深圳市石巖河水質(zhì)改善長(zhǎng)效機(jī)制研究

王 健，彭金華

(深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 深圳 518000)

石巖河位于深圳市寶安區(qū)石巖街道，屬于茅洲河水系，河道流經(jīng)水田、三祝里、塘坑、塘頭片區(qū)，最后匯入石巖水庫(kù)，流域集雨面積27.05 km2。本次河道長(zhǎng)度總長(zhǎng)度為10.44 km，干流河長(zhǎng)6.44 km。隨著石巖街道社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口激增,河道水環(huán)境問(wèn)題日益突出，且持續(xù)惡化，水體自然生態(tài)與環(huán)境景觀基本喪失，受水體厭氧硝化產(chǎn)生硫化氫等惡臭氣體的影響，河道兩岸臭氣污染嚴(yán)重，不僅嚴(yán)重影響了人們的日常工作與生活，而且對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活安定構(gòu)成了潛在的威脅。為此，筆者以改善河道水質(zhì)為目標(biāo)，提出了幾種對(duì)于河道水質(zhì)改善方案思路，研究長(zhǎng)效機(jī)制，從水資源效益、實(shí)施效果和經(jīng)濟(jì)效益3個(gè)方面進(jìn)行比較。

1 石巖河截污工程建設(shè)現(xiàn)狀

為收集石巖河片區(qū)污水，石巖河部分區(qū)域早期已開(kāi)展了排污管網(wǎng)工程建設(shè)；近期為截流漏排污水，又開(kāi)展了石巖河截污工程建設(shè)，但隨著片區(qū)發(fā)展，已建管網(wǎng)區(qū)域仍有漏排污水口不斷出現(xiàn)，導(dǎo)致大量漏排污水直排入河。鑒于河道下游石巖水庫(kù)水源地的保護(hù)，近期又建成了《深圳市石巖水庫(kù)截污工程》，該工程以總口截流的方式對(duì)石巖河片區(qū)漏排污水及混流水進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)截流，截流規(guī)模為89 m3/s，確保石巖河水質(zhì)達(dá)標(biāo)入庫(kù)。但隨著城市污水系統(tǒng)的建，總口截流在保護(hù)水源水質(zhì)的同時(shí)，也截流了大量水資源，減少了水庫(kù)本地水資源的利用量，降低了水庫(kù)的水資源效益。據(jù)測(cè)算，石巖水庫(kù)石巖河口以上集雨面積為25.4 km2，區(qū)域內(nèi)除了建成區(qū)外，還有13.41 km2的生態(tài)控制區(qū)，占石巖河全流域面積的52.8%，此部分可利用的水資源也隨著石巖水庫(kù)截污工程的實(shí)施而大部分截流到水庫(kù)以外。已建截污治污工程發(fā)揮的作用及存在的問(wèn)題評(píng)估見(jiàn)表1。

表1 已建截污治污工程實(shí)施效果評(píng)估表

綜上分析，已建沿河截污工程無(wú)法100%截流入河排污口，目前仍有約7.23萬(wàn)m3/d漏排污水入河，河道水體處于劣Ⅴ類(lèi)狀態(tài)；而新建的水庫(kù)截污工程僅考慮了水庫(kù)水源的保護(hù)，未考慮石巖河沿河水質(zhì)的改善，并且導(dǎo)致流域內(nèi)大量水資源的流失。

2 石巖河水質(zhì)改善方案思路

結(jié)合以上評(píng)估，本文從石巖河污染治理和石巖水庫(kù)水資源利用等不同層面上提出3種不同的治理思路。

思路一：基于現(xiàn)狀污水系統(tǒng)，以截流旱季漏排污水為主的完善截污方案(見(jiàn)圖1)。該思路基于現(xiàn)狀沿河截污管網(wǎng)，維持現(xiàn)有n0=1的截流倍數(shù)，補(bǔ)漏拾遺，對(duì)存在截污盲區(qū)的河段沿河埋設(shè)截污管、對(duì)周邊已有截污干管河段增設(shè)截污支管，截流未截排污口污水至截污干管內(nèi)，實(shí)現(xiàn)旱季漏排污水100%截流，并將旱季支流解放的清潔基流補(bǔ)至干流中，改善河道水環(huán)境。

