鐘智鋒

（深圳市西部水源管理中心石巖水庫(kù)管理所，深圳 518101）

0 引言

保障飲用水安全，滿足人民群眾對(duì)飲用水水質(zhì)日益增高的需求，確保人民群眾身體健康是“以人為本、建設(shè)和諧社會(huì)、實(shí)現(xiàn)人與自然和諧及經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展”的頭等大事[1，2]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水資源的合理開(kāi)發(fā)利用逐漸成為一個(gè)突出問(wèn)題，特別是對(duì)于城市水源系統(tǒng)，其具有多水源、多用戶和多種輸配水工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[3，4]。因此，如何實(shí)現(xiàn)水資源的科學(xué)調(diào)度管理、滿足水資源的“水質(zhì)”“水量”的雙重資源屬性、提高城市飲用水的安全保障水平，是當(dāng)前水資源調(diào)配研究工作的重點(diǎn)[5]。

近年來(lái)，深圳市高度重視飲用水安全工作，于1992 年按照《飲用水水源保護(hù)區(qū)污染防治管理規(guī)定》的要求劃定了飲用水水源保護(hù)區(qū)，并于2015 年進(jìn)行修編，2018 年又再度劃定保護(hù)線。目前，寶安區(qū)轄區(qū)范圍內(nèi)劃定有鐵崗-石巖水庫(kù)、長(zhǎng)流陂水庫(kù)和羅田水庫(kù)飲用水水源保護(hù)區(qū)。通過(guò)深入調(diào)查、分析，發(fā)現(xiàn)水庫(kù)水質(zhì)存在諸多不穩(wěn)定因素，水源保護(hù)不充分。鑒于此，本文以鐵崗-石巖水庫(kù)為例，研究考慮水質(zhì)保障的水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)行方案。

1 工程背景

1.1 流域概況

工程地處寶安區(qū)東北側(cè)，位于鐵崗-石巖水庫(kù)流域范圍內(nèi)，涉及石巖街道、西鄉(xiāng)街道及航城街道。鐵崗水庫(kù)位于寶安區(qū)西鄉(xiāng)街道，水庫(kù)控制流域面積為64.00 km2，屬中型水庫(kù)。鐵崗水庫(kù)入庫(kù)支流包括九圍河、應(yīng)人石河、九龍坑河及石巖排洪渠，水庫(kù)下游泄洪通道主要為鐵崗排洪渠及西鄉(xiāng)河，黃麻布社區(qū)、九圍新村、料坑社區(qū)、塘頭村及應(yīng)人石村等社區(qū)均位于鐵崗水庫(kù)流域范圍內(nèi)。石巖水庫(kù)位于寶安區(qū)石巖街道西北角、茅洲河上游干流，水庫(kù)與公明區(qū)相鄰，距離石巖街道建城區(qū)不足2 km，水庫(kù)控制流域面積為44.77 km2，屬中型水庫(kù)。石巖水庫(kù)入庫(kù)支流包括石巖河、白坑窩、上屋河及天圳河，水庫(kù)下游泄洪通道主要為石巖排洪渠。石巖水庫(kù)流域范圍涵蓋整個(gè)石巖街道，包括官田社區(qū)、水田村、麻布村等。

1.2 水質(zhì)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

根據(jù)國(guó)家、省、市考核方案，水庫(kù)水質(zhì)達(dá)標(biāo)監(jiān)測(cè)考核點(diǎn)不僅限于水庫(kù)取水口，入庫(kù)支流口也將列入考核點(diǎn)。目前，鐵崗-石巖水庫(kù)入庫(kù)支流水質(zhì)指標(biāo)達(dá)不到規(guī)范要求，必須通過(guò)隔離轉(zhuǎn)輸?shù)拇胧┍Ｗo(hù)水庫(kù)水質(zhì)安全。水庫(kù)一級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)的水源大部分來(lái)自東江引水，引水水質(zhì)達(dá)到Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)。東江水通過(guò)暗涵或明渠引到建成區(qū)的各大水庫(kù)，沿途超過(guò)100 km，稍有不慎東江水就會(huì)受到污染。故此，必須采取高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求的水質(zhì)保障措施，保障東江水水質(zhì)。水庫(kù)水質(zhì)變差原因主要有以下幾個(gè)方面。

1）部分河域截污設(shè)施還未完全運(yùn)行實(shí)施，部分污水未能及時(shí)截流轉(zhuǎn)輸，致使河道存在一定的污水，一旦暴雨來(lái)臨，部分污水被帶入水庫(kù)，影響水庫(kù)水質(zhì)。

