利用水閘和排灌泵站加快治理水環(huán)境的實踐分析

陳世輝

（陽江市機電排灌管理總站，廣東陽江 529600）

0 引言

水閘和排灌泵站為重要的水利工程設施，發(fā)揮著水勢調節(jié)、防洪抗?jié)场⒑拥拦芾淼裙δ?。我國珠三角地區(qū)年均降水量大、地勢平坦、城市內河流分布密集，在城市水體治理中，水閘和排灌泵站設施被廣泛應用。然而因前期設計規(guī)劃不合理、后期監(jiān)管不到位等因素的影響，水閘及排灌泵站并未充分發(fā)揮出水環(huán)境治理的功能，需要對水閘及排灌泵站工程做優(yōu)化升級，以加快水環(huán)境治理進程。

1 工程背景

馬南河位于廣東省陽江市城區(qū)內，20世紀80年代后，陽江市發(fā)展進入快車道，工業(yè)生產活動頻繁開展使得馬南河成為一條“納污河”，全市超70%的廢水均排入到該河道中，其納污面積達到9.5km2。城市發(fā)展建設初期，污水處理設施、系統(tǒng)的建設并不完善，隨著城市人口數(shù)量的進一步增加及工業(yè)行業(yè)的發(fā)展，馬南河的污染情況逐漸加劇，成為陽江市出名的“臭水溝”。

2012年，馬南河污染綜合治理工作全面開展，陸續(xù)完成河道清淤、河床硬化、雨污分流、河岸美化等工作。2017年，為進一步強化馬南河水環(huán)境治理成效，改善水體黑臭狀態(tài)，決定對原有的水閘排電站進行改造，在泵站設施的基礎上添加新的潛水泵，河流低潮階段，使用閘門隔斷將內河水排干，開展內河清淤工作，然后通過外江水引流的方式倒灌沖洗河床。以上水環(huán)境治理方案有效解決了以往水環(huán)境治理系統(tǒng)中水閘及排水泵站利用不充分、黑臭水體治理效果不明顯的問題，在很大程度上推動了馬南河治理進程，現(xiàn)對有關治理經驗做分析總結。

2 基于水閘和排水泵站的水環(huán)境治理方案

2.1 水閘和排水泵站存在的問題

陽江市地處珠江三角洲，其城市水環(huán)境治理系統(tǒng)中水閘和排水泵站的應用情況與廣東省的大體情況基本一致，均存在設施建設滯后于城市經濟發(fā)展、防洪防澇及水污染治理效果不足的問題，水閘和排水泵站的總體布局缺乏科學性，且尚未實現(xiàn)水閘和排水泵站的信息化管理。

陽江市水閘及排水泵站的分布相對零散，數(shù)量多，若在夜間突發(fā)暴雨天氣，排水泵站調度相對緩慢，容易引發(fā)城市內澇問題[1]。另外，陽江市為亞熱帶季風氣候，夏季雨水及臺風天氣較多，河流除承擔自然降水帶來的壓力，還可能發(fā)生海水倒灌，導致陽江市水環(huán)境治理情況非常復雜。在借助水閘及排水泵站進行水環(huán)境治理時，還需重點解決以上問題。

2.2 水環(huán)境治理的總體目標

基于水閘和排灌泵站的水環(huán)境治理需重點實現(xiàn)三項治理目標：①降低水體污染。在既定河段內，不同時間自然水體體量不同，但污染物的排放卻有明顯的規(guī)律性，各時段內基本保持一致。水環(huán)境治理通過雨污分流，可有效降低既定時段內水體內的污染物總量。②加快水體流動。流速過慢是導致水體發(fā)臭的一大原因，利用水閘和排灌泵站，可對水體流速做有效控制，加速水體置換，減少污染物在河道內的囤積，以緩解水體發(fā)臭的問題。③提高河流自我凈化、修復能力。該目標也是水環(huán)境治理的核心目標，將外江引水與截污、雨污分流等方式相結合，保證上游有源源不斷的清水供應到河道內，使得河流本身可發(fā)生自我凈化，多方面出發(fā)治理水體黑臭問題。

2.3 水環(huán)境治理方案創(chuàng)新

陽江市馬南河水環(huán)境治理的總體方案為通過水閘及排水泵站的優(yōu)化部署，配合外江引流對河道內現(xiàn)有的淤泥、污染物做全面清理，以有效改善水體黑臭狀態(tài)。該方案對于引水方便的城區(qū)內河道治理效果突出，方案實施技術要點如下：

2.3.1 水閘和排灌泵站改建

陽江市馬南河水體黑臭治理工程在原有水閘和排灌泵站的基礎上添加潛水泵，對水閘電排站進行升級，確保升級后的水泵能夠滿足后期引水需求。將水閘與排灌泵站相結合的水環(huán)境治理工藝并不少見，早在2008年，廣州市水電設計院即設計出將二者相結合的水環(huán)境樞紐工程。該工程改變原有泵站的電動機轉向，使用新型的排水水泵和抽水水泵，并將其與水閘聯(lián)合布置，形成整體結構，能夠保證排污、引水等活動順利開展[2]，圖1為典型的改造方案。

