城市河道综合整治案例分析

2018-03-19范勇

城市道桥与防洪 2018年2期

范勇

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市，200092）

1 概述

城市因河而生，因河而兴。随着城市化进程的快速推进，中心城市具有得天独厚的条件，经济快速发展，规模迅速扩大，但基础设施发展却相对滞后，城区环境质量下降，特别是内河环境污染严重。

北方某城市中心城区的几条内河：A河、B河等。旱季时基本是排污河，河水发臭，常年水质为劣Ⅴ类。因城市环保设施不完善，大量垃圾向内河倾倒，多年来沉积的污染物和泥沙没有得到清淤，致使河道堵塞、水土流失，进一步加剧了水质恶化。部分沿线建筑物挤占河道，不仅影响了正常的排水和泄洪，还影响市容和环境卫生，严重影响了周边居民的生产、生活，制约了城市经济和城市建设的可持续发展。杜绝污水直接排河，减少合流污水对河道的污染，恢复河道的行洪能力，改善河道水环境，成为城市建设的重中之重。当地政府高度重视河道综合整治工程，按照“统筹规划，一体推进”和“快、好、省”的要求，先期解决截污和河道综合治理问题，两岸外侧的综合开发结合城市的建设发展后期逐步进行。经过近2年的努力，实现了工程的治理整体化、截污最大化、两岸景观化、沿岸生态化、项目公司化和管理制度化，已取得较好的效果。

2 排水现状及存在的问题

在河道综合整治工程实施以前，根据2013年的统计数据：城区内建成污水处理厂1座，规模20万m3/d；排水管道总长548 km，其中雨水管道357 km，污水管道180 km，暗渠11 km。近几年来，新建、改建道路实现雨污分流，但原有部分道路仍然为雨污合流，雨污合流管道长度约156.5 km。雨污合流管道位于人口、企业密集的老城区，造成市区60%污水直接排入河道，加重了城区水系污染。在20世纪90年代，政府投资修建了A河等河道的截污管道，建成初期对改善内河水质起到了一定的作用。由于截污管道埋设于河床下，沿岸工厂排出污水未达到排放标准，管道腐蚀严重，且两岸建筑紧靠河道，造成管理人员无法维护管道。目前该截污管道已基本废弃，两岸合流污水直排入河，河道内垃圾处处可见，臭水横流，河水基本呈现出黑色夹杂生活垃圾，污染程度严重。

城区内河道众多，本文以A河、B河两条河道为例进行分析，提出解决思路及工程措施。图1为A河现状。

图1 A河现状

对现状调研后，主要问题分为以下5个方面：（1）现状截污系统基本已废弃；

（2）河道疏浚不及时，底泥对水体污染影响较大；（3）缺乏足够的清洁水源维持必要的水体容量和水动力条件；

（4）管网系统不完善，管线混接，污水直排入河，部分路段大管接小管，管网淤积严重；

（5）河道两侧地块排水混接严重，雨污分不清。

3 综合整治总体思路

A河、B河是季节性渠化后的人工控制河流，自然条件下常年旱季无水补充，要达到景观水体的指标要求，除了静态上需要一定的水体体积和水体水质指标来满足外，动态上必须人为地创造一定水动力条件和水生生态系统来维持水体的常年环境容量和自净能力。现实条件是，即使最大化实现河道截污，仍有部分污染物排放（如：雨污混接污水、初雨污染、河道底泥的污染等），对河道造成影响。河道综合整治的根本是赋予河道一定的自净能力来抵御这种现实情况下的污染，这样才能从根本上保障河道的长期景观水质。

该工程整治总体思路是“截污、清淤、赋氧、河道改造、景观建设”，五点一位，发挥最大效益。

3.1 截污

（1）从排水体制上，结合现状，立足时效。

中心区维持现有的以截流式合流制为主的排水体制，并适当提高雨水截流倍数，提高污水截流率。目前已具备改造为分流制的片区应及早进行改造；今后有条件进行改造的片区也应逐步进行改造，“能分则分”，以尽可能缩小合流制区域面积。

中心区以外的建成区，由于绝大多数已按分流制进行规划和建设，具有实施分流制排水体制的良好基础和条件。同时，这些区域建筑密度和人口密度相对较低，局部片区合流制管道的改造也便于实施。因此，为了尽可能减少污染物排入滇池，这些区域采用完全分流制排水体制。

为了保护和治理河道的需要，城市建设应严格按划定的排水体制进行规划、建设和管理，按“能分则分”原则，具备分流条件的地区应改造为分流制，尽可能缩小合流制范围。

（2）从排水设施上，完善管网，提高标准。

以完善城市排水设施、实现污水资源化为原则，提高污水管网覆盖率，加快老城区雨污分流改造；扩建原有污水厂规模，应对截留设施完善后的污水量增长，并提高出水水质，为水资源回用创造条件。

3.2 清淤

河道大量污染底泥的存在是个潜在的巨大污染源，在很长时期内将对水质改善及生态恢复产生不利影响。

河道表层浮泥层在低潮时因较高水流流速作用，极易起浮形成黑色水带。两岸高滩上污泥及垃圾在低潮时露出水面，有碍观瞻，破坏景观，同时亦对市民治理河道的决心与信心带来负面影响。

