玉坎河系生態引水河道生態修復初探

項長友，吳遵義，陳崇光，葉云輝，董西征，沈賢永

(1.浙江省玉環市環境保護局，浙江 玉環 317600;2.玉環市環境監測站，浙江 玉環 317600)

1 引言

玉坎河水系位于玉環市中心城區，劃分為兩個水功能區，其一是玉坎河玉環飲用水源保護區——玉潭水庫，為玉環縣提供水源，近年水質均為Ⅱ類，滿足相應水環境功能區Ⅱ類目標水質要求；其二是玉坎河玉環工業農業用水區，起始于玉坎公路口，終止于入海口，近幾年水質為劣V類，不能滿足工業、農業用水區Ⅲ類功能區水質標準，玉坎河玉環工業農業用水區(以下簡稱“玉坎河水系”)為本次研究范圍。玉坎河水系污染原因較為復雜。玉坎河上游城區段部分完成了截污納管，入河污染物主要為生活污水，而下斗門橡膠壩以下區域手工作坊、小工廠以及臨時建筑較多，人口密集，加之截污納管工程還未完全實施，工業廢水、生活污水直排入河，水體污染嚴重，水體呈現各種顏色，多處黑臭。

為治理玉坎河系已受污染的水質，環保各單位協同努力，充分研討全國各大城市先進經驗，諸如安徽巢湖生態引水、杭州和無錫引水入城、遼寧大伙房水庫引水工程、北京密云南水北調工程等，決定采用生態引水進行玉坎河水系的生態修復和污染治理[1～4]。北京密云南水北調工程，通過引水渠綠色廊道，保障北京市水源生態安全并為構筑北京市完善的生態格局起到重要的支撐作用[5]。通過研究發現，引水進入城市河網可快速提升河道水質，但也會導致泥沙淤積等問題；城市河網不僅河道眾多，還有水閘等水工建筑物，使得水沙輸移問題變得更為復雜[6]。為了使泥沙盡量少淤積于玉坎河河道，應在生態引水過程中定期清淤。對于不易清淤的部分河道支流，需優化河網水閘的調度。玉坎河水系生態引水工程，是以維護生態平衡與環境保護為目標建設水利工程，建成了集水利、生態、景觀于一體的生態水利工程；采用污水廠中水回用與天然水體(漩門灣二期)引水相結合補給主城區玉坎河系；采取包括河道底泥疏浚、控源截污、中水回用、引水補水、人工生態浮島、人工復氧、堤岸綠化等一系列工程措施全面控制城市河道黑臭現象；新技術的應用，浮船式取水能控制取水深度，保證取水水質；應用無人駕駛的自動采樣監測船對取水水源(漩門灣二期)進行監測，提升監測系統覆蓋面。通過大尺度大規模的生態引水實際應用，在實踐中摸索出生態引水技術與其他生態、工程措施相結合的有效治理模式，為該模式成功應用到其它河道整治項目中做出積極探索。

2 玉坎河系生態引水方案

根據《玉環縣玉坎河系生態引水方案》(2014)：玉環縣玉坎河系生態補水措施包括調水引流、污染源削減治理、生態修復、橡膠壩改造監測體系建設等幾項工程，報告主要關注引水方案中的調水引流工程的引水水源水質、水量、調度運行等內容。

本次調水引流方案推薦從漩門二期庫尾取水，經地埋式前池潛水泵加壓后沿公路通過管道引水至玉坎河上游配水點，其初始水質情況見表1。同時引石門坎水庫生態水量至玉坎河右岸主要支流的方案，現狀中水回用保留。

2.1 引配水水源水質情況

表1 漩門二期水庫、玉坎河系代表點位初始水質情況

雖然漩門二期水庫水質處于Ⅲ～Ⅳ類之間，但漩門二期水庫水質檢測的總磷、氨氮、總氮、高錳酸鹽指數等指標明顯好于玉坎河系；而溶解氧、高錳酸鹽指數、五日生化需氧量等指標玉坎河系對應指標較為接近，但漩門二期水庫水質總體指標優于玉坎河系，引水后能較好地改善玉環河系。因此，選用總磷、氨氮、高錳酸鹽指數3個污染因子變化情況作為評價玉坎河系生態引水效果的依據(表1)。

