东村河水环境评估及综合治理措施

南京大学环境规划设计研究院集团股份公司 刘淑惠，李政宇，潘红澈

一、前言

近年来，海阳市城市发展迅速，城区生产活动产生的废污水和径流雨水均由东村河消纳，水环境压力骤增，线性单一的解决措施已不能满足复杂多变的水环境问题。数值模拟作为预测的重要手段，有利于为进一步统筹协调流域治理提供良好的决策依据。

使用FLUENT[1]、MATLAB[2]、Mike[3]均能建立水质模拟模型，但mike zero作为成熟的水与环境模拟软件，支持多模块耦合，能够较好地模拟地表径流[4]。Turgeon,Felix[5]利用mike she构建地表水-地下水耦合模型，研究沃德勒伊-苏朗热地区拉奎特河流域在冰川地质环境中流域水位、流量的变化；Panda,Rabindra K[6]对比mike11 HD模型和ANN模型模拟流域水位的精度；Bisht,DeepakSingh[7]利用MIKE URBAN模拟极端降雨事件下洪水范围和水位峰值，为高强度降雨期间提供合适的调蓄方案；都能够利用mike zero模块精准地模拟径流和水环境变化[8]。因此，本文采用mike 11耦合nam模型模拟河道水动力[9]，预测水质变化趋势。

二、研究区概况

（一）水资源状况

东村河流域径流量主要集中在汛期的6～9月份，汛期多年平均径流量占全年的80%左右。根据东村河水文站-海阳站逐年6月-9月流量资料，东村河2015-2019年平均流量为0.53m3/s，年最大平均流量为2018年1.13m3/s，最小为2016年0m3/s。受区域连续两年干旱影响，2016年汛期流量均为0m3/s。

（二）水利工程

东村河上无大中型水库，以小型水库、塘坝和拦河闸坝为主，主要建筑物有翻板闸23座，橡胶坝16座，拦沙坎23座，跨河桥28座，穿堤建筑物5处，取水口两处。根据水工构筑物情况，构建流域河网，见图1。

图1 东村河流域河网模型

（三）水质现状

根据2019-2021年东村河入海口例行监测数据可知，东村河入海口断面达标率从2019年的57.1%提 升 至2021年 的100%，其水质有了显著提升，2021年符合地表水Ⅳ类的水质标准。依据逐月水质分析可知，受汛期农业面源污染和城镇管网污水溢流影响，其汛期水质明显劣于非汛期，同时其河道存在断流情况。

三、水动力模型

（一）NAM模型

根据下垫面条件、流域分布情况对东村河流域进行小流域划分，利用2016-2019年的实测径流资料对模型进行率定，最终得拟合的流量过程。根据率定的参数运行2019年汛期流量进行拟合和部分参数调整，流量总体吻合度较好，其率定参数见表1。

表1 东村河流域子流域参数

（二）mike11HD模型

根据降雨径流模型耦合2020年东村河水动力，依据2020年海阳站水位资料对模型进行率定，其水位率定结果见图2，可知模型水位计算结果与实测值绝对误差均值在10cm以内，整体吻合度较好。率定得到糙率为0.03-0.04之间。

图2 东村河海阳站水位率定结果

四、水质模型

根据2021年水文水质同步监测结果，对水质进行率定，模拟得到各主要控制断面的COD、氨氮、TN、TP浓度值，与同步监测数据相对误差见表2。由表可知，模型计算结果与实测值相对误差均在30%以内，总体吻合较好。

表2 各断面率定结果相对误差

五、整治措施

根据东村河山溪性雨源型河流的特点，枯水期存在断流、区域管网存在不同程度的雨污混流。因此，进行截污工程、管网整治及生态补水等工程。

（一）生态补水

东村河上游无稳定来水，旱季流量远低于生态基流要求，对流域内的污水厂提标改造至准Ⅳ类水质，并在污水厂南侧建设2万t/d生态补水泵站，生态补水压力管沿东村河西岸敷设至威青高速桥下，在枯水期持续对东村河进行生态补水。

（二）循环活水

东村河上游段蓄水为海阳市自来水第一水厂水源地，中下游设置多处拦河坝，闸坝密布的结构导致东村河水体整体流动性差。因此，根据河道走势、地形坡度和用地情况，在6号坝（南修家村西）、9号坝（凤翔桥上）、12号坝（海河桥上）分别建设3座活水循环泵站，在旱季增加河道中下游水动力，提升河道自净能力。具体位置见图1。

根据设计方案，得到不同的方案下国控断面-东村河入海口水文、水质条件。（见表4、表5）

表4 整治方案设计

根据东村河水功能区管理目标，其水质目标为准Ⅳ类水，其中COD为30mg/L，氨氮为1.5mg/L，TN为8mg/L，TP为0.3mg/L。根据表可知，补水以后的东村河段水动力有了明显改善，其流速和流量在非汛期分别增加0.0017m/s、0.23m3/s。在工程实施后（方案五），东村河城区段将晴天无污水下河、雨天无溢流，全年COD、氨氮、TP浓度平均减少0.46mg/L、0.29mg/L、0.015mg/L，总氮增加了0.56mg/L，但TN各个断面水质全年均符合小于8mg/L的限值；，汛期COD、氨氮、TP浓度平均减少。在实施内循环工程（工程）、生态补水工程（方案四），受生态补水水质和内循环中段水质影响，其东村河干流水质有所恶化，但仍优于地表水Ⅳ类标准。

六、结论

（1）根据区域水环境分析，东村河受汛期城镇污水溢流影响，东村河流域现状的污染源主要为农业源和生活源，尤其是入河的污染物主要来源于生活污水，其中化学需氧量、氨氮、总氮、总磷生活源入河量占比分别为70.64%、92.81%、80.34%和85.73%。非汛期水质优于汛期水质。

（2）根据河网模型预测可知，整治工程实施后东村河国控断面水质优于地表水Ⅳ类标准。在不改变国控断面水质的情况下，实施内循环、生态补水工程，能从本质上改变东村河断流现象，有利于其水资源和水生态保护和修改。

（3）管网改造和截污工程实施后，其污水不再经雨水管道直排河道，有效削减城区生活污水，保证流域水质远优于Ⅳ类水，但部分支流水质受面源影响仍然不容乐观，建议下一步加大支流面源污染治理。