城市河道綜合整治案例分析

范勇

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市，200092）

1 概述

城市因河而生，因河而興。隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，中心城市具有得天獨(dú)厚的條件，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，規(guī)模迅速擴(kuò)大，但基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展卻相對滯后，城區(qū)環(huán)境質(zhì)量下降，特別是內(nèi)河環(huán)境污染嚴(yán)重。

北方某城市中心城區(qū)的幾條內(nèi)河：A河、B河等。旱季時基本是排污河，河水發(fā)臭，常年水質(zhì)為劣Ⅴ類。因城市環(huán)保設(shè)施不完善，大量垃圾向內(nèi)河傾倒，多年來沉積的污染物和泥沙沒有得到清淤，致使河道堵塞、水土流失，進(jìn)一步加劇了水質(zhì)惡化。部分沿線建筑物擠占河道，不僅影響了正常的排水和泄洪，還影響市容和環(huán)境衛(wèi)生，嚴(yán)重影響了周邊居民的生產(chǎn)、生活，制約了城市經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。杜絕污水直接排河，減少合流污水對河道的污染，恢復(fù)河道的行洪能力，改善河道水環(huán)境，成為城市建設(shè)的重中之重。當(dāng)?shù)卣叨戎匾暫拥谰C合整治工程，按照“統(tǒng)籌規(guī)劃，一體推進(jìn)”和“快、好、省”的要求，先期解決截污和河道綜合治理問題，兩岸外側(cè)的綜合開發(fā)結(jié)合城市的建設(shè)發(fā)展后期逐步進(jìn)行。經(jīng)過近2年的努力，實(shí)現(xiàn)了工程的治理整體化、截污最大化、兩岸景觀化、沿岸生態(tài)化、項(xiàng)目公司化和管理制度化，已取得較好的效果。

2 排水現(xiàn)狀及存在的問題

在河道綜合整治工程實(shí)施以前，根據(jù)2013年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：城區(qū)內(nèi)建成污水處理廠1座，規(guī)模20萬m3/d；排水管道總長548 km，其中雨水管道357 km，污水管道180 km，暗渠11 km。近幾年來，新建、改建道路實(shí)現(xiàn)雨污分流，但原有部分道路仍然為雨污合流，雨污合流管道長度約156.5 km。雨污合流管道位于人口、企業(yè)密集的老城區(qū)，造成市區(qū)60%污水直接排入河道，加重了城區(qū)水系污染。在20世紀(jì)90年代，政府投資修建了A河等河道的截污管道，建成初期對改善內(nèi)河水質(zhì)起到了一定的作用。由于截污管道埋設(shè)于河床下，沿岸工廠排出污水未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，管道腐蝕嚴(yán)重，且兩岸建筑緊靠河道，造成管理人員無法維護(hù)管道。目前該截污管道已基本廢棄，兩岸合流污水直排入河，河道內(nèi)垃圾處處可見，臭水橫流，河水基本呈現(xiàn)出黑色夾雜生活垃圾，污染程度嚴(yán)重。

城區(qū)內(nèi)河道眾多，本文以A河、B河兩條河道為例進(jìn)行分析，提出解決思路及工程措施。圖1為A河現(xiàn)狀。

圖1 A河現(xiàn)狀

對現(xiàn)狀調(diào)研后，主要問題分為以下5個方面：（1）現(xiàn)狀截污系統(tǒng)基本已廢棄；

（2）河道疏浚不及時，底泥對水體污染影響較大；（3）缺乏足夠的清潔水源維持必要的水體容量和水動力條件；

（4）管網(wǎng)系統(tǒng)不完善，管線混接，污水直排入河，部分路段大管接小管，管網(wǎng)淤積嚴(yán)重；

（5）河道兩側(cè)地塊排水混接嚴(yán)重，雨污分不清。

3 綜合整治總體思路

A河、B河是季節(jié)性渠化后的人工控制河流，自然條件下常年旱季無水補(bǔ)充，要達(dá)到景觀水體的指標(biāo)要求，除了靜態(tài)上需要一定的水體體積和水體水質(zhì)指標(biāo)來滿足外，動態(tài)上必須人為地創(chuàng)造一定水動力條件和水生生態(tài)系統(tǒng)來維持水體的常年環(huán)境容量和自凈能力?，F(xiàn)實(shí)條件是，即使最大化實(shí)現(xiàn)河道截污，仍有部分污染物排放（如：雨污混接污水、初雨污染、河道底泥的污染等），對河道造成影響。河道綜合整治的根本是賦予河道一定的自凈能力來抵御這種現(xiàn)實(shí)情況下的污染，這樣才能從根本上保障河道的長期景觀水質(zhì)。