圖1 完善截污方案總體思路圖

思路二：基于石巖河水質(zhì)改善，以截流旱季漏排污水為主、削減雨季入河面源污染為輔的沿河截流方案(見(jiàn)圖2)。該思路基于石巖河的水質(zhì)改善，不考慮石巖水庫(kù)水資源的恢復(fù)利用，按照5倍截流倍數(shù)新建沿河截污系統(tǒng)，保證旱季污水100%截流，并削減雨季部分入河面源污染；并將旱季支流解放的清潔基流補(bǔ)至干流中，增加水環(huán)境容量，增強(qiáng)水體自?xún)裟芰?，改善河道水環(huán)境。

圖2 沿河截流方案總體思路圖

思路三：基于石巖河水質(zhì)改善及水資源利用，截流旱季漏排污水和削減雨季入河面源污染并重的沿河強(qiáng)化截流方案(見(jiàn)圖3)。該思路基于石巖河口已建總口截排工程，按照截排工程確定的設(shè)計(jì)降雨日進(jìn)行降雨徑流和面源沖刷過(guò)程推算，并以入庫(kù)水質(zhì)COD指標(biāo)達(dá)到地表水Ⅲ類(lèi)作為控制條件，確定石巖河沿河截流系統(tǒng)截流規(guī)模，保證旱季污水100%截流，雨季面源污染大部分不入河；同時(shí)結(jié)合已有的山體截洪溝和新建的清潔雨水轉(zhuǎn)輸管，解放河道旱季基流，剝離生態(tài)區(qū)雨季清潔雨水，增加水資源利用量，實(shí)現(xiàn)城區(qū)污染不入河，清潔雨水不入城，清潔基流不混流，達(dá)到減負(fù)、增容、開(kāi)源的三重效益。

圖3 強(qiáng)化截流方案總體思路圖

3 截流工程方案比較

3.1 設(shè)計(jì)方案及實(shí)施效果分析

以下對(duì)3種思路對(duì)應(yīng)的方案進(jìn)行分析比較見(jiàn)表2。

由表2分析可知，完善截污方案具有投資小、不改變現(xiàn)有污水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，但其無(wú)法實(shí)現(xiàn)100%截流，且對(duì)新增污水口及混流口的適應(yīng)性較差；截污效果不穩(wěn)定，截污井易被堵塞，污水返冒入河；雨季截流時(shí)，泥沙大量進(jìn)入市政污水干管，影響市政污水系統(tǒng)正常運(yùn)行，故本工程不推薦該方案。

沿河截污方案在旱季可實(shí)現(xiàn)對(duì)支流的基流剝離，對(duì)應(yīng)基流量為210萬(wàn)m3/a；對(duì)超過(guò)截流管標(biāo)準(zhǔn)的降雨條件下，還需啟用石巖水庫(kù)截排工程，利用截排隧洞對(duì)混流污水進(jìn)行轉(zhuǎn)輸，此方案的缺點(diǎn)是造成生態(tài)區(qū)水資源的損失，損失量約594.4萬(wàn)m3/a，即對(duì)生態(tài)控制區(qū)比例較大的石巖河流域，本方案水資源利用效率較差。

