通惠河水環(huán)境綜合治理工程技術(shù)探討

張亭

（北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，100048，北京）

通惠河水環(huán)境綜合治理工程技術(shù)探討

張亭

（北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，100048，北京）

針對汛期溢流污水污染、水體流動性差、水景觀差等城市河道通病，結(jié)合通惠河水環(huán)境綜合治理工程，力求探索一種新的解決辦法，還原一條流動的、清澈的、充滿生機(jī)的河。具體措施包括建設(shè)污水調(diào)蓄深隧、旁側(cè)蓄污廊道，利用濕地湖泊滯蓄雨水、污水等。

通惠河；溢流污水；污水調(diào)蓄；水環(huán)境

一、通惠河水環(huán)境綜合治理的背景和意義

通惠河是北京市一條重要的行洪排水河道，西起東便門，經(jīng)朝陽區(qū)至通州區(qū)入北運(yùn)河，全長20.1 km，總流域面積258 km2。通惠河水系主要支流有28條，上游有南旱河、永引渠及京密引水渠等，中心城區(qū)有南護(hù)城河、北護(hù)城河、長河等,下游有二道溝、青年路溝。通惠河于1994—1995年進(jìn)行了治理，治理標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水設(shè)計(jì)，校核標(biāo)準(zhǔn)高碑店閘以上為100年一遇，高碑店閘以下為50年一遇。

通惠河干流上依次建有東便門橡膠壩、大北窯橡膠壩、高碑店閘、普濟(jì)閘、通惠閘等建筑物。通惠河沿線建有污水干管，污水進(jìn)入截污管線后至污水處理廠。

根據(jù)規(guī)劃，流域隨著中心城建設(shè)發(fā)展，洪峰流量將比原治理規(guī)劃有較大增長，根據(jù)《北京城區(qū)河湖洪水調(diào)度方案》，為減輕城區(qū)防洪排水壓力，采取“西蓄東排，南北分洪”措施來保證城區(qū)防洪安全，采取分段滯蓄方式，以控泄干流及入河口流量原治理規(guī)劃不增加。現(xiàn)狀通惠河防洪滿足要求。

目前通惠河主要問題：①上游二環(huán)內(nèi)中心城區(qū)存在大量的雨污合流管線，截流管管徑偏小，汛期溢流污染河道，而老城區(qū)合流管道實(shí)現(xiàn)雨污分流非常困難；②通惠河治理于20世紀(jì)90年代，河道斷面采用大量外露的硬化材料，植被少，自凈能力差，河道生態(tài)景觀有待提升；③缺水嚴(yán)重，水體流動性差，水華時(shí)有發(fā)生。

通過對通惠河流域現(xiàn)狀分析，利用現(xiàn)有排水系統(tǒng)、現(xiàn)有河道自凈都不能有效改善水環(huán)境。提出工程設(shè)想：通過建設(shè)污水調(diào)蓄管道、調(diào)蓄池減少污水入河；尋找周邊公園、綠地減少入河徑流，充分利用水資源；遵循自然，建設(shè)生態(tài)河道，為有效地改善城市河道水環(huán)境做示范。

二、治污措施

1.通惠河流域排水系統(tǒng)情況

通惠河流域二環(huán)內(nèi)老城區(qū)存在大量的雨污合流管線，根據(jù)2013年北京市水務(wù)普查數(shù)據(jù)，二環(huán)路內(nèi)合流管長559.56 km， 占 二 環(huán) 內(nèi) 管 線 總 長55.14%。合流制管線的問題：①截流管管徑偏小，排水能力偏低，雨季雨污合流水除部分被截流至污水處理廠以外，其余均直接溢流排入河道，造成河道污染。污染通常表現(xiàn)為“短時(shí)、集中的沖擊負(fù)荷”。②合流污水對下游污水處理廠的運(yùn)行產(chǎn)生沖擊負(fù)荷，沒有調(diào)蓄功能作為防沖擊負(fù)荷的措施，影響污水處理廠的正常運(yùn)行。③建設(shè)年代較早，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，汛期排水能力不足，部分地區(qū)在汛期易發(fā)生內(nèi)澇積水。

