河流治理原則及水環境修復技術

周大偉

金華市水利水電勘測設計院有限公司 浙江 金華 321017

1 工程概況

本工程所在河段涉及流域面積約920km2。

2 河流治理原則

（1）綜合原則考慮：對于河道生態的治理，應該在不破壞河道該有的功能性進行，例如河道的引水、防洪和排澇的功能，在保證功能的情況下進行，還需要考慮生態環境，水質凈化和生態功能的需求，也要保證親水活動的安全。

（2）協調性的原則：根據該區域周邊的環境和整體特點進行治理，保持與周邊環境相一致的特點[1]。

（3）自然性的原則：盡可能的利用該區域的條件進行修復，主要依靠自然修復，其次依靠人工修復，人工修復作為輔助，利用該河道的地形，水文和形態等條件進行修復，修復所需材料要以本土中的為主要材料，構建比較強的自我修復系統。

（4）經濟性的原則：在實現河道生態治理的可持續發展的同時還需要減少成本和后期養護費用，所以在前期建設和后期管護方面需要考慮當地的因素，根據當地的社會發展和經濟實力進行建設，需要因地制宜和節能。

3 水環境修復技術

3.1 水環境綜合治理技術體系

流域水環境修復的技術核心為“水安全、水環境、水資源、水生態、水管理”，有關于水環境綜合治理技術的結構框架具體信息可以參照下圖1中信息所示。實際施工的過程中，以修復水環境為核心內容，將保護水資源、修復水生態環境作為施工重點，具體的修復方案可以結合施工現場以及水環境的實際情況進行編制。具體的修復方案應該是包括以下幾方面的內容：

（1）結合流域內污染物的整體規模來對水環境治理措施進行優化，結合前期調研結果來確定出水環境控制的具體目標，詳細的計算出污染削減量及分配量，構建出完善的污染管控計劃；

（2）水資源保障措施。結合流域內的正常流量、枯水期補水量，制定出合理的蓄水方案，保證流域內的水資源得到優化；

（3）結合流域水環境的多樣性制定合理的修復措施。簡單而言就是通過生態環境保護措施及修復措施來構造出一個良好的生態環境[2]。

3.2 污染物總量控制

（1）按照《第一次全國污染源普查城鎮生活源產排污系數手冊》的標準，對城市污染物在流域內的負荷進行計算，完全可以根據入河系數估算出污染物如何負荷。

污染源入河的污染負荷表達式應該為：

（2）需要對水環境容量進行詳細的計算，按照《全國水環境容量核定技術指南》中的內容選用一個模型進行水環境容量計算，其表達式為：

（3）水環境條件允許的情況下，可以選擇用污染貢獻值研究法對污染負荷進行消減，尋求最優放大計算出流域的最大允許排放量。該模型具體為：必須要滿足：。

3.3 綜合治理技術

3.3.1 河道清淤技術

根據現有的情況顯示可知，所在區域內含有較多的淤泥，由于長時間未做出對淤泥進行清理的工作，導致了現在底部淤泥比較厚。對現有淤泥進行深度測量可知其深度達到了一米，按照科學計算的方式可以得出其面積大概為3-3.5萬立方米。可以導致流域污染嚴重的主要原因就是底部淤泥的排放，由上述進行分析可知，如果對現有淤泥不進行清理，除了會導致流域污染程度嚴重之外，還有可能對水質造成影響。從而得知，如果該流域內淤泥過多過厚，除了可能導致其蓄水能力下降之外還有可能對抗洪能力有所影響。所以全面的考慮之后，首先需要做的就是對淤泥進行清理工作，降低內部污染帶來的麻煩[3]。

3.3.2 活水補水技術

水體流動優化可以巧妙的借助水利設備增強水動力，所以，設計出小范圍內的活水時必不可少的。流域內形成小范圍內的互動，在提高水體流動速度的同時，還可以對流域內污染物濃度實現有效的較低，提高了水體污染物的降解速度，從而達到了凈化水質的目的。建設溢流堰在下游流域的交匯處，使得上下游水位差異變大，再配合泵站進行其他地方調配水源。使其形成一個循環系統，加強水體自我凈化能力[4]。

