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    華東地區(qū)小流域河網(wǎng)水環(huán)境綜合治理技術(shù)探討

    2021-08-24 06:43:44青,王
    水道港口 2021年3期
    關(guān)鍵詞:龍河河網(wǎng)支流

    苗 青,王 俊

    (中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司,武漢 430000)

    近30 a來,我國農(nóng)業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展,經(jīng)濟(jì)和人口活動(dòng)密集的河流、湖泊附近,存在較為嚴(yán)重的水環(huán)境問題,部分河流還存在常年性或季節(jié)性黑臭[1-2]。華東地區(qū)降雨豐沛,水資源豐富,河網(wǎng)水系眾多,居民集中依水而居,由于缺乏相應(yīng)的管理措施,使得農(nóng)業(yè)面源污染和生活污水等直接進(jìn)入河網(wǎng)。

    小流域河網(wǎng)水環(huán)境治理水系連通復(fù)雜,污染源分散,需統(tǒng)籌考慮水質(zhì)達(dá)標(biāo)、生態(tài)修復(fù)和景觀要求,河網(wǎng)水環(huán)境治理是污染治理和維持生態(tài)平衡的綜合性多方位治理工程。針對(duì)集中污染源控源截污,并進(jìn)行水質(zhì)凈化是水環(huán)境治理的重要手段。對(duì)于農(nóng)業(yè)面源污染,目前的水環(huán)境治理技術(shù)主要有河道緩沖帶構(gòu)建技術(shù)、河道生態(tài)多樣性修復(fù)技術(shù)和河道水質(zhì)凈化技術(shù)等[3]。本文以安徽省天長市銅龍河小流域河網(wǎng)水環(huán)境治理為例,探討小流域河網(wǎng)水環(huán)境治理技術(shù)。

    1 工程概況

    天長市北部銅龍河是典型的小流域河網(wǎng),上游建有安樂水庫和大通水庫,兩庫溢洪道相交后匯入干流,最終進(jìn)入高郵湖,其間支流眾多,銅龍河流域范圍見圖1。高郵湖是天長市主要的飲用水源地,銅龍河作為主要入湖河流,沿線污染物匯入對(duì)高郵湖水源地的保護(hù)帶來污染壓力。銅龍河水環(huán)境功能區(qū)劃目標(biāo)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)IV類標(biāo)準(zhǔn),2014~2016年銅龍河下游干流流入高郵湖大橋處月度例行監(jiān)測(cè)結(jié)果表明:干流年度滿足III類~I(xiàn)V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的月份僅2~4個(gè)月,其余月份干流水質(zhì)僅為V類水質(zhì),甚至劣V類水質(zhì),主要超標(biāo)指標(biāo)為COD、TP、氨氮等。

    圖1 銅龍河流域范圍圖Fig.1 Map of Tonglong River basin

    銅龍河水環(huán)境治理工程近期目標(biāo)水質(zhì)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)IV類標(biāo)準(zhǔn),遠(yuǎn)期達(dá)到III類標(biāo)準(zhǔn)。為進(jìn)一步了解銅龍河干流和主要代表支流的水質(zhì)情況,2019年4~5月對(duì)銅龍河和主要代表支流現(xiàn)場(chǎng)采樣補(bǔ)充監(jiān)測(cè),經(jīng)與《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)III類標(biāo)準(zhǔn)比較,干支流水質(zhì)基本均有超標(biāo),超標(biāo)因子主要為CODCr、BOD5、TP和TN,干支流主要超標(biāo)因子和超標(biāo)倍數(shù)見表1。

    表1 干支流主要超標(biāo)因子和超標(biāo)倍數(shù)表Tab.1 Major exceeding factors and exceeding multiples table of main streams and branches

    為有效解決水環(huán)境污染問題,保障高郵湖飲用水水源地水質(zhì),工程對(duì)銅龍河河網(wǎng)開展水環(huán)境治理工作。銅龍河綜合治理工程范圍上起水庫溢洪道,下至銅龍河入高郵湖河口,干流總長約28.7 km,20條支流總長約72.1 km,治理范圍流域面積約223 km2。

