志溪河流域綜合治理研究

袁懂平，賀林文

(益陽(yáng)市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 益陽(yáng) 413000)

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，河流水體污染、河道斷流、湖泊萎縮、生態(tài)退化等問(wèn)題日益凸顯，已成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的突出瓶頸[1]。流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)是一項(xiàng)綜合性系統(tǒng)工程，要從全局謀劃，對(duì)流域生態(tài)環(huán)境開(kāi)展全面系統(tǒng)綜合治理[2]。《在全市“兩河”流域治理工作推進(jìn)會(huì)上的講話》中強(qiáng)調(diào)蘭溪河、志溪河跨1縣2區(qū)，是益陽(yáng)市中心城區(qū)的主要水體水系，流域面積廣、牽涉面寬。目前，“兩河”流域生態(tài)環(huán)境污染問(wèn)題嚴(yán)重、防汛度汛形勢(shì)嚴(yán)峻，嚴(yán)重威脅周邊群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。

益陽(yáng)市政府多次就如何進(jìn)行志溪河綜合治理召開(kāi)專題會(huì)議，明確提出了志溪河流域治理要以水環(huán)境治理和水利工程建設(shè)作為全市一項(xiàng)重要民生工程來(lái)推進(jìn)部署。

2 流域概況

志溪河位于資江下游南岸，是資江的一級(jí)支流，其源頭為桃江縣灰山港鎮(zhèn)雪峰山茶場(chǎng)天池，流域總面積626km2，干流全長(zhǎng)68km，干流平均坡降1.7‰。志溪河流經(jīng)桃江縣灰山港鎮(zhèn)、從金子灘進(jìn)入赫山區(qū)境內(nèi)，依次流經(jīng)赫山區(qū)泥江口鎮(zhèn)、龍光橋街道、新市渡鎮(zhèn)、高新區(qū)謝林港鎮(zhèn)和赫山區(qū)會(huì)龍山街道，從南向北于李家洲匯入資江，如圖1所示。志溪河多年平均年徑流量4.8億m3，多年平均流量15.1m3/s。

圖1 志溪河流域水系

志溪河流經(jīng)3個(gè)行政區(qū)，在空間上，上游為山丘區(qū)，氣流頻繁活動(dòng)，降雨量充沛，下游為丘陵、平原地帶，降雨減少；在時(shí)間上，季節(jié)分配很不均衡，降雨主要集中在4—8月，占全年的60%，其中以5月份最多，占全年的15%，8月以后降水明顯減少。地表徑流由于受降水、蒸發(fā)等氣候條件、地質(zhì)地貌、森林植被和河流湖泊等下墊面因素影響，時(shí)空分布上不均勻，地域上表現(xiàn)為上游大，下游小。志溪河上游河床坡降大，彎多流急，岸坡沖刷嚴(yán)重；下游河床相對(duì)平緩，加上攔河水閘影響導(dǎo)致泥砂易淤積，形成阻洪洲灘。

3 志溪河流域污染成因分析

(1)廠礦企業(yè)、城鎮(zhèn)居民生產(chǎn)生活廢水廢渣污染水源

在河道治理中，最突出的問(wèn)題就是由于居民生態(tài)保護(hù)意識(shí)不強(qiáng)而造成的河道水質(zhì)污染現(xiàn)象[3]。由于長(zhǎng)期以來(lái)的生產(chǎn)生活習(xí)慣，河道沿線居民將生產(chǎn)生活污廢水直接排入志溪河，廢棄物、垃圾隨意傾倒在河道內(nèi)，還有部分企業(yè)廢水未經(jīng)處理排入河道，污染物長(zhǎng)期堆積淤積于河道內(nèi)，將會(huì)產(chǎn)生有害微生物，對(duì)河道生態(tài)平衡造成破壞，污染河道水質(zhì)，影響水生態(tài)安全。

其次遺留工礦企業(yè)污染嚴(yán)重。志溪河上游富含硫、鐵、錳、石煤等多種礦物，1980年開(kāi)始采挖，遺留下20多個(gè)大小礦洞，由于未及時(shí)處理遺留礦坑，礦渣污染物隨著雨水流入河道，污染沿線河道水體。

