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福永河离岸海水对河道水质改善效果分析

2018-04-24刘长海

水利规划与设计 2018年3期
关键词:珠江口补水海水

刘长海

(深圳市水务规划设计院有限公司,广东 深圳 518000)

1 概述

福永河位于深圳市宝安区福永街道,属于珠江口水系直接入海河涌。区域内截污干管已基本形成,但支管网尚未完善,河道仍为主要纳污通道。福永河为雨源性河流,受城市开发影响,河道已没有生态基流,河道水环境容量小。片区雨污混流现象严重,面源污染未得到有效控制,加之珠江口潮水回溯,河道内污染物难以扩散,造成水体污染水质黑臭。

根据河道水质监测成果,福永河水质属于劣Ⅴ类地表水,其中COD、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮、总磷指标均远超过GB3838- 2002《地表水环境质量标准》V类标准。具体见表1。

表1 2016年福永河水质监测数据 单位:mg/L

2 河道水质改善思路

根据区域特点结合相关成熟的河道治理经验,河道黑臭水体整治主要的工程措施有如下几方面:

污染控制——河道入河污水口及雨水口截流,解决河道内漏排、偷排污水及面源污染问题。由于区域的雨污分流工作暂未全区域覆盖,雨污混流现状任然存在,同时雨污分流实施后的区域,雨污混流现象反复率较大。

补水提速——通过河道补水增加河道水动力,加速污染物的稀释和扩散。城市河道基流量小,非降雨期间河道基本干涸,漏排污染物难以扩散,通过增加补水恢复河道功能,改善河道水质。

生态修复——培养生态修复菌群,植物群,改善、提升河道水质。

增容调度——利用潮动力加快河道水体交换速度,改善河道水质。

3 河道截污方案措施

受城市污水管网建设时间及空间限制,现状污水管网基本沿现状及规划市政道路布置,河道两岸污水截污盲区大,为彻底控制河道污染问题,沿河道两岸新建污水截排系统,减少入河污染量。

为此提出在已建的截污管网基础上,维持现有n0=2的截流倍数,沿河道两侧新建沿河截流管道,实现旱季入河污水100%截流。如图1所示。

图1 截污方案布置示意图

4 福永河补水方案分析

福永河及其支流均为雨源型河流,在对干支流进行沿河截污后,河道内无河道基流汇入,河道上游段潮动力较弱,水体交换能力差,污染物质难以扩散,易形成黑臭水体。为解决福永河感潮段河道黑臭问题,采用河道补水措施是可行的。

河流的补水不仅可以降低河道内污染物的浓度,还可以增加水体的流动型,增加溶解氧量,缩短水体交换周期。因此补水是解决水体污染的有效措施之一。目前河道补水水源可选污水处理厂再生水,珠江口离岸海水、水库原水。

福永污水处理厂位于福永河下游,目前一期工程已建成,处理规模为12.5万m3/d。福永污水处理厂采用“A/A/O多模式生化+自动反冲洗滤池(ABF)”工艺,设计出水水质达到GB18918- 2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。福永污水处理厂一级A出水未进行深度处理,不满足河道水质要求,暂不考虑污水厂尾水补水方案。具体指标见表2。

表2 污水厂出水水质指标表 单位:mg/L

铁岗水库位于福永河上游,原引水灌溉用水的三支渠仍然保留,且三支渠流经福永河上游暗涵,故利用铁岗水库的原水对福永河进行补水存在一定的可实施性。铁岗水库为饮用水源,水质标准为地表3类水,供水对象为新安和朱坳水厂两个水厂,供水服务范围为新安街道、西乡街道和宝安中心城区,根据相关供水规划,铁岗水库为饮用水源,若将饮用水源调整为河道补水水源,相关供水配置资源均需要相应的调整,东江引水设施及水库供水设施需进行相应的调整,引用铁岗水库对福永河进行补水将对深圳市的供水布局产生影响,暂不考虑水库原水补水方案。

