楊嵩華

（惠州市水電建筑工程有限公司,廣東 惠州 516000）

1 排污口整治工程概況

根據(jù)鎮(zhèn)街反饋的數(shù)據(jù),石排鎮(zhèn)范圍內(nèi)包含718個(gè)排污口,目前排污口整治情況見(jiàn)表1。

表1 石排鎮(zhèn)目前排污口整治情況

通過(guò)調(diào)查資料分析,設(shè)計(jì)服務(wù)片區(qū)內(nèi)共含入河排污口718 個(gè),其余528 個(gè)已經(jīng)實(shí)施完成,67 個(gè)排污口在水生態(tài)五期中有計(jì)劃實(shí)施。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘和鎮(zhèn)街環(huán)保部門(mén)反饋的數(shù)據(jù)來(lái)看,目前已經(jīng)實(shí)施截流的排污口現(xiàn)狀旱季無(wú)溢流情況。

整個(gè)石排鎮(zhèn)未整治的排污口總共為123 個(gè),其中沙角內(nèi)河和沙角內(nèi)河支渠的排污口整治由東北市政院完成,施工圖設(shè)計(jì)與本項(xiàng)目同步進(jìn)行,結(jié)合本次水系綜合整治同步進(jìn)行。本次對(duì)于鎮(zhèn)街已經(jīng)進(jìn)行截污的排污口,對(duì)排污口進(jìn)行溯源,在對(duì)進(jìn)入合流制管道或者錯(cuò)接進(jìn)入雨水管道的污水進(jìn)行錯(cuò)混接整改,錯(cuò)接的此部分已經(jīng)實(shí)施的排污口整改部分工程量在管網(wǎng)完善工程統(tǒng)一考慮。

未整治的9 個(gè)排污口包括河涌岸邊的生活排污口、工業(yè)企業(yè)排水出口、箱涵出水口,形式有明渠、暗渠和管道。

2 排污口綜合整治

福隆電力灌溉支渠位于石排鎮(zhèn)福隆村內(nèi),西起石橫大道,東至生態(tài)園。全長(zhǎng)3.1 km,寬度約2 m～5 m。目前污水主要來(lái)自沿河工業(yè)區(qū)和福隆村合流管道排入河道的污水。合流制的排水體制優(yōu)點(diǎn)是投資低,系統(tǒng)簡(jiǎn)單。

2.1 現(xiàn)狀污水管網(wǎng)情況

福隆村被石排大道分為南北兩個(gè)片區(qū),北側(cè)為生活區(qū),南側(cè)為工業(yè)區(qū)。目前石排大道福隆村段正在實(shí)施水生態(tài)五期污水管道工程?，F(xiàn)狀福隆村北側(cè)污水主要是通過(guò)合流管道自北向南排向石排大道合流管道通過(guò)暗涵過(guò)路,最終流向福隆電力灌溉支渠。福隆村南側(cè)工業(yè)區(qū)現(xiàn)狀也為合流制系統(tǒng),通過(guò)工業(yè)區(qū)道路最終進(jìn)入福隆電力灌溉支渠。

福隆村片區(qū)目前水生態(tài)五期管道主要沿石橫大道、工業(yè)大道、石排大道、向沙路及下沙大道等敷設(shè),具體情況如下：石排大道污水管管徑DN600,道路雙側(cè)布管,自東向西流向石橫大道； 石橫大道污水管管徑 DN800,道路雙側(cè)布管,自南向北流向下沙大道；下沙大道污水管管徑DN1000,自南向北流向東園大道；工業(yè)大道污水管管徑 DN500,道路雙側(cè)布管,自西向東流向向沙路；向沙路污水管管徑DN1000,自南向北流向東園大道。

2.2 現(xiàn)狀排污口的分布

福隆電力灌溉支渠目前還有9個(gè)排污口未進(jìn)行整治。經(jīng)過(guò)勘察單位現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研,福隆電力灌溉支渠還有從臨河建筑物排出的 22 個(gè)排污口,管徑為DN100～400。未整治排污口9個(gè),排污口總排污量為541.5 m3/d。其中最大的排污口為W66,最小排污口為W62和W64。

2.3 排污口整治方案

2.3.1 廠區(qū)直排入河的排污口

對(duì)于臨河建筑物直接排入福隆電力排渠的22 個(gè)排污口,本次設(shè)計(jì)考慮在福隆工業(yè)區(qū)其余六條道路（其中福隆工業(yè)區(qū)三路現(xiàn)狀已有污水管道）,新建污水管道系統(tǒng),在兩側(cè)工廠周邊預(yù)留污水管道接入點(diǎn),最終統(tǒng)一進(jìn)入南畬朗污水處理廠處理后排放。