2）流域內(nèi)已有工程強(qiáng)調(diào)更多的是生產(chǎn)、生活用水的保障利用，但生態(tài)水資源的利用有待提升。

3）流域內(nèi)水庫(kù)水質(zhì)不穩(wěn)定。根據(jù)2014—2017年鐵崗-石巖水庫(kù)連續(xù)41 個(gè)月取水口處水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料，鐵崗水庫(kù)水質(zhì)優(yōu)于石巖水庫(kù)，石巖水庫(kù)水質(zhì)個(gè)別月份較差，其中，鐵崗水庫(kù)、石巖水庫(kù)分別有16，3 個(gè)月的水質(zhì)綜合指標(biāo)達(dá)到Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)；25，38個(gè)月的水質(zhì)綜合指標(biāo)達(dá)到Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。

4）九圍河及應(yīng)人石河等河道入庫(kù)口區(qū)域雨天溢流水體存在面源污染，造成庫(kù)尾區(qū)域水質(zhì)不佳，應(yīng)人石河因長(zhǎng)期存在此種情況，致使河口淤積，現(xiàn)場(chǎng)可嗅輕微臭味。

2 工程總體方案

根據(jù)HJ 338—2018《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》《廣東省飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)指引》，以及廣東省環(huán)保廳和深圳市人居委意見(jiàn)，進(jìn)入飲用水源水庫(kù)的水體需達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，在避免更大范圍水源區(qū)清拆的前提下，該工程目標(biāo)為在片區(qū)既有水質(zhì)保障工程成效的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)更高標(biāo)準(zhǔn)的水庫(kù)水質(zhì)保障工程措施，使入庫(kù)水體水質(zhì)達(dá)標(biāo)，即滿足Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。水源區(qū)包含建成區(qū)和生態(tài)區(qū)兩部分，建成區(qū)雨水是污染源控制的重點(diǎn)區(qū)域，應(yīng)與飲用水水庫(kù)隔離；而生態(tài)區(qū)雨水則是無(wú)污染的清潔水源，應(yīng)作為飲用水源直接入庫(kù)，與水源區(qū)范圍調(diào)整的原則保持一致，保留生態(tài)區(qū)雨水，剔除建成區(qū)雨水，通過(guò)工程措施使水庫(kù)匯水現(xiàn)狀發(fā)生變化，避免建成區(qū)雨水入庫(kù)，是唯一適用于該項(xiàng)目的水庫(kù)水質(zhì)保障方向。

2.1 調(diào)度分析過(guò)程

1）建成區(qū)繞排流量

根據(jù)水文分析成果（50 年一遇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)），鐵崗水庫(kù)流域范圍內(nèi)建成區(qū)主要排洪河道包括九圍河、應(yīng)人石河兩條支流，其中，應(yīng)人石河還需承擔(dān)石陂頭水庫(kù)下泄洪水；另外，現(xiàn)狀石巖水庫(kù)排洪渠東側(cè)0.85 km2建成區(qū)匯水也通過(guò)排洪渠下泄至鐵崗水庫(kù)，料坑麻布片區(qū)洪水分散行泄至鐵崗水庫(kù)；石巖水庫(kù)流域范圍內(nèi)建成區(qū)洪水主要通過(guò)石巖河匯流后排至石巖水庫(kù)。

2）建成區(qū)雨洪繞排方式

總體繞排方式可分為“調(diào)蓄后轉(zhuǎn)輸”和“直排轉(zhuǎn)輸”，其中，“調(diào)蓄后轉(zhuǎn)輸”的調(diào)蓄區(qū)又可分為“庫(kù)尾調(diào)蓄”和“庫(kù)外調(diào)蓄”。具體可總結(jié)為以下3 種形式：①庫(kù)尾調(diào)蓄后繞排。分別在鐵崗水庫(kù)九圍河口、應(yīng)人石河口、石巖水庫(kù)石巖河河口，通過(guò)在現(xiàn)狀庫(kù)尾設(shè)置生態(tài)堤，將庫(kù)尾區(qū)與主庫(kù)區(qū)形成實(shí)際分隔，庫(kù)尾作為建成區(qū)雨洪調(diào)蓄池，以減小繞排轉(zhuǎn)輸流量。②庫(kù)外調(diào)蓄后繞排。分別在鐵崗水庫(kù)支流九圍河、應(yīng)人石河、石巖水庫(kù)支流石巖河下游的陸域范圍內(nèi)新建調(diào)蓄池，將設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下的河道雨洪就地調(diào)蓄，然后再以較小的流量下泄外排。③直排轉(zhuǎn)輸。直接對(duì)九圍河、應(yīng)人石河、石巖河等入口位置進(jìn)行“改道”處理，通過(guò)新修明渠或挖隧洞形成河道延伸段，將設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下的建成區(qū)雨洪經(jīng)河道延伸段直接外排。

