新城區(qū)截流河綜合治理探討及效果分析

曹廣越

(深圳市水務(wù)工程檢測有限公司，廣東 深圳 518000)

目前我國城市河流水環(huán)境綜合治理工作取得一定進(jìn)展，但是在新城區(qū)河流治理方面，由于與老城區(qū)水網(wǎng)相連，整治效果的持續(xù)性、治理效率都大受影響。為此，文章以某市新城區(qū)截流河為例，通過河道綜合治理探討尋求全市水環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)之路。

1 工程概況

大空港新城區(qū)截流河綜合治理工程是某市空港運輸最繁忙的地區(qū)之一。到2020年，大空港新城城市整體防洪潮能力為200年一遇，綠化帶寬度為15～50m，截流河?xùn)|岸設(shè)置二級平臺，平臺頂高程為2.5m，截流河堤頂設(shè)計控制高程約為4.63～4.84m，考慮到截流河兩岸的海云路、民樂路等路網(wǎng)標(biāo)高確定為4.9～7.9m，本次堤頂與現(xiàn)狀的道路標(biāo)高進(jìn)行銜接，堤頂后緣取路面的高程值。在近期各支流尚未整治前，為保障截流河水質(zhì)，需在各支流與截流河交匯處設(shè)置總口截流設(shè)施，將各支流旱季漏排污水及雨季合流污水截流至截流河?xùn)|岸擬建的截流箱涵中。本工程擬沿截流河?xùn)|岸埋設(shè)截流箱涵，對漏排污水和合流污水進(jìn)行末端收集和傳輸。干流截流箱涵以玻璃圍涌為起點，止于德豐圍涌下游排澇泵站，總長5.07km，為能夠傳輸各支流總口截流的漏排污水及雨季合流污水，箱涵設(shè)計內(nèi)頂高程需低于各支流底高程，由此確定箱涵起端內(nèi)底高程為-2.95m，末端內(nèi)底高程為-8.54m，設(shè)計縱坡為1%，本階段對截流河堤岸支擋結(jié)構(gòu)及箱涵基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。

2 堤防支擋及箱涵基坑工程設(shè)計

基坑支護(hù)的設(shè)計原則是在現(xiàn)有施工場地的設(shè)計施工必須具有可行性。箱涵基坑深度大于2m的支護(hù)安全等級為1級，其余基抗支護(hù)安全等級為2級或3級，箱涵臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)合理使用年限為一年，截流河堤防工程級別為1級。根據(jù)現(xiàn)場周邊環(huán)境及地層情況，截流河?xùn)|側(cè)截污箱涵基坑主要采用掌結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù)，并結(jié)合河道堤岸永久支擋；臨河采用旋挖灌注樁支撐，堤岸內(nèi)采用PRC管柱，頂部設(shè)鋼筋砼支撐(連梁)，下部設(shè)銅管支撐，其中旋挖灌注樁樁徑為1.0m，右間距為1.3m，支護(hù)PRC管徑為0.8rm，間距為1.0rm;截流河西堤岸主要采用挖灌注作為支擋結(jié)構(gòu)，局部段為滿足工程要求采用“下部水泥土攪拌樁+上部鋼筋砼擋墻”作為堤岸支擋體系，旋挖灌注樁樁徑為1.0m，間距1.3m;另外，為滿足穩(wěn)定性，局部堤岸河道內(nèi)側(cè)底部采用格狀水泥攪拌樁進(jìn)行加圍。

3 施工技術(shù)

3.1 鋼筋砼灌注樁

(1)排樁支護(hù)灌注樁為p鋼筋砼灌注樁主筋采用|RB400，樁頂設(shè)通長0mm冠梁，采用旋挖成樁工藝，施工時應(yīng)保證機(jī)械穩(wěn)定、安全作業(yè)。上部軟弱土層釆用鋼套筒成孔，鋼護(hù)筒穿過軟土層進(jìn)入相對堅硬土層至少1m。箱涵基坑支護(hù)堤內(nèi)一側(cè)采用O的PRC管樁(預(yù)應(yīng)力管樁)，管樁型號為PRC-|8凝土等級為C參數(shù)要求詳見大樣圖。樁頂設(shè)置寬高為11.0m的C30鋼筋砼冠。