最后由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)進(jìn)度慢，鄉(xiāng)、村黑臭水體整治進(jìn)度滯后。沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民聚集區(qū)未建污水處理廠，不滿足污水處理要求。排水體系的運(yùn)行還是以合流制的末端截污為主，雨污不分流，且部分管道老化失修，配套管網(wǎng)建設(shè)滯后、覆蓋率低，污水未能得到及時(shí)有效地收集和處理。

(2)岸坡垮塌、河底淤積

流域內(nèi)大部分河段為土質(zhì)邊坡，抗沖刷能力不足，洪水流速較大，迎流當(dāng)沖岸坡沖刷嚴(yán)重，非巖石岸坡逐年崩塌；河岸崩塌后形成局部淤積，減少過(guò)流面積，阻礙行洪，同時(shí)改變了水流流態(tài)，加速岸坡崩塌，河岸不穩(wěn)固，河勢(shì)變化不定；部分已有護(hù)岸工程施工質(zhì)量參差不齊：部分已砌漿砌石擋墻基礎(chǔ)埋深較淺，基礎(chǔ)沖刷淘空；部分干砌石擋墻抗沖刷能力弱，垮塌嚴(yán)重。

志溪河流域位于山丘區(qū)，沿線灘多、彎急，河道寬窄不一，沿線攔河水閘、河壩的沖砂閘大部分已廢棄，多年運(yùn)行一直未對(duì)河床進(jìn)行清理，沿線泥砂淤積嚴(yán)重，以硪公石水閘、石板灘水閘、洋溪江水閘等最為嚴(yán)重；桃江境內(nèi)沿線河壩多，洪水沖積物堆積于河壩上、下游河床，影響行洪，同時(shí)減小河壩攔蓄庫(kù)容，河壩不能充分發(fā)揮灌溉效益，以楊溪河壩、袁家灣河壩等最為嚴(yán)重。

(3)建筑物水毀嚴(yán)重，違章建筑物侵占河道、阻礙行洪

流域內(nèi)水閘、涵閘、河壩等涉河水利工程大多興建于1950—1970年，屬典型的“三邊”工程，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、施工質(zhì)量差、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，現(xiàn)狀老化、水毀嚴(yán)重，2016、2017年連續(xù)2次超標(biāo)準(zhǔn)洪水對(duì)干、支流沿線攔河水閘、河壩造成了巨大的沖刷破壞，如雪峰山攔河壩溢流面板及翼墻被沖毀、下堵河壩完全被沖毀、金子灘水閘右岸堤防被沖毀、堤后形成近2000m2沖坑、石筍水閘泄洪槽控制閘上下游翼墻被沖毀及下游岸坡沖刷形成近6m高的垂直陡坎、朱家河壩溢流面板及上部人行橋被沖毀等。

河道涉水踏步數(shù)量不足，水毀嚴(yán)重，不方便當(dāng)?shù)鼐用裼H水、取水。河道管理設(shè)施落后，管理經(jīng)費(fèi)缺乏，無(wú)防洪治澇指揮系統(tǒng)及觀測(cè)、交通、通訊設(shè)施、界碑、里程碑、防汛倉(cāng)庫(kù)等管理設(shè)施。

(4)河流的水動(dòng)力不足，自凈能力弱

志溪河流域下游為平原河網(wǎng)地區(qū)，水體流速緩慢，自然流動(dòng)的水動(dòng)力明顯不足。且下游分布大小攔河水閘多達(dá)17處，由于水閘年久失修、管理粗放，50%以上的水閘長(zhǎng)年處于關(guān)閉狀態(tài)，僅留有溢流壩段可以過(guò)水，水體流動(dòng)性在一定程度上受到影響。農(nóng)村的農(nóng)業(yè)面源污染和內(nèi)源污染，導(dǎo)致水體質(zhì)量普遍惡化，水環(huán)境承載能力低，水體自凈能力弱。

4 治理措施

4.1 加大工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)面源污染綜合治理力度

全面啟動(dòng)流域范圍內(nèi)的工業(yè)污染源、生活污染源、農(nóng)業(yè)面源污染和畜禽養(yǎng)殖污染的治理，流域內(nèi)工業(yè)污染源全部達(dá)標(biāo)排放，水環(huán)境惡化趨勢(shì)得到遏制，讓志溪河的水“清”起來(lái)。

(1)對(duì)志溪河流域不符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)境政策、污染嚴(yán)重的及未經(jīng)環(huán)評(píng)報(bào)批、沒(méi)有完善污染防治設(shè)施的企業(yè)依法予以關(guān)?；蛘蔚轿?。集中整治、整合志溪河沿線竹制品加工業(yè)，關(guān)閉污染嚴(yán)重且工藝落后的竹制品加工場(chǎng)所，杜絕新的污染企業(yè)入駐[4]。

