多元化分段河道防洪治污综合策略研究

林 滨

(深圳市水务规划设计院股份有限公司，广东 深圳 518000)

双界河位于深圳市大铲湾流域范围内，河道发源于南山区北部的铁屎岭，流经南山肉联厂、宝安区政府旧址、南头检查站、前海深港合作区与宝安中心区，排入大铲湾，是宝安区、南山区、前海合作区3区的界河。主河道全长5.36km。流域面积为5.75km2，其中南山区内4.32km2，宝安区内0.8km2、前海合作区内0.63km2。

双界河作为流经前海合作区的河流之一，其下游段前海合作区辖区内的双界河水廊道正在实施中，双界河宝安大道以上河段水质非常恶劣，流域内存在较大的水体污染问题一直制约着片区环境质量的提升，现状河道水质已影响周边居民生产生活，水质黑臭的污染问题严重。本次治理范围为宝安大道—荔山明渠上游箱涵出口及安乐村支流明渠段，治理总长约2.53km，其中双界河长约2.21km，支流长约0.32km，流域面积4.86km2。

1 河道现状及主要问题

1.1 防洪工程

1.1.1 宝安大道—107国道段

该段河道长913m，河道顺直，河道宽度大多为12m，河道断面渠化严重，基本为矩形断面，河道左右两岸均为浆砌石直立挡墙，河道纵坡为1%，河道淤积较为严重，淤积深度为0.5～1.5m。河道左岸为二线公路及围网，二线关左侧为高尔夫球场、安乐村、南头排涝泵站以及南头联检站等；河道右岸护栏为混凝土栏杆，栏杆局部损毁严重、栏杆右侧毗邻湖滨路。

1.1.2 107国道暗涵段

该段河道长度约193m；现状为4m×1.4m盖板涵及2根φ2800mm混凝土倒虹吸过流，涵上为107国道。现状暗涵顶板局部存在混凝土脱落、钢筋外露的情况存在一定的安全隐患。

1.1.3 宝安公安分局段

该段河道长约543m，河道顺直；河道断面为矩形渠道，宽度为30m，两岸为砖砌挡墙；河道中有2处蓄水堰，堰高约2m；河道淤积深度为0.2～0.4m。

由此可见，河道主要存在问题为河道淤积严重，局部河段安全超高不满足要求。现状河道跨107国道段倒虹管运行时容易淤积，进水口位于河道中，日常管理、清淤及维护困难。且河道附属设施不完善。

1.2 河道水质

1.2.1 宝安大道—107国道段

河道底泥受到污染，淤积严重，漏排污水入河，水体富营养化，气温较高时，有臭味散出。据监测结果，双界河宝安大道桥处水质超标严重，为劣Ⅴ类水质。

1.2.2 107国道—宝安区公安分局段

由于设置壅水堰，该段河道形成较大水面，河底淤积大量污染底泥，水体呈深绿色。

1.2.3 宝安公安分局—荔山箱涵出口段

由于荔山箱涵总口截污堰淤塞及截流管管径过小，雨季时河道混流水溢过截污堰，污染下游河道。

1.3 排涝工程

片区现有排涝泵站一座，泵站建筑面积367.9m2，主要任务是解决南头检查站及安乐村部分地区一带低洼地段内涝，抽取雨水涵集水排至双界河。治涝范围主要包括南头检查站、南头检查站站场、南头海关生活区及安乐村，涝区面积为0.14km2。泵站设计规模为3.0m3/s，工程等级为Ⅳ等小(1)型，泵站设计标准为设计暴雨重现期T=2年。

主要存在问题有：一是泵站设计为雨水泵站，但现实运行环境为雨污混流，设备运行环境差，锈蚀情况严重；二是泵站设计标准为设计暴雨重现期2年一遇，设计规模较小，不满足深圳市防洪(潮)规划(修编)所要求的规模；三是泵站的进水格栅尺寸偏小，导致过栅流速增大，影响污染物的拦截效果，会对设备造成损害。

2 工程地质条件

2.1 不良地质条件

2.1.1 双界河宝安大道—107国道段

堤岸地层主要为素填土、填石(局部分布)，岸坡存在局部稳定破坏(沿填土层)、渗透破坏(管涌)、冲刷破坏等问题。

堤基地层主要为淤泥和淤泥质砂，局部分布冲积砾砂，堤基类型为多层结构(Ⅲ)，上部为淤泥、淤泥质砂、砾砂，下部为黏性土(残积土)，上部淤泥为不良地层，存在沉降变形、承载力不足、堤防整体滑动等问题[2]。

