桂灣河治理水質(zhì)變化及成因分析

張小妹 劉懷湘

摘要：桂灣河是深圳前海深港合作區(qū)水環(huán)境治理的重點(diǎn)河道。本文通過現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，總結(jié)了多年來桂灣河治理的成效，研究了現(xiàn)狀條件下桂灣河主要水質(zhì)指標(biāo)的年際與年內(nèi)變化，開展了相關(guān)指標(biāo)的超標(biāo)原因分析。此外，對于造成汛期超標(biāo)的臨時截污工程開閘問題，進(jìn)行了開閘下泄水質(zhì)與觸發(fā)開閘降雨量的定量研究。

關(guān)鍵詞：河流治理;截污工程;降雨量

中圖分類號：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）07-0-02

Abstract：Guiwan river is the key channel in the Qianhai Shenzhen-Hongkong Modern Service Industry Cooperation Zone of Shenzhen city. According to the field statistics， results of water environment treatment in Guiwan river are concluded. There are annul and seasonal variations in the main water quality. And the variation reasons are studied. For the upstream sewage pollution in Guiwan river during flood seasons， quantitative analysis are given about water quality and the triggering precipitation.

Key words：River regulation;Sewage interception engineering;Precipitation

前海深港現(xiàn)代服務(wù)業(yè)合作區(qū)（簡稱前海深港合作區(qū)）位于深圳南山半島西部，伶仃洋東側(cè)，總占地面積約14.92km?。廣東省第十二次黨代會、深圳市委六屆七次全會賦予前海新的定位要求，作為依托港澳、服務(wù)內(nèi)地、面向世界的“一帶一路”倡議支點(diǎn)、粵港澳深度合作示范區(qū)和城市新中心，未來前海將建成自由便利的繁榮開放之城、深港共建的國際創(chuàng)新之城和宜業(yè)宜居的綠色人文之城。根據(jù)前海管理局河長制工作要求，到2018年底，合作區(qū)要初步形成水廊道體系，防洪排澇體系基本建設(shè)完成，確保水安全;水廊道主槽內(nèi)水質(zhì)主要指標(biāo)達(dá)到地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)明顯改善。

前海深港合作區(qū)主要水系[1]有雙界河、桂灣河（舊稱桂廟渠）、鏟灣渠等，其中桂灣河流域[2]上游支流水系主要包括桂廟渠、鄭寶坑渠、關(guān)口渠、3號排洪渠等支流。桂灣河既是前海深港合作區(qū)內(nèi)主要排水通道，也是上游南山區(qū)的主要排洪通道之一。近年來，深圳市穩(wěn)步推進(jìn)各項水環(huán)境治理，在桂灣河流域?qū)嵤┝艘韵鹿こ蹋荷嫌文仙絽^(qū)雨污分流改造、臨時截污工程[3]、水系河道綜合治理工程、底泥清淤工程、河道補(bǔ)水工程等。

1 桂灣河水質(zhì)統(tǒng)計

1.1 水質(zhì)長期變化

基于深圳市人居委2012-2018年長期監(jiān)測數(shù)據(jù)對桂灣河水質(zhì)進(jìn)行全面評價。按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》：全部測值pH值滿足Ⅰ類地表水水質(zhì)限值;小部分測值DO濃度不滿足Ⅴ類地表水水質(zhì)限值;大部分測值COD濃度不滿足Ⅴ類地表水水質(zhì)限值;大部分測值氨氮濃度不滿足Ⅴ類地表水水質(zhì)限值;大部分測值總磷濃度不滿足Ⅴ類地表水水質(zhì)限值;全部測值銅、鋅、鎘、六價鉻、氟化物、氰化物濃度滿足Ⅱ類地表水水質(zhì)限值;全部測值硒、砷、汞、鉛、濃度滿足Ⅳ類地表水水質(zhì)限值;全部測值揮發(fā)酚、石油類濃度滿足Ⅴ類地表水水質(zhì)限值;小部分測值陰離子表面活性劑、硫化物濃度不滿足Ⅴ類地表水水質(zhì)限值。

