新城区截流河综合治理探讨及效果分析

曹广越

(深圳市水务工程检测有限公司，广东 深圳 518000)

目前我国城市河流水环境综合治理工作取得一定进展，但是在新城区河流治理方面，由于与老城区水网相连，整治效果的持续性、治理效率都大受影响。为此，文章以某市新城区截流河为例，通过河道综合治理探讨寻求全市水环境保护的可持续之路。

1 工程概况

大空港新城区截流河综合治理工程是某市空港运输最繁忙的地区之一。到2020年，大空港新城城市整体防洪潮能力为200年一遇，绿化带宽度为15～50m，截流河东岸设置二级平台，平台顶高程为2.5m，截流河堤顶设计控制高程约为4.63～4.84m，考虑到截流河两岸的海云路、民乐路等路网标高确定为4.9～7.9m，本次堤顶与现状的道路标高进行衔接，堤顶后缘取路面的高程值。在近期各支流尚未整治前，为保障截流河水质，需在各支流与截流河交汇处设置总口截流设施，将各支流旱季漏排污水及雨季合流污水截流至截流河东岸拟建的截流箱涵中。本工程拟沿截流河东岸埋设截流箱涵，对漏排污水和合流污水进行末端收集和传输。干流截流箱涵以玻璃围涌为起点，止于德丰围涌下游排涝泵站，总长5.07km，为能够传输各支流总口截流的漏排污水及雨季合流污水，箱涵设计内顶高程需低于各支流底高程，由此确定箱涵起端内底高程为-2.95m，末端内底高程为-8.54m，设计纵坡为1%，本阶段对截流河堤岸支挡结构及箱涵基坑支护结构进行设计。

2 堤防支挡及箱涵基坑工程设计

基坑支护的设计原则是在现有施工场地的设计施工必须具有可行性。箱涵基坑深度大于2m的支护安全等级为1级，其余基抗支护安全等级为2级或3级，箱涵临时支护结构合理使用年限为一年，截流河堤防工程级别为1级。根据现场周边环境及地层情况，截流河东侧截污箱涵基坑主要采用掌结构进行支护，并结合河道堤岸永久支挡；临河采用旋挖灌注桩支撑，堤岸内采用PRC管柱，顶部设钢筋砼支撑(连梁)，下部设铜管支撑，其中旋挖灌注桩桩径为1.0m，右间距为1.3m，支护PRC管径为0.8rm，间距为1.0rm;截流河西堤岸主要采用挖灌注作为支挡结构，局部段为满足工程要求采用“下部水泥土搅拌桩+上部钢筋砼挡墙”作为堤岸支挡体系，旋挖灌注桩桩径为1.0m，间距1.3m;另外，为满足稳定性，局部堤岸河道内侧底部采用格状水泥搅拌桩进行加围。

3 施工技术

3.1 钢筋砼灌注桩

(1)排桩支护灌注桩为p钢筋砼灌注桩主筋采用|RB400，桩顶设通长0mm冠梁，采用旋挖成桩工艺，施工时应保证机械稳定、安全作业。上部软弱土层釆用钢套筒成孔，钢护筒穿过软土层进入相对坚硬土层至少1m。箱涵基坑支护堤内一侧采用O的PRC管桩(预应力管桩)，管桩型号为PRC-|8凝土等级为C参数要求详见大样图。桩顶设置宽高为11.0m的C30钢筋砼冠。

(2)支护桩应间隔施工，施工时上部填土层若遇到填石不易施工，应先换填再打设PRC管桩，确保桩身满足设计要求。

(3)支护桩垂直度允许偏差为0底成渣不应。

(4)支护桩沉桩可选择锤击法或静压法。

3.2 土石方工程

(1)基坑开挖必须遵循分层、分段、均衡、适时原则。每次开挖多段，各段之间间隔在10m以上，防止基坑边坡变形。

(2)在基坑开挖过程中，挖斗严禁碰撞支护结构，开挖到位，严禁超挖开挖。应尽量做到均匀对称地开挖，从基坑中部向四周逐步开挖，使土压力逐步得到释放，有利于基坑围护结构的稳定和分层开挖的进行，每层开挖深度不超过了3.0m。

(3)在软土区应合理布置施工道路，保证施工道路及坡道的安全，对软土区道路可采用回填砖渣处理。

4 河流沉积物中重金属的风险评价

4.1 沉积物基本理化性质

水体中的颗粒物具有不均一性或非均质性，不同粒级的颗粒物在矿物组成、比表面积、反应活性、带电荷数等方面均具有较大的差异性。这些性质的差异会影响沉积物中重金属的分布情况。本节主要介绍大空港新城区截流河流域中沉积物粒径分布特征和沉积物中有机质含量分布特征。