3.3.3 曝氣增氧技術

為達到凈化水源的目的，可以在提高水流速度的時候實現流域污染物的減少，再加上對污染物降解的速度，使其可以實現自我凈化。在下游流域交匯口設置溢流堰，導致上下游水位差別變大，配合好泵站進行水源調配。使其達到一個可以自我循環的功能，提高凈化能力。

綜合性的分析流域的水質、流量等多個方面的影響因素，應該在該項目流域范圍內安裝10臺涌泉式曝氣機，曝氣機的功率應該為2.2kW，充氧效率保持在3.0kg/kW·h。借助曝氣裝置提升水體的含氧量，強化水體溶解氧的能力，緩解水體缺氧狀態。此外，還應該增強上下游水體循環效率，提升水體的流動速度，激發出流域內微生物的活性，以達到降解污染物的目的[5]。

3.3.4 復合微生物修復技術

通常來說，普通的流域在發生外來污染物入侵之后，可以通過自我修復的能力進行降解，達到了內部凈化，然而那些發黑發臭的流域卻沒有辦法實現自我修復功能，追其根本，是因為污染物負荷過大，已經超過了可自我降解的能力，促使其本來的生態平衡被打亂，所以需要通過對流域內的微生物環境進行修復才可以幫助流域進行自我修護功能提高。可以選擇清理該流域內的雜物，再添加一些有益的微生物，從而提高水源質量，達到了提高水域自我修復能力的目的，讓其成為一個穩定狀態的水域。

3.3.5 生態系統構建技術

在實際整治生態環境的過程中，應該結合《城市黑臭水體整治工作指南》中的管理要求進行，治理活動應該以‘適用性、綜合性、長效性以及安全性’作為基本原則。

進一步來看，“長效性”中明確的提及到：“黑臭流域具備顯著的易復發、季節性特點，所以在指定治理方案時不但需要關注短期內的治理效果，同時還應該關注長期水質的穩定性。”

假若想要高效的實現流域長治久清的目標，則應該保證流域自身具備一定的吸收污染物能力與自我修復能力，那么這就需要整個流域必須要構建出一個完善的生態發展系統。結合該流域的生態特征，合理的選擇流域投放物，例如，魚、蝦、螺等等，此外還可以在流域內種植具備納污能力的水生植物。

3.4 污染控制措施

3.4.1 完善污水收集系統

(1) 盲區雨污分流改造工程

1) 對工廠區雨污進行分流改造。該項目工程建設需要由鎮街進行負責并監督，其中已經改造完成的工廠達到890多家還未改造完的剩余550多家。

2) 對于那些新小區和別墅區需要進行雨污的分流改造。通過調查走訪可以發現，該流域內還沒有改造完成的包括正在改造的新小區和別墅區的面積還有4.7km2。

3) 對于飛地雨污和混雜區進行分流改造。通過調查可知，該區域還存在770多個地塊，其總面積有12km2左右，主要是飛地地塊和混雜區。

(2) 污水管網修復工程

通過檢測發下，已經檢查完的長度是342km，其總長度為1267km。

1）對主干道的污水進行修復和清理。該工作主要是由鎮街負責，為了保證讓主干管網可以在較短的時間之內暢通，需要做好其清淤和檢測工作，讓其治理可以達到更好的效果。

2）對1-4期的截污管網進行修復和清理。需要對其進行抽查，即100個抽取4個進行檢查其修復和清理工作有沒有做到位，并且將檢查結果作為以后的參照數據。在對截污管網進行檢測和復核時，需要將清淤工作做好，原本的施工單位需要負責他的結構缺陷問題。

(3) 入河排污口整治工程

根據暗渠排口的溯源作為判斷依據，選用以下的方式對其進行治理。

1）對于那些口徑不足30cm的，如果還在排放工業廢水，就選擇將其堵死，如果只是排放一些生活廢水之類的，可以選擇讓其和市政的污水管網進行連接。

2）對于那些口徑超過40cm的排口，就需要選用源頭截流的方式進行改善才可以有更好的效果。如果該企業有政府部門頒發的排污許可證，可以對其進行酌情處理。如果處理之前發現該排口有觀測井，可以選擇將觀測井直接改為截流井，對于沒有觀測井的則需要在市政雨水系統接入之前進行截流改接工程。