該工程整治總體思路是“截污、清淤、賦氧、河道改造、景觀建設(shè)”，五點(diǎn)一位，發(fā)揮最大效益。

3.1 截污

（1）從排水體制上，結(jié)合現(xiàn)狀，立足時效。

中心區(qū)維持現(xiàn)有的以截流式合流制為主的排水體制，并適當(dāng)提高雨水截流倍數(shù)，提高污水截流率。目前已具備改造為分流制的片區(qū)應(yīng)及早進(jìn)行改造；今后有條件進(jìn)行改造的片區(qū)也應(yīng)逐步進(jìn)行改造，“能分則分”，以盡可能縮小合流制區(qū)域面積。

中心區(qū)以外的建成區(qū)，由于絕大多數(shù)已按分流制進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè)，具有實(shí)施分流制排水體制的良好基礎(chǔ)和條件。同時，這些區(qū)域建筑密度和人口密度相對較低，局部片區(qū)合流制管道的改造也便于實(shí)施。因此，為了盡可能減少污染物排入滇池，這些區(qū)域采用完全分流制排水體制。

為了保護(hù)和治理河道的需要，城市建設(shè)應(yīng)嚴(yán)格按劃定的排水體制進(jìn)行規(guī)劃、建設(shè)和管理，按“能分則分”原則，具備分流條件的地區(qū)應(yīng)改造為分流制，盡可能縮小合流制范圍。

（2）從排水設(shè)施上，完善管網(wǎng)，提高標(biāo)準(zhǔn)。

以完善城市排水設(shè)施、實(shí)現(xiàn)污水資源化為原則，提高污水管網(wǎng)覆蓋率，加快老城區(qū)雨污分流改造；擴(kuò)建原有污水廠規(guī)模，應(yīng)對截留設(shè)施完善后的污水量增長，并提高出水水質(zhì)，為水資源回用創(chuàng)造條件。

3.2 清淤

河道大量污染底泥的存在是個潛在的巨大污染源，在很長時期內(nèi)將對水質(zhì)改善及生態(tài)恢復(fù)產(chǎn)生不利影響。

河道表層浮泥層在低潮時因較高水流流速作用，極易起浮形成黑色水帶。兩岸高灘上污泥及垃圾在低潮時露出水面，有礙觀瞻，破壞景觀，同時亦對市民治理河道的決心與信心帶來負(fù)面影響。

清淤工程需研究國內(nèi)外最新的水利清淤技術(shù)，調(diào)查需要重點(diǎn)清淤段，并在疏浚方案比選上進(jìn)行分析研究。

3.3 賦氧[1]

河道賦氧對消除水體黑臭的良好效果已被實(shí)踐所證實(shí)，其原理是水體中的溶解氧與黑臭物質(zhì)（如H2S、FeS等）之間的氧化-還原反應(yīng)，具有反應(yīng)速率較快的特點(diǎn)。由于黑臭物質(zhì)（還原物）亦是CODcr（化學(xué)耗氧量）的一部分，這部分物質(zhì)的去除可降低水體的CODcr。人工充氧提高水體溶解氧的原理是顯而易見的。A河、B河河道生態(tài)環(huán)境已被破壞殆盡，要使水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)是—個長期的過程。水體曝氣賦氧有助于加快這個過程的恢復(fù)。

3.4 河道改造

（1）河道整治

對河道的整治，根據(jù)上、中、下游的不同特點(diǎn)，在滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，按防洪標(biāo)準(zhǔn)和沿線防洪規(guī)劃斷面，對沿岸現(xiàn)有護(hù)坡、護(hù)岸結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)核，把握“自然生態(tài)”的原則，對不滿足要求河段采取拓寬、加固、改造、美化等工程措施，以提高其防汛安全和景觀生態(tài)效果。

經(jīng)過河道整治后，河道的總體效果達(dá)到“環(huán)境友好、親水景觀區(qū)”。

（2）建設(shè)攔蓄水建筑物

根據(jù)河道水面景觀規(guī)劃的要求，在非汛期河道內(nèi)形成水深不大于1.2 m、碧波蕩漾的生態(tài)景觀水面，需要在內(nèi)河上分段設(shè)置攔河閘壩，攔蓄河道天然徑流及跨流域調(diào)來的水資源，在閘壩上游形成洄水，不僅可形成水面景觀，而且閘壩前還有一定的溢流水深，能細(xì)水長流，以水造景，同時在閘壩處形成小型的溢流瀑布，以呈現(xiàn)“人水和諧，天人合一”的美好家園，形成“水通、水清、水美”的內(nèi)河生態(tài)景觀，創(chuàng)造親水宜居的生活環(huán)境。

3.5 景觀建設(shè)

建設(shè)具有文化韻味和歷史涵意、環(huán)境優(yōu)美的城市景觀軸和生態(tài)走廊，使河道兩岸成為市民休閑、娛樂和親水的場所，恢復(fù)水城風(fēng)貌，實(shí)現(xiàn)“兩岸景觀化、沿岸生態(tài)化”的總體要求。