2.1.2 双界河107国道段

推测场地地层岩性自上而下分别为：素填土、淤泥质砂、砾砂、残坡积土、全风化花岗岩

场地主要含水层是砾砂层，为强透水层；素填土及淤泥质砂具中等透水性，残坡积土及全风化花岗岩具弱水层。地下水位高程一般0～1.13m，受双界河补给，向下游径流排泄。

新建箱涵基底主要位于砾砂层中，局部位于淤泥质砂中，砾砂层层位较稳定，地基承载力特征值fak=160kPa，渗透系数建议值为5.0×10-2cm/s；淤泥质砂层地基承载力低，具中等液化性，基底开挖后厚度较薄。

2.1.3 宝安公安分局段

堤岸地层主要为上部素填土，下部为填石，回填堤岸存在沉降变形、沿下部软土滑移的整体稳定问题和渗透破坏(管涌)问题。堤基地层上部为填石或素填土，中部砂质黏土、薄层软土(淤泥质土)(厚约1.1m)，下部为中粗砂层，堤基类型为多层结构(Ⅲ)。堤基存在沉降变形、承载力不足、管涌、抗滑稳定等问题[3]。

2.2 地下水补排和腐蚀性

场地地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水、孔隙微承压水和基岩裂隙水，主要存储于填土、冲积砂层和基岩裂隙内，松散岩类孔隙水因毗邻河道，与河水连通性较好，补给源近且水量大，受地表水和降雨影响明显。地下水对混凝土结构具微腐蚀，对钢筋混凝土结构中钢筋在干湿交替条件下具弱腐蚀。双界河水对混凝土结构具微腐蚀，对钢筋混凝土结构中钢筋在干湿交替条件下具强腐蚀。地下水位以上的素填土对钢筋混凝土结构具微腐蚀，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀，对钢结构具微腐蚀。

3 河道治理措施

3.1 总体方案

针对工程现状主要存在问题，结合工程地质条件，双界河水环境改善总体方案制定了以下3方面内容。

3.1.1 防洪工程

(1)宝安大道—107国道段河道拓宽，长约587m，河道由现状12m拓宽至16m。

(2)河道穿107国道段新建3孔6×2.5m箱涵，衔接上下游，箱涵长193m。

(3)107国道上游宝安公安分局段结合截流管埋设，对右岸进行岸坡改造，长约543m。荔山明渠段维持河道驳岸现状。

(4)对双界河及安乐村支流河道清淤，拆除重建安乐村桥、拆除107国道上游壅水堰、改造现状跌水、完善下河道路3处、完善沿河防汛通道832.6m。

(5)安乐村支流明渠段岸坡防护，总长约318m。

3.1.2 截流工程

(1)截流收集工程

通过铺设沿河截污管，收集旱季漏排污水和面源污染严重的初(小)雨，以提高水质保证率。

(2)截流处理工程

双界河雨季面源污染严重，要保证河道水质，必须对污染严重旱季污水和初(小)雨进行收集处理。旱季污水通过污水泵站提升转输至污水厂处理。收集的初(小)雨通过“前海湾水动力改善工程”深层隧道转输至固戍厂处理后排放。

3.1.3 堤岸绿化工程

本次堤岸覆绿设计，堤岸覆绿总面积约2.55万m2，沿河护栏长约3360m，人行步道长约2435m，其中休闲区域铺装约2004m2，在河道两岸沿道路布置安全防护标示牌72套，满足河道安全警示的基本需求。

3.2 河道防洪工程

根据GB 50201—94《防洪标准》相关要求，确定双界河防洪标准为50年一遇，防潮标准为200年一遇[4- 5]，在维持现有河道走向的基础上，通过河道拓宽、河道清淤、拆除阻水建筑物、加固坡脚等方式，提高河道防洪能力，增强堤防安全稳定。

3.3 截流工程

3.3.1 截流管敷设范围

对宝安大道—同安路荔山箱涵出口之间共4.86km2的汇水区域进行截流。

3.3.2 初(小)雨收集规模

根据在大沙河、龙岗河、坪山河流域综合整治工程中对初(小)雨截流规模的论证分析，结合双界河流域的实际情况，采用截流标准为降雨7mm，降雨历时t=1.5h的雨型。

3.3.3 工程布置方案

(1)管道布置

在荔山箱涵出口—宝安大道段河道右岸铺设1.25km初(小)雨截流干管和0.64km截流箱涵，在现状排涝泵站至宝安大道左岸铺设初(小)雨截流干管和过河管0.75km，截流的漏排污水接入宝安大道上游右岸新建污水泵站中，初小雨经沉砂拦渣等预处理设施处理后，进入“前海湾水动力改善工程”。

(2)排水出路

旱季污水：本方案拟将收集的漏排污水根据南山区和保安区各自的污水量转输至南山和固戍污水处理厂处理。

初(小)雨：本工程收集的初(小)雨(7mm/1.5h雨型)将排放进入前海湾水动力改善工程深层隧洞。

河道补水：双界河上游旱季补水将直接排放至双界河下游。

3.3.4 截流管设计

通过计算7mm降雨的流量过程线，确定设计截流管管径，分别为107国道以上为DN1400和DN1500，107国道至宝安大道段采用2.0m×1.8m箱涵[6- 8]。