3.4.2 污水處理系統改造

對污水處理廠進行擴容。污水處理廠需要設置為18萬m3/d的規模，才可以滿足現有的土地利用規劃和排水的規劃。因為該污水處理廠附近范圍內沒有可占用的土地，所以需要在原有的土地中進行擴容，將其規模擴容到7萬m3/d。

按照現有的土地排水和土地利用的規劃進行結合分析，將總的遠期規劃設置在14.8萬m3/d，場區周圍有足夠大的空地提供建設。其中正在建設的有兩個污水處理廠，其擴容面積達到9萬m3/d，可以采取將污水處理廠并入其他兩個長的擴容項目里進行。

3.4.3 初期雨水處理工程

（1）對城市降雨徑流污染排放的具體情況進行詳細的分析，其時間尺度特征比較明顯，晴天里，污染物全部累計到地表，降雨后，污染物被地表徑流沖刷掉，地表污染物的濃度會逐漸的減少。

（2）想要有效的從源頭對城市初期雨水進行控制，需要在流域內開展海綿城市建設。可以采取很多措施對面源污染進行控制，比較常見的有以下幾種，如綠色屋頂、雨水濕地、透水鋪裝、植物緩沖帶、植草溝和生物滯留設施等。

3.5 提升河道水質

3.5.1 流域硝化工程

在2020年的5月18日-5月21日是降水的高峰期，這個時候河道入匯的氨氮濃度達到了4.1mg/K，當入匯的氨氮濃度是2.5mg/L時就可以發現此時河道污染物含量提高了很多，此時可選用硝化處理的方式對其進行有效處理。氨氮濃度平均值在河道出境斷面處達到了3mg/L，其流量為50萬m3/d,其下游干流斷面的流量達到230萬m3/d，綜上所述，在斷面氨氮貢獻中，本河道發揮的作用達到了46%。

根據各支流的水質和其河流斷面的通量進行詳細分析，氨氮在河道內的含量需要將至0.5mg/L，才可以保證其可以達到設計要求，從理論上來說，只要將氨氮濃度保持在0.6mg/L之內。可用面積為1.9hm2，在支流水閘上游的左岸，該地區主要是用來建設進水格柵和硝化池以及設備間。

設計規模的具體情況為：Qd=60萬m3/d，Qh=2.08萬m3/h；進水水質的具體情況為NH3-N:3.5mg/L；出水水質的具體情況為NHs-N:0.5mg/L。

為了讓其可以自行流入到硝化池內，可以進行支流水閘的建設，讓其達到蓄水目的，水中的氨氮通過硝化處理池處理過后可以排放回河道，還有部分填料脫落的生物膜存在于氧化池流出的水中，從而可以提高其自凈能力，不需要在其接觸氧化池之后再設置沉淀池。

3.5.2 生態補水工程

建設一座容量為10000m3/d的泵站和一座景觀跌水壩可以組成一個生態補水，將該泵站建立在河道的上游左側100m處，將該觀景臺建立在該河流上游200m處，可以當做凈水前池。

4 結果與分析

到施工結束之前共需要對水質進行17次檢測，需要在開工之前就開始進行。其結果表明，該項目的治理工程全部完工以后，其水質的各項指標都達到了改善，這和將營養物投放在流域內有著密不可分的關系。但是項目結束之后，隨著時間的拉長可能出現各項指標迅速下降，但是過2個月之后，各項指標均可以達到地表V類水的標準。根據實際情況來說，后續數據雖然有些波動，但是始終處于一個穩定的范圍，即V類水質的范圍內，這可以得出該水環境生態系統達到了有效的完善效果。

通過該工程的建設，可以有效的減少水土流失，從而還可以改善河道內水質，在提高水環境質量的同時實現周邊環境美化，從而改善了周邊生活環境，達到了促進經濟發展和社會發展的目的。

5 結語

該工程施行之后，為了增強河道的排澇和抗洪能力，從而減少洪澇災害給人們帶來的經濟損失，保證治理區域人民的安全，選擇了對本流域實施河道疏通，護岸加固和堰壩改建等治理方式。