利用水闸和排灌泵站加快治理水环境的实践分析

2020-08-03陈世辉

建材与装饰 2020年21期

陈世辉

（阳江市机电排灌管理总站，广东阳江 529600）

0 引言

水闸和排灌泵站为重要的水利工程设施，发挥着水势调节、防洪抗涝、河道管理等功能。我国珠三角地区年均降水量大、地势平坦、城市内河流分布密集，在城市水体治理中，水闸和排灌泵站设施被广泛应用。然而因前期设计规划不合理、后期监管不到位等因素的影响，水闸及排灌泵站并未充分发挥出水环境治理的功能，需要对水闸及排灌泵站工程做优化升级，以加快水环境治理进程。

1 工程背景

马南河位于广东省阳江市城区内，20世纪80年代后，阳江市发展进入快车道，工业生产活动频繁开展使得马南河成为一条“纳污河”，全市超70%的废水均排入到该河道中，其纳污面积达到9.5km2。城市发展建设初期，污水处理设施、系统的建设并不完善，随着城市人口数量的进一步增加及工业行业的发展，马南河的污染情况逐渐加剧，成为阳江市出名的“臭水沟”。

2012年，马南河污染综合治理工作全面开展，陆续完成河道清淤、河床硬化、雨污分流、河岸美化等工作。2017年，为进一步强化马南河水环境治理成效，改善水体黑臭状态，决定对原有的水闸排电站进行改造，在泵站设施的基础上添加新的潜水泵，河流低潮阶段，使用闸门隔断将内河水排干，开展内河清淤工作，然后通过外江水引流的方式倒灌冲洗河床。以上水环境治理方案有效解决了以往水环境治理系统中水闸及排水泵站利用不充分、黑臭水体治理效果不明显的问题，在很大程度上推动了马南河治理进程，现对有关治理经验做分析总结。

2 基于水闸和排水泵站的水环境治理方案

2.1 水闸和排水泵站存在的问题

阳江市地处珠江三角洲，其城市水环境治理系统中水闸和排水泵站的应用情况与广东省的大体情况基本一致，均存在设施建设滞后于城市经济发展、防洪防涝及水污染治理效果不足的问题，水闸和排水泵站的总体布局缺乏科学性，且尚未实现水闸和排水泵站的信息化管理。

阳江市水闸及排水泵站的分布相对零散，数量多，若在夜间突发暴雨天气，排水泵站调度相对缓慢，容易引发城市内涝问题[1]。另外，阳江市为亚热带季风气候，夏季雨水及台风天气较多，河流除承担自然降水带来的压力，还可能发生海水倒灌，导致阳江市水环境治理情况非常复杂。在借助水闸及排水泵站进行水环境治理时，还需重点解决以上问题。

2.2 水环境治理的总体目标

基于水闸和排灌泵站的水环境治理需重点实现三项治理目标：①降低水体污染。在既定河段内，不同时间自然水体体量不同，但污染物的排放却有明显的规律性，各时段内基本保持一致。水环境治理通过雨污分流，可有效降低既定时段内水体内的污染物总量。②加快水体流动。流速过慢是导致水体发臭的一大原因，利用水闸和排灌泵站，可对水体流速做有效控制，加速水体置换，减少污染物在河道内的囤积，以缓解水体发臭的问题。③提高河流自我净化、修复能力。该目标也是水环境治理的核心目标，将外江引水与截污、雨污分流等方式相结合，保证上游有源源不断的清水供应到河道内，使得河流本身可发生自我净化，多方面出发治理水体黑臭问题。

2.3 水环境治理方案创新

阳江市马南河水环境治理的总体方案为通过水闸及排水泵站的优化部署，配合外江引流对河道内现有的淤泥、污染物做全面清理，以有效改善水体黑臭状态。该方案对于引水方便的城区内河道治理效果突出，方案实施技术要点如下：

2.3.1 水闸和排灌泵站改建

阳江市马南河水体黑臭治理工程在原有水闸和排灌泵站的基础上添加潜水泵，对水闸电排站进行升级，确保升级后的水泵能够满足后期引水需求。将水闸与排灌泵站相结合的水环境治理工艺并不少见，早在2008年，广州市水电设计院即设计出将二者相结合的水环境枢纽工程。该工程改变原有泵站的电动机转向，使用新型的排水水泵和抽水水泵，并将其与水闸联合布置，形成整体结构，能够保证排污、引水等活动顺利开展[2]，图1为典型的改造方案。

