汪振松，王政君，戴 韻，湯 鐘，冷玉波，段余杰

(1.深圳市深圳河灣流域管理中心，廣東 深圳 518000；2.深圳市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 深圳 518000)

1 概述

治水工作是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，按照治水所達(dá)到的效果，大致可分為3個(gè)階段。第1階段是全面消黑，主要工作內(nèi)容包括全面消除旱天污水直排、消除水體黑臭、工業(yè)廢水和污水廠達(dá)標(biāo)排放等。國(guó)家先后發(fā)布《水污染防治計(jì)劃》《城市黑臭水體治理攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案》，支撐各地開展黑臭水體整治工作；第2階段是長(zhǎng)治久清，主要是在維持第1階段黑臭水體治理成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升和穩(wěn)定水質(zhì)，消除水質(zhì)反復(fù)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。主要工作包括大幅削減合流制溢流污染、控制城市面源污染、提升污水廠進(jìn)水濃度等?！冻擎?zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案》(2019—2021年)的實(shí)施，主要是為了加快補(bǔ)齊城鎮(zhèn)污水收集和處理設(shè)施短板，提升污水處理效率；第3階段是生態(tài)活力，治水的工作主要集中在水生態(tài)修復(fù)、增強(qiáng)自凈能力、打造濱水岸線和景觀等。截至2020年底，全國(guó)地級(jí)及以上城市2914個(gè)黑臭水體消除比例達(dá)到98.2%[1]。目前各大城市整治黑臭水體工作均已接近尾聲，以消黑為目標(biāo)的第1階段治理任務(wù)基本完成[2]，即將進(jìn)入第2階段的工作。

深圳河灣流域是深圳市經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)最好、城市建設(shè)最完善的流域，涉及南山區(qū)、福田區(qū)、羅湖區(qū)和龍崗區(qū)。根據(jù)《深圳市城市黑臭水體治理攻堅(jiān)實(shí)施方案》公示，2018年深圳河灣流域有黑臭水體22條，總長(zhǎng)度為77.57km，在2019年底全部消黑。河道水質(zhì)雖有好轉(zhuǎn)，但未得到根本改善，大多數(shù)監(jiān)測(cè)斷面在雨天出現(xiàn)劣Ⅴ類，無法全年穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。以下筆者在黑臭水體消除的基礎(chǔ)上，通過對(duì)深圳河灣流域全面剖析，提出下一步實(shí)現(xiàn)水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的方案，并以期能為類似地區(qū)的水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)提供參考。

2 流域水環(huán)境概況

深圳河灣流域位于珠江口東側(cè)，東起梧桐山，西至珠江口東岸，北起雞公山、羊臺(tái)山、牛尾嶺，南至香港新界四方山、四排石山[3]。流域面積596km2，其中深圳側(cè)340km2，香港側(cè)256km2。深圳側(cè)含深圳河干流1條，一級(jí)支流5條，入海河流5條。至2019年約有人口583萬，用水量188萬m3/d，污水量148萬m3/d，污水總處理量204萬m3/d。

深圳河口國(guó)考斷面的考核目標(biāo)為Ⅴ類。通過黑臭水體治理，河口水質(zhì)穩(wěn)步提升。根據(jù)2018、2019和2020年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，深圳河口旱季(1—3月、10—12月)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率為37%、88%和89%，雨季(4—9月)達(dá)標(biāo)率為3%、15%和65%。旱季雖已基本達(dá)標(biāo)，但是流域應(yīng)對(duì)雨季的能力不足，雨天水質(zhì)波動(dòng)較大，實(shí)現(xiàn)深圳河口斷面穩(wěn)定達(dá)標(biāo)仍有一定的壓力。以2020年5月11日降雨為例(見表1)，流域降雨量約為37mm，多個(gè)河道斷面出現(xiàn)劣Ⅴ類，深圳河口斷面氨氮達(dá)2.57mg/L，需要4d才恢復(fù)至Ⅴ類。

