多元化分段河道防洪治污綜合策略研究

林 濱

(深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，廣東 深圳 518000)

雙界河位于深圳市大鏟灣流域范圍內(nèi)，河道發(fā)源于南山區(qū)北部的鐵屎嶺，流經(jīng)南山肉聯(lián)廠、寶安區(qū)政府舊址、南頭檢查站、前海深港合作區(qū)與寶安中心區(qū)，排入大鏟灣，是寶安區(qū)、南山區(qū)、前海合作區(qū)3區(qū)的界河。主河道全長(zhǎng)5.36km。流域面積為5.75km2，其中南山區(qū)內(nèi)4.32km2，寶安區(qū)內(nèi)0.8km2、前海合作區(qū)內(nèi)0.63km2。

雙界河作為流經(jīng)前海合作區(qū)的河流之一，其下游段前海合作區(qū)轄區(qū)內(nèi)的雙界河水廊道正在實(shí)施中，雙界河寶安大道以上河段水質(zhì)非常惡劣，流域內(nèi)存在較大的水體污染問題一直制約著片區(qū)環(huán)境質(zhì)量的提升，現(xiàn)狀河道水質(zhì)已影響周邊居民生產(chǎn)生活，水質(zhì)黑臭的污染問題嚴(yán)重。本次治理范圍為寶安大道—荔山明渠上游箱涵出口及安樂村支流明渠段，治理總長(zhǎng)約2.53km，其中雙界河長(zhǎng)約2.21km，支流長(zhǎng)約0.32km，流域面積4.86km2。

1 河道現(xiàn)狀及主要問題

1.1 防洪工程

1.1.1 寶安大道—107國道段

該段河道長(zhǎng)913m，河道順直，河道寬度大多為12m，河道斷面渠化嚴(yán)重，基本為矩形斷面，河道左右兩岸均為漿砌石直立擋墻，河道縱坡為1%，河道淤積較為嚴(yán)重，淤積深度為0.5～1.5m。河道左岸為二線公路及圍網(wǎng)，二線關(guān)左側(cè)為高爾夫球場(chǎng)、安樂村、南頭排澇泵站以及南頭聯(lián)檢站等；河道右岸護(hù)欄為混凝土欄桿，欄桿局部損毀嚴(yán)重、欄桿右側(cè)毗鄰湖濱路。

1.1.2 107國道暗涵段

該段河道長(zhǎng)度約193m；現(xiàn)狀為4m×1.4m蓋板涵及2根φ2800mm混凝土倒虹吸過流，涵上為107國道。現(xiàn)狀暗涵頂板局部存在混凝土脫落、鋼筋外露的情況存在一定的安全隱患。

1.1.3 寶安公安分局段

該段河道長(zhǎng)約543m，河道順直；河道斷面為矩形渠道，寬度為30m，兩岸為磚砌擋墻；河道中有2處蓄水堰，堰高約2m；河道淤積深度為0.2～0.4m。

由此可見，河道主要存在問題為河道淤積嚴(yán)重，局部河段安全超高不滿足要求?，F(xiàn)狀河道跨107國道段倒虹管運(yùn)行時(shí)容易淤積，進(jìn)水口位于河道中，日常管理、清淤及維護(hù)困難。且河道附屬設(shè)施不完善。

1.2 河道水質(zhì)

1.2.1 寶安大道—107國道段

河道底泥受到污染，淤積嚴(yán)重，漏排污水入河，水體富營(yíng)養(yǎng)化，氣溫較高時(shí)，有臭味散出。據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，雙界河寶安大道橋處水質(zhì)超標(biāo)嚴(yán)重，為劣Ⅴ類水質(zhì)。

1.2.2 107國道—寶安區(qū)公安分局段

由于設(shè)置壅水堰，該段河道形成較大水面，河底淤積大量污染底泥，水體呈深綠色。

1.2.3 寶安公安分局—荔山箱涵出口段

由于荔山箱涵總口截污堰淤塞及截流管管徑過小，雨季時(shí)河道混流水溢過截污堰，污染下游河道。

1.3 排澇工程

片區(qū)現(xiàn)有排澇泵站一座，泵站建筑面積367.9m2，主要任務(wù)是解決南頭檢查站及安樂村部分地區(qū)一帶低洼地段內(nèi)澇，抽取雨水涵集水排至雙界河。治澇范圍主要包括南頭檢查站、南頭檢查站站場(chǎng)、南頭海關(guān)生活區(qū)及安樂村，澇區(qū)面積為0.14km2。泵站設(shè)計(jì)規(guī)模為3.0m3/s，工程等級(jí)為Ⅳ等小(1)型，泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期T=2年。

