河流治理原則及水環(huán)境修復(fù)技術(shù)

周大偉

金華市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司 浙江 金華 321017

1 工程概況

本工程所在河段涉及流域面積約920km2。

2 河流治理原則

（1）綜合原則考慮：對(duì)于河道生態(tài)的治理，應(yīng)該在不破壞河道該有的功能性進(jìn)行，例如河道的引水、防洪和排澇的功能，在保證功能的情況下進(jìn)行，還需要考慮生態(tài)環(huán)境，水質(zhì)凈化和生態(tài)功能的需求，也要保證親水活動(dòng)的安全。

（2）協(xié)調(diào)性的原則：根據(jù)該區(qū)域周邊的環(huán)境和整體特點(diǎn)進(jìn)行治理，保持與周邊環(huán)境相一致的特點(diǎn)[1]。

（3）自然性的原則：盡可能的利用該區(qū)域的條件進(jìn)行修復(fù)，主要依靠自然修復(fù)，其次依靠人工修復(fù)，人工修復(fù)作為輔助，利用該河道的地形，水文和形態(tài)等條件進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)所需材料要以本土中的為主要材料，構(gòu)建比較強(qiáng)的自我修復(fù)系統(tǒng)。

（4）經(jīng)濟(jì)性的原則：在實(shí)現(xiàn)河道生態(tài)治理的可持續(xù)發(fā)展的同時(shí)還需要減少成本和后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，所以在前期建設(shè)和后期管護(hù)方面需要考慮當(dāng)?shù)氐囊蛩?，根?jù)當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)實(shí)力進(jìn)行建設(shè)，需要因地制宜和節(jié)能。

3 水環(huán)境修復(fù)技術(shù)

3.1 水環(huán)境綜合治理技術(shù)體系

流域水環(huán)境修復(fù)的技術(shù)核心為“水安全、水環(huán)境、水資源、水生態(tài)、水管理”，有關(guān)于水環(huán)境綜合治理技術(shù)的結(jié)構(gòu)框架具體信息可以參照下圖1中信息所示。實(shí)際施工的過(guò)程中，以修復(fù)水環(huán)境為核心內(nèi)容，將保護(hù)水資源、修復(fù)水生態(tài)環(huán)境作為施工重點(diǎn)，具體的修復(fù)方案可以結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)以及水環(huán)境的實(shí)際情況進(jìn)行編制。具體的修復(fù)方案應(yīng)該是包括以下幾方面的內(nèi)容：

（1）結(jié)合流域內(nèi)污染物的整體規(guī)模來(lái)對(duì)水環(huán)境治理措施進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合前期調(diào)研結(jié)果來(lái)確定出水環(huán)境控制的具體目標(biāo)，詳細(xì)的計(jì)算出污染削減量及分配量，構(gòu)建出完善的污染管控計(jì)劃；

（2）水資源保障措施。結(jié)合流域內(nèi)的正常流量、枯水期補(bǔ)水量，制定出合理的蓄水方案，保證流域內(nèi)的水資源得到優(yōu)化；

（3）結(jié)合流域水環(huán)境的多樣性制定合理的修復(fù)措施。簡(jiǎn)單而言就是通過(guò)生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施及修復(fù)措施來(lái)構(gòu)造出一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境[2]。

3.2 污染物總量控制

（1）按照《第一次全國(guó)污染源普查城鎮(zhèn)生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)城市污染物在流域內(nèi)的負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，完全可以根據(jù)入河系數(shù)估算出污染物如何負(fù)荷。

污染源入河的污染負(fù)荷表達(dá)式應(yīng)該為：

（2）需要對(duì)水環(huán)境容量進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，按照《全國(guó)水環(huán)境容量核定技術(shù)指南》中的內(nèi)容選用一個(gè)模型進(jìn)行水環(huán)境容量計(jì)算，其表達(dá)式為：

（3）水環(huán)境條件允許的情況下，可以選擇用污染貢獻(xiàn)值研究法對(duì)污染負(fù)荷進(jìn)行消減，尋求最優(yōu)放大計(jì)算出流域的最大允許排放量。該模型具體為：必須要滿足：。

3.3 綜合治理技術(shù)