2.2 引配水水源情況

漩門二期蓄淡圍墾工程位于樂清灣頂東北段，北、東、南三面為低山殘丘區，西臨樂清灣，工程圍區集雨面積166.2 km2，壩址以上流域多年平均降水量為1430 mm；水庫圍墾總面積5.6萬畝，蓄淡庫區2.4萬畝，總庫容8312萬m3，正常庫容6410萬m3，多年平均調節水量5931萬m3。其容積是玉環縣現有全縣大小山塘、水庫和河網容積2.4倍。

石門坎水庫(正常庫容102萬m3)是玉環縣的供水水庫，現狀水質為Ⅳ類，達不到飲用水供水標準，近期已不適合作為飲用水源，且長潭水庫引水工程(6萬t/d)實施后玉環縣優質用水水量得以補充，可將石門坎水庫近期作為玉坎河系生態供水水源。

另外，目前已有一根中水管道從玉環縣污水處理廠沿玉坎河附近公路引水至玉坎河上游，補充玉坎河干流生態用水，布置了兩個中水沖污出水口，中水回用沖污水量為2萬t/d，中水回用水質見表2，其中中水回用水氨氮達到《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)Ⅱ類標準，總磷達到(GB3838-2002)Ⅲ類標準，優于玉坎河系的氨氮、總磷指標，中水回用能提升玉坎河的水質水量。

表2 中水回用水質情況(2016.7)

綜上，為了實施玉坎河系水環境整治方案，玉坎河首部必須有足夠的來水量補給。根據《玉環縣玉坎河系生態引水方案》(2014)：玉環污水處理廠中水利用提供2.0萬m3/d的水量，且目前已建成使用；石門坎水庫作為玉坎河生態用水水源，可提供0.6萬m3/d的水量；不足水量需從漩門二期引水6.2萬m3/d。目前實際引水工程中：玉環污水處理廠中水利用提供2.0萬m3/d的水量，從漩門二期引水7萬m3/d，尚未從石門坎水庫引水。

3 玉坎河系引水水質監測

3.1 取樣斷面布設

取樣斷面布設在自玉環湖取水口到解放北閘入海流向和解放南閘入海流向的主流和支流匯入處。本次研究斷面共16個(1#～16#)，其中1#玉環湖取水口。玉坎河系監測斷面分布見表3，具體位置見圖1。

表3 玉坎河系監測斷面分布

3.2 監測時間及生態引水調度說明

取樣時間考慮采集生態引水前的水質背景數據，生態引水來源、引水流量、配水口發生變化的時間節點需要取樣，因清淤等工程導致部分截流引起水文情勢發生變化時需要采樣，施工期擾動底泥污染水體時需要采樣，強暴雨導致面源污染物進入水體、水位高漲時需要采樣。此次玉坎河系生態引水監測線路共分六路：①5#，②7#，③8#，④11#、12#，⑤13#、14#，⑥10#、15#、16#。取樣時間2016年5月26日至8月16日，玉坎河系生態引水取樣時間及調度情況具體見表3。

3.3 監測項目和監測頻次

對玉坎河系進行監測，1#～16#地表水質監測項目：高錳酸鹽指數、總磷、氨氮。取樣當日采樣1次。

3.4 監測結果分析

監測分析方法按國家有關標準和原國家環保總局頒布的《水和廢水監測分析方法》中有關規定執行；質量保證措施按《浙江省環境監測質量保證技術規定》執行，具體分析方法見表4。

表4 監測分析方法

3.5 監測結果與分析

3.5.1 玉坎河水系監測點水質隨時間變化

玉坎河水系不同監測點位水質隨時間變化的影響具體見圖2。根據圖2可知如下。

(1)1#玉環湖取水口水質穩定，高錳酸鹽指數、氨氮、總磷水質監測期間均達四類水質標準，即生態引水水源水質符合調水要求；取水后由2#補水出水口引入玉坎河，根據監測數據可知，2#補水出水口6月29日、7月13日高錳酸鹽指數可達Ⅳ類，但氨氮、總磷均為劣V類；3#、4#監測點在5月26日至6月高錳酸鹽指數、氨氮、總磷有明顯上升趨勢。

(2)玉坎河系生態引水六路監測線路變化情況如下：①泰安河5#監測點除7月19日總磷指標異常外，其余時間段均有明顯規律，河流水質各污染因子在生態引水后均有下降趨勢；②石井河7#監測點經生態引水水質有一定改善，在時間上有延遲；③三合潭河8#監測點經生態引水水質有一定改善，在時間上有延遲；④山腳下河11#、12#監測點經生態引水水質有一定改善；⑤天開河13#、14#監測點經生態引水水質有一定改善；⑥10#、15#、16#監測點經生態引水水質有一定改善。綜上，玉坎河水系各監測點因生態引水水質有一定改善，不同監測點位水質隨時間變化各不相同。

