干流河道水环境现状及综合治理方案

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促进水环境水生态持续向好，是提升人民生活质量的有力支撑［1］。位于某流域内的干流河道防洪工程建设标准偏低，且河道淤积严重，汛期行洪安全难以保证;且由于干流河道流经城市建成区，城市建设进程加快导致生活、生产污水大量入河，引起河道水体泛黑发臭，对周边企业及居民构成严重健康威胁。为进一步保证干流防洪安全，显著提升水质并改善沿河周边景观，须坚持“流域治理、综合治理、生态治河”的新时期治水思路，即在优先统筹干流上下游防洪安全的基础下，通过“源头治理、削污扩容”来实现黑臭水体长治久清，切实改善沿河人居环境质量。本文基于该流域的干流水环境现状，对其综合治理方案进行分析和论述，以期为我国小流域水环境综合治理积累建设经验。

1水环境现状分析

1.1防洪工程现状

(1)河道淤积严重，过流有限，导致河道行洪受阻。流域内河道干流上游为低山丘陵区，地势较陡，周边郊野型植物生长无序，导致河道内杂草丛生;下游为低山丘陵向滨海冲积平原过渡带，地势平缓且水体流速小，引起两岸滩地淤积严重。同时，下游河道两岸建筑密集，部分厂房临河而建，严重缩窄了过洪断面，对河道防洪达标形成制约。(2)河道防洪设计标准偏低，无法满足现阶段高标准防洪要求。干流河道堤防建设年代久远，受制于当时的资金和技术条件，防洪设计标准偏低。随着流域内社会经济的快速发展，河道防洪工程设计标准也随之提高。根据最新上位规划成果，河道干流防洪设计标准已从原来的50年一遇调整为100年一遇。标准改变后，亟需对干流河道实施防洪达标改造。

1.2水质现状

由于周边城市进程化加快，导致河道两岸排口众多，各种垃圾漂浮物及污染物未加处理便私排入河，引起流域内水质全面恶化。目前，干流河道已实际成为纳污水沟。相关水质检测数据表明(见表1)，干流河道主要水质指标如COD、BOD、TN、TP等严重超标，与规划的河道水质目标(Ⅳ类水)相差甚远。经分析，上述水质恶化成因主要为:①流域内雨、污分流系统建设滞后，且河道截污系统不完善，收集污水有限。②流域内干流上游主要为水库和生态控制区，中下游为城市建成区，在建成区内劳动密集型产业和人口集聚，且加之城市管理不到位，导致面源污染分布广泛，进而引发初期雨水污染。③由于上游基流较少，水体纳污能力有限，自我净化恢复时间漫长。

1.3水景观现状

干流上游属于未治理河段，仍保留着原始的自然蜿蜒形态，周边植被茂密;中游河段已基本进行过河堤修整，岸堤以植草护坡为主，岸上多有沿河乔木，但种类较为单一;下游河段水面较宽阔，但河岸无景观休闲空间，无法满足游人的亲水需求。

2水环境综合治理思路及原则

2.1治理思路

首先满足河道堤防防洪安全达标，其次通过协调沿河两岸的土地开发，补充完善沿河两岸的截、排污措施，并结合补水工程来改善水质;最后结合水系景观塑造，真正实现“河清、水绿、岸美、民享”［2］。

2.2治理原则

(1)坚持流域综合治理:由于河流水系上下游相互影响，以及城市水务设施与相关市政设施建设具有协同性，这就决定了以流域为单元实施综合治理具备科学性和高效性［3］。在治理中应充分结合河道现状，通过合理布局、源头治理和综合利用，减少重复建设，降低工程投资。(2)优先保证河道防洪安全:河道的基本功能是保证区间行洪，因此流域治理应以行洪安全为基础。在实际工程中，应针对行泄能力不足的水系，综合采取断面拓宽、河床清淤、节点疏通等措施，恢复和保持水系的自然连通和流动性，以构筑具备韧性和冗余安全度的河道防洪体系［4］。(3)进一步提升水质达标保证率:水质问题是河道水环境综合治理的核心问题，因此应正视历史欠账，采用沿河截流等综合措施，进一步完善流域内污水收集输送及处理系统，真正解决河道水质达标问题。(4)实施生态型河岸景观带建设:在对城市河道进行治理时，应充分考虑河流的自然属性，通过融合生态理念与传统水工结构，充分营造生态友好型的、人水和谐的亲水环境，着力将水系建设成为融堤、园、路一体的滨河风光休闲带［5］。

