桂灣河治理水質變化及成因分析

張小妹 劉懷湘

摘要：桂灣河是深圳前海深港合作區水環境治理的重點河道。本文通過現場調查數據的統計分析，總結了多年來桂灣河治理的成效，研究了現狀條件下桂灣河主要水質指標的年際與年內變化，開展了相關指標的超標原因分析。此外，對于造成汛期超標的臨時截污工程開閘問題，進行了開閘下泄水質與觸發開閘降雨量的定量研究。

關鍵詞：河流治理;截污工程;降雨量

中圖分類號：X832 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）07-0-02

Abstract：Guiwan river is the key channel in the Qianhai Shenzhen-Hongkong Modern Service Industry Cooperation Zone of Shenzhen city. According to the field statistics， results of water environment treatment in Guiwan river are concluded. There are annul and seasonal variations in the main water quality. And the variation reasons are studied. For the upstream sewage pollution in Guiwan river during flood seasons， quantitative analysis are given about water quality and the triggering precipitation.

Key words：River regulation;Sewage interception engineering;Precipitation

前海深港現代服務業合作區（簡稱前海深港合作區）位于深圳南山半島西部，伶仃洋東側，總占地面積約14.92km?。廣東省第十二次黨代會、深圳市委六屆七次全會賦予前海新的定位要求，作為依托港澳、服務內地、面向世界的“一帶一路”倡議支點、粵港澳深度合作示范區和城市新中心，未來前海將建成自由便利的繁榮開放之城、深港共建的國際創新之城和宜業宜居的綠色人文之城。根據前海管理局河長制工作要求，到2018年底，合作區要初步形成水廊道體系，防洪排澇體系基本建設完成，確保水安全;水廊道主槽內水質主要指標達到地表水Ⅴ類標準，水質明顯改善。

前海深港合作區主要水系[1]有雙界河、桂灣河（舊稱桂廟渠）、鏟灣渠等，其中桂灣河流域[2]上游支流水系主要包括桂廟渠、鄭寶坑渠、關口渠、3號排洪渠等支流。桂灣河既是前海深港合作區內主要排水通道，也是上游南山區的主要排洪通道之一。近年來，深圳市穩步推進各項水環境治理，在桂灣河流域實施了以下工程：上游南山區雨污分流改造、臨時截污工程[3]、水系河道綜合治理工程、底泥清淤工程、河道補水工程等。

1 桂灣河水質統計

1.1 水質長期變化

基于深圳市人居委2012-2018年長期監測數據對桂灣河水質進行全面評價。按照《地表水環境質量標準》：全部測值pH值滿足Ⅰ類地表水水質限值;小部分測值DO濃度不滿足Ⅴ類地表水水質限值;大部分測值COD濃度不滿足Ⅴ類地表水水質限值;大部分測值氨氮濃度不滿足Ⅴ類地表水水質限值;大部分測值總磷濃度不滿足Ⅴ類地表水水質限值;全部測值銅、鋅、鎘、六價鉻、氟化物、氰化物濃度滿足Ⅱ類地表水水質限值;全部測值硒、砷、汞、鉛、濃度滿足Ⅳ類地表水水質限值;全部測值揮發酚、石油類濃度滿足Ⅴ類地表水水質限值;小部分測值陰離子表面活性劑、硫化物濃度不滿足Ⅴ類地表水水質限值。

因此，按目標地表Ⅴ類水評價，桂灣河水質長期以來超標指標主要有DO、COD、氨氮、總磷、陰離子表面活性劑、硫化物。而從時間分布上看，2012年-2018年間，除COD外，多數基本指標為明顯逐漸下降趨勢（DO則為逐漸上升），顯示出研究區域黑臭水體治理等工程的影響。2017年末以來，枯水期除COD仍時有超標外，其余指標已基本滿足Ⅴ類地表水水質限值。

1.2 年內分布

作為對照，參考了2017-2018年進行的另一項黑臭水體監測，該監測頻次更高（平均半月一次）。可見即使在2018年，汛期氨氮等水質指標的污染濃度仍總體升高，經常超過地表V類水，偶爾還超過黑臭水體限值。

