桂湾河治理水质变化及成因分析

张小妹 刘怀湘

摘要：桂湾河是深圳前海深港合作区水环境治理的重点河道。本文通过现场调查数据的统计分析，总结了多年来桂湾河治理的成效，研究了现状条件下桂湾河主要水质指标的年际与年内变化，开展了相关指标的超标原因分析。此外，对于造成汛期超标的临时截污工程开闸问题，进行了开闸下泄水质与触发开闸降雨量的定量研究。

关键词：河流治理;截污工程;降雨量

中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）07-0-02

Abstract：Guiwan river is the key channel in the Qianhai Shenzhen-Hongkong Modern Service Industry Cooperation Zone of Shenzhen city. According to the field statistics， results of water environment treatment in Guiwan river are concluded. There are annul and seasonal variations in the main water quality. And the variation reasons are studied. For the upstream sewage pollution in Guiwan river during flood seasons， quantitative analysis are given about water quality and the triggering precipitation.

Key words：River regulation;Sewage interception engineering;Precipitation

前海深港现代服务业合作区（简称前海深港合作区）位于深圳南山半岛西部，伶仃洋东侧，总占地面积约14.92km?。广东省第十二次党代会、深圳市委六届七次全会赋予前海新的定位要求，作为依托港澳、服务内地、面向世界的“一带一路”倡议支点、粤港澳深度合作示范区和城市新中心，未来前海将建成自由便利的繁荣开放之城、深港共建的国际创新之城和宜业宜居的绿色人文之城。根据前海管理局河长制工作要求，到2018年底，合作区要初步形成水廊道体系，防洪排涝体系基本建设完成，确保水安全;水廊道主槽内水质主要指标达到地表水Ⅴ类标准，水质明显改善。

前海深港合作区主要水系[1]有双界河、桂湾河（旧称桂庙渠）、铲湾渠等，其中桂湾河流域[2]上游支流水系主要包括桂庙渠、郑宝坑渠、关口渠、3号排洪渠等支流。桂湾河既是前海深港合作区内主要排水通道，也是上游南山区的主要排洪通道之一。近年来，深圳市稳步推进各项水环境治理，在桂灣河流域实施了以下工程：上游南山区雨污分流改造、临时截污工程[3]、水系河道综合治理工程、底泥清淤工程、河道补水工程等。

1 桂湾河水质统计

1.1 水质长期变化

基于深圳市人居委2012-2018年长期监测数据对桂湾河水质进行全面评价。按照《地表水环境质量标准》：全部测值pH值满足Ⅰ类地表水水质限值;小部分测值DO浓度不满足Ⅴ类地表水水质限值;大部分测值COD浓度不满足Ⅴ类地表水水质限值;大部分测值氨氮浓度不满足Ⅴ类地表水水质限值;大部分测值总磷浓度不满足Ⅴ类地表水水质限值;全部测值铜、锌、镉、六价铬、氟化物、氰化物浓度满足Ⅱ类地表水水质限值;全部测值硒、砷、汞、铅、浓度满足Ⅳ类地表水水质限值;全部测值挥发酚、石油类浓度满足Ⅴ类地表水水质限值;小部分测值阴离子表面活性剂、硫化物浓度不满足Ⅴ类地表水水质限值。

因此，按目标地表Ⅴ类水评价，桂湾河水质长期以来超标指标主要有DO、COD、氨氮、总磷、阴离子表面活性剂、硫化物。而从时间分布上看，2012年-2018年间，除COD外，多数基本指标为明显逐渐下降趋势（DO则为逐渐上升），显示出研究区域黑臭水体治理等工程的影响。2017年末以来，枯水期除COD仍时有超标外，其余指标已基本满足Ⅴ类地表水水质限值。

1.2 年内分布

作为对照，参考了2017-2018年进行的另一项黑臭水体监测，该监测频次更高（平均半月一次）。可见即使在2018年，汛期氨氮等水质指标的污染浓度仍总体升高，经常超过地表V类水，偶尔还超过黑臭水体限值。