表1 2020年5月11日降雨后深圳河口氨氮濃度

3 系統(tǒng)分析

3.1 市政污水管網(wǎng)

經(jīng)黑臭水體整治后，深圳河灣流域雨污分流排水系統(tǒng)已基本形成，但是仍存在局部污水管網(wǎng)缺失、管段高水位運(yùn)行、倒坡、變形等問題。尤其是龍崗片區(qū)，管網(wǎng)建設(shè)相比于流域內(nèi)其它區(qū)有所滯后，李朗、東深供水渠、下水徑等片區(qū)部分市政污水管網(wǎng)尚未建設(shè)，由沿河截流管轉(zhuǎn)輸至水質(zhì)凈化廠。至2020年底，流域市政污水管網(wǎng)總長(zhǎng)度為1652km。

3.2 小區(qū)污水管網(wǎng)

截止2019年底，深圳河灣流域已完成正本清源的小區(qū)有5351個(gè)，完成率達(dá)96%。但是由于新增排水戶私自接管、管理維護(hù)不善等原因，部分小區(qū)重回雨污混流狀態(tài)，出現(xiàn)“返潮”現(xiàn)象。龍崗片區(qū)“返潮”率高達(dá)30%。另有部分城中村巷道狹窄，不具備雨污分流改造條件，采用總口截污，比如羅湖區(qū)的向西村、黃貝嶺村等。

3.3 截流調(diào)蓄系統(tǒng)

截止2020年底，深圳河灣流域共有26條水系建設(shè)了沿河截流系統(tǒng)，總長(zhǎng)度約為155.7km，基本覆蓋流域主要干支流。截流形式以截流管或截流箱涵為主，另有部分截流槽分布于龍崗片區(qū)和草埔片區(qū)。除沿河截流系統(tǒng)，流域經(jīng)黑臭水體整治后，仍存在38個(gè)總口截污和745個(gè)點(diǎn)截污。此外，流域內(nèi)現(xiàn)有調(diào)蓄池2座，規(guī)模均為2萬m3；在建調(diào)蓄池13座，規(guī)模為33.85萬m3。

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年南山、福田和羅湖區(qū)通過截流進(jìn)廠的污水量旱季約36萬m3/d，雨季約48萬m3/d，分別占水質(zhì)凈化廠處理規(guī)模的23%和26%，此部分污水量是造成溢流污染的根源。

3.4 水質(zhì)凈化廠

深圳河灣流域已建成11座水質(zhì)凈化廠，現(xiàn)狀總規(guī)模為233.6萬m3/d；在建3座，建成后總處理能力為258.6萬m3/d?，F(xiàn)狀總處理能力為污水量的1.57倍。2018—2020年流域內(nèi)污水處理量呈先上升后下降的趨勢(shì)，如圖1所示。2020年11座廠日均處理量為200萬m3/d，平均負(fù)荷率約85.6%，運(yùn)行壓力較大。雨季處理量明顯高于旱季處理量，表明雨季有大量雨水進(jìn)廠，一方面增加了水質(zhì)凈化廠的運(yùn)行負(fù)荷，同時(shí)也降低了進(jìn)廠濃度。進(jìn)水BOD5濃度低于100mg/L的廠主要在深圳河龍崗片區(qū)。由于提標(biāo)改造，流域內(nèi)各廠出水水質(zhì)較好，COD、BOD5、氨氮和總磷達(dá)地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，總氮達(dá)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。在各廠互聯(lián)互通方面，已形成6條廠間調(diào)配通道，但是廠間調(diào)配以單向?yàn)橹?，且行政區(qū)之間缺乏調(diào)配，韌性不足。