(2)對(duì)志溪河沿線礦山開(kāi)采進(jìn)行集中整治，對(duì)流域內(nèi)的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)企業(yè)實(shí)施生態(tài)恢復(fù)工程，單位主要涵蓋石煤、錳礦、石料礦。包括厚層基材噴射植被工藝、植生袋等工藝和退耕還林還草、造林種草、邊坡修整等工程。

(3)全面整治河道內(nèi)攔網(wǎng)、雜草、漂浮物和河岸的生活垃圾、違章建筑，建立健全常態(tài)管理機(jī)制。建成生活垃圾中轉(zhuǎn)站，對(duì)農(nóng)村和集鎮(zhèn)生活垃圾進(jìn)行衛(wèi)生填埋。

(4)集中整治志溪河沿線的規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖業(yè)，對(duì)養(yǎng)殖生豬100～500頭的責(zé)令限期整改，對(duì)養(yǎng)殖生豬500頭及以上的進(jìn)行限期治理，劃定限養(yǎng)區(qū)和禁養(yǎng)區(qū)。督促建設(shè)沼氣池，采用生態(tài)養(yǎng)殖模式，組織實(shí)施農(nóng)田化肥農(nóng)藥污染治理工程。推行生態(tài)農(nóng)業(yè)，開(kāi)展稻蝦、稻魚(yú)和稻油輪作基地，控制農(nóng)業(yè)面源污染。

4.2 推進(jìn)堤防加固、河道疏浚等工作

2016年7月、2017年6月2次超標(biāo)準(zhǔn)洪水，志溪河沿線集鎮(zhèn)均受淹，農(nóng)田大面積受淹，河岸沖毀嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)損失與社會(huì)影響巨大；除永申垸、新安垸及北峰山垸未漫堤，其余沿河小堤垸均漫水受淹，洋溪江水閘上游左岸、石筍水閘上游左岸、石板灘水閘上游右岸、金子灘水閘上游右岸、檀樹(shù)灣河壩上游右岸等多處出現(xiàn)潰堤險(xiǎn)情。

4.2.1堤岸護(hù)砌、培修恢復(fù)工程

對(duì)治理河段內(nèi)堤岸進(jìn)行加固，對(duì)局部岸線結(jié)合護(hù)岸工程進(jìn)行細(xì)微調(diào)整；對(duì)崩岸、塌岸、迎流頂沖、淘刷嚴(yán)重的河段進(jìn)行護(hù)砌處理。

對(duì)于現(xiàn)狀邊坡緩于1∶1.5的岸坡或堤坡，設(shè)計(jì)采用雷諾護(hù)坡或生態(tài)聯(lián)鎖塊結(jié)合雷諾護(hù)坡如圖2所示。生態(tài)聯(lián)鎖塊結(jié)合雷諾塊護(hù)坡布置于大洲上河段，現(xiàn)狀坡腳至常水位以下1.0m范圍內(nèi)采用雷諾護(hù)坡，常水位以下1.0m至設(shè)計(jì)護(hù)坡頂范圍內(nèi)采用生態(tài)聯(lián)鎖塊護(hù)坡，雷諾護(hù)坡坡頂部設(shè)0.5m×0.5m C20砼壓頂，兼做生態(tài)聯(lián)鎖塊阻滑坎；生態(tài)聯(lián)鎖塊護(hù)坡布置于集鎮(zhèn)段，其余河段采用雷諾護(hù)坡[5-6]。

圖2 生態(tài)連鎖塊護(hù)坡結(jié)構(gòu)圖

對(duì)于現(xiàn)狀邊坡陡于1∶1.5迎流頂沖及垮塌河岸，優(yōu)先考慮削坡護(hù)坡處理，對(duì)于路基河岸或不具備削坡條件的岸坡，采用格賓擋墻或漿砌石擋墻護(hù)岸，路基河岸護(hù)砌高度以現(xiàn)狀岸頂控制，非路基河岸擋墻高度及格賓擋墻護(hù)岸高度不超過(guò)4.0m。