2 水质超标原因分析

2.1 污染主要来源

如前所述，若以地表水环境Ⅴ类为水质目标，多年来桂湾河干流主要常见超标因子为COD、营养盐等。重金属指标基本上均能满足Ⅲ类以上地表水水质限值，显示出流域受到工业废水污染的影响较小，主要是生活污水污染。

2017年末以来，桂湾河枯水期主要水质指标均满足Ⅴ类地表水水质限值，仅COD部分测值超标;汛期仅部分时段可能出现其他超标因子如氨氮等。污染物应主要来自于外源输入而不是内源释放。

2.2 枯水期超标分析

桂湾河枯水期超标指标COD的空间、时间变化趋势中，存在以下特征：（1）2018年对前海水廊道监测结果表明，桂湾河、铲湾渠河口COD多次超标，上游断面COD相对较小。（2）其他主要污染物如氨氮、总氮、总磷等变化规律基本一致，却与COD显示出较大的不同步性。特别是近年来主要污染物浓度均有明显下降，COD均值变化却相对不大，这与常见的点源、面源等各种污染的一般规律相悖。

因此推测桂湾河内COD的超标原因应主要为河口海水的涌入。2018年6月对桂湾河附近海域COD调查结果显示，前海内仅为4mg/L左右。该数值与桂湾河河口的高COD值之间的差别应是检测方法所致。海水评价时参照《海水水质标准》，检测COD采用碱性高锰酸钾法;桂湾河河口的评价则参照《地表水环境质量标准》，检测COD采用重铬酸钾法。

在深圳市河流中，桂湾河等前海水廊道的特征较为突出，包括：流域面积狭小，即上游基流极小，尤其是旱季，主要靠上游少量污水处理厂尾水补给;深圳市很多河流上游还有沿途漏排污水下泄，而前海水廊道流域按高标准设计，漏排污水极少;河口较宽，纳潮量巨大。因此，相对于微量的上游淡水补给，大量海水的流入对水廊道尤其是其下游有极为重要的影响。

《地表水环境质量标准》检测COD方法参照《化学需氧量的测定 重铬酸盐法》（GB11914），该标准内规定“不适用于含氯化物浓度大于1000mg/L的废水”。而根据2018年6月海域现场调查，桂湾河河口附近盐度可达7000mg/L;9月底现场调查中，桂湾河干流盐度为9000mg/L左右。相关研究表明，对海水采用重铬酸盐法，高浓度氯离子对COD的测定将造成严重的正干扰。

2.3 汛期超标分析

通过对汛期河道的沿程监测表明，越向下游，同样时间段内水质指标一般越好。这反映出：

（1）污染物主要来自于河道上游，特别是汛期个别日期污染浓度的迅速升高，很可能是上游截污闸泄污的影响。如2018年6月6日-13日桂湾河上游关口渠闸、郑宝坑渠闸等多日的开闸，使得6月13日污染物浓度值飙升。至6月23日，桂庙渠下游测点已恢复正常，但上游仍超标。（2）桂湾河目前河道内水体主要为随涨落潮进入的海水（数十万方/天）与上游下泄的少量南山污水厂尾水（仅1.4万方/天左右）。从规模和污染空间分布来看，污染后现状水体的自净主要靠潮水交换。否则若是以污水厂尾水稀释为主，则应常出现上游污染浓度低于下游的情况。

3 临时截污工程影响

3.1 工程规模

桂湾河临时截污工程（全称桂湾河水系污水截污及河道底泥修复临时工程）起点位于关口渠入十二号路明渠渠口，途经郑宝坑渠渠口、桂庙渠渠口，止于3#渠总口截污闸前，对进入十二号路明渠的关口渠、郑宝坑渠、桂庙渠进行总口截污，新建临时提升泵站，将旱季污水提升至下游南山污水厂进水总管。污水輸送管线起点关口渠渠口，沿十二号路明渠敷设，途经郑宝坑渠、桂庙渠，最后排入3#渠总口截污闸前，总长2118m，管径DN700 - DN1000。关口渠、郑宝坑渠、桂庙渠三个总口截污闸与临时截污泵站总体平面布置如图1所示，临时截污泵站规模分别为5万m3/d、3万m3/d、2万m3/d。