圖1 深圳河灣流域水質(zhì)凈化廠2018—2020年處理量變化圖

3.5 暗涵

深圳河灣流域共有54段暗涵，總長(zhǎng)約70.9km。在黑臭水體整治前，暗涵主要采用總口截污，在下雨時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的溢流污染。2018—2020年，流域內(nèi)鳳塘河、新洲河北環(huán)段、皇崗河、金塘街渠、筆架山河等暗涵整治完畢，暗涵排口截污納管，總口打開。暗涵整治后能夠保證晴天水質(zhì)，并且釋放河道清潔基流。但是采用截污掛管的整治方式，并未從根源上雨污分流，導(dǎo)致雨天仍有溢流污染發(fā)生。2021年3月6日，對(duì)新洲河北環(huán)暗涵出口進(jìn)行了持續(xù)加密監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)顯示晴天總口出水基本穩(wěn)定，隨著下午4點(diǎn)降雨的發(fā)生，主要污染物指標(biāo)有較大幅度的增加，降雨期間暗涵出口的水質(zhì)仍不穩(wěn)定，如圖2所示。

圖2 新洲河北環(huán)暗涵出口在降雨時(shí)的水質(zhì)變化

3.6 排口

通過黑臭水體整治，流域內(nèi)旱天污水直排已基本消除，但仍存在“跑冒滴漏”現(xiàn)象。由于正本清源不徹底等原因，仍存在部分混流排口?；炝髋趴谌坎捎媒亓?，保障旱季水質(zhì)，但是在雨季會(huì)產(chǎn)生溢流污染。福田區(qū)7條河道明渠段排口總數(shù)為227個(gè)，其中混流排口數(shù)有74個(gè)。

3.7 污染源

城中村是流域重要的污染源。深圳灣流域城中村分布較分散，主要包括云石村，西仔圍，白芒，麻磡村等，占流域面積的3%；深圳河流域城中村分布較集中，主要在龍崗區(qū)和黃貝嶺等，占流域面積6.2%。此外，“三產(chǎn)”、“三池”也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染。利用爬蟲技術(shù)對(duì)流域內(nèi)“三產(chǎn)”污染源進(jìn)行抓取，結(jié)果顯示菜市場(chǎng)、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)、大排檔、洗車、修車等共有2800處以上，管控任務(wù)艱巨。

3.8 主要問題

深圳河灣流域在消除黑臭水體后，要實(shí)現(xiàn)水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，其主要問題在于流域正本清源、雨污分流不徹底，河道仍存在部分混流排口，截污系統(tǒng)仍在發(fā)揮兜底保障作用，導(dǎo)致雨季溢流污染的發(fā)生。同時(shí)，截流也會(huì)增加水質(zhì)凈化廠的雨季運(yùn)行負(fù)荷，降低進(jìn)廠濃度。為增加截流調(diào)蓄能力而建設(shè)大量調(diào)蓄池，投資巨大。

4 影響因素分析

影響水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的因素主要包括：溢流污染、面源污染、底泥、尾水排放及水動(dòng)力等。溢流污染是導(dǎo)致河道雨天水質(zhì)超標(biāo)的主要原因。根據(jù)程鵬等人的研究[4]，深圳河灣流域全年溢流污染占入河總污染負(fù)荷(除去水質(zhì)凈化廠尾水)的68%，雨季升至85%。其次是面源和底泥污染。在尾水方面，水質(zhì)已達(dá)到準(zhǔn)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，不再成為限制性因素，反而可以作為補(bǔ)水水源改善水質(zhì)。此外，由于深圳灣為半封閉海灣，潮水的頂托使污染物進(jìn)入深圳河干流后下泄不暢，相比于非感潮河道或河口有水閘的河道，水質(zhì)恢復(fù)較慢，也成為影響深圳河水質(zhì)的因素。

4.1 溢流污染

溢流污染對(duì)河流水體的危害主要有：營(yíng)養(yǎng)鹽超標(biāo)、病原菌增多、溶解氧降低等[4]。根據(jù)2021年降雨期間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，深圳河灣流域有溢流風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)約72個(gè)，包括晴天偶爾溢流點(diǎn)位12個(gè)，小雨溢流點(diǎn)位26個(gè)，中大雨溢流點(diǎn)位34個(gè)。其中，雨天溢流量大、溢流水質(zhì)差的點(diǎn)位有14個(gè)。