清淤工程需研究国内外最新的水利清淤技术，调查需要重点清淤段，并在疏浚方案比选上进行分析研究。

3.3 赋氧[1]

河道赋氧对消除水体黑臭的良好效果已被实践所证实，其原理是水体中的溶解氧与黑臭物质（如H2S、FeS等）之间的氧化-还原反应，具有反应速率较快的特点。由于黑臭物质（还原物）亦是CODcr（化学耗氧量）的一部分，这部分物质的去除可降低水体的CODcr。人工充氧提高水体溶解氧的原理是显而易见的。A河、B河河道生态环境已被破坏殆尽，要使水生态系统恢复到正常状态是—个长期的过程。水体曝气赋氧有助于加快这个过程的恢复。

3.4 河道改造

（1）河道整治

对河道的整治，根据上、中、下游的不同特点，在满足防洪标准的基础上，按防洪标准和沿线防洪规划断面，对沿岸现有护坡、护岸结构进行复核，把握“自然生态”的原则，对不满足要求河段采取拓宽、加固、改造、美化等工程措施，以提高其防汛安全和景观生态效果。

经过河道整治后，河道的总体效果达到“环境友好、亲水景观区”。

（2）建设拦蓄水建筑物

根据河道水面景观规划的要求，在非汛期河道内形成水深不大于1.2 m、碧波荡漾的生态景观水面，需要在内河上分段设置拦河闸坝，拦蓄河道天然径流及跨流域调来的水资源，在闸坝上游形成洄水，不仅可形成水面景观，而且闸坝前还有一定的溢流水深，能细水长流，以水造景，同时在闸坝处形成小型的溢流瀑布，以呈现“人水和谐，天人合一”的美好家园，形成“水通、水清、水美”的内河生态景观，创造亲水宜居的生活环境。

3.5 景观建设

建设具有文化韵味和历史涵意、环境优美的城市景观轴和生态走廊，使河道两岸成为市民休闲、娱乐和亲水的场所，恢复水城风貌，实现“两岸景观化、沿岸生态化”的总体要求。

4 综合整治工程措施

4.1 截污工程措施

结合排水现状，从提高污染负荷的削减率、实施方便、节约投资等方面，考虑沿河截污，以超量溢流的方式对A河、B河进行截污整治。近期，合流污水、雨污混接污水截留后进入现状污水处理厂处理；远期，随着雨污分流的完善，截污主干管可作为系统的污水主通道，与城市排水规划相吻合。截污系统实施的同时，新增合流污水调蓄池，降雨时，产生的合流污水首先进入调蓄池，超过截留倍数的污水溢流入河道。下游污水处理厂同步开展扩建及提标的论证。

结合当地的降雨资料，论证截流倍数，确定沿A河两岸敷设1 500 mm×1 500 mm截污箱涵，敷设至入B河口处，接入B河东侧2 000 mm×1 500 mm截污箱涵，管道基本平行河道敷设。沿途截流两岸现状雨污合流管道排水口及污水管道排水口，在河道与现状道路相交处，设置截流井（溢流井）。图2为截流方式示意图。

4.2 清淤工程措施

该工程将河道分段筑坝（筑坝间距约700～800 m），坝内积水排干或导流，河床露出后，布设水力冲挖机组。泥浆泵就位后，用高压水枪将泥浆泵降到设计深度以下，相对形成坑塘，在泥浆泵前方冲挖一条浅槽，将浅槽四周土体扇形开挖，粉碎成泥浆，使其沿槽流向泥浆泵吸口，管道输送至排泥场。待此工作面完成后，移动泥浆泵，再用相同的方法开挖一个工作面，如此反复进行施工。A河河道平均清淤深度1.2 m，清淤工程量25.32万m3；B河河道平均清淤深度1.1 m，清淤工程量 23.05万m3。

4.3 赋氧工程措施

该工程在河道中设立人工曝气装置及跌水堰、橡皮坝等，增加河道内水体的含氧量，作为对付突发性冲击污染的应急措施。突发性河道污染是指连续降雨时城市雨污合流排水系统溢流，或因发生突发性事故排放污水造成的污染。此外，夏季因水温较高，有机物降解速率和耗氧速率加快，也可能造成水体的溶解氧降低。以上情况发生后，进行河道赋氧是恢复河道的生态环境和自净能力的有效措施。

4.4 河道改造工程措施

河道改造包括断面调整、驳岸设计等。根据防洪要求，断面设计要保证行洪安全，驳岸结构设计要简单、安全可靠、施工方便、体现自然、满足景观和亲水需要，并与周边环境相协调。根据现场情况，该工程典型断面分为3类（见图3）。

4.5 景观工程措施

景观工程以回归河流原态、实现河流共生为设计理念，结合河道现状条件及河道改造方案。种植设计以观赏草、宿根花卉以及低矮花灌木为主。

为避免对行洪断面产生影响，步道设计应简洁利落，同时安装栏杆，保证行人安全（见图4）。

5 结语

图3 驳岸形式

河道综合整治的核心是截污，改造排污口，设置截污管线，底泥清淤，从源头上减少进入河道的污染；难点是水体功能恢复，采取工程措施提高河道的水体环境容量和自净能力；关键是执行，需建立严格的河道管理体系，确保河道水质长期处于理想状态。北方地区季节性渠化后的河流较多，与A河、B河较类似。图5为河道整治前后照片对比。