2 水質超標原因分析

2.1 污染主要來源

如前所述，若以地表水環境Ⅴ類為水質目標，多年來桂灣河干流主要常見超標因子為COD、營養鹽等。重金屬指標基本上均能滿足Ⅲ類以上地表水水質限值，顯示出流域受到工業廢水污染的影響較小，主要是生活污水污染。

2017年末以來，桂灣河枯水期主要水質指標均滿足Ⅴ類地表水水質限值，僅COD部分測值超標;汛期僅部分時段可能出現其他超標因子如氨氮等。污染物應主要來自于外源輸入而不是內源釋放。

2.2 枯水期超標分析

桂灣河枯水期超標指標COD的空間、時間變化趨勢中，存在以下特征：（1）2018年對前海水廊道監測結果表明，桂灣河、鏟灣渠河口COD多次超標，上游斷面COD相對較小。（2）其他主要污染物如氨氮、總氮、總磷等變化規律基本一致，卻與COD顯示出較大的不同步性。特別是近年來主要污染物濃度均有明顯下降，COD均值變化卻相對不大，這與常見的點源、面源等各種污染的一般規律相悖。

因此推測桂灣河內COD的超標原因應主要為河口海水的涌入。2018年6月對桂灣河附近海域COD調查結果顯示，前海內僅為4mg/L左右。該數值與桂灣河河口的高COD值之間的差別應是檢測方法所致。海水評價時參照《海水水質標準》，檢測COD采用堿性高錳酸鉀法;桂灣河河口的評價則參照《地表水環境質量標準》，檢測COD采用重鉻酸鉀法。

在深圳市河流中，桂灣河等前海水廊道的特征較為突出，包括：流域面積狹小，即上游基流極小，尤其是旱季，主要靠上游少量污水處理廠尾水補給;深圳市很多河流上游還有沿途漏排污水下泄，而前海水廊道流域按高標準設計，漏排污水極少;河口較寬，納潮量巨大。因此，相對于微量的上游淡水補給，大量海水的流入對水廊道尤其是其下游有極為重要的影響。

《地表水環境質量標準》檢測COD方法參照《化學需氧量的測定 重鉻酸鹽法》（GB11914），該標準內規定“不適用于含氯化物濃度大于1000mg/L的廢水”。而根據2018年6月海域現場調查，桂灣河河口附近鹽度可達7000mg/L;9月底現場調查中，桂灣河干流鹽度為9000mg/L左右。相關研究表明，對海水采用重鉻酸鹽法，高濃度氯離子對COD的測定將造成嚴重的正干擾。

2.3 汛期超標分析

通過對汛期河道的沿程監測表明，越向下游，同樣時間段內水質指標一般越好。這反映出：

（1）污染物主要來自于河道上游，特別是汛期個別日期污染濃度的迅速升高，很可能是上游截污閘泄污的影響。如2018年6月6日-13日桂灣河上游關口渠閘、鄭寶坑渠閘等多日的開閘，使得6月13日污染物濃度值飆升。至6月23日，桂廟渠下游測點已恢復正常，但上游仍超標。（2）桂灣河目前河道內水體主要為隨漲落潮進入的海水（數十萬方/天）與上游下泄的少量南山污水廠尾水（僅1.4萬方/天左右）。從規模和污染空間分布來看，污染后現狀水體的自凈主要靠潮水交換。否則若是以污水廠尾水稀釋為主，則應常出現上游污染濃度低于下游的情況。

3 臨時截污工程影響

3.1 工程規模

桂灣河臨時截污工程（全稱桂灣河水系污水截污及河道底泥修復臨時工程）起點位于關口渠入十二號路明渠渠口，途經鄭寶坑渠渠口、桂廟渠渠口，止于3#渠總口截污閘前，對進入十二號路明渠的關口渠、鄭寶坑渠、桂廟渠進行總口截污，新建臨時提升泵站，將旱季污水提升至下游南山污水廠進水總管。污水輸送管線起點關口渠渠口，沿十二號路明渠敷設，途經鄭寶坑渠、桂廟渠，最后排入3#渠總口截污閘前，總長2118m，管徑DN700 - DN1000。關口渠、鄭寶坑渠、桂廟渠三個總口截污閘與臨時截污泵站總體平面布置如圖1所示，臨時截污泵站規模分別為5萬m3/d、3萬m3/d、2萬m3/d。

