河流治理原则及水环境修复技术

周大伟

金华市水利水电勘测设计院有限公司 浙江 金华 321017

1 工程概况

本工程所在河段涉及流域面积约920km²。

2 河流治理原则

（1）综合原则考虑：对于河道生态的治理，应该在不破坏河道该有的功能性进行，例如河道的引水、防洪和排涝的功能，在保证功能的情况下进行，还需要考虑生态环境，水质净化和生态功能的需求，也要保证亲水活动的安全。

（2）协调性的原则：根据该区域周边的环境和整体特点进行治理，保持与周边环境相一致的特点[1]。

（3）自然性的原则：尽可能的利用该区域的条件进行修复，主要依靠自然修复，其次依靠人工修复，人工修复作为辅助，利用该河道的地形，水文和形态等条件进行修复，修复所需材料要以本土中的为主要材料，构建比较强的自我修复系统。

（4）经济性的原则：在实现河道生态治理的可持续发展的同时还需要减少成本和后期养护费用，所以在前期建设和后期管护方面需要考虑当地的因素，根据当地的社会发展和经济实力进行建设，需要因地制宜和节能。

3 水环境修复技术

3.1 水环境综合治理技术体系

流域水环境修复的技术核心为“水安全、水环境、水资源、水生态、水管理”，有关于水环境综合治理技术的结构框架具体信息可以参照下图1中信息所示。实际施工的过程中，以修复水环境为核心内容，将保护水资源、修复水生态环境作为施工重点，具体的修复方案可以结合施工现场以及水环境的实际情况进行编制。具体的修复方案应该是包括以下几方面的内容：

（1）结合流域内污染物的整体规模来对水环境治理措施进行优化，结合前期调研结果来确定出水环境控制的具体目标，详细的计算出污染削减量及分配量，构建出完善的污染管控计划；

（2）水资源保障措施。结合流域内的正常流量、枯水期补水量，制定出合理的蓄水方案，保证流域内的水资源得到优化；

（3）结合流域水环境的多样性制定合理的修复措施。简单而言就是通过生态环境保护措施及修复措施来构造出一个良好的生态环境[2]。

3.2 污染物总量控制

（1）按照《第一次全国污染源普查城镇生活源产排污系数手册》的标准，对城市污染物在流域内的负荷进行计算，完全可以根据入河系数估算出污染物如何负荷。

污染源入河的污染负荷表达式应该为：

（2）需要对水环境容量进行详细的计算，按照《全国水环境容量核定技术指南》中的内容选用一个模型进行水环境容量计算，其表达式为：

（3）水环境条件允许的情况下，可以选择用污染贡献值研究法对污染负荷进行消减，寻求最优放大计算出流域的最大允许排放量。该模型具体为：必须要满足：。

3.3 综合治理技术

3.3.1 河道清淤技术

根据现有的情况显示可知，所在区域内含有较多的淤泥，由于长时间未做出对淤泥进行清理的工作，导致了现在底部淤泥比较厚。对现有淤泥进行深度测量可知其深度达到了一米，按照科学计算的方式可以得出其面积大概为3-3.5万立方米。可以导致流域污染严重的主要原因就是底部淤泥的排放，由上述进行分析可知，如果对现有淤泥不进行清理，除了会导致流域污染程度严重之外，还有可能对水质造成影响。从而得知，如果该流域内淤泥过多过厚，除了可能导致其蓄水能力下降之外还有可能对抗洪能力有所影响。所以全面的考虑之后，首先需要做的就是对淤泥进行清理工作，降低内部污染带来的麻烦[3]。

3.3.2 活水补水技术

水体流动优化可以巧妙的借助水利设备增强水动力，所以，设计出小范围内的活水时必不可少的。流域内形成小范围内的互动，在提高水体流动速度的同时，还可以对流域内污染物浓度实现有效的较低，提高了水体污染物的降解速度，从而达到了净化水质的目的。建设溢流堰在下游流域的交汇处，使得上下游水位差异变大，再配合泵站进行其他地方调配水源。使其形成一个循环系统，加强水体自我净化能力[4]。

