新沂河北泓不再漫溢污染南泓清水通道和淮沭河送清水工程。

2.建設新沂河沭陽以上水體自凈系統(tǒng)工程

未來排污通道設計規(guī)模將達70m3/s以上，新沂河北偏泓段水質(zhì)在枯水期無法滿足Ⅳ類水標準要求，需采取措施確保達到水質(zhì)目標，建議采用“生物—生態(tài)處理”聯(lián)合技術，該技術具有處理效果好、工程造價相對較低的優(yōu)點，低能耗或不需耗能，運行成本低廉，所需的微生物具有來源廣、繁殖快的特點，還可在一定條件下，對其進行篩選、定向馴化、富集培養(yǎng)，可以實現(xiàn)對多種有機物質(zhì)生物降解的目標。這種處理技術不向水體投放化學藥劑，不會形成二次污染，還可以與綠化環(huán)境及改善景觀相結合，創(chuàng)造人與自然相融合的生態(tài)環(huán)境。水體生物—生態(tài)處理技術實質(zhì)上是按照仿生學的理論對于自然界恢復能力與自凈能力的強化，利用培育的植物或培養(yǎng)、接種的微生物的生命活動，并與生態(tài)工藝、景觀工程結合對水中污染物進行降解及轉(zhuǎn)化，從而使水體得到凈化的技術。該期工程水體凈化工程和措施組成如下（見圖2）：

圖2 水體自凈系統(tǒng)工程示意圖

（1）設置太陽能、風能曝氣系統(tǒng)

太陽能/風能曝氣機是一種高效曝氣設備，通過機械手段，能制造超大流量的縱、橫向水體循環(huán)，最大限度地將表層溶解氧超飽和水體轉(zhuǎn)移到水體底層，增加底層水體的溶解氧，并消除自然分層，提高水體自凈能力。太陽能曝氣機以太陽能/風能為動力，無需岸上供電設備及電纜等設施，經(jīng)安裝調(diào)試完成后無需人工值守，系統(tǒng)正常運行期無任何費用。

（2）建設生態(tài)岸坡

生態(tài)岸坡是具有一定寬度的條帶狀區(qū)域，該區(qū)域具有重要的生態(tài)功能，對水體起著調(diào)節(jié)、富氧和凈化的作用。在新沂河沙灣至沭陽地涵段北偏泓0.5m左右淺水區(qū)種植蘆葦、美人蕉、香蒲、茭白、再力花、鳶尾、黑麥草、水芹、水蔥等，其中要選種耐寒耐凍的植物，如挺水植物黑麥草、水芹、水蔥等，沉水植物伊樂藻和菹草等，增強冬季處理凈化能力。

（3）新開挖明渠段設置生態(tài)浮床

生態(tài)浮床，又稱為人工生物浮床、無土栽培浮床、生物浮島等，是指將植物種植于浮于水面的床體上，利用植物根系吸收水體中污染物質(zhì)，同時植物根系附著的微生物降解水體中污染物，從而有效進行水體修復的技術，受到了越來越多的關注。截至目前，生態(tài)浮床技術已在世界范圍內(nèi)成為一項重要的水質(zhì)修復技術，并已成功地應用在許多湖泊、河流的生態(tài)修復、生態(tài)整治工程中。生態(tài)浮床擁有多種功能，具有提供鳥類及魚類的棲息處、吸收氮磷凈化水質(zhì)、景觀美化、消波及保護湖岸等作用。浮床能有效去除水體污染，抑制浮游藻類的生長。與其他水處理方式相比，浮床更接近自然，具有更好的經(jīng)濟效益。浮床上栽種的植物美化了環(huán)境，和周圍環(huán)境融為一體，成為新的景觀亮點。同時生態(tài)浮床的建設、運行成本較低。建成后運行和維護方便、簡易，運行費用低。

3.進一步監(jiān)控新沂河及沭河各排污口水質(zhì)情況

水利和環(huán)保部門實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)共享、共同監(jiān)督，進一步減小新沂河及沭河各排污尾水排放對尾水通道的水質(zhì)影響。

4.加強沭河塔山閘、王莊閘、新沂河尾水通道工程和連云港送清水工程的管理

省水利和環(huán)保部門聯(lián)合研究制定聯(lián)合防污調(diào)度體系，當漫溢風險發(fā)生時，通過水利和環(huán)保部門的聯(lián)合防污調(diào)度，使漫溢對清水河段的水質(zhì)影響進一步降低到可接受水平。

四、建議

南水北調(diào)東線截污工程實施后，入新沂河尾水量是污水通道漫溢的最主要的風險源之一。一旦發(fā)生污水通道漫溢污染清水通道事故，將涉及到沿線包括連云港市的飲用水安全問題，應急處理難度大，短時間難以消除影響。本研究提出增加污水通道設計流量以解決漫溢水量問題，建設新沂河沭陽以上段水體自凈系統(tǒng)工程以解決新沂河北泓水質(zhì)長期不達Ⅳ類水質(zhì)管理目標問題，并提出水利、環(huán)保部門污染聯(lián)防等建議，為決策部門提供參考■

（作者單位：1.淮河水資源保護科學研究所 233001 2.安徽水利開發(fā)股份有限公司 233000）