深圳市石巖河水質改善長效機制研究

王 健，彭金華

(深圳市水務規劃設計院有限公司，廣東 深圳 518000)

石巖河位于深圳市寶安區石巖街道，屬于茅洲河水系，河道流經水田、三祝里、塘坑、塘頭片區，最后匯入石巖水庫，流域集雨面積27.05 km2。本次河道長度總長度為10.44 km，干流河長6.44 km。隨著石巖街道社會經濟發展和人口激增,河道水環境問題日益突出，且持續惡化，水體自然生態與環境景觀基本喪失，受水體厭氧硝化產生硫化氫等惡臭氣體的影響，河道兩岸臭氣污染嚴重，不僅嚴重影響了人們的日常工作與生活，而且對社會經濟發展與當地居民生產生活安定構成了潛在的威脅。為此，筆者以改善河道水質為目標，提出了幾種對于河道水質改善方案思路，研究長效機制，從水資源效益、實施效果和經濟效益3個方面進行比較。

1 石巖河截污工程建設現狀

為收集石巖河片區污水，石巖河部分區域早期已開展了排污管網工程建設；近期為截流漏排污水，又開展了石巖河截污工程建設，但隨著片區發展，已建管網區域仍有漏排污水口不斷出現，導致大量漏排污水直排入河。鑒于河道下游石巖水庫水源地的保護，近期又建成了《深圳市石巖水庫截污工程》，該工程以總口截流的方式對石巖河片區漏排污水及混流水進行高標準截流，截流規模為89 m3/s，確保石巖河水質達標入庫。但隨著城市污水系統的建，總口截流在保護水源水質的同時，也截流了大量水資源，減少了水庫本地水資源的利用量，降低了水庫的水資源效益。據測算，石巖水庫石巖河口以上集雨面積為25.4 km2，區域內除了建成區外，還有13.41 km2的生態控制區，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截污工程的實施而大部分截流到水庫以外。已建截污治污工程發揮的作用及存在的問題評估見表1。

表1 已建截污治污工程實施效果評估表

綜上分析，已建沿河截污工程無法100%截流入河排污口，目前仍有約7.23萬m3/d漏排污水入河，河道水體處于劣Ⅴ類狀態；而新建的水庫截污工程僅考慮了水庫水源的保護，未考慮石巖河沿河水質的改善，并且導致流域內大量水資源的流失。

2 石巖河水質改善方案思路

結合以上評估，本文從石巖河污染治理和石巖水庫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：基于現狀污水系統，以截流旱季漏排污水為主的完善截污方案(見圖1)。該思路基于現狀沿河截污管網，維持現有n0=1的截流倍數，補漏拾遺，對存在截污盲區的河段沿河埋設截污管、對周邊已有截污干管河段增設截污支管，截流未截排污口污水至截污干管內，實現旱季漏排污水100%截流，并將旱季支流解放的清潔基流補至干流中，改善河道水環境。

圖1 完善截污方案總體思路圖

思路二：基于石巖河水質改善，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(見圖2)。該思路基于石巖河的水質改善，不考慮石巖水庫水資源的恢復利用，按照5倍截流倍數新建沿河截污系統，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至干流中，增加水環境容量，增強水體自凈能力，改善河道水環境。

圖2 沿河截流方案總體思路圖

思路三：基于石巖河水質改善及水資源利用，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化截流方案(見圖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計降雨日進行降雨徑流和面源沖刷過程推算，并以入庫水質COD指標達到地表水Ⅲ類作為控制條件，確定石巖河沿河截流系統截流規模，保證旱季污水100%截流，雨季面源污染大部分不入河；同時結合已有的山體截洪溝和新建的清潔雨水轉輸管，解放河道旱季基流，剝離生態區雨季清潔雨水，增加水資源利用量，實現城區污染不入河，清潔雨水不入城，清潔基流不混流，達到減負、增容、開源的三重效益。

圖3 強化截流方案總體思路圖

3 截流工程方案比較

3.1 設計方案及實施效果分析

以下對3種思路對應的方案進行分析比較見表2。

由表2分析可知，完善截污方案具有投資小、不改變現有污水系統的優點，但其無法實現100%截流，且對新增污水口及混流口的適應性較差；截污效果不穩定，截污井易被堵塞，污水返冒入河；雨季截流時，泥沙大量進入市政污水干管，影響市政污水系統正常運行，故本工程不推薦該方案。

沿河截污方案在旱季可實現對支流的基流剝離，對應基流量為210萬m3/a；對超過截流管標準的降雨條件下，還需啟用石巖水庫截排工程，利用截排隧洞對混流污水進行轉輸，此方案的缺點是造成生態區水資源的損失，損失量約594.4萬m3/a，即對生態控制區比例較大的石巖河流域，本方案水資源利用效率較差。

強化截流方案可剝離生態控制區9.81 km2，由此產生的基流及清潔雨水量為630萬m3/a，該部分水量在本地飲水水源缺乏和境外引水代價高昂的困境中顯得非常寶貴，且結合河道水質改善對片區的水資源利用進行挖潛，符合低碳、環保的生態文明建設理念，對片區的水資源分配具有重要的戰略意義。以此同時，強化截流方案采用跟已建的石巖水庫截排工程一致的截流標準，在截流標準內通過建成區和生態控制區水量的剝離，將建成區混流污水通過已有截排隧洞轉移到庫外，可削減石巖河94%的徑流負荷，既有效地保護了水庫水質和寶安區約600萬公眾的飲水健康，又體現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

沿河截流和強化截流兩種方案均可達到旱季石巖河河道水質改善及石巖水庫入庫水質保護的目標，但雨季條件下，強化截流方案在水源保護和水資源利用的結合方面具有較大的優勢。

3.2 經濟效益分析

為進一步分析強化截流方案的合理性，擬結合兩者的投資及效益對比分析，進行方案的經濟合理性論證。

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

(1)工程投資對比。強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6 939萬元。

(2)運行費用測算。強化截流方案相對增加的維修費參照類似工程，按增加投資的1%計，相應增加的年運行費用為69.39萬元。

(3)水資源效益分析。強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m3，按影子水價為1.87元/m3，經計算可產生的水資源效益為785.4萬元。

(4)效益經濟評價分析。僅考慮污水及水資源兩部分效益，經計算，本方案對比沿河截污方案增加投資的相對經濟內部收益率為10.57%，大于8%；經濟凈現值1 845.92萬元，大于0；效益費用比1.27，大于1。

如考慮健康、環境改善等社會效益以及土地升值效益分攤，則本項目實施效益更佳。

4 結 語

強化截流方案產生的社會經濟效益較大，發揮了水資源利用效率，可實施性強,相應的投資增加合理，在提出的3種水質改善方案中具備明顯優勢。

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[1] 深圳市市政設計研究院有限公司. 深圳市寶安區污水系統專項規劃(2005-2020年)[R].廣東深圳:深圳市市政設計研究院有限公司,2005.

[2] 石巖河綜合整治工程(一期)可行性研究報告[R].廣東深圳：深圳市水務規劃設計院有限公司,2014.

[3] 深圳市水務局. 深圳市水務發展“十二五”規劃[R]. 廣東深圳: 深圳市水務局, 2011.

[4] 深圳市寶安區環境保護和水務局.寶安區水資源公報(2010-2014年)[M]. 廣東深圳：深圳市寶安區環境保護和水務局, 2014.