(2)支護(hù)樁應(yīng)間隔施工，施工時上部填土層若遇到填石不易施工，應(yīng)先換填再打設(shè)PRC管樁，確保樁身滿足設(shè)計要求。

(3)支護(hù)樁垂直度允許偏差為0底成渣不應(yīng)。

(4)支護(hù)樁沉樁可選擇錘擊法或靜壓法。

3.2 土石方工程

(1)基坑開挖必須遵循分層、分段、均衡、適時原則。每次開挖多段，各段之間間隔在10m以上，防止基坑邊坡變形。

(2)在基坑開挖過程中，挖斗嚴(yán)禁碰撞支護(hù)結(jié)構(gòu)，開挖到位，嚴(yán)禁超挖開挖。應(yīng)盡量做到均勻?qū)ΨQ地開挖，從基坑中部向四周逐步開挖，使土壓力逐步得到釋放，有利于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和分層開挖的進(jìn)行，每層開挖深度不超過了3.0m。

(3)在軟土區(qū)應(yīng)合理布置施工道路，保證施工道路及坡道的安全，對軟土區(qū)道路可采用回填磚渣處理。

4 河流沉積物中重金屬的風(fēng)險評價

4.1 沉積物基本理化性質(zhì)

水體中的顆粒物具有不均一性或非均質(zhì)性，不同粒級的顆粒物在礦物組成、比表面積、反應(yīng)活性、帶電荷數(shù)等方面均具有較大的差異性。這些性質(zhì)的差異會影響沉積物中重金屬的分布情況。本節(jié)主要介紹大空港新城區(qū)截流河流域中沉積物粒徑分布特征和沉積物中有機(jī)質(zhì)含量分布特征。

從河流整體來看，表層沉積物粒徑中值最小值為15.74μm，最大值為65.31μm，平均值為53.18μm，標(biāo)準(zhǔn)差為11.78μm，如圖1(a)所示。其中，大空港新城區(qū)截流河干流上游表層沉積物粒徑中值最小值為21.93μm，最大值為65.31μm，平均值為45.91μm，標(biāo)準(zhǔn)差為18.21μm；干流中游表層沉積物粒徑中值最小值為49.51μm，最大值為56.79μm，平均值為54.24μm，標(biāo)準(zhǔn)差為4.10μm；干流下游表層沉積物粒徑中值最小值為15.74μm，最大值為63.24μm，平均值為48.80μm，標(biāo)準(zhǔn)差為15.33μm；支流表層沉積物粒徑中值最小值為52.92μm。通過對比得知，粒徑中值大小順序為支流>干流中游>干流下游>干流上游。

從河流整體來看，沉積物中有機(jī)質(zhì)含量最小值為1.03%，最大值為13.29%，平均值為5.46%，變異系數(shù)(Cv)為43.2%，空間差異性較大，如圖1(b)所示。其中，大空港新城區(qū)截流河干流上游表層沉積物中有機(jī)質(zhì)含量為3.55%～13.29%，平均值為8.59%；干流中游有機(jī)質(zhì)含量為3.90%～8.12%，平均值為5.71%；支流有機(jī)質(zhì)含量為3.09%～6.09%，平均值為4.67%。對比表明，干流上游表層沉積物中有機(jī)質(zhì)含量最高，大空港新城區(qū)截流河表層沉積物中有機(jī)質(zhì)整體含量略高，約有95%采樣點的有機(jī)質(zhì)含量超出背景值。