3.3.1 河道清淤技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)有的情況顯示可知，所在區(qū)域內(nèi)含有較多的淤泥，由于長(zhǎng)時(shí)間未做出對(duì)淤泥進(jìn)行清理的工作，導(dǎo)致了現(xiàn)在底部淤泥比較厚。對(duì)現(xiàn)有淤泥進(jìn)行深度測(cè)量可知其深度達(dá)到了一米，按照科學(xué)計(jì)算的方式可以得出其面積大概為3-3.5萬(wàn)立方米?？梢詫?dǎo)致流域污染嚴(yán)重的主要原因就是底部淤泥的排放，由上述進(jìn)行分析可知，如果對(duì)現(xiàn)有淤泥不進(jìn)行清理，除了會(huì)導(dǎo)致流域污染程度嚴(yán)重之外，還有可能對(duì)水質(zhì)造成影響。從而得知，如果該流域內(nèi)淤泥過(guò)多過(guò)厚，除了可能導(dǎo)致其蓄水能力下降之外還有可能對(duì)抗洪能力有所影響。所以全面的考慮之后，首先需要做的就是對(duì)淤泥進(jìn)行清理工作，降低內(nèi)部污染帶來(lái)的麻煩[3]。

3.3.2 活水補(bǔ)水技術(shù)

水體流動(dòng)優(yōu)化可以巧妙的借助水利設(shè)備增強(qiáng)水動(dòng)力，所以，設(shè)計(jì)出小范圍內(nèi)的活水時(shí)必不可少的。流域內(nèi)形成小范圍內(nèi)的互動(dòng)，在提高水體流動(dòng)速度的同時(shí)，還可以對(duì)流域內(nèi)污染物濃度實(shí)現(xiàn)有效的較低，提高了水體污染物的降解速度，從而達(dá)到了凈化水質(zhì)的目的。建設(shè)溢流堰在下游流域的交匯處，使得上下游水位差異變大，再配合泵站進(jìn)行其他地方調(diào)配水源。使其形成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，加強(qiáng)水體自我凈化能力[4]。

3.3.3 曝氣增氧技術(shù)

為達(dá)到凈化水源的目的，可以在提高水流速度的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)流域污染物的減少，再加上對(duì)污染物降解的速度，使其可以實(shí)現(xiàn)自我凈化。在下游流域交匯口設(shè)置溢流堰，導(dǎo)致上下游水位差別變大，配合好泵站進(jìn)行水源調(diào)配。使其達(dá)到一個(gè)可以自我循環(huán)的功能，提高凈化能力。

綜合性的分析流域的水質(zhì)、流量等多個(gè)方面的影響因素，應(yīng)該在該項(xiàng)目流域范圍內(nèi)安裝10臺(tái)涌泉式曝氣機(jī)，曝氣機(jī)的功率應(yīng)該為2.2kW，充氧效率保持在3.0kg/kW·h。借助曝氣裝置提升水體的含氧量，強(qiáng)化水體溶解氧的能力，緩解水體缺氧狀態(tài)。此外，還應(yīng)該增強(qiáng)上下游水體循環(huán)效率，提升水體的流動(dòng)速度，激發(fā)出流域內(nèi)微生物的活性，以達(dá)到降解污染物的目的[5]。

3.3.4 復(fù)合微生物修復(fù)技術(shù)

通常來(lái)說(shuō)，普通的流域在發(fā)生外來(lái)污染物入侵之后，可以通過(guò)自我修復(fù)的能力進(jìn)行降解，達(dá)到了內(nèi)部?jī)艋?，然而那些發(fā)黑發(fā)臭的流域卻沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)功能，追其根本，是因?yàn)槲廴疚镓?fù)荷過(guò)大，已經(jīng)超過(guò)了可自我降解的能力，促使其本來(lái)的生態(tài)平衡被打亂，所以需要通過(guò)對(duì)流域內(nèi)的微生物環(huán)境進(jìn)行修復(fù)才可以幫助流域進(jìn)行自我修護(hù)功能提高。可以選擇清理該流域內(nèi)的雜物，再添加一些有益的微生物，從而提高水源質(zhì)量，達(dá)到了提高水域自我修復(fù)能力的目的，讓其成為一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的水域。

3.3.5 生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)

在實(shí)際整治生態(tài)環(huán)境的過(guò)程中，應(yīng)該結(jié)合《城市黑臭水體整治工作指南》中的管理要求進(jìn)行，治理活動(dòng)應(yīng)該以‘適用性、綜合性、長(zhǎng)效性以及安全性’作為基本原則。

進(jìn)一步來(lái)看，“長(zhǎng)效性”中明確的提及到：“黑臭流域具備顯著的易復(fù)發(fā)、季節(jié)性特點(diǎn)，所以在指定治理方案時(shí)不但需要關(guān)注短期內(nèi)的治理效果，同時(shí)還應(yīng)該關(guān)注長(zhǎng)期水質(zhì)的穩(wěn)定性?！?/p>