主要存在問題有：一是泵站設(shè)計(jì)為雨水泵站，但現(xiàn)實(shí)運(yùn)行環(huán)境為雨污混流，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境差，銹蝕情況嚴(yán)重；二是泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期2年一遇，設(shè)計(jì)規(guī)模較小，不滿足深圳市防洪(潮)規(guī)劃(修編)所要求的規(guī)模；三是泵站的進(jìn)水格柵尺寸偏小，導(dǎo)致過柵流速增大，影響污染物的攔截效果，會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 不良地質(zhì)條件

2.1.1 雙界河寶安大道—107國道段

堤岸地層主要為素填土、填石(局部分布)，岸坡存在局部穩(wěn)定破壞(沿填土層)、滲透破壞(管涌)、沖刷破壞等問題。

堤基地層主要為淤泥和淤泥質(zhì)砂，局部分布沖積礫砂，堤基類型為多層結(jié)構(gòu)(Ⅲ)，上部為淤泥、淤泥質(zhì)砂、礫砂，下部為黏性土(殘積土)，上部淤泥為不良地層，存在沉降變形、承載力不足、堤防整體滑動(dòng)等問題[2]。

2.1.2 雙界河107國道段

推測(cè)場(chǎng)地地層巖性自上而下分別為：素填土、淤泥質(zhì)砂、礫砂、殘坡積土、全風(fēng)化花崗巖

場(chǎng)地主要含水層是礫砂層，為強(qiáng)透水層；素填土及淤泥質(zhì)砂具中等透水性，殘坡積土及全風(fēng)化花崗巖具弱水層。地下水位高程一般0～1.13m，受雙界河補(bǔ)給，向下游徑流排泄。

新建箱涵基底主要位于礫砂層中，局部位于淤泥質(zhì)砂中，礫砂層層位較穩(wěn)定，地基承載力特征值fak=160kPa，滲透系數(shù)建議值為5.0×10-2cm/s；淤泥質(zhì)砂層地基承載力低，具中等液化性，基底開挖后厚度較薄。

2.1.3 寶安公安分局段

堤岸地層主要為上部素填土，下部為填石，回填堤岸存在沉降變形、沿下部軟土滑移的整體穩(wěn)定問題和滲透破壞(管涌)問題。堤基地層上部為填石或素填土，中部砂質(zhì)黏土、薄層軟土(淤泥質(zhì)土)(厚約1.1m)，下部為中粗砂層，堤基類型為多層結(jié)構(gòu)(Ⅲ)。堤基存在沉降變形、承載力不足、管涌、抗滑穩(wěn)定等問題[3]。

2.2 地下水補(bǔ)排和腐蝕性

場(chǎng)地地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水、孔隙微承壓水和基巖裂隙水，主要存儲(chǔ)于填土、沖積砂層和基巖裂隙內(nèi)，松散巖類孔隙水因毗鄰河道，與河水連通性較好，補(bǔ)給源近且水量大，受地表水和降雨影響明顯。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋在干濕交替條件下具弱腐蝕。雙界河水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋在干濕交替條件下具強(qiáng)腐蝕。地下水位以上的素填土對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具微腐蝕。

3 河道治理措施

3.1 總體方案

針對(duì)工程現(xiàn)狀主要存在問題，結(jié)合工程地質(zhì)條件，雙界河水環(huán)境改善總體方案制定了以下3方面內(nèi)容。

3.1.1 防洪工程

(1)寶安大道—107國道段河道拓寬，長(zhǎng)約587m，河道由現(xiàn)狀12m拓寬至16m。

(2)河道穿107國道段新建3孔6×2.5m箱涵，銜接上下游，箱涵長(zhǎng)193m。

(3)107國道上游寶安公安分局段結(jié)合截流管埋設(shè)，對(duì)右岸進(jìn)行岸坡改造，長(zhǎng)約543m。荔山明渠段維持河道駁岸現(xiàn)狀。

(4)對(duì)雙界河及安樂村支流河道清淤，拆除重建安樂村橋、拆除107國道上游壅水堰、改造現(xiàn)狀跌水、完善下河道路3處、完善沿河防汛通道832.6m。

(5)安樂村支流明渠段岸坡防護(hù)，總長(zhǎng)約318m。

3.1.2 截流工程

(1)截流收集工程

通過鋪設(shè)沿河截污管，收集旱季漏排污水和面源污染嚴(yán)重的初(小)雨，以提高水質(zhì)保證率。

(2)截流處理工程

雙界河雨季面源污染嚴(yán)重，要保證河道水質(zhì)，必須對(duì)污染嚴(yán)重旱季污水和初(小)雨進(jìn)行收集處理。旱季污水通過污水泵站提升轉(zhuǎn)輸至污水廠處理。收集的初(小)雨通過“前海灣水動(dòng)力改善工程”深層隧道轉(zhuǎn)輸至固戍廠處理后排放。