圖1 大空港新城區(qū)截流河水系表層沉積物

4.2 沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)評價

大空港新城區(qū)截流河表層沉積物重金屬的Qm-PEC分布結(jié)果顯示，整個大空港新城區(qū)截流河中，Qm-PEC值為0.205～0.548，平均值為0.339，平均值低于0.5，河流整體沉積物未形成毒性；采樣點2、3、5、7、10、11、13號Qm-PEC數(shù)值較高，如圖2所示，因而，這幾個采樣點重金屬污染較嚴(yán)重，需要引起特別關(guān)注。

圖2 大空港新城區(qū)截流河表層沉積物重金屬SQGs分析

4.3 基于重金屬賦存形態(tài)的風(fēng)險評價

如圖3所示，Cd在大空港新城區(qū)截流河整體的RSP值為1.29～20.71，平均值為3.39，總體處于重度污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分別為2.70、2.81、2.73、4.31，支流處于重度污染，其他河段處于重度污染，污染順序為支流>干流中游>干流下游>干流上游。

圖3 大空港新城區(qū)截流河表層沉積物原生相與次生相比值

Cr在大空港新城區(qū)截流河整體的RSP值為0.14～0.76，平均值為0.28，總體處于無污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分別為0.23、0.33、0.33、0.26，均處于無污染。

Cu在大空港新城區(qū)截流河整體的RSP值為0.74～3.20，平均值為1.65，總體處于輕度污染，個別樣點處于中度或重度污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分別為1.82、2.24、1.71、1.36，干流中游處于重度污染，其他河段均處于輕度污染，污染順序為干流中游>干流下游>干流下游>支流。

Ni在大空港新城區(qū)截流河整體的RSP值為0.25～1.24，平均值為0.65，總體處于無污染，個別樣點處于輕度污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分別為0.77、0.77、0.70、0.52，均處于無污染，污染順序為干流上游=干流中游>干流下游>支流。

Pb在大空港新城區(qū)截流河整體的RSP值為0.27～5.96，平均值為2.36，整體處于中度污染，個別樣點處于重度污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分別為1.10、2.72、3.56、1.91，干流下游處于重度污染，污染順序為干流下游>干流中游>支流>干流上游。

Zn在大空港新城區(qū)截流河整體的RSP值為0.94～6.25，平均值為2.57，整體處于中度污染，個別樣點處于重度污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分別為3.63、2.41、2.44、28，干流上游處于重度污染，其他河段均處于中度污染，污染順序為干流下游>干流中游>支流>干流上游。

5 結(jié)論

針對非常規(guī)水源補(bǔ)給城市河流污染嚴(yán)重，水環(huán)境質(zhì)量受人為影響較大這一問題，以大空港新城區(qū)截流河典型非常規(guī)水源補(bǔ)給城市河流及其重要支流為主要研究區(qū)。水利治理工程往往包含難以估計的復(fù)雜因素，實際的地層結(jié)構(gòu)和土質(zhì)條件與勘察報告也可能存在一定誤差，若基坑開挖施工中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件與本設(shè)計所依據(jù)的勘察資料不符，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測和施工中所獲信息進(jìn)行相應(yīng)的變更和調(diào)整，貫徹信息化設(shè)計施工原則。各支流在尚未整治前，為保障截流河水質(zhì)，需在各支流與截流河交匯處設(shè)置總口截流設(shè)施，將各支流旱季漏排污水及雨季合流污水截流至截流河?xùn)|岸擬建截流箱涵中?；谥亟饘倏偭吭u價的地累積指數(shù)表明，沉積物中各重金屬元素的地累積指數(shù)平均值順序為Cd(2.17)>Cu(0.35)>Ni(-0.28)>Pb(-0.35)>Zn(-0.54)>Cr(-0.71)。Cd污染最強(qiáng)，為中到強(qiáng)度污染；Cu次之，為無到中度污染；Cr、Ni、Pb、Zn污染程度最低，為無污染。