圖1 水閘和排灌泵站改造

以上改造可進一步強化泵站的排灌兩用功能，在排灌泵站入口處添加水閘和前池，在出口位置淺化閘閥及引水設備即可。改造后的閘門和排灌泵站能夠在雨季發(fā)揮防洪排澇功能，一般情況下用于疏排城市污水，調節(jié)水閘狀態(tài)即可順利完成引水換水，經濟性強，適用范圍廣。

2.3.2 引水工程

馬南河水環(huán)境治理中使用的引水排污方案可分為排污和換水兩個主體環(huán)節(jié)。在利用水閘及水泵將內河水隔斷后，使用挖掘機、鏟車等大型設施，與人工相配合，開展河道清淤工作。本次馬南河黑臭治理工程供清除河底淤泥1.5萬m3，利用輕型鏟車將河道中淤泥運輸至河道兩側集中堆放，晾干后再轉移至指定位置做統(tǒng)一處理。河底清淤的同時，由人工清理河岸墻壁上的雜草、雜樹等，避免植物過度生長導致河岸墻體遭破壞。

本工程河底清淤工作約開展2周，后通過外江水引流倒灌，對河道進行沖刷清潔，并利用水閘和水泵將沖刷過程形成的污水排除到河道外。在對水閘和排灌泵站做優(yōu)化升級后，其排水能力較之前有顯著提升，最大吞吐量可達到沖刷污水的數(shù)倍，可在污水產生的當天將其徹底排除。在引水過程中，實時監(jiān)控現(xiàn)場清污進展，保證將河道內污染物有效清除。

2.3.3 換水工程

在河道內污水基本排干后，大量引入外江水，補充現(xiàn)有水體水量，以便最大限度地稀釋黑臭水體，并開展河道兩側的生態(tài)治理和綠化工程。

若在沒有水閘及排灌泵站輔助下進行開閘引水，因潮位高度不足，可上溯程長度非常有限。為保證整個河道均得到有效治理，潮位標高一般不應低于2.8m。馬南河水體黑臭治理工程在2月開展，當時廣東省正處于非汛期，治理過程不受洪水、排澇的影響，因此借助水閘及排灌泵站進行引水倒灌可有效提高水位，水深增量在1～1.5m。注意在引水倒灌過程中，應嚴格控制引入外江水水面增長速度，以減緩水溫上升，延長有機質腐化周期，可有效減輕水體發(fā)臭的現(xiàn)象。馬南河引水補水工程在水體黑臭治理中發(fā)揮出關鍵作用，其引水主要來自漠陽江。通過提升泵站，將漠陽江江水引流至北湖，調節(jié)北湖出水閘門開閉程度，對馬南河水體進行補水，以逐漸恢復該流域原本的生態(tài)流量，提高其自我凈化、自我修復能力。

除以上引水方法外，在基于水閘和排灌泵站的水環(huán)境治理中，還可利用自然降水對水體進行凈化。在發(fā)生降雨天氣時，水體內雨污比逐漸擴大，水體凈化效果也隨之上升。另外，自然雨水中含有的有害物質非常少，在現(xiàn)代水環(huán)境治理中，雨水已被作為重要的水資源而循環(huán)利用，借助自然降水對目標治理水域進行補水換水，十分符合當前水環(huán)境治理的要求。該引水方案的具體應用流程為：在暴雨來臨之前，將目標治理河段的水體基本排干，蓄滿雨水，并維持2-3d，然后借助水閘及排灌泵站將水體排出。該過程具體持續(xù)時間還要根據現(xiàn)場試驗結果確定。在汛期，為達到防洪防澇的要求，目標河段的蓄滿度應稍有降低，預留1m左右的靈活空間，避免出現(xiàn)水體外溢的現(xiàn)象[3]。該水環(huán)境治理方案對自然降水的依賴程度極高，因此治理成效非常容易受到氣象條件的影響，若引水過程中雨量突然減小或暴雨終止，已抽干的河段因無水體補充會產生更嚴重的發(fā)臭現(xiàn)象。因此在具體實踐中，自然降水換水的方法通常要與外部水源引入的方法結合使用，對閘門及排灌泵站的性能提出更高要求，需結合實際情況合理選擇。

2.3.4 二次污染防治

引水換水水環(huán)境治理方案的最大問題在于，將治理過程產生的污水排放到其他水域是否會造成水體二次污染。結合南馬河黑臭水體治理經驗，即便不開展外江引水換水工程，河道內的污染物仍然要隨流域變化而進入其他水系。在治理過程中，河道內絕大多數(shù)污染物已隨淤泥被清除，其余部分污染物在經引入水體系數(shù)后，較流域本身流動對其他水域產生的影響得到明顯削弱，提前清淤也成為馬南河水環(huán)境治理工程較以往引水換水工程的一大創(chuàng)新點，幾乎不涉及二次污染的問題。

3 結論

現(xiàn)階段，水環(huán)境治理工作進展如火如荼，在制定治理方案時，應結合區(qū)域實際特點，將引水換水、截污、雨污分流等治理方式結合應用，充分利用現(xiàn)有的水閘和排灌泵站設施，逐漸改善水體黑臭問題，恢復河流生態(tài)凈化能力，使得水環(huán)境治理工程長期發(fā)揮生態(tài)效益。