3）建成區(qū)雨洪繞排去處

鐵崗、石巖水庫(kù)位于深圳西部，鄰近珠江口，流域東側(cè)和南側(cè)以山地和陸域?yàn)橹?，北?cè)分布有茅洲河，西側(cè)珠江口沿岸入海河道較多，分布有機(jī)場(chǎng)外排渠、鐵崗水庫(kù)排洪渠、西鄉(xiāng)河等多條河道。

結(jié)合下游河道區(qū)位及地形高程，茅洲河、珠江口水系分別具備承泄石巖水庫(kù)和鐵崗水庫(kù)流域雨洪的豎向條件，可通過(guò)入河方式進(jìn)行繞排。

2.2 技術(shù)實(shí)施路線

根據(jù)石巖的東片區(qū)，鐵崗的九圍片區(qū)、料坑片區(qū)、應(yīng)人石片區(qū)等不同的措施策略，按照具體的方案流程，提出分區(qū)處理思路下的水質(zhì)保障技術(shù)路線。

1）考慮中上游段雨水收集通道，采用隧洞或暗涵的形式，在各個(gè)匯水分區(qū)雨水坡腳處設(shè)置分流溝，收集分區(qū)雨水后匯入石巖北清水隧洞。

2）在石巖河、九圍河等河口入庫(kù)庫(kù)尾設(shè)置生態(tài)堤并形成生態(tài)庫(kù)，將石巖建成區(qū)流域范圍內(nèi)的不達(dá)標(biāo)雨水與引用水水源區(qū)進(jìn)行隔離。小雨時(shí)，雨水進(jìn)入庫(kù)尾濕地區(qū)凈化后再排入下游河道；生態(tài)庫(kù)區(qū)建立水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，當(dāng)水質(zhì)達(dá)到入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)可進(jìn)入水源水庫(kù)。

3）完善市政雨水系統(tǒng)，利用現(xiàn)狀湖體作為2 號(hào)調(diào)蓄池，新建用于配水的轉(zhuǎn)輸箱涵。1 號(hào)調(diào)蓄池用于收集轉(zhuǎn)輸0～7 mm 的雨水，在現(xiàn)狀雨水箱涵上新建1 號(hào)閘門(mén)和2 號(hào)閘門(mén)，末端新建3 號(hào)閘門(mén)。1號(hào)閘門(mén)開(kāi)啟，2 號(hào)、3 號(hào)閘門(mén)關(guān)閉，0～7 mm 的初雨通過(guò)1 號(hào)閘門(mén)全部截流進(jìn)1 號(hào)調(diào)蓄池，當(dāng)1 號(hào)調(diào)蓄池內(nèi)水位達(dá)到設(shè)計(jì)水位時(shí)，1 號(hào)閘門(mén)關(guān)閉，2 號(hào)閘門(mén)開(kāi)啟，7～30 mm 的雨水進(jìn)入2 號(hào)調(diào)蓄池，當(dāng)2 號(hào)調(diào)蓄池內(nèi)水位達(dá)到設(shè)計(jì)水位時(shí)，2 號(hào)閘門(mén)關(guān)閉，3號(hào)閘門(mén)開(kāi)啟，大于30 mm 的雨水通過(guò)閘門(mén)流入水庫(kù)。新建1 座提升泵站，將1 號(hào)調(diào)蓄池內(nèi)的雨水提升到市政污水系統(tǒng)，進(jìn)污水廠處理；另一間泵房將2 號(hào)調(diào)蓄池內(nèi)的雨水提升到隧洞的預(yù)留豎井，通過(guò)轉(zhuǎn)輸處理后排放。

4）在高度城市化建成區(qū)，城市面源污染負(fù)荷加大，污染的初期雨水進(jìn)入河道是造成河流污染的主要原因之一，為此，需要對(duì)城市面源污染進(jìn)行控制、收集、轉(zhuǎn)輸及處理。鑒于此工程的特點(diǎn)，在沿河雨水口廣泛建設(shè)棄流井或調(diào)蓄池，豐富市政綠化用水，在雨水系統(tǒng)末端控制或利用初期雨水，可以結(jié)合料坑片區(qū)的分區(qū)處理系統(tǒng)同步實(shí)施。

3 水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)行方案

石巖生態(tài)庫(kù)運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)含4 座閘門(mén)，分別為石巖河口六孔分水閘、截流箱涵控制閘（石巖1號(hào)閘）、生態(tài)庫(kù)控制閘（石巖2 號(hào)閘）及茅洲河截流箱涵控制閘（石巖3 號(hào)閘），其中，石巖河口六孔分水閘始終維持現(xiàn)有運(yùn)行方案不變。石巖生態(tài)庫(kù)運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 石巖生態(tài)庫(kù)運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)示意圖