3.1.3 堤岸綠化工程

本次堤岸覆綠設(shè)計(jì)，堤岸覆綠總面積約2.55萬m2，沿河護(hù)欄長(zhǎng)約3360m，人行步道長(zhǎng)約2435m，其中休閑區(qū)域鋪裝約2004m2，在河道兩岸沿道路布置安全防護(hù)標(biāo)示牌72套，滿足河道安全警示的基本需求。

3.2 河道防洪工程

根據(jù)GB 50201—94《防洪標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)要求，確定雙界河防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，防潮標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇[4- 5]，在維持現(xiàn)有河道走向的基礎(chǔ)上，通過河道拓寬、河道清淤、拆除阻水建筑物、加固坡腳等方式，提高河道防洪能力，增強(qiáng)堤防安全穩(wěn)定。

3.3 截流工程

3.3.1 截流管敷設(shè)范圍

對(duì)寶安大道—同安路荔山箱涵出口之間共4.86km2的匯水區(qū)域進(jìn)行截流。

3.3.2 初(小)雨收集規(guī)模

根據(jù)在大沙河、龍崗河、坪山河流域綜合整治工程中對(duì)初(小)雨截流規(guī)模的論證分析，結(jié)合雙界河流域的實(shí)際情況，采用截流標(biāo)準(zhǔn)為降雨7mm，降雨歷時(shí)t=1.5h的雨型。

3.3.3 工程布置方案

(1)管道布置

在荔山箱涵出口—寶安大道段河道右岸鋪設(shè)1.25km初(小)雨截流干管和0.64km截流箱涵，在現(xiàn)狀排澇泵站至寶安大道左岸鋪設(shè)初(小)雨截流干管和過河管0.75km，截流的漏排污水接入寶安大道上游右岸新建污水泵站中，初小雨經(jīng)沉砂攔渣等預(yù)處理設(shè)施處理后，進(jìn)入“前海灣水動(dòng)力改善工程”。

(2)排水出路

旱季污水：本方案擬將收集的漏排污水根據(jù)南山區(qū)和保安區(qū)各自的污水量轉(zhuǎn)輸至南山和固戍污水處理廠處理。

初(小)雨：本工程收集的初(小)雨(7mm/1.5h雨型)將排放進(jìn)入前海灣水動(dòng)力改善工程深層隧洞。

河道補(bǔ)水：雙界河上游旱季補(bǔ)水將直接排放至雙界河下游。

3.3.4 截流管設(shè)計(jì)

通過計(jì)算7mm降雨的流量過程線，確定設(shè)計(jì)截流管管徑，分別為107國道以上為DN1400和DN1500，107國道至寶安大道段采用2.0m×1.8m箱涵[6- 8]。

3.4 堤岸覆綠工程

堤岸覆綠內(nèi)容包括兩大部分，雙界河干流和支流，其中河道干流分為兩個(gè)部分。

第一部分干流段分為兩個(gè)分區(qū)，第一分區(qū)從寶安大道—寶安公安分局段，該段河道長(zhǎng)1648.35m。綠化面積約為1.95萬m2，人行步道長(zhǎng)約為2435m，沿岸布置休閑空間鋪裝約0.2萬m2，沿河護(hù)欄2760m。

第二分區(qū)從寶安公安分局段—荔山明渠上游暗涵出口段，該段河道長(zhǎng)612m，綠化面積約為0.6萬m2，沿河護(hù)欄約600m。

表1 雙界河河道治理參數(shù)表

第二部分支流段位于南坪快速橋下段，全長(zhǎng)319m。綠化面積約為0.6萬m2。

4 工程管理和運(yùn)行方案

4.1 工程管理范圍和保護(hù)范圍

工程管理范圍：鑒于雙界河水廊道建成后將移交防洪設(shè)施管理處統(tǒng)一管理。因此，河道管理的范圍需包括水廊道部分，即從入灣河口—同安路箱涵出口，長(zhǎng)約3.9km。

管理對(duì)象：①本工程新建或改建的堤防、新建初(小)雨截流管、連接井及排放口截流設(shè)施、岸坡綠化帶，各截污建筑物配套的金屬結(jié)構(gòu)及電氣控制設(shè)備，其它管理配套設(shè)施如交通通訊設(shè)施、防汛搶險(xiǎn)設(shè)施、水文測(cè)報(bào)設(shè)施等。②水廊道的主槽水面保潔、堤防、紅樹林及綠化。

根據(jù)《中華人民共和國河道管理?xiàng)l例》和《深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)河道管理?xiàng)l例》，對(duì)工程管理范圍內(nèi)各管理對(duì)象進(jìn)行管理，建樁立界，明確權(quán)屬，杜絕新的違法侵占河道管理范圍及破壞工程運(yùn)行安全的事件。本工程河道藍(lán)線已經(jīng)得到規(guī)劃批示。