2.3.2 合流制管道入河的排污口

由于整個(gè)福隆村之前并未建設(shè)污水管道,污水主要通過(guò)合流制管道進(jìn)入水體,本排污口整治,已在福隆村生活區(qū)和工業(yè)區(qū)新建污水管道,本次設(shè)計(jì)主要通過(guò)排污口溯源的方式將排污口上移,通過(guò)上游的污水管道系統(tǒng)將污水收集,避免污水進(jìn)入河道,污染河涌水質(zhì)。

根據(jù)排污口溯源情況,以排污口W64為例,進(jìn)行合流制管道排污口的改造方案介紹?，F(xiàn)狀工業(yè)區(qū)內(nèi)無(wú)污水管道,均為合流制系統(tǒng),針對(duì)合流點(diǎn)做截流井進(jìn)行改造,將原來(lái)合流管道中的污水分離出來(lái)進(jìn)入新建污水管道系統(tǒng)。周邊道路有污水管道的可考慮對(duì)合流點(diǎn)直接改造接入現(xiàn)狀污水管道,并在廠區(qū)周邊進(jìn)行預(yù)留,廠區(qū)雨污分流改 造之后接入現(xiàn)狀污水管道系統(tǒng)。

3 目標(biāo)可達(dá)性分析

污染物流入地表水體,與水混合流動(dòng)運(yùn)移,在分子運(yùn)動(dòng)、水流紊動(dòng)和剪切流作用下發(fā)生濃度擴(kuò)散；污染物在化學(xué)或生物化學(xué)作用下發(fā)生轉(zhuǎn)化與降解,地表水中污染物濃度沿程改變并降低。本次模擬涉及的水體為東莞市東引運(yùn)河流域石排鎮(zhèn)水系,主要關(guān)心污染物沿程的濃度變化,使用 MIKE11系列的水動(dòng)力（HD）和水質(zhì)模塊（AD）,MIKE11水質(zhì)問(wèn)題要疊加在水動(dòng)力的結(jié)果上計(jì)算。

3.1 水動(dòng)力學(xué)模型

MIKE軟件是由丹麥水力研究所（簡(jiǎn)稱DHI）開(kāi)發(fā)的水動(dòng)力、水質(zhì)、水生態(tài)等數(shù)值計(jì)算模型。采用一維圣維南方程組,包括連續(xù)方程（質(zhì)量守恒定律）和動(dòng)量方程（牛頓第二定律）：

式中：Q為流量,m3/s；x為距水道某固定斷面沿流程的距離,m；A為過(guò)水面積,m2；t為時(shí)間,s；q為側(cè)向入流,m3/s；為動(dòng)量修正系數(shù)；g為重力加速度；h為水位,m；C為謝才系數(shù)；R為水力半徑,m。

3.2 水質(zhì)模型

MIKE11 對(duì)流擴(kuò)散模塊（AD）,用于模擬可溶性物質(zhì)和懸浮性物質(zhì)在水體中的對(duì)流擴(kuò)散過(guò)程,以定義各種污染物質(zhì)的衰減系數(shù)。MIKE11AD 采用的一維河流水質(zhì)模型基本方程：

式中：C為模擬物質(zhì)的濃度；u為河流平均流速；x為空間坐標(biāo)；t為時(shí)間坐標(biāo)；Ex為對(duì)流擴(kuò)散系數(shù)；K為模擬物質(zhì)的一級(jí)衰減系數(shù)。

3.3 模型空間

根據(jù)研究區(qū)的水系CAD圖和河道測(cè)量斷面的CAD圖,提取河網(wǎng)和斷面信息,將前期資料整理為MIKE識(shí)別的格式。本次三標(biāo)段模擬大小河道共29條。

3.4 水動(dòng)力模型計(jì)算邊界條件

MIKE11模型計(jì)算在一定時(shí)間內(nèi)水動(dòng)力達(dá)到穩(wěn)定,計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)為10 s。根據(jù)收集的相關(guān)資料,模型上邊界入流按恒定流計(jì)算,其中石排鎮(zhèn)的上邊界河流主要為東引運(yùn)河,利用東引運(yùn)河為分析區(qū)域提供水動(dòng)力外部邊界,考慮污水處理廠排放匯入河道的水量和天然徑流量的疊加,由于水文資料的限制,支流考慮概化為恒定入流的點(diǎn)源。根據(jù)調(diào)查收集到的排污口資料,鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)排污口數(shù)量較大,規(guī)模排口排污量大,資料詳細(xì),對(duì)河道水質(zhì)影響明顯,因此也概化為點(diǎn)源。模型下邊界在石牌境內(nèi)主要為東引運(yùn)河和海仔河出口常水位控制,見(jiàn)表2。