石巖生態(tài)庫(kù)前設(shè)濕地，濕地控制水位為32.70 m。石巖河來(lái)水首先進(jìn)入濕地，當(dāng)濕地內(nèi)水位超過(guò)32.70 m 時(shí)溢流進(jìn)入石巖生態(tài)庫(kù)。若連續(xù)3 d 無(wú)降雨，為防止?jié)竦貎?nèi)水質(zhì)惡化，需將濕地內(nèi)水放空至石巖生態(tài)庫(kù)并下泄至茅洲河。

石巖生態(tài)庫(kù)各工況下的運(yùn)行調(diào)度方案如下。

1）工況一：旱季，石巖生態(tài)庫(kù)從石巖河進(jìn)行補(bǔ)水，石巖1 號(hào)閘關(guān)閉，來(lái)水通過(guò)生態(tài)庫(kù)前置濕地進(jìn)入石巖生態(tài)庫(kù)，通過(guò)控制石巖2 號(hào)閘將生態(tài)庫(kù)水位控制在31.00～31.50 m，同時(shí)，關(guān)閉石巖3 號(hào)閘，將水排入茅洲河；來(lái)水為旱季漏排污水時(shí)，石巖1 號(hào)閘及石巖3 號(hào)閘開(kāi)啟，石巖2 號(hào)閘關(guān)閉，來(lái)水通過(guò)截流箱涵排至污水廠。

2）工況二：當(dāng)發(fā)生7 mm 以下初雨時(shí)，石巖1號(hào)閘及3 號(hào)閘開(kāi)啟，石巖2 號(hào)閘關(guān)閉，來(lái)水通過(guò)截流箱涵排至污水廠。

3）工況三：當(dāng)發(fā)生7 mm 以上、50 年一遇以下降雨時(shí)，石巖1 號(hào)閘關(guān)閉，來(lái)水通過(guò)生態(tài)庫(kù)前置濕地進(jìn)入石巖生態(tài)庫(kù)，此時(shí)若氣象部門(mén)發(fā)布黃色及以上暴雨警報(bào)，通過(guò)控制石巖2 號(hào)閘將石巖生態(tài)庫(kù)水位控制在汛限水位（31.00 m），同時(shí)，關(guān)閉石巖3 號(hào)閘，將水排入茅洲河；若氣象部門(mén)未發(fā)布黃色及以上暴雨警報(bào)，通過(guò)控制石巖2 號(hào)閘將石巖生態(tài)庫(kù)水位控制在景觀水位（31.50 m），同時(shí)，關(guān)閉石巖3 號(hào)閘，將水排入茅洲河。

4）工況四：當(dāng)發(fā)生50 年一遇以上降雨時(shí)，關(guān)閉石巖1 號(hào)閘，來(lái)水通過(guò)生態(tài)庫(kù)前置濕地進(jìn)入石巖生態(tài)庫(kù)，開(kāi)啟石巖2 號(hào)閘，關(guān)閉石巖3 號(hào)閘，將水排入茅洲河，當(dāng)生態(tài)庫(kù)內(nèi)水位超過(guò)38.00 m 時(shí)，生態(tài)庫(kù)內(nèi)洪水翻過(guò)溢流壩壩頂進(jìn)入石巖主庫(kù)，經(jīng)主庫(kù)調(diào)蓄后下泄。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)鐵崗-石巖水庫(kù)流域水質(zhì)存在諸多不穩(wěn)定因素，以及水源保護(hù)不充分等問(wèn)題，提出了考慮水質(zhì)保障的鐵崗-石巖水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)行方案。該方案在片區(qū)既有水質(zhì)保障工程成效的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)更高標(biāo)準(zhǔn)的水庫(kù)水質(zhì)保障工程措施，通過(guò)鐵崗-石巖水庫(kù)的聯(lián)合運(yùn)行方式，使入庫(kù)水體水質(zhì)達(dá)標(biāo)。該工程基于上游雨污分流、正本清源實(shí)施后，解決了旱季污染問(wèn)題，通過(guò)新建石巖河口生態(tài)庫(kù)，利用現(xiàn)有排出隧洞調(diào)蓄轉(zhuǎn)輸生態(tài)水體，為下游茅洲河實(shí)現(xiàn)生態(tài)補(bǔ)水，在保證水資源總量不減少的前提下，提高了生態(tài)用水比例，提升了河道社會(huì)效益。