假若想要高效的實(shí)現(xiàn)流域長(zhǎng)治久清的目標(biāo)，則應(yīng)該保證流域自身具備一定的吸收污染物能力與自我修復(fù)能力，那么這就需要整個(gè)流域必須要構(gòu)建出一個(gè)完善的生態(tài)發(fā)展系統(tǒng)。結(jié)合該流域的生態(tài)特征，合理的選擇流域投放物，例如，魚、蝦、螺等等，此外還可以在流域內(nèi)種植具備納污能力的水生植物。

3.4 污染控制措施

3.4.1 完善污水收集系統(tǒng)

(1) 盲區(qū)雨污分流改造工程

1) 對(duì)工廠區(qū)雨污進(jìn)行分流改造。該項(xiàng)目工程建設(shè)需要由鎮(zhèn)街進(jìn)行負(fù)責(zé)并監(jiān)督，其中已經(jīng)改造完成的工廠達(dá)到890多家還未改造完的剩余550多家。

2) 對(duì)于那些新小區(qū)和別墅區(qū)需要進(jìn)行雨污的分流改造。通過(guò)調(diào)查走訪可以發(fā)現(xiàn)，該流域內(nèi)還沒(méi)有改造完成的包括正在改造的新小區(qū)和別墅區(qū)的面積還有4.7km2。

3) 對(duì)于飛地雨污和混雜區(qū)進(jìn)行分流改造。通過(guò)調(diào)查可知，該區(qū)域還存在770多個(gè)地塊，其總面積有12km2左右，主要是飛地地塊和混雜區(qū)。

(2) 污水管網(wǎng)修復(fù)工程

通過(guò)檢測(cè)發(fā)下，已經(jīng)檢查完的長(zhǎng)度是342km，其總長(zhǎng)度為1267km。

1）對(duì)主干道的污水進(jìn)行修復(fù)和清理。該工作主要是由鎮(zhèn)街負(fù)責(zé)，為了保證讓主干管網(wǎng)可以在較短的時(shí)間之內(nèi)暢通，需要做好其清淤和檢測(cè)工作，讓其治理可以達(dá)到更好的效果。

2）對(duì)1-4期的截污管網(wǎng)進(jìn)行修復(fù)和清理。需要對(duì)其進(jìn)行抽查，即100個(gè)抽取4個(gè)進(jìn)行檢查其修復(fù)和清理工作有沒(méi)有做到位，并且將檢查結(jié)果作為以后的參照數(shù)據(jù)。在對(duì)截污管網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)和復(fù)核時(shí)，需要將清淤工作做好，原本的施工單位需要負(fù)責(zé)他的結(jié)構(gòu)缺陷問(wèn)題。

(3) 入河排污口整治工程

根據(jù)暗渠排口的溯源作為判斷依據(jù)，選用以下的方式對(duì)其進(jìn)行治理。

1）對(duì)于那些口徑不足30cm的，如果還在排放工業(yè)廢水，就選擇將其堵死，如果只是排放一些生活廢水之類的，可以選擇讓其和市政的污水管網(wǎng)進(jìn)行連接。

2）對(duì)于那些口徑超過(guò)40cm的排口，就需要選用源頭截流的方式進(jìn)行改善才可以有更好的效果。如果該企業(yè)有政府部門頒發(fā)的排污許可證，可以對(duì)其進(jìn)行酌情處理。如果處理之前發(fā)現(xiàn)該排口有觀測(cè)井，可以選擇將觀測(cè)井直接改為截流井，對(duì)于沒(méi)有觀測(cè)井的則需要在市政雨水系統(tǒng)接入之前進(jìn)行截流改接工程。

3.4.2 污水處理系統(tǒng)改造

對(duì)污水處理廠進(jìn)行擴(kuò)容。污水處理廠需要設(shè)置為18萬(wàn)m3/d的規(guī)模，才可以滿足現(xiàn)有的土地利用規(guī)劃和排水的規(guī)劃。因?yàn)樵撐鬯幚韽S附近范圍內(nèi)沒(méi)有可占用的土地，所以需要在原有的土地中進(jìn)行擴(kuò)容，將其規(guī)模擴(kuò)容到7萬(wàn)m3/d。

按照現(xiàn)有的土地排水和土地利用的規(guī)劃進(jìn)行結(jié)合分析，將總的遠(yuǎn)期規(guī)劃設(shè)置在14.8萬(wàn)m3/d，場(chǎng)區(qū)周圍有足夠大的空地提供建設(shè)。其中正在建設(shè)的有兩個(gè)污水處理廠，其擴(kuò)容面積達(dá)到9萬(wàn)m3/d，可以采取將污水處理廠并入其他兩個(gè)長(zhǎng)的擴(kuò)容項(xiàng)目里進(jìn)行。