因此，按目標(biāo)地表Ⅴ類水評價，桂灣河水質(zhì)長期以來超標(biāo)指標(biāo)主要有DO、COD、氨氮、總磷、陰離子表面活性劑、硫化物。而從時間分布上看，2012年-2018年間，除COD外，多數(shù)基本指標(biāo)為明顯逐漸下降趨勢（DO則為逐漸上升），顯示出研究區(qū)域黑臭水體治理等工程的影響。2017年末以來，枯水期除COD仍時有超標(biāo)外，其余指標(biāo)已基本滿足Ⅴ類地表水水質(zhì)限值。

1.2 年內(nèi)分布

作為對照，參考了2017-2018年進(jìn)行的另一項黑臭水體監(jiān)測，該監(jiān)測頻次更高（平均半月一次）?？梢娂词乖?018年，汛期氨氮等水質(zhì)指標(biāo)的污染濃度仍總體升高，經(jīng)常超過地表V類水，偶爾還超過黑臭水體限值。

2 水質(zhì)超標(biāo)原因分析

2.1 污染主要來源

如前所述，若以地表水環(huán)境Ⅴ類為水質(zhì)目標(biāo)，多年來桂灣河干流主要常見超標(biāo)因子為COD、營養(yǎng)鹽等。重金屬指標(biāo)基本上均能滿足Ⅲ類以上地表水水質(zhì)限值，顯示出流域受到工業(yè)廢水污染的影響較小，主要是生活污水污染。

2017年末以來，桂灣河枯水期主要水質(zhì)指標(biāo)均滿足Ⅴ類地表水水質(zhì)限值，僅COD部分測值超標(biāo);汛期僅部分時段可能出現(xiàn)其他超標(biāo)因子如氨氮等。污染物應(yīng)主要來自于外源輸入而不是內(nèi)源釋放。

2.2 枯水期超標(biāo)分析

桂灣河枯水期超標(biāo)指標(biāo)COD的空間、時間變化趨勢中，存在以下特征：（1）2018年對前海水廊道監(jiān)測結(jié)果表明，桂灣河、鏟灣渠河口COD多次超標(biāo)，上游斷面COD相對較小。（2）其他主要污染物如氨氮、總氮、總磷等變化規(guī)律基本一致，卻與COD顯示出較大的不同步性。特別是近年來主要污染物濃度均有明顯下降，COD均值變化卻相對不大，這與常見的點(diǎn)源、面源等各種污染的一般規(guī)律相悖。

因此推測桂灣河內(nèi)COD的超標(biāo)原因應(yīng)主要為河口海水的涌入。2018年6月對桂灣河附近海域COD調(diào)查結(jié)果顯示，前海內(nèi)僅為4mg/L左右。該數(shù)值與桂灣河河口的高COD值之間的差別應(yīng)是檢測方法所致。海水評價時參照《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，檢測COD采用堿性高錳酸鉀法;桂灣河河口的評價則參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，檢測COD采用重鉻酸鉀法。

在深圳市河流中，桂灣河等前海水廊道的特征較為突出，包括：流域面積狹小，即上游基流極小，尤其是旱季，主要靠上游少量污水處理廠尾水補(bǔ)給;深圳市很多河流上游還有沿途漏排污水下泄，而前海水廊道流域按高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，漏排污水極少;河口較寬，納潮量巨大。因此，相對于微量的上游淡水補(bǔ)給，大量海水的流入對水廊道尤其是其下游有極為重要的影響。