图1 水闸和排灌泵站改造

以上改造可进一步强化泵站的排灌两用功能，在排灌泵站入口处添加水闸和前池，在出口位置浅化闸阀及引水设备即可。改造后的闸门和排灌泵站能够在雨季发挥防洪排涝功能，一般情况下用于疏排城市污水，调节水闸状态即可顺利完成引水换水，经济性强，适用范围广。

2.3.2 引水工程

马南河水环境治理中使用的引水排污方案可分为排污和换水两个主体环节。在利用水闸及水泵将内河水隔断后，使用挖掘机、铲车等大型设施，与人工相配合，开展河道清淤工作。本次马南河黑臭治理工程供清除河底淤泥1.5万m3，利用轻型铲车将河道中淤泥运输至河道两侧集中堆放，晾干后再转移至指定位置做统一处理。河底清淤的同时，由人工清理河岸墙壁上的杂草、杂树等，避免植物过度生长导致河岸墙体遭破坏。

本工程河底清淤工作约开展2周，后通过外江水引流倒灌，对河道进行冲刷清洁，并利用水闸和水泵将冲刷过程形成的污水排除到河道外。在对水闸和排灌泵站做优化升级后，其排水能力较之前有显著提升，最大吞吐量可达到冲刷污水的数倍，可在污水产生的当天将其彻底排除。在引水过程中，实时监控现场清污进展，保证将河道内污染物有效清除。

2.3.3 换水工程

在河道内污水基本排干后，大量引入外江水，补充现有水体水量，以便最大限度地稀释黑臭水体，并开展河道两侧的生态治理和绿化工程。

若在没有水闸及排灌泵站辅助下进行开闸引水，因潮位高度不足，可上溯程长度非常有限。为保证整个河道均得到有效治理，潮位标高一般不应低于2.8m。马南河水体黑臭治理工程在2月开展，当时广东省正处于非汛期，治理过程不受洪水、排涝的影响，因此借助水闸及排灌泵站进行引水倒灌可有效提高水位，水深增量在1～1.5m。注意在引水倒灌过程中，应严格控制引入外江水水面增长速度，以减缓水温上升，延长有机质腐化周期，可有效减轻水体发臭的现象。马南河引水补水工程在水体黑臭治理中发挥出关键作用，其引水主要来自漠阳江。通过提升泵站，将漠阳江江水引流至北湖，调节北湖出水闸门开闭程度，对马南河水体进行补水，以逐渐恢复该流域原本的生态流量，提高其自我净化、自我修复能力。

除以上引水方法外，在基于水闸和排灌泵站的水环境治理中，还可利用自然降水对水体进行净化。在发生降雨天气时，水体内雨污比逐渐扩大，水体净化效果也随之上升。另外，自然雨水中含有的有害物质非常少，在现代水环境治理中，雨水已被作为重要的水资源而循环利用，借助自然降水对目标治理水域进行补水换水，十分符合当前水环境治理的要求。该引水方案的具体应用流程为：在暴雨来临之前，将目标治理河段的水体基本排干，蓄满雨水，并维持2-3d，然后借助水闸及排灌泵站将水体排出。该过程具体持续时间还要根据现场试验结果确定。在汛期，为达到防洪防涝的要求，目标河段的蓄满度应稍有降低，预留1m左右的灵活空间，避免出现水体外溢的现象[3]。该水环境治理方案对自然降水的依赖程度极高，因此治理成效非常容易受到气象条件的影响，若引水过程中雨量突然减小或暴雨终止，已抽干的河段因无水体补充会产生更严重的发臭现象。因此在具体实践中，自然降水换水的方法通常要与外部水源引入的方法结合使用，对闸门及排灌泵站的性能提出更高要求，需结合实际情况合理选择。

2.3.4 二次污染防治

引水换水水环境治理方案的最大问题在于，将治理过程产生的污水排放到其他水域是否会造成水体二次污染。结合南马河黑臭水体治理经验，即便不开展外江引水换水工程，河道内的污染物仍然要随流域变化而进入其他水系。在治理过程中，河道内绝大多数污染物已随淤泥被清除，其余部分污染物在经引入水体系数后，较流域本身流动对其他水域产生的影响得到明显削弱，提前清淤也成为马南河水环境治理工程较以往引水换水工程的一大创新点，几乎不涉及二次污染的问题。