3.3.3 曝气增氧技术

为达到净化水源的目的，可以在提高水流速度的时候实现流域污染物的减少，再加上对污染物降解的速度，使其可以实现自我净化。在下游流域交汇口设置溢流堰，导致上下游水位差别变大，配合好泵站进行水源调配。使其达到一个可以自我循环的功能，提高净化能力。

综合性的分析流域的水质、流量等多个方面的影响因素，应该在该项目流域范围内安装10台涌泉式曝气机，曝气机的功率应该为2.2kW，充氧效率保持在3.0kg/kW·h。借助曝气装置提升水体的含氧量，强化水体溶解氧的能力，缓解水体缺氧状态。此外，还应该增强上下游水体循环效率，提升水体的流动速度，激发出流域内微生物的活性，以达到降解污染物的目的[5]。

3.3.4 复合微生物修复技术

通常来说，普通的流域在发生外来污染物入侵之后，可以通过自我修复的能力进行降解，达到了内部净化，然而那些发黑发臭的流域却没有办法实现自我修复功能，追其根本，是因为污染物负荷过大，已经超过了可自我降解的能力，促使其本来的生态平衡被打乱，所以需要通过对流域内的微生物环境进行修复才可以帮助流域进行自我修护功能提高。可以选择清理该流域内的杂物，再添加一些有益的微生物，从而提高水源质量，达到了提高水域自我修复能力的目的，让其成为一个稳定状态的水域。

3.3.5 生态系统构建技术

在实际整治生态环境的过程中，应该结合《城市黑臭水体整治工作指南》中的管理要求进行，治理活动应该以‘适用性、综合性、长效性以及安全性’作为基本原则。

进一步来看，“长效性”中明确的提及到：“黑臭流域具备显著的易复发、季节性特点，所以在指定治理方案时不但需要关注短期内的治理效果，同时还应该关注长期水质的稳定性。”

假若想要高效的实现流域长治久清的目标，则应该保证流域自身具备一定的吸收污染物能力与自我修复能力，那么这就需要整个流域必须要构建出一个完善的生态发展系统。结合该流域的生态特征，合理的选择流域投放物，例如，鱼、虾、螺等等，此外还可以在流域内种植具备纳污能力的水生植物。

3.4 污染控制措施

3.4.1 完善污水收集系统

(1) 盲区雨污分流改造工程

1) 对工厂区雨污进行分流改造。该项目工程建设需要由镇街进行负责并监督，其中已经改造完成的工厂达到890多家还未改造完的剩余550多家。

2) 对于那些新小区和别墅区需要进行雨污的分流改造。通过调查走访可以发现，该流域内还没有改造完成的包括正在改造的新小区和别墅区的面积还有4.7km2。

3) 对于飞地雨污和混杂区进行分流改造。通过调查可知，该区域还存在770多个地块，其总面积有12km2左右，主要是飞地地块和混杂区。

(2) 污水管网修复工程

通过检测发下，已经检查完的长度是342km，其总长度为1267km。

1）对主干道的污水进行修复和清理。该工作主要是由镇街负责，为了保证让主干管网可以在较短的时间之内畅通，需要做好其清淤和检测工作，让其治理可以达到更好的效果。

2）对1-4期的截污管网进行修复和清理。需要对其进行抽查，即100个抽取4个进行检查其修复和清理工作有没有做到位，并且将检查结果作为以后的参照数据。在对截污管网进行检测和复核时，需要将清淤工作做好，原本的施工单位需要负责他的结构缺陷问题。

(3) 入河排污口整治工程

根据暗渠排口的溯源作为判断依据，选用以下的方式对其进行治理。

1）对于那些口径不足30cm的，如果还在排放工业废水，就选择将其堵死，如果只是排放一些生活废水之类的，可以选择让其和市政的污水管网进行连接。

2）对于那些口径超过40cm的排口，就需要选用源头截流的方式进行改善才可以有更好的效果。如果该企业有政府部门颁发的排污许可证，可以对其进行酌情处理。如果处理之前发现该排口有观测井，可以选择将观测井直接改为截流井，对于没有观测井的则需要在市政雨水系统接入之前进行截流改接工程。

