南通虹橋片區水環境綜合治理實踐和探討

金 煒，劉 華，季 穎

(南通市水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 南通 226006)

城市河道分布于城市人口密集居住區域，除具生命價值、自然生態屬性之外，還提供了防洪排污、娛樂休閑等多項功能。隨著城市化進程的加快和經濟快速發展，城市河流成為人類活動與自然過程協同最為強烈的區域，城市河道被侵占、阻塞、破壞現象時有發生，加之部分建設年代較早的小區雨污分流不徹底，河道污染問題日益嚴重。

城市河道的層次結構和整體功能決定了水環境治理的系統、復雜、持續和高投入性，發達國家水環境治理的成功實踐和探索多以流域為單元，統籌考慮水安全、水資源和水環境，形成了一系列科學合理的治理監督、管理模式和上下游協調機制。但總體來看現階段國內水環境治理的技術仍不成熟，治理方案缺乏系統性、整治措施綜合性、操作性不強，容易陷入“反復治、治反復”的僵局。

本文基于南通市虹橋片區水環境治理工程，從虹橋片區整體水系布局入手，深入剖析區域內水環境存在的問題，在內部控源截污的基礎上提出通過水系連通、河道疏浚、調度優化等措施對片區水系進行綜合整治，結合工程實施情況同步開展原型觀測試驗，監測區域重要節點的水文、水環境變化。根據原型觀測成果分析，片區綜合治理效果顯著，區內河道流動性大幅增加，水質情況大幅改善。通過對該區域的城市河道治理方案的系統分析，以期為其他類似平原河網地區的城市水環境治理提供借鑒和參考。

1 概況

1.1 區域概況

南通市主城區地處長江口入海口北岸，南通市南部，境內河流縱橫，土地平坦，地面高程一般在3.8～5.0m(廢黃河高程，下同)。按照地形地勢差異，南通市主城區分為崇川西片和海港引河片兩個排澇片區。虹橋片區屬于崇川區西片，包括任港以南、姚港路以西以南，長江以東區域，總面積10.7km2。

1.2 水系概況

區內現有河道17條(段)，為“兩橫一縱”的水系框架，“兩橫”為任港河、姚港河，“一縱”為倪虹河，排澇期間主要通過任港、姚港等匯流后經由各入江口門排出澇水。由于該區域開發建設年代較早，河道水系破壞嚴重，區內現有8條斷頭或卡口河段。

區內現有控制涵閘13座，除任港閘站、姚剛閘站、虹橋閘、戰勝河閘站正常調度外，其余大部分日常處于關閉狀態，區內水體整體流動性不佳。根據2019年4月水文、水質監測情況顯示，區域內10個監測點位中，除了任港南側主要進水口、倪紅河出口處河道水體有流速外，其余河段均為滯留狀態、少量河道處于干涸；內部水質情況除主要涵閘進口處水質較好外，中部環河、南部區域部分區域出現黑臭現象。

2 治理目標和思路

虹橋片區內大部分居民區建設于20世紀80～90年代，是南通市城市建設最早的區域之一，內部居住密集，人員非常集中，區內河道除了滿足防洪除澇要求外，最主要的是滿足區內居民對生態環境和景觀的需求，因此該區域治理的目標主要從滿足防洪除澇、消除黑臭河道、改善水生態環境等方面進行綜合考慮。根據GB 3838—2002《地表水環境質量標準》[6]，一般景觀要求水域需達到Ⅴ類水質，本次虹橋片區河道水質已達到景觀用水標準。結合南通市委市政府要求以及周邊居民述求，以打造“干凈的河、流動的河、美麗的河”為最終治理目標。

本次區域水環境治理以系統化思維、片區化治理、精準化調度、長效化管護治水理念為指導，充分利用現有水利工程措施，貫通水系，盤活整個片區水系。優化調度方案，調整河道水量分配，實行片區內所有河道全面活水、持續活水、按需配水、高效活水、連片活水。

3 治理方案

3.1 引排布局

虹橋片區屬于沿江地區的一個獨立控制區域，區內地勢基本無高差，河網水位基本一致，目前僅僅依靠戰勝河閘站動力提水，維持內部水位控制需求，區內正常水位一般控制2.0～2.1m(廢黃河高程，下同)，區內其他涵閘處于關閉或節制水位狀態，局限于區內原有僅整治存在問題河道的形式，很難形成有效的治理方案。因此，需從全局系統考慮，充分發揮區域濱江地理優勢，利用長江每日兩漲兩落的自然動力，構建區內日常暢流活水的新格局。

虹橋片區擁有任港、姚港兩條通江河道，一引一排，利用潮位之間的水位差和時間差，形成由北向南的自然引退水格局。具體來說充分利用任港閘站引江優勢，適當抬高任港河道水位至2.6～2.7m，利用任港河南線的虹橋閘、鍋爐廠河涵、戰勝河閘站等控制建筑物，向南側合理分配流量進入虹橋區域，內部區域通過水系連通、河道疏浚、拓撲導流墻[7- 8]等貫通水系，利用內部現有控制建筑物調整河道分流比，最后匯入倪紅河經姚港排入長江，從而實現區內河道的有序流動，如圖1所示。