3水环境综合治理方案

3.1治理目标

(1)河道防洪目标:完善干流防洪体系，通过确定合理的河底高程，保障干流河势稳定;并根据河道行洪断面要求，综合实施堤防加高加固、拓宽、河道清淤清障等措施，保证干流堤防达到规划的100年一遇防洪标准。(2)水质改善目标:通过沿河布设截污箱涵，截流旱季漏排污水，并对初期雨水进行收集处理，在雨季削减污染负荷，进一步提升水质保证率。同时利用污水处理厂尾水进行河道补水，使河道水质达到设计标准。(3)河岸绿化景观建设目标:融合河道与周边环境，构造沿河绿化景观带，为城市经济稳步发展打下基础［6］。通过建立滨水休闲空间，打造沿河绿道网络，以增加片区景观连续性;并结合河道有利位置，设置景观节点，系统提升河道景观价值。

3.2治理方案

河道治理范围为干流中上游河段(治理总长18.857km)，主要建设内容包括河道防洪工程、水质改善工程以及景观绿化工程等。3.2.1河道防洪工程河道设计防洪标准为100年一遇，主要建筑物级别为1级。根据各段河道特点，在基本维持现有河道走向的基础上，通过堤岸加高、河道清淤、拆除阻水建筑物、加固坡脚等措施，结合沿河截流箱涵布置将河道打造为梯形复式断面，从而进一步提高河道防洪能力，并增强堤防安全稳定性。分段治理情况如下。(1)GS0+000—GS1+900段:该段堤防设防标准不满足设计要求，故对河道两岸采取堤防加固培厚设计。为避免因堤岸加高造成堤防失稳，在多年平均水位以上设置二级平台，平台高程为2.30m，平台宽6～15m，平台以上为1∶3的绿化护坡，同时对坡脚进行抛石护脚加固。(2)GS1+900—GS3+000段:该段河道现状平均河宽约200m，由于该段河道以营造景观休闲空间为主，故考虑将截流箱涵埋设于坡脚，箱涵顶兼做景观平台与检修平台。(3)GS3+000—GS6+000段:该段河道现状存在较厚的淤泥层及细砂层等，工程地质条件较差，且右岸建筑物紧邻现状堤防，拆迁困难，拓宽条件受限。为保障河道过水断面要求，右岸采用灌注桩支护兼做岸墙，左岸采用钢板桩支护将箱涵埋设于现状二级平台下方。同时为改善河道水质，防止底泥污染，对该区域的河道实施底泥清除。该段设计河道典型断面如图1所示。(4)GS6+000—GS8+000段:该段河道右岸紧邻市政道路，左岸有约30m宽的绿地，根据河道水面线计算，该段河道需将堤防加高0.5～1.0m。为保障施工期不影响右岸市政道路，对右岸进行回填加高，并利用混凝土防浪墙来满足超高要求;左岸进行开挖拓宽，利用土堤填筑的方式加高堤防。该段河道典型断面如图2所示。(5)GS8+000—GS13+252段:该段河道两岸现状建设有沿河道路，因此采用钢板桩支护开挖的形式施工沿河截流箱涵，最大限度地保障两岸道路使用安全。(6)GS13+252—GS17+400段:该段河道地势开阔，现状河道过流能力基本满足设防标准，仅局部河段由于沿河建筑物侵占河道空间，需予以拆除。为减少工程投资，且便于河道后期管理维护，将截流箱涵布置在河道坡脚位置，在满足河道行洪要求的前提下尽量将箱涵向河道内侧平移，以减少河道开挖量。两岸箱涵外边线间距为30m，平台宽度与箱涵顶宽相同，平台以上设计边坡坡比为1∶2.5。(7)GS17+400—GS17+850段:该段河道现状较窄，行洪能力不满足要求，为避免过多拆迁，考虑保留河道右岸建筑物，河道适当向左侧偏移。(8)GS17+850—GS18+857段:根据河道水面线计算，该段河道行洪能力有一定的富裕，故仅对河道岸坡进行修整，即将现状河道深槽开挖整平至设计河底高程，两侧滩地予以保留。该段河道两岸箱涵外边距为24m，二级平台宽6.0m，二级平台以上坡比为1∶3。由于设计洪水位基本与箱涵顶齐平，为满足坡面防冲刷要求，坡面护砌采用三维土工网。同时在河道两岸修建巡河路，路面宽度为8.0m。典型断面如图3所示。3.2.2水质改善工程(1)河道截流工程为对沿河排口进行污水收集，有效削减入河污染，考虑沿河敷设截流箱涵。该做法有以下好处:一是河岸内施工不涉及额外征地，可降低工程投资，且对沿河周边市政设施干扰小;二是沿河排放口众多(现状漏排污水口合计约318个)，截流箱涵可形成截污的“最后一道防线”，能有效收集漏排污水;三是利用新建截流箱涵形成的二级平台，打通沿河连续的公共亲水空间和沿河通道，进一步拓展河道的休闲功能和丰富岸线层次［7］。