表2 模型計(jì)算水動(dòng)力邊界輸入條件

3.5 水質(zhì)模型計(jì)算邊界條件

根據(jù)收集的資料,水質(zhì)邊界按照恒定水質(zhì)濃度考慮,模型計(jì)算水質(zhì)邊界輸入條件見(jiàn)表3。

表3 模型計(jì)算水質(zhì)邊界輸入條件

3.6 模型參數(shù)率定及計(jì)算結(jié)果

根據(jù)《天然河道、灘地糙率參考表》并結(jié)合渠道及自然河道的現(xiàn)狀情況,糙率取值為混凝土渠道n取0.015～0.017,經(jīng)修砌的天然小渠道n取0.025～0.03,天然河道n取0.03～0.035。取值計(jì)算后計(jì)算結(jié)果合理,水動(dòng)力符合現(xiàn)狀情況。在水動(dòng)力計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上耦合水質(zhì)邊界及水質(zhì)參數(shù),計(jì)算石排鎮(zhèn)出境斷面的水質(zhì)指標(biāo)濃度。

水質(zhì)模型的參數(shù)主要包括擴(kuò)散系數(shù)和衰減系數(shù)。經(jīng)查閱研究資料,參考與該區(qū)域河道相似地形變化的水系,各條大小渠道和河道的擴(kuò)散系數(shù)取值范圍在1 m2/s～5 m2/s。本區(qū)域各污染物的衰減系數(shù)需要率定,選取干流東引運(yùn)河上的5 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面,根據(jù) 2019 年1 月～6 月流域內(nèi)現(xiàn)狀水平年水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面各指標(biāo)的均值,對(duì)模型進(jìn)行率定和驗(yàn)證。東引運(yùn)河干流沿程水質(zhì)模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比見(jiàn)圖1～圖3。

圖1 COD模擬與實(shí)測(cè)結(jié)果

圖2 NH3-N模擬與實(shí)測(cè)結(jié)果

圖3 TP模擬與實(shí)測(cè)結(jié)果

模擬結(jié)果表明,污染物進(jìn)入河流在輸移過(guò)程中通過(guò)物理、化學(xué)及生物的作用發(fā)生濃度衰減,通過(guò)衰減系數(shù)表示。研究區(qū)域COD、NH3-N、TP的衰減系數(shù)分別為0.3/d、0.11/d、0.08/d。

4 目標(biāo)可達(dá)性分析結(jié)論

本標(biāo)段共涉及5個(gè)行政區(qū),分別是橋頭鎮(zhèn)、企石鎮(zhèn)、石排鎮(zhèn)、松山湖北（生態(tài)園）、茶山鎮(zhèn),其中石排鎮(zhèn)水質(zhì)考核斷面為蓮湖新村。

為了確定鎮(zhèn)區(qū)出境斷面水質(zhì)滿足考核要求,通過(guò)鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)的河道采取治理措施,對(duì)工程實(shí)施后各鎮(zhèn)區(qū)出水的水質(zhì)變化進(jìn)行模擬。

1）現(xiàn)狀。在未采取治理措施前,石排鎮(zhèn)出境斷面水質(zhì)模擬計(jì)算得 COD、NH3-N、TP 濃度成果見(jiàn)圖4,出境水質(zhì)為劣V類水體。

圖4 水質(zhì)模擬現(xiàn)狀

2）治理措施后結(jié)果。石排鎮(zhèn)的主要渠道是海仔河,海仔河直接匯入東江,在對(duì)第三標(biāo)段其他鎮(zhèn)實(shí)施水環(huán)境綜合整治工程的同時(shí),以流域內(nèi)上游各支流治理均達(dá)標(biāo)為前提,海仔河的支渠采取清淤、生態(tài)修復(fù)活水保質(zhì)等工程措施,石排鎮(zhèn)出境斷面水質(zhì)為V類水標(biāo)準(zhǔn),見(jiàn)圖5。

圖5 工程實(shí)施后水質(zhì)模擬情況

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)計(jì)算,目前東引運(yùn)河流域石排鎮(zhèn)出境斷面水質(zhì)為劣V類,綜合整治工程實(shí)施后,石排鎮(zhèn)出境斷面水質(zhì)可達(dá)到V類,可為樟村斷面穩(wěn)定達(dá)標(biāo)提供保障。