2.減少污水入河措施

通惠河沿線已建截污管線，基本不存在污水直排污染，污水來源主要是汛期雨污合流管溢流對河道水體造成污染。受工程用地、道路、建筑物、地下管線和歷史文化保護(hù)要求多方面因素的制約,對通惠河上游舊城區(qū)許多次干、支干管線和胡同的“合改分”工作實(shí)施難度很大。結(jié)合國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，需因地制宜采取綜合措施來治污，提出通過建設(shè)污水調(diào)蓄隧道、調(diào)蓄池對超過截流倍數(shù)的雨水進(jìn)行收集，待降雨過后再將調(diào)蓄池收集的溢流雨污水排入市政污水管線，進(jìn)入污水處理廠進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)排放，控制合流制溢流對河道的污染，同時(shí)提高區(qū)域排澇能力和兼顧水資源的有效利用。隧道調(diào)蓄方案的主要優(yōu)點(diǎn)是適用于土地資源緊缺、對控制溢流污染要求高的地區(qū)，缺點(diǎn)是工程直接費(fèi)用比較大、運(yùn)行費(fèi)用較一般調(diào)蓄池大，但是考慮征地費(fèi)用減少后，兩者的總造價(jià)(單價(jià))相差不大。

圖1 截污廊道流程

圖2 水體循環(huán)總平面示意圖

具體措施包括：在前三門暗溝下建設(shè)前三門深隧調(diào)蓄管道；河道內(nèi)建設(shè)旁側(cè)滯蓄廊道。

（1）前三門深隧調(diào)蓄

在合流管流域面積大、水體污染表征明顯、有景觀要求、建設(shè)條件較好的北護(hù)城河、前三門 （崇文門、前門、宣武門）、南護(hù)城河等3個(gè)流域建設(shè)調(diào)蓄管道，不僅可解決合流管污染問題，并可同步提高區(qū)域排水能力。先期建設(shè)前三門深隧。

在充分利用現(xiàn)有排水系統(tǒng)輸送能力基礎(chǔ)上，初擬在前三門暗溝下新建污水深隧直徑6 m、埋深30m，將溢流合流污水截流，臨時(shí)存儲，雨后通過新建泵站提升至污水干管再送到污水處理廠，處理后排入河道或回用。匯流區(qū)域：前三門蓋板河，長7.3 km，匯流面積共14.66 km2，調(diào)蓄量16萬m3，相當(dāng)于區(qū)域降雨量15mm。

（2）旁側(cè)截污廊道及調(diào)蓄池

在通惠河沿線新建污水截流廊道，將上游合流流域面積較小或沒有水面景觀區(qū)域及河道沿線超過截流倍數(shù)的雨水進(jìn)行收集至旁側(cè)截污廊道，送至新建調(diào)蓄池，經(jīng)污水處理廠處理后排入河道或回用。截污廊道流程框圖見圖1。

①匯流區(qū)域：西蓋板河、東蓋板河、筒子河、東南護(hù)城河排水系統(tǒng)及通惠河沿線，匯流面積共41.9 km2。

②截流水量：截流倍數(shù)取3，旱季污水量為6.5m3/s（估算），汛期截流水量26m3/s。

③調(diào)蓄池容積：新建調(diào)蓄池不小于20萬m3（截流倍數(shù)取3，進(jìn)水時(shí)間2.5小時(shí)，安全系數(shù)1.5）。

初定旁側(cè)截污廊道寬4 m、高3.5m，不占用河道行洪斷面。初步選定在高碑店湖及西會公園處建地下蓄污池。將西蓋板河、東蓋板河、筒子河、東南護(hù)城河排水系統(tǒng)及通惠河沿線溢流污水通過旁側(cè)截污廊道送至地下蓄污池滯蓄，蓄污容積20萬m3。

三、雨水滯蓄

通過挖掘河道自身調(diào)蓄能力及尋找周邊低洼綠地、公園、新的建設(shè)區(qū)實(shí)現(xiàn)雨水滯蓄，可以減輕流域防洪排澇壓力，減少入河徑流量，提高雨洪利用率。