溢流污染受到降雨、生活污水、管網(wǎng)沉積物、截流和溢流形式等諸多因素的影響[5]，而且存在初期效應(yīng)，在溢流初始階段污染負(fù)荷較高。

4.2 面源污染

在降雨作用下，大氣沉積物被雨水淋洗帶到地面或地面累積污染物被徑流沖刷，經(jīng)由排水系統(tǒng)收集、輸送，或直接通過地表排入河流等受納水體，形成面源污染。城市雨水徑流污染具有隨機(jī)性強(qiáng)、面積廣、成分復(fù)雜等特點(diǎn)。隨著黑臭水體整治中點(diǎn)源污染治理的推進(jìn)，面源污染在流域水體污染中所占的比重越來越大。據(jù)估計(jì)，淮河流域入河面源污染占到50%[6]。

5 水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)方案探索

5.1 收集：堅(jiān)持污水管網(wǎng)全覆蓋、全分流、全收集，完善和優(yōu)化污水收集系統(tǒng)

5.1.1污水管網(wǎng)盲區(qū)消除

對(duì)市政污水系統(tǒng)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，尤其是龍崗片區(qū)。避免使用沿河截流管轉(zhuǎn)輸市政污水，確保污水全部納入市政污水收集系統(tǒng)[7]。

5.1.2污水系統(tǒng)優(yōu)化

定期摸查雨污混接錯(cuò)接點(diǎn)，并進(jìn)行整改。對(duì)局部管徑過小、倒坡或其他原因?qū)е聣毫^大的管段進(jìn)行優(yōu)化。

5.1.3小區(qū)正本清源復(fù)核

對(duì)已完成正本清源的小區(qū)和城中村進(jìn)行復(fù)查和整改，減少源頭混流。城中村應(yīng)結(jié)合城市更新進(jìn)行雨污分流改造。

5.2 截流：針對(duì)突發(fā)漏排污水和初期雨水，優(yōu)化截流系統(tǒng)作為保護(hù)屏障

5.2.1沿河截流系統(tǒng)貫通及優(yōu)化

對(duì)流域內(nèi)“總口”和截流槽進(jìn)行整改，通過雨污分流予以消除。短期內(nèi)無法達(dá)到雨污分流的區(qū)域改造為沿河截污，再逐步進(jìn)行雨污分流。對(duì)沿河截流系統(tǒng)局部破損或缺失段進(jìn)行修補(bǔ)，剝離接入的市政污水。

5.2.2排口溯源整治

對(duì)截流系統(tǒng)晴天來水進(jìn)行分析，排口及支流(涵)按照排水類型、集雨區(qū)性質(zhì)、出口高程等情況進(jìn)行分類造冊(cè)、溯源整治，剝離截流系統(tǒng)中的污水，降低旱季水量。

5.2.3排口改造，截流初雨

遠(yuǎn)期針對(duì)沿河截流系統(tǒng)中每個(gè)排口的具體形式，對(duì)排口進(jìn)行精準(zhǔn)截流改造，截流初雨至初雨處理系統(tǒng)，進(jìn)一步保障河道水質(zhì)。

5.3 調(diào)蓄：因地制宜實(shí)施污染雨水調(diào)蓄控制

初雨調(diào)蓄池是水體水質(zhì)保障的重要組成部分，能夠控制溢流污染、削減面源污染，遠(yuǎn)期還可用于調(diào)蓄雨水資源[8]。調(diào)蓄池的布局應(yīng)統(tǒng)籌考慮城中村等重污染區(qū)域的分布、雨季溢流量、用地保障和系統(tǒng)完整性等多個(gè)因素。盡量設(shè)置在城中村等污染嚴(yán)重區(qū)域的下游，并且統(tǒng)籌協(xié)調(diào)污染雨水收集、進(jìn)水水量和水質(zhì)控制、排空、出水輸送通道、處理方式等各環(huán)節(jié)。