4 綜合整治工程措施

4.1 截污工程措施

結(jié)合排水現(xiàn)狀，從提高污染負(fù)荷的削減率、實(shí)施方便、節(jié)約投資等方面，考慮沿河截污，以超量溢流的方式對A河、B河進(jìn)行截污整治。近期，合流污水、雨污混接污水截留后進(jìn)入現(xiàn)狀污水處理廠處理；遠(yuǎn)期，隨著雨污分流的完善，截污主干管可作為系統(tǒng)的污水主通道，與城市排水規(guī)劃相吻合。截污系統(tǒng)實(shí)施的同時，新增合流污水調(diào)蓄池，降雨時，產(chǎn)生的合流污水首先進(jìn)入調(diào)蓄池，超過截留倍數(shù)的污水溢流入河道。下游污水處理廠同步開展擴(kuò)建及提標(biāo)的論證。

結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕涤曩Y料，論證截流倍數(shù)，確定沿A河兩岸敷設(shè)1 500 mm×1 500 mm截污箱涵，敷設(shè)至入B河口處，接入B河?xùn)|側(cè)2 000 mm×1 500 mm截污箱涵，管道基本平行河道敷設(shè)。沿途截流兩岸現(xiàn)狀雨污合流管道排水口及污水管道排水口，在河道與現(xiàn)狀道路相交處，設(shè)置截流井（溢流井）。圖2為截流方式示意圖。

4.2 清淤工程措施

該工程將河道分段筑壩（筑壩間距約700～800 m），壩內(nèi)積水排干或?qū)Я鳎哟猜冻龊?，布設(shè)水力沖挖機(jī)組。泥漿泵就位后，用高壓水槍將泥漿泵降到設(shè)計(jì)深度以下，相對形成坑塘，在泥漿泵前方?jīng)_挖一條淺槽，將淺槽四周土體扇形開挖，粉碎成泥漿，使其沿槽流向泥漿泵吸口，管道輸送至排泥場。待此工作面完成后，移動泥漿泵，再用相同的方法開挖一個工作面，如此反復(fù)進(jìn)行施工。A河河道平均清淤深度1.2 m，清淤工程量25.32萬m3；B河河道平均清淤深度1.1 m，清淤工程量 23.05萬m3。

4.3 賦氧工程措施

該工程在河道中設(shè)立人工曝氣裝置及跌水堰、橡皮壩等，增加河道內(nèi)水體的含氧量，作為對付突發(fā)性沖擊污染的應(yīng)急措施。突發(fā)性河道污染是指連續(xù)降雨時城市雨污合流排水系統(tǒng)溢流，或因發(fā)生突發(fā)性事故排放污水造成的污染。此外，夏季因水溫較高，有機(jī)物降解速率和耗氧速率加快，也可能造成水體的溶解氧降低。以上情況發(fā)生后，進(jìn)行河道賦氧是恢復(fù)河道的生態(tài)環(huán)境和自凈能力的有效措施。

4.4 河道改造工程措施

河道改造包括斷面調(diào)整、駁岸設(shè)計(jì)等。根據(jù)防洪要求，斷面設(shè)計(jì)要保證行洪安全，駁岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要簡單、安全可靠、施工方便、體現(xiàn)自然、滿足景觀和親水需要，并與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。根據(jù)現(xiàn)場情況，該工程典型斷面分為3類（見圖3）。

4.5 景觀工程措施

景觀工程以回歸河流原態(tài)、實(shí)現(xiàn)河流共生為設(shè)計(jì)理念，結(jié)合河道現(xiàn)狀條件及河道改造方案。種植設(shè)計(jì)以觀賞草、宿根花卉以及低矮花灌木為主。

為避免對行洪斷面產(chǎn)生影響，步道設(shè)計(jì)應(yīng)簡潔利落，同時安裝欄桿，保證行人安全（見圖4）。

5 結(jié)語

圖3 駁岸形式

河道綜合整治的核心是截污，改造排污口，設(shè)置截污管線，底泥清淤，從源頭上減少進(jìn)入河道的污染；難點(diǎn)是水體功能恢復(fù)，采取工程措施提高河道的水體環(huán)境容量和自凈能力；關(guān)鍵是執(zhí)行，需建立嚴(yán)格的河道管理體系，確保河道水質(zhì)長期處于理想狀態(tài)。北方地區(qū)季節(jié)性渠化后的河流較多，與A河、B河較類似。圖5為河道整治前后照片對比。

圖4 景觀斷面示意圖

圖5 河道整治前后照片

[1]榮楠.海河流域黑臭河流沉積物耗氧過程與機(jī)理研究[D].北京：中國科學(xué)院研究生院，2016.