福永河明渠段均为为感潮河段,可考虑将珠江口海水作为该河道补水水源。珠江口近岸受多条污染河流汇入的影响,水质较差。离岸海水水质较好,经多次实测资料,离沿江高速500m处区域水质常年保持在海水四类以上标准(详见表3),其中NH3、BOD5、COD、TP都优于四类,含盐度的年平均值为11.1‰,枯季时最大达18.1‰,汛期时最小仅1.2‰,水质感官清澈,无明显异味,适合用作河道生态景观补水。具体见表4。

表3 四类海水水质标准指标表 单位:mg/L

表4 福永河出海口外围珠江口海域主要水质指标表 单位:mg/L

5 海水补水效果分析

针对福永河受潮汐影响显著、污染水体交换复杂等特点,本研究中利用MIKE模型进行二维水动力、水质模拟本工程的整治效果,模型的基本方程及计算方法不再赘述。模型计算的边界条件如下。

5.1 水文边界条件

通过分析该区域历年降雨资料,本模型选取典型平水年1986年雨季5月份一个月作为研究时段。该月降雨总量为225.5mm,降雨历时为13天且间隔均匀,大、中、小雨天数较平均,其中大雨(≥15mm)天数为4天,中雨(5~15mm)为4天,小雨(≤5mm)为5天。

通过水文计算,得到福永河暗涵出口断面该月随降雨情况变化的汇流量,如图2河道汇流量变化曲线。

图2 河道汇流量变化曲线图

采用与分析时间相对应的1986年5月份珠江口潮位资料,如图3潮位变化曲线图。

图3 潮位变化曲线图

5.2 水质边界条件

降雨期间入河污染物浓度:根据面源污染稀释过程,确定降雨与污染物浓度的相对关系,输入的浓度值如图4污染物COD浓度变化曲线。

图4 污染物COD浓度变化曲线图

福永河河口处水质:本次模拟所采用的海水水质为远期规划大空港区域水系及茅洲河整治后,珠江口近岸水体四类海水标准。

生活污水入河污染:漏排入河生活污水量为8.34万m3/d,按平均流量输入为0.97m3/s。典型生活水质见表5。

表5 典型生活污水水质指标表 单位:mg/L

5.3 水质改善目标

水体水质参数评价标准采取《深圳河湾水系水质改善策略研究》提出的水质黑臭主要指标参数,见表6。

表6 福永河水质控制指标表 单位:mg/L

本次模拟旱季福永河明渠段全河段水体水质100%达到不黑不臭标准;雨季达标率需在80%以上。

通过珠江口水补水量的调整,在水质模型中模拟福永河全河段水质随降雨变化的趋势。

根据区域水污染治理目标,按照河道内水质不黑不臭天数达到80%为河道水质的整治目标。各河段水质在补水量变化的情况下,以COD评价指标,水质达标天数见图5。

图5 水质达标天数图

由水质模型计算结果分析,得出以下结论:

(1)在不补水的情况下,上游段水质达标天数为8.3天,中游段水质达标天数为16.4天,在珠江口近岸水质得到明显改善的情况下,由于上游段水体交换能力较差,雨后污染物难以扩散,致使上游水体水质较差,水质保证率仍然较低,因此有必要采用补水措施,进一步提高水质保证率。

(2)在补水量逐步增加的情况下,上游段水体交换能力增强,水质得到显著改善,中游段水质达标率也稳步提升。通过补水量试算,在补珠江口水规模为6.7万m3/d时,全河段水质达标率可达到80%以上。

6 结论

根据模型分析成果,笔者认为在河道截污措施实施的情况下,采用珠江口海水补水达到6.7万m3/d时即可满足拟定的水质改善目标。

对于感潮段河道,离岸海水补充河道在经济、技术方面是可行的,同时由于离岸海水指标较好,可以在较小的补水量的条件小,达到较好的水质改善效果。

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