    2 河網(wǎng)水環(huán)境治理思路

    河網(wǎng)水環(huán)境治理需在詳盡的河網(wǎng)及流域概況調(diào)查的基礎(chǔ)上,摸清河網(wǎng)特征,識(shí)別主要環(huán)境問題,分析主要污染源并計(jì)算污染負(fù)荷。河網(wǎng)水環(huán)境治理需以環(huán)境容量作為底線進(jìn)行控制,劃分河網(wǎng)各支流的匯水區(qū)域,分別計(jì)算各支流的入河污染量,按照各支流的污染程度確定水環(huán)境治理的輕重緩急程度,針對(duì)不同污染源采用不同的治理手段,從流域污染源防治、流域生態(tài)修復(fù)與保護(hù)和流域監(jiān)管能力建設(shè)等方面確定工程規(guī)模,以達(dá)到修復(fù)水環(huán)境的目標(biāo)。

    銅龍河屬于受人工控制的季節(jié)性河流,夏秋季節(jié)降雨多,河流的徑流量大;而冬春季節(jié)降雨較少且受上游水庫調(diào)蓄控制,河流的徑流量也相對(duì)較小。根據(jù)污染源調(diào)查,河網(wǎng)沿線分布村鎮(zhèn)、工業(yè)園區(qū)、禽類養(yǎng)殖場(chǎng)和大片基本農(nóng)田,入河外源污染主要為城市和農(nóng)村生活污水、工業(yè)廢水、禽類養(yǎng)殖廢水和農(nóng)田面源污染。鎮(zhèn)區(qū)所在的部分河道由于污染物積累時(shí)間較長,底泥已成黑臭狀態(tài),這是主要河流內(nèi)源污染。銅龍河1#支流、3#支流、19#支流和干流集中分布1個(gè)工業(yè)污水排污口和8個(gè)生活污水排污口,其中1#支流分布1個(gè)工業(yè)污水排污口,3個(gè)生活污水排污口;3#支流分布3個(gè)生活污水排污口;19#支流和干流分別分布1個(gè)生活污水排污口。流域內(nèi)各干支流流量和污染源基本情況見表2,水質(zhì)現(xiàn)狀超標(biāo)程度基本和排污口的個(gè)數(shù)呈正相關(guān)。經(jīng)分析計(jì)算,河網(wǎng)流域的入河污染量為CODCr530.78 t/a,NH3-N 36.19 t/a,TP 7.01 t/a,其中各污染物中面源污染占38.15%~71.83%。河道考核斷面位于干流臨入高郵湖大橋上游約100 m處,工程以承載能力進(jìn)行底線控制[4],采取針對(duì)性的治理技術(shù)后削減量達(dá)到CODCr272.76 t/a、NH4-N 33.58 t/a、TP 5.73 t/a。

    表2 干支流流量和污染基本情況表Tab.2 Basic conditions of main stream and tributary flow and pollution

    工程針對(duì)河網(wǎng)支流污染程度和入河污染量進(jìn)行排序,自身現(xiàn)狀污染超標(biāo)嚴(yán)重的支流,分布污水處理站和城鎮(zhèn)污水廠尾水排放口的支流,以及面源污染匯入量大的支流,是工程河網(wǎng)水環(huán)境治理重點(diǎn)。

    3 水環(huán)境綜合治理技術(shù)

    河網(wǎng)水環(huán)境問題是一個(gè)系統(tǒng)問題,應(yīng)系統(tǒng)分析、系統(tǒng)解決??卦唇匚凼撬h(huán)境治理的首要性、基礎(chǔ)性工作;水系溝通、水動(dòng)力保證和生態(tài)系統(tǒng)的建立是水環(huán)境治理長久保持效果的核心要素[5]。工程綜合采用控源截污、水質(zhì)凈化、生態(tài)修復(fù)、底泥疏浚等技術(shù)對(duì)河網(wǎng)水環(huán)境進(jìn)行治理。

    3.1 控源截污和水質(zhì)凈化

    控源截污和水質(zhì)凈化是水環(huán)境治理過程控制的重要手段,其將無組織污染源排放的廢水進(jìn)行收集,是人口密集的城鎮(zhèn)生活污水和工業(yè)廢水處理的重要技術(shù)。河流沿線城鎮(zhèn)已建成污水處理廠,但已建污水管網(wǎng)的村鎮(zhèn)多采用雨、污合流制管道、明渠(溝)或暗渠排放進(jìn)入附近溝渠、河塘、支流等水體,部分區(qū)域截污管破損且管網(wǎng)收集率低。