5.4 處理：污水處理提質(zhì)增效

5.4.1進(jìn)廠濃度提升

外水來源主要包括清潔基流、地下水、總口、混流排口、施工降水等，“減外水”主要采取以下措施：對(duì)基流進(jìn)行復(fù)核，對(duì)排口的外水溯源，重點(diǎn)關(guān)注流量大、濃度低的排口；對(duì)排查單位、勘察設(shè)計(jì)單位和施工單位進(jìn)行統(tǒng)籌，實(shí)現(xiàn)三方聯(lián)動(dòng)，在排查、設(shè)計(jì)和施工3個(gè)環(huán)節(jié)查漏補(bǔ)缺，不斷完善排查成果；繼續(xù)推進(jìn)正本清源、雨污分流計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)雨污分流后取消截污點(diǎn)；開展清水混入外水管成因調(diào)查，開展清基剝離及總口整治工程，減少清基入流；對(duì)施工降水進(jìn)行處理后釋放到河道，減少施工降水的混入。

5.4.2污水系統(tǒng)韌性規(guī)劃

根據(jù)地形條件、現(xiàn)狀水質(zhì)凈化廠分布情況、城市道路交通條件，在流域內(nèi)構(gòu)建應(yīng)急調(diào)配系統(tǒng)，在污水處理設(shè)施事故期、檢修期及提標(biāo)改造期，將服務(wù)范圍內(nèi)的污水調(diào)配至其他設(shè)施進(jìn)行處理，避免直排自然水體造成嚴(yán)重污染，提升污水系統(tǒng)的韌性[9]。至2030年，深圳河灣流域內(nèi)廠間調(diào)配通道增加至13條。

5.5 管控：污染源長(zhǎng)效管控

5.5.1實(shí)行污染物排放許可證，所有固定污染源實(shí)現(xiàn)“一證式”管理

嚴(yán)格實(shí)施《控制污染物排放許可制實(shí)施方案》和《深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)污染物排放許可證管理辦法》，對(duì)所有固定污染源實(shí)行排放許可證管理，從源頭減少進(jìn)入河道的污染物。

5.5.2加強(qiáng)涉水面源污染長(zhǎng)效治理工作

全面推進(jìn)“三產(chǎn)”、“三池”涉水污染源以及城市面源的長(zhǎng)效治理，嚴(yán)格監(jiān)管執(zhí)法。布局海綿設(shè)施源頭削減污染，推動(dòng)流域雨季水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

5.6 調(diào)度：全要素運(yùn)行調(diào)度

打破行政、行業(yè)壁壘，構(gòu)建流域“廠-網(wǎng)-河-城”全要素智慧水務(wù)系統(tǒng)，充分發(fā)揮設(shè)施功能，對(duì)設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，廠網(wǎng)河高效聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，保障河道水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)“一網(wǎng)全感知、一圖展全景、一中心管控、一體化協(xié)同、一源全共享、一機(jī)通水務(wù)”的總體目標(biāo)[10]。

6 結(jié)語

隨著國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)的不斷推進(jìn)和人民環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷加強(qiáng)，對(duì)城市水環(huán)境提出了更高的要求。深圳河灣流域是典型的城市型流域，在完成黑臭水體消除后，水環(huán)境目標(biāo)提升至水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。通過對(duì)深圳河灣流域污水系統(tǒng)各要素系統(tǒng)分析，提煉影響水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵因素，并制定涵蓋源頭、過程和末端的水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)方案，為其它類似流域的后續(xù)水環(huán)境治理提供方法和思路。下一步需要耦合流域內(nèi)“廠、網(wǎng)、河、城”各要素搭建水動(dòng)力和水質(zhì)模型，對(duì)污水系統(tǒng)現(xiàn)狀及水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)方案進(jìn)行定量評(píng)估，從而優(yōu)化方案各參數(shù)，達(dá)到流域精細(xì)化治理，最終實(shí)現(xiàn)流域長(zhǎng)治久清。