3.2 下泄水质上游截污闸开闸后，下泄汇入桂湾河干流的水体主要为日常输送的污水以及降雨天汇流的雨水。

枯水期上游关口渠、郑宝坑渠等暗渠主要为上游流域收集的市政污水。根据现场调查及长期监测结果，其主要水质情况如下表所示。同时，根据《前海-南山排水深隧系统规模及水廊道水质专题研究》中验证数据[4]，研究区域实测小雨（2mm）径流全过程浓度均值（2015年8月）也列入下表。一般而言，雨水浓度随着降雨量的增加而降低[5]。根据1957-2010年共计54年的铁岗水库雨量站统计，15mm以下小雨约占75%，故该雨水水质也主要反映的是小雨水质，大雨水质浓度更低。

可见，市政污水水质为重度黑臭，更达不到V类水水质标准限值;而雨水污染浓度相对低很多，流入桂湾河一般不会造成黑臭。且无论污水还是雨水，各主要污染指标中氨氮超标倍数最高。

3.3 与降雨量的关系

桂湾河上游支流流域内主要有南头站（南山区南头街道南山青少年活动中心楼顶）、南山站（南山区南山街道康乐大厦楼顶）两个雨量站。

统计2016-2018年关口渠、郑宝坑渠截污闸开闸时刻前24h降雨量及无开闸时附近雨量站（关口渠取南头站、郑宝坑渠取南山站）24h降雨量（即不会引发开闸的所有日降雨量）。结果显示，关口渠触发开闸的降雨量从2016年的7.8mm上升为2018年的13.9mm;郑宝坑渠触发开闸的降雨量从2016年的6.5mm上升为2018年的12.0mm。如下表所示，主要原因是上游市区相关雨污分流工程减少了市政污水量，从而渠道剩余空间增加，可容纳的降雨量随之增加。随着触发开闸降雨量的提升，开闸概率也随之降低，两渠的平均开闸次数从2016年的38次降为2018年的18次，从而对应的桂湾河水质超标现象也大大缓解。

桂庙渠2018年1-6月泵站提升量仅为0.25万方/天（7-9月提升量为0），而且其中有部分为十二号渠水倒渗所致。结合一些现场调查的观测结果，可知桂庙渠开闸对桂湾河水质影响较小。

4 结论

根据前海管理局河长制工作要求，桂湾河主槽内水质主要指标应达到地表水Ⅴ类标准。根据本文的统计分析，多年来各项水质改善措施实施后，桂湾河干流污染物指标逐年下降。目前枯水期主要指标（营养盐、重金属等《地表水环境质量标准》24项基本项目）已能满足地表V类水标准（除COD偶有超标）;而汛期污染浓度因上游临时截污工程截污闸开闸而经常超标，偶尔还超过黑臭水体限值。

上游截污闸开闸后，下泄汇入桂湾河干流的水体主要为日常输送的污水以及降雨天汇流的雨水，前者是造成干流超标的主要污染来源。从污水量来看，关口渠、郑宝坑渠开闸对干流超标影响最大。随着污水量的降低，触发开闸的降雨量增大，开闸频次已大大减少。未来上游雨污分流工程的推进，将进一步减少污水量与开闸事件，桂湾河汛期超标也将随之改善。

参考文献

[1]朱闻博.水质模型在深圳前海水城中的应用[J].中国给水排水，2016，32（3）：104-108.

[2]何昉，宁旨文，张明等.深圳前海桂庙渠水廊道试验段项目设计[J].风景园林，2015（8）：66-71.

[3]深圳市水务规划设计院.桂庙渠水系污水截污及河道底泥修复临时工程方案设计[R].深圳市水务规划设计院，2014.

[4]深圳市水务工程建设管理中心.前海-南山排水深隧系统规模及水廊道水质专题研究[R].深圳市水务工程建设管理中心，2017.

[5]李明远，魏杰，张武强，傅晓东.深圳市初期雨水特征分析及控制对策研究[J].广东化工，2017，44（10）：43-46.

收稿日期：2019-05-14

基金项目：本文受国家重点研发计划资助 （2017YFC0405903， 2016YFC0402102）

作者简介：张小妹，女，汉族，研究方向为环境保护与管理。