1.高碑店湖綜合調(diào)蓄池

隨著北京第一熱電廠遷走，高碑店湖不再有維持電廠循環(huán)水位的任務(wù)要求。選定高碑店湖作為調(diào)蓄池，滯蓄污水同時(shí)，還可以滯蓄雨水。高碑店湖占地約8萬 km2。高碑店湖日常降水位1.0m運(yùn)行，并建設(shè)地下蓄洪池，湖區(qū)滯蓄雨水量增10萬m3，增加河道的調(diào)蓄能力。

2.西會濕地公園

利用通惠河周邊西會公園，建設(shè)西會濕地公園，占地面積約25hm2，建設(shè)潛流濕地、下沉蓄水坑塘，潛流濕地下建設(shè)蓄污池，蓄水約20萬m3，蓄水坑塘與河道連通，蓄滯雨水，調(diào)蓄雨水量約10萬m3。

四、水質(zhì)改善

1.小水景觀

現(xiàn)狀通惠河通過閘壩維持著水面，河道的流動性差，夏季易發(fā)生水華、水體黑臭等現(xiàn)象。 基于嚴(yán)重缺水的現(xiàn)實(shí)，提出開閘、塌壩、降水位運(yùn)行，形成流動的濕地型水系、干凈的“小水景觀”，而不是寬闊的臟水水面，由此降低成本，節(jié)約水源。

2.水體循環(huán)

利用兩大循環(huán)體系，一是通惠河起點(diǎn)～原一熱取水口水體循環(huán)，為2008年修建，設(shè)計(jì)水量4萬m3/d；二是通惠河～二道溝水體循環(huán)，利用原一熱大循環(huán)，設(shè)計(jì)水量13萬m3/d，讓水流動起來、循環(huán)起來，改善水質(zhì)。水體循環(huán)總平面示意圖，見圖2。

五、生態(tài)建設(shè)

通惠河治理于20世紀(jì)90年代，河道斷面采用大量外露的硬化材料，植被少，自凈能力差。通惠河治理中，模擬天然河道，河道平面維持原河道自然走向，根據(jù)兩岸建設(shè)區(qū)情況，宜寬則寬，宜彎則彎，創(chuàng)造不同的生境。斷面設(shè)計(jì)采用復(fù)式梯田式斷面，設(shè)置子槽、淺水灣，人為營造深潭和淺灘，利于不同水深的生物生長。選用適宜動植物生長的各種透水型護(hù)坡材料，通透的護(hù)坡材料不僅滿足水、土、氣的三相交換，還起到凈化水質(zhì)作用。

六、結(jié) 論

（1）雨季溢流污染普遍存在，對城市河道水質(zhì)影響很大，解決溢流污染問題不能依賴 “合改分”的方法,而是結(jié)合城市的發(fā)展,因地制宜地指定改造方案，采取建設(shè)截流設(shè)施、調(diào)蓄池、升級改造管網(wǎng)、提高污水廠處理能力等措施，不斷完善城市排水系統(tǒng)，加強(qiáng)雨水資源的合理利用與管理、雨水徑流及合流制管道溢流污染控制。

（2）河道生態(tài)環(huán)境的改善、修復(fù)建立在尊重自然基礎(chǔ)上，建立在人水和諧基礎(chǔ)上。通過建設(shè)生態(tài)的、流動的、能呼吸的河流，還原河流健康的生命。

[1]王金如.北京的水問題及防治策略[R].北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，2006.

[2]王強(qiáng),等.北京市舊城區(qū)合流制排水系統(tǒng)改造策略研究[C].中國城市規(guī)劃年會論文集,2012.

責(zé)任編輯 張金慧

Technologies of water environment restoration for Tonghui River//

Zhang Ting

A new approach has been exploited for water environment treatment of Tonghui River,regarding the common problems with urban river courses such as overflow pollution,low flowability of water bodies and poor landscape.Concrete measures are proposed including construction of deep tunnel for polluted water regulation, subways for storing wastewater as well as retaining and cleaning rainwater and sewage in wetlands and lakes.

Tonghui River;overflowed sewage;regulation and storage of polluted water;water environment

X171.4

B

1000-1123（2016）22-0033-02

2016-09-15

張亭，教授級高級工程師。