    3.1.1 控源截污

    針對(duì)銅龍河干流城鎮(zhèn)段,以現(xiàn)狀道路、河道、現(xiàn)狀排水管網(wǎng)、在建、待建截污管網(wǎng)工程為基礎(chǔ),結(jié)合片區(qū)污水管網(wǎng)規(guī)劃,以雨污分流為指導(dǎo)思想,盡量以分流制完善;分流困難的區(qū)域采用截流式合流制。將收集的污水匯集到已建污水處理廠配套干管系統(tǒng),充分發(fā)揮污水處理廠及配套干管的功能。銅城鎮(zhèn)城區(qū)共有114個(gè)雨污排水口,其中直接進(jìn)入河網(wǎng)的雨污排水口20個(gè);生活污水接入點(diǎn)94個(gè),其中居民生活接入點(diǎn)18個(gè),企業(yè)生活接入點(diǎn)76個(gè)。工程對(duì)上述排污口和生活污水接入點(diǎn)進(jìn)行截流,將污水接入設(shè)計(jì)污水管道。

    農(nóng)村居住區(qū)分布不均,大多數(shù)沒有完善的污水收集系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng),導(dǎo)致生活污水無規(guī)則排放,直接流入地表徑流,造成周邊環(huán)境水體污染。農(nóng)村生活污水主要包括化糞池污水、廚房和洗滌廢水。生活污水中糞、尿的體積小于2%,但卻是生活污水中的主要污染來源。目前,農(nóng)村還是以糞尿與廚房、洗滌廢水分開收集,糞尿返田,廚房、洗滌廢水就近排放入水體的方式為主,在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕作中,這也是極為樸素的生態(tài)循環(huán)方式[6]。因此,在以耕作為主要生計(jì)來源的農(nóng)村地區(qū),廢水分類,推行改廁堆肥的分散生態(tài)處理方式,采用源頭控制生活污水產(chǎn)生量比形成污水后再處理更省時(shí)、省力、省錢。

    人口比較密集的村莊初步具備了城鎮(zhèn)特征,人員生計(jì)不再完全依賴耕作,且大多依河而建,控制這些村莊的入河生活污水量是治理農(nóng)村生活污水的關(guān)鍵。工程對(duì)居住人口多且比較密集的村莊設(shè)計(jì)污水收集管網(wǎng)和污水處理設(shè)施,對(duì)原有污水處理設(shè)施不能正常運(yùn)行的村莊進(jìn)行改造,經(jīng)調(diào)查后,共有7個(gè)村莊納入農(nóng)村生活污水管網(wǎng)建設(shè)和污水收集處理的范圍,分別位于1#、6#、7#、18#和19#支流以及干流的匯水區(qū)域。

    3.1.2 水質(zhì)凈化

    銅城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)出水水質(zhì)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),尾水排放口所在的3#支流水質(zhì)現(xiàn)狀為劣V類水質(zhì),為進(jìn)一步提升尾水排放水質(zhì)降低入河污染物排放量,工程擬建設(shè)污水處理廠尾水濕地,使COD、NH3-N和TP的去除率分別達(dá)到45%、35%和45%?;谶M(jìn)水水質(zhì),水量波動(dòng)等因素,綜合考慮后尾水濕地選擇塘-床工藝,具體工藝流程為“進(jìn)水→水生植物塘→垂直潛流濕地→出水”。尾水濕地的處理規(guī)模為10 000 m3/d,為提升水生植物塘污染物的去除效果,水生植物塘在常規(guī)構(gòu)建水生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,利用生態(tài)浮床構(gòu)建碳纖維草生物濾床,強(qiáng)化水體凈化效果。

    3.2 生態(tài)修復(fù)

    農(nóng)業(yè)面源污染主要包括禽類養(yǎng)殖廢水和農(nóng)田面源污染。隨著我國工業(yè)和城市生活污染排放的控制成效越來越大,農(nóng)業(yè)面源污染的比重進(jìn)一步凸顯。農(nóng)業(yè)面源控制不僅要從源頭上采取化肥和農(nóng)藥減量化、種植制度優(yōu)化和節(jié)水灌溉等措施,也要綜合采取污染過程阻斷和末端強(qiáng)化治理的工程技術(shù),而生態(tài)修復(fù)技術(shù)則主要是針對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的過程阻斷和末端強(qiáng)化治理。