3.2 下泄水質上游截污閘開閘后，下泄匯入桂灣河干流的水體主要為日常輸送的污水以及降雨天匯流的雨水。

枯水期上游關口渠、鄭寶坑渠等暗渠主要為上游流域收集的市政污水。根據現場調查及長期監測結果，其主要水質情況如下表所示。同時，根據《前海-南山排水深隧系統規模及水廊道水質專題研究》中驗證數據[4]，研究區域實測小雨（2mm）徑流全過程濃度均值（2015年8月）也列入下表。一般而言，雨水濃度隨著降雨量的增加而降低[5]。根據1957-2010年共計54年的鐵崗水庫雨量站統計，15mm以下小雨約占75%，故該雨水水質也主要反映的是小雨水質，大雨水質濃度更低。

可見，市政污水水質為重度黑臭，更達不到V類水水質標準限值;而雨水污染濃度相對低很多，流入桂灣河一般不會造成黑臭。且無論污水還是雨水，各主要污染指標中氨氮超標倍數最高。

3.3 與降雨量的關系

桂灣河上游支流流域內主要有南頭站（南山區南頭街道南山青少年活動中心樓頂）、南山站（南山區南山街道康樂大廈樓頂）兩個雨量站。

統計2016-2018年關口渠、鄭寶坑渠截污閘開閘時刻前24h降雨量及無開閘時附近雨量站（關口渠取南頭站、鄭寶坑渠取南山站）24h降雨量（即不會引發開閘的所有日降雨量）。結果顯示，關口渠觸發開閘的降雨量從2016年的7.8mm上升為2018年的13.9mm;鄭寶坑渠觸發開閘的降雨量從2016年的6.5mm上升為2018年的12.0mm。如下表所示，主要原因是上游市區相關雨污分流工程減少了市政污水量，從而渠道剩余空間增加，可容納的降雨量隨之增加。隨著觸發開閘降雨量的提升，開閘概率也隨之降低，兩渠的平均開閘次數從2016年的38次降為2018年的18次，從而對應的桂灣河水質超標現象也大大緩解。

桂廟渠2018年1-6月泵站提升量僅為0.25萬方/天（7-9月提升量為0），而且其中有部分為十二號渠水倒滲所致。結合一些現場調查的觀測結果，可知桂廟渠開閘對桂灣河水質影響較小。

4 結論

根據前海管理局河長制工作要求，桂灣河主槽內水質主要指標應達到地表水Ⅴ類標準。根據本文的統計分析，多年來各項水質改善措施實施后，桂灣河干流污染物指標逐年下降。目前枯水期主要指標（營養鹽、重金屬等《地表水環境質量標準》24項基本項目）已能滿足地表V類水標準（除COD偶有超標）;而汛期污染濃度因上游臨時截污工程截污閘開閘而經常超標，偶爾還超過黑臭水體限值。

上游截污閘開閘后，下泄匯入桂灣河干流的水體主要為日常輸送的污水以及降雨天匯流的雨水，前者是造成干流超標的主要污染來源。從污水量來看，關口渠、鄭寶坑渠開閘對干流超標影響最大。隨著污水量的降低，觸發開閘的降雨量增大，開閘頻次已大大減少。未來上游雨污分流工程的推進，將進一步減少污水量與開閘事件，桂灣河汛期超標也將隨之改善。

參考文獻

[1]朱聞博.水質模型在深圳前海水城中的應用[J].中國給水排水，2016，32（3）：104-108.

[2]何昉，寧旨文，張明等.深圳前海桂廟渠水廊道試驗段項目設計[J].風景園林，2015（8）：66-71.

[3]深圳市水務規劃設計院.桂廟渠水系污水截污及河道底泥修復臨時工程方案設計[R].深圳市水務規劃設計院，2014.

[4]深圳市水務工程建設管理中心.前海-南山排水深隧系統規模及水廊道水質專題研究[R].深圳市水務工程建設管理中心，2017.

[5]李明遠，魏杰，張武強，傅曉東.深圳市初期雨水特征分析及控制對策研究[J].廣東化工，2017，44（10）：43-46.

收稿日期：2019-05-14

基金項目：本文受國家重點研發計劃資助 （2017YFC0405903， 2016YFC0402102）

作者簡介：張小妹，女，漢族，研究方向為環境保護與管理。