《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》檢測COD方法參照《化學(xué)需氧量的測定 重鉻酸鹽法》（GB11914），該標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)規(guī)定“不適用于含氯化物濃度大于1000mg/L的廢水”。而根據(jù)2018年6月海域現(xiàn)場調(diào)查，桂灣河河口附近鹽度可達(dá)7000mg/L;9月底現(xiàn)場調(diào)查中，桂灣河干流鹽度為9000mg/L左右。相關(guān)研究表明，對海水采用重鉻酸鹽法，高濃度氯離子對COD的測定將造成嚴(yán)重的正干擾。

2.3 汛期超標(biāo)分析

通過對汛期河道的沿程監(jiān)測表明，越向下游，同樣時間段內(nèi)水質(zhì)指標(biāo)一般越好。這反映出：

（1）污染物主要來自于河道上游，特別是汛期個別日期污染濃度的迅速升高，很可能是上游截污閘泄污的影響。如2018年6月6日-13日桂灣河上游關(guān)口渠閘、鄭寶坑渠閘等多日的開閘，使得6月13日污染物濃度值飆升。至6月23日，桂廟渠下游測點(diǎn)已恢復(fù)正常，但上游仍超標(biāo)。（2）桂灣河目前河道內(nèi)水體主要為隨漲落潮進(jìn)入的海水（數(shù)十萬方/天）與上游下泄的少量南山污水廠尾水（僅1.4萬方/天左右）。從規(guī)模和污染空間分布來看，污染后現(xiàn)狀水體的自凈主要靠潮水交換。否則若是以污水廠尾水稀釋為主，則應(yīng)常出現(xiàn)上游污染濃度低于下游的情況。

3 臨時截污工程影響

3.1 工程規(guī)模

桂灣河臨時截污工程（全稱桂灣河水系污水截污及河道底泥修復(fù)臨時工程）起點(diǎn)位于關(guān)口渠入十二號路明渠渠口，途經(jīng)鄭寶坑渠渠口、桂廟渠渠口，止于3#渠總口截污閘前，對進(jìn)入十二號路明渠的關(guān)口渠、鄭寶坑渠、桂廟渠進(jìn)行總口截污，新建臨時提升泵站，將旱季污水提升至下游南山污水廠進(jìn)水總管。污水輸送管線起點(diǎn)關(guān)口渠渠口，沿十二號路明渠敷設(shè)，途經(jīng)鄭寶坑渠、桂廟渠，最后排入3#渠總口截污閘前，總長2118m，管徑DN700 - DN1000。關(guān)口渠、鄭寶坑渠、桂廟渠三個總口截污閘與臨時截污泵站總體平面布置如圖1所示，臨時截污泵站規(guī)模分別為5萬m3/d、3萬m3/d、2萬m3/d。

3.2 下泄水質(zhì)上游截污閘開閘后，下泄匯入桂灣河干流的水體主要為日常輸送的污水以及降雨天匯流的雨水。

枯水期上游關(guān)口渠、鄭寶坑渠等暗渠主要為上游流域收集的市政污水。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及長期監(jiān)測結(jié)果，其主要水質(zhì)情況如下表所示。同時，根據(jù)《前海-南山排水深隧系統(tǒng)規(guī)模及水廊道水質(zhì)專題研究》中驗(yàn)證數(shù)據(jù)[4]，研究區(qū)域?qū)崪y小雨（2mm）徑流全過程濃度均值（2015年8月）也列入下表。一般而言，雨水濃度隨著降雨量的增加而降低[5]。根據(jù)1957-2010年共計54年的鐵崗水庫雨量站統(tǒng)計，15mm以下小雨約占75%，故該雨水水質(zhì)也主要反映的是小雨水質(zhì)，大雨水質(zhì)濃度更低。

可見，市政污水水質(zhì)為重度黑臭，更達(dá)不到V類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值;而雨水污染濃度相對低很多，流入桂灣河一般不會造成黑臭。且無論污水還是雨水，各主要污染指標(biāo)中氨氮超標(biāo)倍數(shù)最高。