3.4.2 污水处理系统改造

对污水处理厂进行扩容。污水处理厂需要设置为18万m3/d的规模，才可以满足现有的土地利用规划和排水的规划。因为该污水处理厂附近范围内没有可占用的土地，所以需要在原有的土地中进行扩容，将其规模扩容到7万m3/d。

按照现有的土地排水和土地利用的规划进行结合分析，将总的远期规划设置在14.8万m3/d，场区周围有足够大的空地提供建设。其中正在建设的有两个污水处理厂，其扩容面积达到9万m3/d，可以采取将污水处理厂并入其他两个长的扩容项目里进行。

3.4.3 初期雨水处理工程

（1）对城市降雨径流污染排放的具体情况进行详细的分析，其时间尺度特征比较明显，晴天里，污染物全部累计到地表，降雨后，污染物被地表径流冲刷掉，地表污染物的浓度会逐渐的减少。

（2）想要有效的从源头对城市初期雨水进行控制，需要在流域内开展海绵城市建设。可以采取很多措施对面源污染进行控制，比较常见的有以下几种，如绿色屋顶、雨水湿地、透水铺装、植物缓冲带、植草沟和生物滞留设施等。

3.5 提升河道水质

3.5.1 流域硝化工程

在2020年的5月18日-5月21日是降水的高峰期，这个时候河道入汇的氨氮浓度达到了4.1mg/K，当入汇的氨氮浓度是2.5mg/L时就可以发现此时河道污染物含量提高了很多，此时可选用硝化处理的方式对其进行有效处理。氨氮浓度平均值在河道出境断面处达到了3mg/L，其流量为50万m3/d,其下游干流断面的流量达到230万m3/d，综上所述，在断面氨氮贡献中，本河道发挥的作用达到了46%。

根据各支流的水质和其河流断面的通量进行详细分析，氨氮在河道内的含量需要将至0.5mg/L，才可以保证其可以达到设计要求，从理论上来说，只要将氨氮浓度保持在0.6mg/L之内。可用面积为1.9hm2，在支流水闸上游的左岸，该地区主要是用来建设进水格栅和硝化池以及设备间。

设计规模的具体情况为：Qd=60万m3/d，Qh=2.08万m3/h；进水水质的具体情况为NH3-N:3.5mg/L；出水水质的具体情况为NHs-N:0.5mg/L。

为了让其可以自行流入到硝化池内，可以进行支流水闸的建设，让其达到蓄水目的，水中的氨氮通过硝化处理池处理过后可以排放回河道，还有部分填料脱落的生物膜存在于氧化池流出的水中，从而可以提高其自净能力，不需要在其接触氧化池之后再设置沉淀池。

3.5.2 生态补水工程

建设一座容量为10000m3/d的泵站和一座景观跌水坝可以组成一个生态补水，将该泵站建立在河道的上游左侧100m处，将该观景台建立在该河流上游200m处，可以当做净水前池。

4 结果与分析

到施工结束之前共需要对水质进行17次检测，需要在开工之前就开始进行。其结果表明，该项目的治理工程全部完工以后，其水质的各项指标都达到了改善，这和将营养物投放在流域内有着密不可分的关系。但是项目结束之后，随着时间的拉长可能出现各项指标迅速下降，但是过2个月之后，各项指标均可以达到地表V类水的标准。根据实际情况来说，后续数据虽然有些波动，但是始终处于一个稳定的范围，即V类水质的范围内，这可以得出该水环境生态系统达到了有效的完善效果。

通过该工程的建设，可以有效的减少水土流失，从而还可以改善河道内水质，在提高水环境质量的同时实现周边环境美化，从而改善了周边生活环境，达到了促进经济发展和社会发展的目的。

5 结语

该工程施行之后，为了增强河道的排涝和抗洪能力，从而减少洪涝灾害给人们带来的经济损失，保证治理区域人民的安全，选择了对本流域实施河道疏通，护岸加固和堰坝改建等治理方式。