    河網(wǎng)匯水區(qū)域內(nèi)大部分為農(nóng)田,天長市農(nóng)田以種植水稻為主,農(nóng)田面源污染主要來自農(nóng)業(yè)灌溉、汛期地表徑流,農(nóng)田中的氮、磷、有機(jī)物等存留在土壤中是養(yǎng)分,一旦流失到水體中,對(duì)水體會(huì)造成一定程度的污染。同時(shí),未經(jīng)收集處理的養(yǎng)殖廢水也會(huì)進(jìn)入水體中。河網(wǎng)受人工調(diào)蓄影響,難以獲得清水補(bǔ)給改善水質(zhì),但區(qū)域河網(wǎng)發(fā)達(dá),河網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建和修復(fù)就成為治理水環(huán)境面源污染的關(guān)鍵一環(huán)。

    工程采取的生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要有:緩沖帶構(gòu)建、河網(wǎng)生態(tài)多樣性修復(fù)和旁路凈化以及水系連通。河網(wǎng)匯水區(qū)域內(nèi)多為基本農(nóng)田,用地屬性決定了不允許在河道兩邊構(gòu)筑一定寬度的植被緩沖帶和建設(shè)旁路人工濕地削減、控制面源污染的匯入。工程利用支流與干流的相對(duì)高程關(guān)系,對(duì)于可匯入干流的支流,支流河口處如有可用河塘的,可以利用其作為支流匯入干流的緩沖帶;對(duì)于地勢(shì)較低,出入口均可與干流連通的支流,則可將部分干流河水引入水量和流速都相對(duì)較小的支流,并對(duì)支流進(jìn)行生態(tài)多樣性修復(fù),將支流作為干流的旁路凈化濕地。

    經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),地表徑流前期污染物濃度波動(dòng)較大,變化趨勢(shì)相對(duì)一致。徑流中SS的次降雨徑流平均濃度(EMC)為161.05 mg/L,COD和TP的EMC分別為85.82 mg/L和0.59 mg/L,TN和NH4-N的EMC瞬時(shí)濃度分別達(dá)到14.05 mg/L和7.80 mg/L。其中,SS和TP、COD之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系,表明TP和COD大部分以顆粒態(tài)形式存在[7]。因此,緩沖帶和旁路凈化濕地的構(gòu)建主要以延長地表徑流在河道的停留時(shí)間,提高顆粒物的沉降率為主。

    3.2.1 緩沖帶構(gòu)建

    緩沖帶主要由兩部分組成:支流河口濕地和陂塘。支流河口濕地可作為支流匯水區(qū)域污染物入河緩沖帶,陂塘可作為支流或干流匯水區(qū)域污染物的入河緩沖帶。

    (1)支流河口濕地。

    河網(wǎng)支流主要功能為農(nóng)業(yè)灌溉,河道經(jīng)裁彎取直,相比自然河道而言,地表徑流自各支流匯入干流的時(shí)間有所縮短,不足以使受納的面源污染在傳遞過程中得到充分的消解、轉(zhuǎn)化。

    工程綜合考慮現(xiàn)狀水質(zhì)超標(biāo)程度和入河污染量,根據(jù)地形選取10#和15#兩條支流,將其匯入主干流河道的河口處魚塘、陂塘等地勢(shì)低洼的非基本農(nóng)田區(qū)改建為生態(tài)緩沖區(qū),構(gòu)建支流河口濕地,打造生態(tài)滯水區(qū),延長水流在支流的停留時(shí)間,并實(shí)施水生態(tài)系統(tǒng)的強(qiáng)化性構(gòu)建,利用河道彎段豐富的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形成的良好自凈能力進(jìn)一步削減污染物,從而在污染隨支流轉(zhuǎn)移的過程中強(qiáng)化對(duì)面源污染的攔截與控制功能,實(shí)現(xiàn)農(nóng)田面源污染在轉(zhuǎn)移過程中的控制與削減的目的,典型支流河口濕地示意見圖2。

    圖2 典型支流河口濕地示意圖Fig.2 Schematic diagram of typical tributary estuary wetland

    支流水位通過溢流壩調(diào)節(jié),正常情況下支流來水經(jīng)溢流壩擋住后,由閘涵流入濕地,經(jīng)濕地調(diào)蓄凈化處理后,從閘涵出水至支流,并最終匯入干流。當(dāng)降雨量增大,支流來水量加大,水位升高,超出河口濕地受納量的來水直接翻越溢流壩進(jìn)入干流。