3.5.2 玉坎河均值對比圖

因前期取樣點位在變動，選取2016年6月份以后的數據，主要對引水時均值和未引水時均值進行分析對比。均值反映了數據的集中趨勢。

圖2玉坎河水系不同監測點位水質隨時間變化的影響(虛線框內為引水期)

圖3顯示了所有點位污染物的均值情況，圖4、圖5分別顯示了解放北閘(非支流)、解放南閘入海流向(非支流)各點位污染物的均值情況。采樣時天開河上游多數時段處于截流施工狀態，13#天開河、14#礁頭閘自動站斷面受引水影響相對較小。均值對比分析結果如下。

(1)由圖4、圖5可以看出，引水時玉坎河干流(從2#補水出水口到9#城南)氨氮、總磷都呈穩定遞增趨勢，且均值均小于未引水時數據，說明引水工程在2#補水出水口到9#城南能起到稀釋污染物、提升水質的效果。未引水時，可看出3#東城橋、11#山腳下河上游、12#山腳下河下游斷面污染嚴重。

(2)由圖4、圖5可以看出，引水時和未引水時高錳酸鹽、氨氮、總磷在13#天開河斷面的數值無一致趨勢，主要原因是天開河上游處于截流施工狀態，13#天開河斷面基本不受引水影響。而下游14#礁頭閘自動站引水時比未引水時的氨氮、總磷略有上升，高錳酸鹽指數有所下降，可見引水工程對14#礁頭閘自動站水質無明顯有利影響，且受到底泥疏浚工程、上游截流工程、間歇排污等影響，出現引水時比未引水時的氨氮、總磷略有上升的反?，F象。引水工程對15#城坎河交通橋、16#解放南閘基本無影響。

(3)由圖4、圖5可以看出，引水時和未引水時高錳酸鹽指數在各監測斷面數值均相近，引水時比未引水時的高錳酸鹽指數略有下降，主要原因是玉環湖取水口的源水中與玉坎河水中的高錳酸鹽指數較為接近。

圖3玉坎河系各監測斷面污染因子均值變化情況

圖4 玉坎河系解放北閘入海流向(非支流)各監測斷面污染因子均值變化情況

(4)由圖4、圖5可以看出，引水時和未引水時高錳酸鹽指數在各監測斷面水質指標呈較為平穩的狀態，可認為自補水出水口到玉坎河系(不含其余支流)入海流向河段對高錳酸鹽指數有一定的自凈能力，在引水時匯入河流的污染負荷尚未超出河流的自凈能力。

(5)由圖3可以看出，引水時支流匯入的河水氨氮、總磷濃度要高于入海干流的河水。引水時入海干流的總磷、氨氮從6#城河橋到9#城南斷面附近污染物濃度增幅變大。與支流石井河、三合潭河超標河水的匯入有直接關系。13#天開河與14#礁頭閘自動站斷面污染物濃度增幅變大，也與支流山腳下河、下斗門河的匯入有直接關系。

4 結論

玉坎河生態引水是一項環境綜合治理工程，具有改善玉坎河水質、重建玉坎河生命通道、修復水生態的作用。玉坎河系各監測點隨生態引水水質有一定改善，玉坎河引水工程對水質改善效果在空間上有所不同，距補水出水口越近，效果越明顯。本次研究為生態引水引起的水質隨時間變化情況初探，結果未達到消除劣V類水體的目標，可能原因有：生態引水量不足；河水流速慢，河流的自凈能力較差；當地部分企業的生產廢水和生活污水只經簡單處理或管路漏排排入河道；清淤不完全、截污管道鋪設不徹底；管網收集不完善，部分管路滲漏，導致污水流入水體。

玉坎河系為城市重污染河流，它經歷了先污染后治理的艱難歷程，受新老污染因素的影響和現有經濟條件的限制，河流水質的進一步改善和水生態環境的修復還要經歷較長時間的不斷努力。河道治污是一項復雜的工程：①要通過清淤、截污控制城市排污；②要加大生態引水力度；③要加強生態河道建設，提升河流的自凈能力；④要加強企業和居民素質培養。通過建立完善的水資源調控利用體系、污染控制體系、生態河道建設體系和水環境安全與管理體系等，從而實現城市重污染河流的生態修復與建設，促進生態環境的可持續改善。

圖5 玉坎河系解放南閘入海流向(非支流)各監測斷面污染因子均值變化情況