3.3 與降雨量的關(guān)系

桂灣河上游支流流域內(nèi)主要有南頭站（南山區(qū)南頭街道南山青少年活動中心樓頂）、南山站（南山區(qū)南山街道康樂大廈樓頂）兩個雨量站。

統(tǒng)計2016-2018年關(guān)口渠、鄭寶坑渠截污閘開閘時刻前24h降雨量及無開閘時附近雨量站（關(guān)口渠取南頭站、鄭寶坑渠取南山站）24h降雨量（即不會引發(fā)開閘的所有日降雨量）。結(jié)果顯示，關(guān)口渠觸發(fā)開閘的降雨量從2016年的7.8mm上升為2018年的13.9mm;鄭寶坑渠觸發(fā)開閘的降雨量從2016年的6.5mm上升為2018年的12.0mm。如下表所示，主要原因是上游市區(qū)相關(guān)雨污分流工程減少了市政污水量，從而渠道剩余空間增加，可容納的降雨量隨之增加。隨著觸發(fā)開閘降雨量的提升，開閘概率也隨之降低，兩渠的平均開閘次數(shù)從2016年的38次降為2018年的18次，從而對應(yīng)的桂灣河水質(zhì)超標(biāo)現(xiàn)象也大大緩解。

桂廟渠2018年1-6月泵站提升量僅為0.25萬方/天（7-9月提升量為0），而且其中有部分為十二號渠水倒?jié)B所致。結(jié)合一些現(xiàn)場調(diào)查的觀測結(jié)果，可知桂廟渠開閘對桂灣河水質(zhì)影響較小。

4 結(jié)論

根據(jù)前海管理局河長制工作要求，桂灣河主槽內(nèi)水質(zhì)主要指標(biāo)應(yīng)達(dá)到地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)本文的統(tǒng)計分析，多年來各項水質(zhì)改善措施實(shí)施后，桂灣河干流污染物指標(biāo)逐年下降。目前枯水期主要指標(biāo)（營養(yǎng)鹽、重金屬等《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》24項基本項目）已能滿足地表V類水標(biāo)準(zhǔn)（除COD偶有超標(biāo)）;而汛期污染濃度因上游臨時截污工程截污閘開閘而經(jīng)常超標(biāo)，偶爾還超過黑臭水體限值。

上游截污閘開閘后，下泄匯入桂灣河干流的水體主要為日常輸送的污水以及降雨天匯流的雨水，前者是造成干流超標(biāo)的主要污染來源。從污水量來看，關(guān)口渠、鄭寶坑渠開閘對干流超標(biāo)影響最大。隨著污水量的降低，觸發(fā)開閘的降雨量增大，開閘頻次已大大減少。未來上游雨污分流工程的推進(jìn)，將進(jìn)一步減少污水量與開閘事件，桂灣河汛期超標(biāo)也將隨之改善。

參考文獻(xiàn)

[1]朱聞博.水質(zhì)模型在深圳前海水城中的應(yīng)用[J].中國給水排水，2016，32（3）：104-108.

[2]何昉，寧旨文，張明等.深圳前海桂廟渠水廊道試驗(yàn)段項目設(shè)計[J].風(fēng)景園林，2015（8）：66-71.

[3]深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計院.桂廟渠水系污水截污及河道底泥修復(fù)臨時工程方案設(shè)計[R].深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計院，2014.

[4]深圳市水務(wù)工程建設(shè)管理中心.前海-南山排水深隧系統(tǒng)規(guī)模及水廊道水質(zhì)專題研究[R].深圳市水務(wù)工程建設(shè)管理中心，2017.

[5]李明遠(yuǎn)，魏杰，張武強(qiáng)，傅曉東.深圳市初期雨水特征分析及控制對策研究[J].廣東化工，2017，44（10）：43-46.

收稿日期：2019-05-14

基金項目：本文受國家重點(diǎn)研發(fā)計劃資助 （2017YFC0405903， 2016YFC0402102）

作者簡介：張小妹，女，漢族，研究方向?yàn)榄h(huán)境保護(hù)與管理。