    支流河口可供建設(shè)用地面積有限,且多不規(guī)則,盡管水平潛流或垂直潛流人工濕地有著更好的處理效果,水力負(fù)荷、污染表面負(fù)荷均更高,但無法通過高程實(shí)現(xiàn)進(jìn)出水自動(dòng)調(diào)節(jié)。同時(shí),為了防止?jié)竦囟氯柙谇岸嗽鲈O(shè)沉淀工藝控制支流河口來水的懸浮物含量,但支流河口用地受限,無法保證足夠的沉淀時(shí)間。表面流人工濕地、穩(wěn)定塘可就近直接利用原有低洼或水塘進(jìn)行改造,污染負(fù)荷能力可以滿足進(jìn)一步處理的要求,支流河口濕地建設(shè)宜根據(jù)地形和水文情況采用“表面流人工濕地”與“生態(tài)塘”的組合形式。濕地內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流墻延長水力停留時(shí)間,并通過設(shè)置碳纖維草生物濾床進(jìn)一步降解污染物;同時(shí),在濕地內(nèi)構(gòu)建水生態(tài)系統(tǒng),種植挺水、沉水和浮葉植物,投放魚類、底棲動(dòng)物,以維持支流河口濕地水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

    (2)陂塘。

    陂塘是利用低洼之地匯集周邊地表徑流而形成的池塘,陂塘匯水多通過支流進(jìn)入干流,因此匯水區(qū)域較大的陂塘可作為支流的緩沖帶進(jìn)行治理。工程選擇緊鄰河網(wǎng),匯水直接入河的陂塘進(jìn)行治理。由于陂塘水動(dòng)力條件較差,工程在常規(guī)構(gòu)建水生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增加供氧曝氣,在陂塘中水生動(dòng)植物群落建立起來之前,通過人工布設(shè)曝氣裝置彌補(bǔ)初期塘內(nèi)污水中溶解氧不足的情況,加強(qiáng)水體生態(tài)修復(fù)與自凈能力。

    陂塘分布較分散,且匯水面積大小不一,難以形成具有一定規(guī)模的連片式的緩沖帶,作為入河緩沖帶的作用有限。

    3.2.2 河網(wǎng)生態(tài)多樣性修復(fù)和旁路河道凈化

    河網(wǎng)生態(tài)多樣性修復(fù)應(yīng)全面考慮河道水文、水深、流速、斷面和平面形態(tài)、河道底質(zhì)、工程材料等多因素的綜合影響,保障工程方案的科學(xué)合理性,并能適應(yīng)河道的不同特征,創(chuàng)建健康的河道生境條件。

    銅龍河河網(wǎng)支流眾多,部分支流上游較窄,且人為活動(dòng)較少,河道水質(zhì)也較好,因此工程主要選擇現(xiàn)狀超標(biāo)、入河污染量大、需要清淤和城區(qū)段的河道進(jìn)行生態(tài)多樣性修復(fù),且將河口上游1 km內(nèi),河道寬度大于10 m的河段作為支流的治理范圍。

    銅龍河河網(wǎng)功能以水利灌溉為主,大部分河網(wǎng)位于郊野,城區(qū)段部分河道兼顧防洪、航運(yùn)和景觀需求。因此,河網(wǎng)水環(huán)境治理需充分考慮防洪的需求,生態(tài)多樣性修復(fù)設(shè)施不能阻滯防洪。最終,工程確定銅龍河城鎮(zhèn)段干流及1#~4#支流,7#~8#支流、10#~11#支流、15#~19#支流和古銅龍河共13條支流開展生態(tài)多樣性修復(fù)設(shè)計(jì),其中利用5#支流和11#支流2條地勢(shì)較低的支流作為干流的旁路河道,通過建設(shè)水閘、泵站和連通涵等工程,將部分干流河水引入支流,延長干流河水的停留時(shí)間,典型旁路河道示意見圖3。

    圖3 典型旁路河道示意圖Fig.3 Schematic diagram of typical bypass channel

    河網(wǎng)生態(tài)多樣性修復(fù)主要采用水生植物群落構(gòu)建、生物濾床、生態(tài)浮床(島)和河道凈化一體機(jī)等技術(shù)和設(shè)備,加強(qiáng)水生植物對(duì)河道污染物的消減。在銅龍河干流城區(qū)段河道布置挺水植物及沉水植物,在河濱帶水深0.5 m內(nèi)種植挺水植物。水體流速0.3~0.5 m/s,是生態(tài)系統(tǒng)的安全閾值,工程在流速小于0.5 m/s,水深在0.5~2.5 m范圍內(nèi)種植沉水植物。