从河流整体来看，表层沉积物粒径中值最小值为15.74μm，最大值为65.31μm，平均值为53.18μm，标准差为11.78μm，如图1(a)所示。其中，大空港新城区截流河干流上游表层沉积物粒径中值最小值为21.93μm，最大值为65.31μm，平均值为45.91μm，标准差为18.21μm；干流中游表层沉积物粒径中值最小值为49.51μm，最大值为56.79μm，平均值为54.24μm，标准差为4.10μm；干流下游表层沉积物粒径中值最小值为15.74μm，最大值为63.24μm，平均值为48.80μm，标准差为15.33μm；支流表层沉积物粒径中值最小值为52.92μm。通过对比得知，粒径中值大小顺序为支流>干流中游>干流下游>干流上游。

从河流整体来看，沉积物中有机质含量最小值为1.03%，最大值为13.29%，平均值为5.46%，变异系数(Cv)为43.2%，空间差异性较大，如图1(b)所示。其中，大空港新城区截流河干流上游表层沉积物中有机质含量为3.55%～13.29%，平均值为8.59%；干流中游有机质含量为3.90%～8.12%，平均值为5.71%；支流有机质含量为3.09%～6.09%，平均值为4.67%。对比表明，干流上游表层沉积物中有机质含量最高，大空港新城区截流河表层沉积物中有机质整体含量略高，约有95%采样点的有机质含量超出背景值。

图1 大空港新城区截流河水系表层沉积物

4.2 沉积物质量基准评价

大空港新城区截流河表层沉积物重金属的Qm-PEC分布结果显示，整个大空港新城区截流河中，Qm-PEC值为0.205～0.548，平均值为0.339，平均值低于0.5，河流整体沉积物未形成毒性；采样点2、3、5、7、10、11、13号Qm-PEC数值较高，如图2所示，因而，这几个采样点重金属污染较严重，需要引起特别关注。

图2 大空港新城区截流河表层沉积物重金属SQGs分析

4.3 基于重金属赋存形态的风险评价

如图3所示，Cd在大空港新城区截流河整体的RSP值为1.29～20.71，平均值为3.39，总体处于重度污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分别为2.70、2.81、2.73、4.31，支流处于重度污染，其他河段处于重度污染，污染顺序为支流>干流中游>干流下游>干流上游。

图3 大空港新城区截流河表层沉积物原生相与次生相比值

Cr在大空港新城区截流河整体的RSP值为0.14～0.76，平均值为0.28，总体处于无污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分别为0.23、0.33、0.33、0.26，均处于无污染。

Cu在大空港新城区截流河整体的RSP值为0.74～3.20，平均值为1.65，总体处于轻度污染，个别样点处于中度或重度污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分别为1.82、2.24、1.71、1.36，干流中游处于重度污染，其他河段均处于轻度污染，污染顺序为干流中游>干流下游>干流下游>支流。

Ni在大空港新城区截流河整体的RSP值为0.25～1.24，平均值为0.65，总体处于无污染，个别样点处于轻度污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分别为0.77、0.77、0.70、0.52，均处于无污染，污染顺序为干流上游=干流中游>干流下游>支流。

Pb在大空港新城区截流河整体的RSP值为0.27～5.96，平均值为2.36，整体处于中度污染，个别样点处于重度污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分别为1.10、2.72、3.56、1.91，干流下游处于重度污染，污染顺序为干流下游>干流中游>支流>干流上游。

Zn在大空港新城区截流河整体的RSP值为0.94～6.25，平均值为2.57，整体处于中度污染，个别样点处于重度污染，干流上游、中游、下游和支流的平均值分别为3.63、2.41、2.44、28，干流上游处于重度污染，其他河段均处于中度污染，污染顺序为干流下游>干流中游>支流>干流上游。

5 结论

针对非常规水源补给城市河流污染严重，水环境质量受人为影响较大这一问题，以大空港新城区截流河典型非常规水源补给城市河流及其重要支流为主要研究区。水利治理工程往往包含难以估计的复杂因素，实际的地层结构和土质条件与勘察报告也可能存在一定误差，若基坑开挖施工中发现地质条件与本设计所依据的勘察资料不符，应根据监测和施工中所获信息进行相应的变更和调整，贯彻信息化设计施工原则。各支流在尚未整治前，为保障截流河水质，需在各支流与截流河交汇处设置总口截流设施，将各支流旱季漏排污水及雨季合流污水截流至截流河东岸拟建截流箱涵中。基于重金属总量评价的地累积指数表明，沉积物中各重金属元素的地累积指数平均值顺序为Cd(2.17)>Cu(0.35)>Ni(-0.28)>Pb(-0.35)>Zn(-0.54)>Cr(-0.71)。Cd污染最强，为中到强度污染；Cu次之，为无到中度污染；Cr、Ni、Pb、Zn污染程度最低，为无污染。