4.2 工程運(yùn)行管理

本工程主要構(gòu)筑物有沿河截流管(涵)、污水污水泵站及預(yù)處理設(shè)施、水閘三大塊，其運(yùn)行模式如下。

4.2.1 旱季工況

總口分流池調(diào)節(jié)堰門半關(guān)閉，污水控制閘打開，107國道上游左岸收集的污水經(jīng)深圳河灣污水截排一期工程所建DN1600截污管到前海污水泵站，再提升進(jìn)入南山污水處理廠，107國道上游右岸河段沿河截流的污水和107國道下游收集的污水進(jìn)入新建污水泵站，根據(jù)南山區(qū)和寶安區(qū)各自的污水量轉(zhuǎn)輸至南山和固戍污水處理廠處理。

4.2.2 雨季(≤截流標(biāo)準(zhǔn)的降雨)工況

河道水閘關(guān)閉，總口分流池污水控制閘半關(guān)閉，截流管通過堰門調(diào)節(jié)開度控制流量收集初小雨；沿河截流管收集的2.0萬m3初期雨水，經(jīng)擬建深層隧洞調(diào)蓄后，通過初小雨泵組排入固戍污水廠雨水處理設(shè)施處理排放。通過設(shè)置水位及流量控制設(shè)施控制進(jìn)入深隧水量不超過2.0萬m3，超出設(shè)計(jì)規(guī)模雨水將排泄入雙界河。

4.2.3 雨季(>截流標(biāo)準(zhǔn)的降雨)工況

本工況下降雨超過設(shè)計(jì)截流標(biāo)準(zhǔn)，截污管充滿溢流，當(dāng)進(jìn)入深層隧道的泵站出水管流量計(jì)顯示已經(jīng)達(dá)到2.0萬m3時(shí)，污水泵站出水管道閘門及進(jìn)水閥門(寶安大道DN800截流管、兩根DN1200管、進(jìn)水箱涵及排澇泵站DN800管道閘門)關(guān)閉，污水處理廠均滿負(fù)荷運(yùn)行，多余的降水溢流進(jìn)入雙界河。

4.2.4 雨后工況

污水提升泵開啟，泵站進(jìn)水管道閘門開啟，存于泵站內(nèi)的污水通過轉(zhuǎn)輸管輸送至南山和固戍污水處理廠處理。

當(dāng)河口水位到達(dá)旱季運(yùn)行水位時(shí)，水閘關(guān)閉，系統(tǒng)運(yùn)行模式恢復(fù)至旱季運(yùn)行工況。

4.2.5 檢修、清淤工況

旱季對(duì)截流系統(tǒng)進(jìn)行清淤或檢修。為保證清淤人員安全、提高清淤質(zhì)量，采取機(jī)械清淤方式。設(shè)計(jì)采用高壓水車和吸泥車對(duì)截流管進(jìn)行清淤，高壓水車經(jīng)下河道路到達(dá)截流管頂部，將高壓水管伸入管部檢查井孔進(jìn)行沖洗，將管內(nèi)沉積物排到下個(gè)檢查井處，經(jīng)吸泥車吸出運(yùn)往垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行干化填埋處理。

污水泵站清淤采取機(jī)械清淤方式，清淤車輛通過下池車道到沉砂池底部，將池底淤積底泥清出運(yùn)往垃圾填埋場(chǎng)干化填埋處理。

4.2.6 河道補(bǔ)水

河道正常補(bǔ)水時(shí)，水閘關(guān)閉。目前雙界河寶安大道下游段亦采用污水廠尾水(水質(zhì)為一級(jí)A)進(jìn)行補(bǔ)水，旱季補(bǔ)水則通過閘門邊DN800旁通管進(jìn)入雙界河下游。為適應(yīng)深圳市對(duì)河流水環(huán)境的高標(biāo)準(zhǔn)要求，遠(yuǎn)期雙界河上游補(bǔ)水水質(zhì)提標(biāo)后將更能適應(yīng)下游段水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；因此雙界河上游旱季補(bǔ)水將直接排放至雙界河下游。

5 結(jié)語

城市河道流經(jīng)密集城區(qū)段，區(qū)位優(yōu)勢(shì)相對(duì)明顯，其排澇功能與水環(huán)境與人民生活休戚相關(guān)，往往受到社會(huì)各界的極大關(guān)注。本文以雙界河為例，針對(duì)其水環(huán)境亟需改善的問題，基于生態(tài)觀念，制定分段河道的防洪治污綜合策略，并制定了工程運(yùn)行管理政策，提供一套完整的河道的工程運(yùn)營(yíng)管理和污染治理策略。