    3.2.3 水系連通

    銅龍河城鎮(zhèn)段支流古銅龍河由于河床淤積,造成河床較高,干流河水無法進(jìn)入支流對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充,中間河段由于常年斷流、管理不善,垃圾堆填及部分建筑侵占,導(dǎo)致河道斷接。

    為恢復(fù)城區(qū)段支流各項(xiàng)生態(tài)服務(wù)功能,保障城鎮(zhèn)行洪排澇,工程對(duì)古銅龍河長約1.28 km的河道實(shí)施水系連通工程,加強(qiáng)支流的補(bǔ)水活水。通過河道疏浚,將干流河水引入古銅龍河,補(bǔ)充支流的生態(tài)需水,并形成流動(dòng)河道,改善水動(dòng)力條件,確保水系無死水。

    3.3 底泥環(huán)保疏浚

    國內(nèi)針對(duì)底泥對(duì)水體的影響已有很多研究成果,不少湖泊的調(diào)查資料表明,當(dāng)完全截污后,水體仍處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。當(dāng)沉積物中營養(yǎng)元素的濃度超過了上覆水中營養(yǎng)元素的濃度時(shí),可溶性營養(yǎng)元素可能釋放到上覆水中,可見在一定條件下,沉積物中的營養(yǎng)元素可能成為水體富營養(yǎng)化的主導(dǎo)因子[8]。

    底泥環(huán)保疏浚主要是針對(duì)被污染的底泥層,但目前關(guān)于污染底泥的界定國內(nèi)外還沒有統(tǒng)一的方法,在我國大致有以下5種方法被工程采用,分別是:視覺法、背景值比較法、經(jīng)驗(yàn)值法、含量分析法和釋放風(fēng)險(xiǎn)法。工程通過開展精確的水下地形測(cè)量、地質(zhì)勘察工作,以視覺法為基礎(chǔ),以含量分析法為依據(jù),對(duì)采集的柱狀底泥進(jìn)行污染判定。河道0.3~2.6 m深度取樣底泥中,全氮范圍為1.34×103~5.69×103mg/kg,平均值為3.34×103mg/kg;總磷范圍為30.1~598 mg/kg,平均值為360 mg/kg。由于淤泥重金屬含量不超標(biāo),因此工程對(duì)底泥中全氮超過1 500 mg/kg或總磷超過500 mg/kg的底泥層定義為污染層[9],全部進(jìn)行清淤。工程租用建設(shè)用地和水塘作為棄置場(chǎng)地進(jìn)行自然晾曬干化。

    水質(zhì)達(dá)標(biāo)分析是在污染源調(diào)查與分析、水環(huán)境容量計(jì)算、工程措施削減量估算后進(jìn)行,通過水質(zhì)達(dá)標(biāo)分析計(jì)算結(jié)果,評(píng)判環(huán)境容量與工程削減措施是否能使水體水質(zhì)達(dá)到水質(zhì)目標(biāo)要求。污染物在中小河流遷移,根據(jù)《水體達(dá)標(biāo)方案編制技術(shù)指南》的技術(shù)說明和銅龍河水文數(shù)據(jù)完善程度,水環(huán)境容量選用一維水質(zhì)模型進(jìn)行計(jì)算。

    表1補(bǔ)充監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,銅龍河干流水質(zhì)基本能滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)要求。銅龍河是受人工控制的季節(jié)性河流,河流的水環(huán)境容量核算以最枯季河水的最不利水環(huán)境容量為基準(zhǔn),以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)作為目標(biāo)水質(zhì)進(jìn)行分析,水質(zhì)達(dá)標(biāo)年度分析結(jié)果見表3。

    表3 銅龍河水質(zhì)達(dá)標(biāo)年度分析 Tab.3 Annual analysis of Tonglong River water quality up to standard t/a

    綜合采取多種水環(huán)境治理措施后,可將NH3-N和TP的入河量控制在銅龍河環(huán)境容量的范圍內(nèi),考核斷面處NH3-N和TP在全年整體上可達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)III類標(biāo)準(zhǔn),但CODCr的年入河污染量還不能滿足銅龍河環(huán)境容量的要求。