4.2.2河道疏浚整治

志溪河兩岸多洲灘，河流泥沙淤積，河床束窄，過(guò)水?dāng)嗝鏈p小，行洪能力低，上游來(lái)水量大時(shí)，阻滯了洪水宣泄；支流沿線河壩多，壩前淤積嚴(yán)重，減小河壩攔蓄庫(kù)容，影響河壩的灌溉效益。治理河段的河床淤積高達(dá)0.5～1.8m。

河道治理將適當(dāng)疏挖洲灘，擴(kuò)大河流行洪斷面，保證河道過(guò)流能力，改善水流流態(tài)。根據(jù)河床走勢(shì)及建筑物底高程控制河道疏挖高程[7]。

4.2.3建筑物加固改造

以雪峰山攔河壩為例對(duì)溢流面板破損處采用漿砌石修復(fù)：拆除沖坑周?chē)蓜?dòng)漿砌石，采用C15素砼回填坑洞，并用漿砌石修復(fù)溢流面板。

下游新建消力池及海漫，對(duì)右岸引水渠控制閘啟閉排架上部結(jié)構(gòu)拆除重建及更換啟閉設(shè)施。對(duì)下游水毀嚴(yán)重左、右側(cè)翼墻拆除重建，重建后翼墻采用俯斜式漿砌石擋墻，擋墻間距2.5m設(shè)排水管，呈梅花型布置。

4.2.4完善管理設(shè)施

根據(jù)治理河段的實(shí)際需要，在居民集中居住區(qū)設(shè)置便民涉水踏步。坡式踏步取水碼頭寬1.0m，兩側(cè)各設(shè)0.20m路肩，坡比根據(jù)護(hù)坡坡比確定；墻式踏步取水碼頭寬1.0m，碼頭位置擋墻向內(nèi)砌筑，碼頭采用1∶2.0的坡比，在河床設(shè)取水1m×1m寬取水平臺(tái)。

4.3 設(shè)置人工生態(tài)濕地，處理農(nóng)村生活污水

根據(jù)流域居民分布情況設(shè)置人工濕地收集處理農(nóng)村生活污水，人工濕地主要處理流程(如圖3所示)為“沉淀塘→垂直流濾床→水平流濾床→污泥干化濾床”；污水中的污染物在濾床中生態(tài)單元內(nèi)的生態(tài)過(guò)濾器、植物、微生物的共同作用下，發(fā)生物理、化學(xué)、生物反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為適合濕地植物生長(zhǎng)的氮磷營(yíng)養(yǎng)元素[8]。

圖3 人工生態(tài)濕地工藝流程圖

(1)沉淀塘：通過(guò)管網(wǎng)將污水輸送至沉淀塘，通過(guò)沉淀塘進(jìn)行預(yù)備性的降水沉淀，完成水量水質(zhì)的初步調(diào)節(jié)。

(2)垂直流生態(tài)濾床：水力負(fù)荷為100mm/d，COD負(fù)荷30g/m3d，可以去除90%以上的COD、氨氮及SS。

(3)水平流生態(tài)濾床：通過(guò)反硝化作用，去除75%以上的總氮。

(4)污泥干化濾床：定期把沉淀在沉淀塘中的污泥送入濾床干化處理，把處理后的干化污泥又可轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)肥料再返還至田野，有效的防止二次污染。

5 結(jié)語(yǔ)

志溪河流域綜合治理工程面積大、范圍廣。為改善片區(qū)水質(zhì)、排水條件，在綜合考慮已建工程、在建工程的基礎(chǔ)上，確定了片區(qū)綜合治理方案。積極落實(shí)河長(zhǎng)制責(zé)任體系，設(shè)立市、縣、鄉(xiāng)、村4級(jí)河長(zhǎng)，開(kāi)展不定期巡察；從入河排污口、畜禽養(yǎng)殖退養(yǎng)、工業(yè)生活污染排放、生活垃圾等方面入手，積極開(kāi)展流域綜合生態(tài)治理，河流水質(zhì)持續(xù)改善。截至2022年6月，志溪河水質(zhì)總體達(dá)到Ⅲ類(lèi)，部分河段達(dá)到Ⅱ類(lèi)水質(zhì)。

當(dāng)前隨著源流區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，其生產(chǎn)用水與生態(tài)用水矛盾極為突出，下游生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢(shì)加?。赫麄€(gè)流域生態(tài)環(huán)境仍然十分脆弱，需要持續(xù)的保護(hù)與治理機(jī)制以及政策制度設(shè)計(jì)。