3.4.3 初期雨水處理工程

（1）對(duì)城市降雨徑流污染排放的具體情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，其時(shí)間尺度特征比較明顯，晴天里，污染物全部累計(jì)到地表，降雨后，污染物被地表徑流沖刷掉，地表污染物的濃度會(huì)逐漸的減少。

（2）想要有效的從源頭對(duì)城市初期雨水進(jìn)行控制，需要在流域內(nèi)開(kāi)展海綿城市建設(shè)?？梢圆扇『芏啻胧?duì)面源污染進(jìn)行控制，比較常見(jiàn)的有以下幾種，如綠色屋頂、雨水濕地、透水鋪裝、植物緩沖帶、植草溝和生物滯留設(shè)施等。

3.5 提升河道水質(zhì)

3.5.1 流域硝化工程

在2020年的5月18日-5月21日是降水的高峰期，這個(gè)時(shí)候河道入?yún)R的氨氮濃度達(dá)到了4.1mg/K，當(dāng)入?yún)R的氨氮濃度是2.5mg/L時(shí)就可以發(fā)現(xiàn)此時(shí)河道污染物含量提高了很多，此時(shí)可選用硝化處理的方式對(duì)其進(jìn)行有效處理。氨氮濃度平均值在河道出境斷面處達(dá)到了3mg/L，其流量為50萬(wàn)m3/d,其下游干流斷面的流量達(dá)到230萬(wàn)m3/d，綜上所述，在斷面氨氮貢獻(xiàn)中，本河道發(fā)揮的作用達(dá)到了46%。

根據(jù)各支流的水質(zhì)和其河流斷面的通量進(jìn)行詳細(xì)分析，氨氮在河道內(nèi)的含量需要將至0.5mg/L，才可以保證其可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從理論上來(lái)說(shuō)，只要將氨氮濃度保持在0.6mg/L之內(nèi)?？捎妹娣e為1.9hm2，在支流水閘上游的左岸，該地區(qū)主要是用來(lái)建設(shè)進(jìn)水格柵和硝化池以及設(shè)備間。

設(shè)計(jì)規(guī)模的具體情況為：Qd=60萬(wàn)m3/d，Qh=2.08萬(wàn)m3/h；進(jìn)水水質(zhì)的具體情況為NH3-N:3.5mg/L；出水水質(zhì)的具體情況為NHs-N:0.5mg/L。

為了讓其可以自行流入到硝化池內(nèi)，可以進(jìn)行支流水閘的建設(shè)，讓其達(dá)到蓄水目的，水中的氨氮通過(guò)硝化處理池處理過(guò)后可以排放回河道，還有部分填料脫落的生物膜存在于氧化池流出的水中，從而可以提高其自凈能力，不需要在其接觸氧化池之后再設(shè)置沉淀池。

3.5.2 生態(tài)補(bǔ)水工程

建設(shè)一座容量為10000m3/d的泵站和一座景觀跌水壩可以組成一個(gè)生態(tài)補(bǔ)水，將該泵站建立在河道的上游左側(cè)100m處，將該觀景臺(tái)建立在該河流上游200m處，可以當(dāng)做凈水前池。

4 結(jié)果與分析

到施工結(jié)束之前共需要對(duì)水質(zhì)進(jìn)行17次檢測(cè)，需要在開(kāi)工之前就開(kāi)始進(jìn)行。其結(jié)果表明，該項(xiàng)目的治理工程全部完工以后，其水質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了改善，這和將營(yíng)養(yǎng)物投放在流域內(nèi)有著密不可分的關(guān)系。但是項(xiàng)目結(jié)束之后，隨著時(shí)間的拉長(zhǎng)可能出現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)迅速下降，但是過(guò)2個(gè)月之后，各項(xiàng)指標(biāo)均可以達(dá)到地表V類水的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，后續(xù)數(shù)據(jù)雖然有些波動(dòng)，但是始終處于一個(gè)穩(wěn)定的范圍，即V類水質(zhì)的范圍內(nèi)，這可以得出該水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到了有效的完善效果。

通過(guò)該工程的建設(shè)，可以有效的減少水土流失，從而還可以改善河道內(nèi)水質(zhì)，在提高水環(huán)境質(zhì)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)周邊環(huán)境美化，從而改善了周邊生活環(huán)境，達(dá)到了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

該工程施行之后，為了增強(qiáng)河道的排澇和抗洪能力，從而減少洪澇災(zāi)害給人們帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，保證治理區(qū)域人民的安全，選擇了對(duì)本流域?qū)嵤┖拥朗柰?，護(hù)岸加固和堰壩改建等治理方式。