    根據(jù)2014~2018年天長市降雨資料,5~10月平均降雨量占全年降雨量的比例為9.04%~15.61%,遠(yuǎn)高于其余月份,CODCr和TP在5~10月不能達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)III類標(biāo)準(zhǔn),NH3-N在6~9月不能達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)III類標(biāo)準(zhǔn)。

    汛期CODCr、NH3-N和TP超標(biāo),主要由于汛期降雨量較大,使大量面源污染集中入河。有研究表明,華東平原河網(wǎng)區(qū)農(nóng)村中小河流水體夏季汛期73%的地表水TP質(zhì)量濃度超過地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn),39%超過Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)[2]。同時(shí),降雨初期徑流中面源污染負(fù)荷所占比重較大,降雨前10 h產(chǎn)生的地表徑流所含COD負(fù)荷可達(dá)整個(gè)降雨過程COD總負(fù)荷的68.81%~70.98%,降雨歷時(shí)10 h后,地表徑流所含COD負(fù)荷趨于穩(wěn)定[10]。汛期大量攜帶面源污染的地表徑流進(jìn)入河道,短期內(nèi)超過了環(huán)境容量和工程措施能容納與消除的污染負(fù)荷,從而導(dǎo)致控制斷面污染物濃度可能會(huì)出現(xiàn)超標(biāo)的情況,暴雨期間保持河道的Ⅲ類水質(zhì)目標(biāo)會(huì)有相當(dāng)?shù)碾y度。隨著時(shí)間推移,面源污染物濃度快速下降,最終趨于穩(wěn)定。因此,在汛期,應(yīng)待暴雨期過后再對(duì)控制斷面進(jìn)行水質(zhì)考核。

    同時(shí),通過水質(zhì)達(dá)標(biāo)分析結(jié)果也可以看出,水環(huán)境治理思路需由“重技術(shù)投入、重末端治理”向“技術(shù)與機(jī)制建設(shè)并重、末端治理與源頭治理公舉”的轉(zhuǎn)變[1],為實(shí)現(xiàn)水質(zhì)達(dá)標(biāo),還需從源頭大力推廣生態(tài)農(nóng)業(yè)種植、減少化肥和農(nóng)藥的施用量、推廣生態(tài)養(yǎng)殖,并采取取締沿河養(yǎng)殖、改變養(yǎng)殖模式、減少養(yǎng)殖污染等管控措施,多部門協(xié)作才能最大程度實(shí)現(xiàn)河網(wǎng)污染深化治理及水環(huán)境質(zhì)量提升和功能恢復(fù)。

    5 結(jié)論

    (1)小流域河網(wǎng)水環(huán)境治理需在劃分干支流匯水區(qū)域的基礎(chǔ)上,對(duì)河網(wǎng)干流和支流不同污染程度和入河污染量進(jìn)行排序,自身現(xiàn)狀污染超標(biāo)嚴(yán)重的支流,分布污水排放口的支流,以及面源污染匯入量大的支流,是工程河網(wǎng)水環(huán)境治理重點(diǎn)。

    (2)城市生活污水以控源截污,完善排水管網(wǎng),進(jìn)一步提高城鎮(zhèn)污水處理廠的出水水質(zhì)為主;農(nóng)村生活污水需在調(diào)查當(dāng)?shù)剞r(nóng)村人口主要生計(jì)來源和人口密集程度的基礎(chǔ)上,判斷采用管網(wǎng)收集處理還是分散生態(tài)處理。

    (3)小流域河網(wǎng)水系發(fā)達(dá),河道兩側(cè)多為基本農(nóng)田,用地受限。對(duì)于可匯入干流的支流,支流河口處如有可用河塘的,可以利用其作為支流匯入干流的緩沖帶;對(duì)于地勢(shì)較低,出入口均可與干流連通的支流,則可將部分干流河水引入水量和流速都相對(duì)較小的支流,并對(duì)支流進(jìn)行生態(tài)多樣性修復(fù),將支流作為干流的旁路凈化濕地。

    (4)小流域河網(wǎng)水環(huán)境治理技術(shù)目前處于摸索階段,且經(jīng)驗(yàn)難以完全復(fù)制,需在詳盡的河網(wǎng)和流域調(diào)查以及污染源調(diào)查的基礎(chǔ)上,綜合研判和設(shè)計(jì)。

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