圖1 虹橋片區引排方案總體布局圖

3.2 工程措施

要實現虹橋片區水系自北向南流經區域內的所有河道，需通過對內部水系的全面綜合整治，打通關鍵線路，選擇合適方式處理斷頭河，確保水流的通暢是解決問題的關鍵之一。結合區域內實際情況，水系連通因地制宜采取了不同的貫通方式，主要包括明河貫通、涵管改造、拓撲導流墻以及疏浚恢復斷面等方式，具體工程布置如圖2所示。

圖2 虹橋片區工程措施實施布置圖

(1)虹橋南豎河、虹橋環河暗涵恢復明河工程；

(2)虹橋路一線過路圓涵改造工程；

(3)直角河西段、任港一河東段拓撲導流墻工程；

(4)虹橋環河疏浚工程。

4 治理成效

4.1 原型觀測試驗

原型觀測試驗主要包括現狀本底觀測、多方案比選觀測、工程實施后觀測。自2019年4月至2020年6月，結合工程實施情況、調度方案優化情況等因素，累計對虹橋片區進行了10次原型觀測，時間跨度包括汛期和非汛期、包含每月的大汛和小汛等不同時間段。觀測點布置主要包括進口、出口、關節點、重點關注河道等方面，虹橋片區內共布設10個固定觀測點位，觀測內容包括水文觀測和水質監測兩部分。

水文觀測主要包括流量觀測、流速觀測、水位觀測。主要觀測暢流匯水過程中各河道、交匯點等區域的分流情況，為后期進行水量分配做基礎。根據測流斷面位置和設備安裝情況，以及河道寬度、上下游河道和水流情況，流量測驗采用流速儀橋測法。

水質監測主要包括氨氮、總磷、高錳酸鹽指數、氧化還原電位、溶解氧、透明度6項指標。

根據原型觀測成果顯示，在區內同步實施控源截污的基礎上，隨著區內水系連通工程的實施、調度方案的優化，區內河道水體流動性、水質改善情況均取得了預期的效果。

4.2 水文觀測成果

根據歷次水文監測成果，結合工程實施起止時間綜合分析，虹橋片區的河道水體流動性整體上得到了恢復，并維持相對穩定的流速和流量。

(1)工農河利用與任港交匯處的戰勝河閘站，開閘自流引水進入片區內部，歷次觀測工農河均有流速，根據外側任港河水位及涵閘開啟高度不同，過閘流量隨之變化，大部分時間維持在0.10～0.36m/s。

(2)虹橋南豎河至姚港一河的貫通工程在2019年5月份是施工完成，第4次(2019年7月4日)以后的歷次觀測，該河道流速均保持穩定，流速基本維持在0.05m/s左右。

(3)虹橋環河、姚港三河等在工程實施完成后，河道水體均恢復了流動性，河道平均流速基本保持在0.05～0.10m/s之間。

(4)通過水系連通、涵洞改造、河道疏浚等綜合整治工程的實施，虹橋片區的主要河道逐步恢復了水體流動性，基本保持常態穩定有序流動如圖3所示。

圖3 虹橋片區水系整治前后部分河道流速變化圖

4.3 水質觀測成果

根據歷次水質監測成果，以工農河、虹橋環河、虹橋南豎河為例進行分析。

(1)工農河自戰勝河閘常態自流引水后，河道水質氨氮指標基本穩定維持在1mg/L以下，該項指標達到地表Ⅲ類標準；

(2)虹橋環河、虹橋南豎河自水系連通及控源截污工程完成后，河道水質整體改善明顯，氨氮指標由原來的4.0～9.0mg/L迅速降低，工程實施后的連續7次觀測中，有6次氨氮指標穩定在1mg/L以下，該項指標達到地表Ⅲ類標準。

(3)第8次(2020年5月29日)受降雨影響，部分地面徑流入河，氨氮指標略有增加，但也能滿足城市景觀用水水質標準。

該片區歷次檢測氨氮、總磷指標變化情況如圖4—5所示。

圖4 虹橋片區部分河道氨氮指標歷次檢測情況

圖5 虹橋片區部分河道總磷指標歷次檢測情況

5 結論

(1)系統思維，片區治理。

城市河道治理需從原有“就河治河”的觀念中解放出來，將單條河道放入整個片區內來綜合考慮，本文中出現的直角河、姚港豎河、姚港三河等均為黑臭水體，單條整治無法避免上下游河道對其的影響，將片區內的河道作為一個整體來系統考慮，先利用長江潮位優勢確定片區的引退水路線，再深入區域內部暢通水系，優化調度合理分配水量，從而實現片區內所有河道的有效治理，恢復了河道的水體流動性，提升了整個片區的水環境質量。

(2)連通水系，自流活水。

本文中針對片區內河道斷頭、卡口、阻塞的不同情況，因地制宜的選擇合適的連通方式，河道兩側用地條件不受限制時優先考慮明河貫通；河道斷頭處無法連通至其他河道的選擇拓撲導流墻的形式貫通；河道通過道路或小區等區域斷面較小時通過涵管改造、河道疏浚等恢復過流斷面。只有連通的河網才能為區域防洪除澇、水資源的合理分配、水生態的恢復提供保障。

(3)原型試驗，效果評價。

本次虹橋片區水環境治理從方案謀劃到工程實施以及實施后效果評價的過程中，同步在片區內合理布設檢測點位，開展了多次原型觀測試驗。工程實施前進行本底觀測，過程中針對多種調度方案進行比選，完成后對治理措施效果進行評價，原型觀測試驗始終貫穿于片區治理的全過程，為工程方案的調整和調度方案優化提供指導。