3.4 堤岸覆绿工程

堤岸覆绿内容包括两大部分，双界河干流和支流，其中河道干流分为两个部分。

第一部分干流段分为两个分区，第一分区从宝安大道—宝安公安分局段，该段河道长1648.35m。绿化面积约为1.95万m2，人行步道长约为2435m，沿岸布置休闲空间铺装约0.2万m2，沿河护栏2760m。

第二分区从宝安公安分局段—荔山明渠上游暗涵出口段，该段河道长612m，绿化面积约为0.6万m2，沿河护栏约600m。

表1 双界河河道治理参数表

第二部分支流段位于南坪快速桥下段，全长319m。绿化面积约为0.6万m2。

4 工程管理和运行方案

4.1 工程管理范围和保护范围

工程管理范围：鉴于双界河水廊道建成后将移交防洪设施管理处统一管理。因此，河道管理的范围需包括水廊道部分，即从入湾河口—同安路箱涵出口，长约3.9km。

管理对象：①本工程新建或改建的堤防、新建初(小)雨截流管、连接井及排放口截流设施、岸坡绿化带，各截污建筑物配套的金属结构及电气控制设备，其它管理配套设施如交通通讯设施、防汛抢险设施、水文测报设施等。②水廊道的主槽水面保洁、堤防、红树林及绿化。

根据《中华人民共和国河道管理条例》和《深圳经济特区河道管理条例》，对工程管理范围内各管理对象进行管理，建桩立界，明确权属，杜绝新的违法侵占河道管理范围及破坏工程运行安全的事件。本工程河道蓝线已经得到规划批示。

4.2 工程运行管理

本工程主要构筑物有沿河截流管(涵)、污水污水泵站及预处理设施、水闸三大块，其运行模式如下。

4.2.1 旱季工况

总口分流池调节堰门半关闭，污水控制闸打开，107国道上游左岸收集的污水经深圳河湾污水截排一期工程所建DN1600截污管到前海污水泵站，再提升进入南山污水处理厂，107国道上游右岸河段沿河截流的污水和107国道下游收集的污水进入新建污水泵站，根据南山区和宝安区各自的污水量转输至南山和固戍污水处理厂处理。

4.2.2 雨季(≤截流标准的降雨)工况

河道水闸关闭，总口分流池污水控制闸半关闭，截流管通过堰门调节开度控制流量收集初小雨；沿河截流管收集的2.0万m3初期雨水，经拟建深层隧洞调蓄后，通过初小雨泵组排入固戍污水厂雨水处理设施处理排放。通过设置水位及流量控制设施控制进入深隧水量不超过2.0万m3，超出设计规模雨水将排泄入双界河。

4.2.3 雨季(>截流标准的降雨)工况

本工况下降雨超过设计截流标准，截污管充满溢流，当进入深层隧道的泵站出水管流量计显示已经达到2.0万m3时，污水泵站出水管道闸门及进水阀门(宝安大道DN800截流管、两根DN1200管、进水箱涵及排涝泵站DN800管道闸门)关闭，污水处理厂均满负荷运行，多余的降水溢流进入双界河。

4.2.4 雨后工况

污水提升泵开启，泵站进水管道闸门开启，存于泵站内的污水通过转输管输送至南山和固戍污水处理厂处理。

当河口水位到达旱季运行水位时，水闸关闭，系统运行模式恢复至旱季运行工况。

4.2.5 检修、清淤工况

旱季对截流系统进行清淤或检修。为保证清淤人员安全、提高清淤质量，采取机械清淤方式。设计采用高压水车和吸泥车对截流管进行清淤，高压水车经下河道路到达截流管顶部，将高压水管伸入管部检查井孔进行冲洗，将管内沉积物排到下个检查井处，经吸泥车吸出运往垃圾填埋场进行干化填埋处理。

污水泵站清淤采取机械清淤方式，清淤车辆通过下池车道到沉砂池底部，将池底淤积底泥清出运往垃圾填埋场干化填埋处理。

4.2.6 河道补水

河道正常补水时，水闸关闭。目前双界河宝安大道下游段亦采用污水厂尾水(水质为一级A)进行补水，旱季补水则通过闸门边DN800旁通管进入双界河下游。为适应深圳市对河流水环境的高标准要求，远期双界河上游补水水质提标后将更能适应下游段水质标准；因此双界河上游旱季补水将直接排放至双界河下游。

5 结语

城市河道流经密集城区段，区位优势相对明显，其排涝功能与水环境与人民生活休戚相关，往往受到社会各界的极大关注。本文以双界河为例，针对其水环境亟需改善的问题，基于生态观念，制定分段河道的防洪治污综合策略，并制定了工程运行管理政策，提供一套完整的河道的工程运营管理和污染治理策略。