強(qiáng)化截流方案可剝離生態(tài)控制區(qū)9.81 km2，由此產(chǎn)生的基流及清潔雨水量為630萬(wàn)m3/a，該部分水量在本地飲水水源缺乏和境外引水代價(jià)高昂的困境中顯得非常寶貴，且結(jié)合河道水質(zhì)改善對(duì)片區(qū)的水資源利用進(jìn)行挖潛，符合低碳、環(huán)保的生態(tài)文明建設(shè)理念，對(duì)片區(qū)的水資源分配具有重要的戰(zhàn)略意義。以此同時(shí)，強(qiáng)化截流方案采用跟已建的石巖水庫(kù)截排工程一致的截流標(biāo)準(zhǔn)，在截流標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)通過(guò)建成區(qū)和生態(tài)控制區(qū)水量的剝離，將建成區(qū)混流污水通過(guò)已有截排隧洞轉(zhuǎn)移到庫(kù)外，可削減石巖河94%的徑流負(fù)荷，既有效地保護(hù)了水庫(kù)水質(zhì)和寶安區(qū)約600萬(wàn)公眾的飲水健康，又體現(xiàn)了新舊工程的良好匹配和銜接性。

表2 截污治污思路綜合比較

沿河截流和強(qiáng)化截流兩種方案均可達(dá)到旱季石巖河河道水質(zhì)改善及石巖水庫(kù)入庫(kù)水質(zhì)保護(hù)的目標(biāo)，但雨季條件下，強(qiáng)化截流方案在水源保護(hù)和水資源利用的結(jié)合方面具有較大的優(yōu)勢(shì)。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

為進(jìn)一步分析強(qiáng)化截流方案的合理性，擬結(jié)合兩者的投資及效益對(duì)比分析，進(jìn)行方案的經(jīng)濟(jì)合理性論證。

與沿河截流方案相比，強(qiáng)化截流方案每年可增加剝離清潔雨水量420萬(wàn)m3。這部分水量不僅可以增加石巖水庫(kù)的水資源量，而且可以減少下游污水處理廠處理量，相對(duì)效益分析如下。

(1)工程投資對(duì)比。強(qiáng)化截流方案工程投資為1.52億元，沿河截污方案工程投資為0.83億元，投資差額為6 939萬(wàn)元。

(2)運(yùn)行費(fèi)用測(cè)算。強(qiáng)化截流方案相對(duì)增加的維修費(fèi)參照類(lèi)似工程，按增加投資的1%計(jì)，相應(yīng)增加的年運(yùn)行費(fèi)用為69.39萬(wàn)元。

(3)水資源效益分析。強(qiáng)化截流方案相比沿河截污方案可增加剝離清潔雨水量420萬(wàn)m3，按影子水價(jià)為1.87元/m3，經(jīng)計(jì)算可產(chǎn)生的水資源效益為785.4萬(wàn)元。

(4)效益經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)分析。僅考慮污水及水資源兩部分效益，經(jīng)計(jì)算，本方案對(duì)比沿河截污方案增加投資的相對(duì)經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率為10.57%，大于8%；經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值1 845.92萬(wàn)元，大于0；效益費(fèi)用比1.27，大于1。

如考慮健康、環(huán)境改善等社會(huì)效益以及土地升值效益分?jǐn)?，則本項(xiàng)目實(shí)施效益更佳。

4 結(jié) 語(yǔ)

強(qiáng)化截流方案產(chǎn)生的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益較大，發(fā)揮了水資源利用效率，可實(shí)施性強(qiáng),相應(yīng)的投資增加合理，在提出的3種水質(zhì)改善方案中具備明顯優(yōu)勢(shì)。

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[1] 深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司. 深圳市寶安區(qū)污水系統(tǒng)專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃(2005-2020年)[R].廣東深圳:深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司,2005.

[2] 石巖河綜合整治工程(一期)可行性研究報(bào)告[R].廣東深圳：深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司,2014.

[3] 深圳市水務(wù)局. 深圳市水務(wù)發(fā)展“十二五”規(guī)劃[R]. 廣東深圳: 深圳市水務(wù)局, 2011.

[4] 深圳市寶安區(qū)環(huán)境保護(hù)和水務(wù)局.寶安區(qū)水資源公報(bào)(2010-2014年)[M]. 廣東深圳：深圳市寶安區(qū)環(huán)境保護(hù)和水務(wù)局, 2014.