截流箱涵布置原则为:①结合防洪工程现状及特点，轴线布置应与河势流向相适应，并与大洪水的主流线基本平行，以减少箱涵建筑物对河道行洪的影响;②轴线布置尽量利用现有地形、地质条件，部分小箱涵尽量布置在堤外二级平台上，以减少施工导流并加快施工速度;③充分考虑轴线与交通桥、穿河管等建(构)筑物的位置关系，尽量少破坏、少拆除、少改迁现状建(构)筑物，以节省工程投资;④轴线之间尽量采用大半径的圆弧(≥5倍箱涵宽度)或夹角较大的折线连接，以利于箱涵内水流顺畅;⑤轴线布置要利于清淤、检修及日常运行等要求;⑥箱涵布置要与城市景观相协调;⑦截流箱涵的设置应避免造成截流标准下的污水倒灌，甚至溢入主河道，污染河道水体。同时应能兼顾各支流远期截污管(涵)在高程上的顺接。截流箱涵的高程布置直接影响截流系统的成败及投资大小，因此在高程布置中需要考虑以下因素:①满足所有的排水口均能接入，故尽量降低截流箱涵高程;②考虑到截流箱涵作为景观平台，截流箱涵的纵坡需与河道坡度一致;③考虑到箱涵对支流口和排放口进行截流，箱涵顶不得影响支流的防洪和排水口的泄洪，因此截流箱涵尽量压低或压扁;④截流箱涵不得影响旱季混流污水的流速;⑤为了清淤方便，下游排放口高程不得过多低于设计河床高程;⑥考虑工程的地理位置重要性及周边环境等因素，箱涵的调度运行需与防洪排涝相协调［8］。(2)补水工程由于沿河实施了截污工程，河道天然基流会有所减少。为了恢复河道自然生态环境，进一步扩大河道纳污能力，考虑利用上游污水处理厂的回用水进行河道补水。污水处理厂尾水为重力自流，为满足河道补水转输要求，在污水处理厂布置一座补水泵房，根据提升水量及所需扬程，设计采用潜水排水泵两组，其中一组为Q=1354m3/h，H=11.7m，N=55kW，两用一备;另外一组为Q=521m3/h，H=14.6m，N=30kW，两用一备。补水规模总计19.5万m3/d，共设两组补水管道，总长4.153km，管径大小为DN500～DN900。3.2.3景观绿化工程河道行洪断面防洪达标后，从堤岸防护和水土保持角度考虑，须对河堤护岸进行必要的景观绿化，从而恢复因河道土建施工破坏的河岸绿地空间。绿化设计应充分结合沿线河道地形及自然水系环境特征，以群落组团绿化及疏林草地绿化等植物造景手段，形成景观绿化斑块，构筑点、线、面相结合的绿化空间;同时通过本土植被的运用形成独特的河道风景和城市形象，最终打造出分区特色景观。整治河段从上游至下游共划分为4个特色区域，分别为自然生态区、滨河休闲区、泛舟乐水区、文化展示区。根据以上四大分区特点，植物配置进行以下设计:①自然生态区绿化面积约10.1hm2，以南洋杉、木棉、宫粉紫荆、白花洋蹄甲为主要树种;②滨河休闲区绿化面积约25.1hm2，以垂柳、串钱柳、蒲桃、洋蒲桃、小叶榕为主要树种;③泛舟乐水区绿化面积约29.4hm2，以落羽杉乔木林、尖叶杜英为主要树种;④文化展示区绿化面积约17.9hm2，采用小叶榕、橡胶榕、蒲桃、洋蒲桃、佛肚竹、大叶榕、桂木、阿江榄仁等为主要树种。河道的功能区与节点景观间通过道路系统进行衔接，从而保证沿河景观的连续性。交通系统的布置主要从功能需求出发，沿河布置巡河路、人行步道、自行车道等，并在河道平台处布置检修清淤车道，以及堤防缓坡处布置人行园路。通过亲水步道、自行车道与市政人行道相连通，共同构成沿河的绿道网络。

4结语

(1)位于某流域内的干流河道水环境较差，主要表现为河道防洪度汛能力有限、水质恶化及沿河景观单一。针对河道水环境现状及特点，通过综合实施防洪达标改造、沿河截污、补水工程和景观绿化等措施，可显著提升河道防洪标准和河道水质，并有效改善沿河周边景观风貌，进一步推动当地经济稳步增长。(2)流域水环境往往成因复杂，难以靠单项技术措施实现。该干流河道的治理实践表明，水环境治理应考虑经济成本和长效安全，在坚持流域统筹谋划和采用复合型的河道治理方案基础上，辅之以科学全面的管理机制，方能显著提升流域环境质量，进一步拓展城市滨水价值空间。

作者:张卡 单位:湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司深圳分院