摘 要：以長(zhǎng)江銅陵河段為例，研究長(zhǎng)江銅陵河段綜合治理工程施工期和運(yùn)行期水環(huán)境的變化，采用水質(zhì)模型預(yù)測(cè)了拋石護(hù)腳施工造成懸浮物的影響范圍和程度，分析其對(duì)下游飲用水水源保護(hù)區(qū)的影響。結(jié)果表明，水下拋石造成懸浮物濃度增加，影響范圍長(zhǎng)度約300～500 m，寬度約10～20 m。根據(jù)研究成果，提出了針對(duì)性的水環(huán)境保護(hù)對(duì)策措施。研究成果可為類似河道治理工程水環(huán)境影響研究提供參考。

關(guān)鍵詞：河道治理；水環(huán)境影響；水質(zhì)保護(hù)；銅陵河段

中圖分類號(hào)：X522 " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

河道整治工程是為穩(wěn)定河槽或縮小主槽游蕩范圍，改善河流邊界條件及水流流態(tài)采取的工程措施。工程多為涉水施工，會(huì)對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生一定不利影響[1]。長(zhǎng)江銅陵河段綜合治理工程是在已建護(hù)岸工程的基礎(chǔ)上，對(duì)銅陵河段的險(xiǎn)工險(xiǎn)段進(jìn)行防護(hù)治理，維持河勢(shì)和岸線穩(wěn)定，保障防洪安全。運(yùn)行期，在發(fā)揮防洪效益期間，河段綜合治理工程本身并不排放污染物，但工程施工活動(dòng)會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生擾動(dòng)，項(xiàng)目總體上歸類為生態(tài)影響類工程[2-3]。

針對(duì)河道治理，學(xué)者們開(kāi)展了不同層面的研究。胡春燕等[4]回顧了長(zhǎng)江中下游干流河道治理歷程和成效，結(jié)合新需求和新形勢(shì)，對(duì)長(zhǎng)江中下游干流河道治理進(jìn)行了展望。陳敏等[5]系統(tǒng)梳理了長(zhǎng)江中下游河道近年崩岸應(yīng)急整治工程，從保障長(zhǎng)江中下游地區(qū)防洪安全的角度，提出了針對(duì)性措施建議。盧金友等[6]對(duì)長(zhǎng)江中下游崩岸治理與河道整治工程現(xiàn)狀、存在的主要問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)。李金瑞等[7]分析了安徽省長(zhǎng)江崩岸應(yīng)急治理工程的效果，對(duì)比了工程實(shí)施前后崩岸預(yù)警等級(jí)變化，提出應(yīng)適時(shí)加固沖刷嚴(yán)重的護(hù)岸區(qū)，加快推進(jìn)重點(diǎn)河道治理與研究。王曉迪等[8]歸納了我國(guó)現(xiàn)階段河道治理工程對(duì)河流生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)面影響，根據(jù)現(xiàn)有河流生態(tài)環(huán)境特征提出了相應(yīng)的整治對(duì)策。陳云飛等[9]針對(duì)河道整治工程對(duì)河流生態(tài)環(huán)境的影響開(kāi)展了分析，討論了生態(tài)型護(hù)岸工程材料的應(yīng)用。

目前，學(xué)者們的研究主要集中在河道整治工程技術(shù)、存在問(wèn)題和工程材料等方面，對(duì)河道治理工程環(huán)境影響尤其是水環(huán)境影響研究較少。隨著生態(tài)文明建設(shè)的推進(jìn)，環(huán)境友好型工程建設(shè)需求越來(lái)越高，因此，需加強(qiáng)新形勢(shì)下河道治理工程水環(huán)境保護(hù)研究[10]。長(zhǎng)江銅陵河段拋石護(hù)腳工程在優(yōu)先保障防洪安全、河勢(shì)穩(wěn)定，同時(shí)兼顧生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求的原則下，盡可能地保留部分自然岸線。相關(guān)研究對(duì)新時(shí)期河道生態(tài)整治、水利工程水環(huán)境保護(hù)有一定的借鑒意義。

1 研究區(qū)域概況

長(zhǎng)江銅陵河段上起羊山磯，下迄荻港鎮(zhèn)，河道全長(zhǎng)59.9 km，流經(jīng)銅陵市樅陽(yáng)縣、銅陵市區(qū)、無(wú)為市等地。河道綜合治理工程建設(shè)涉及銅陵市義安區(qū)、郊區(qū)及銅官區(qū)等3個(gè)區(qū)。

銅陵河段河道為典型的鵝頭型多分汊河道，洲汊較多，河道形態(tài)十分復(fù)雜，綜合治理工程以穩(wěn)定銅陵河段河勢(shì)、實(shí)施崩岸薄弱環(huán)節(jié)治理、完善水利基礎(chǔ)設(shè)施為目標(biāo)，主要工程任務(wù)是依據(jù)《長(zhǎng)江流域綜合規(guī)劃（2012—2030年）》《長(zhǎng)江中下游干流河道治理規(guī)劃（2016年修訂）》，針對(duì)長(zhǎng)江中下游水沙變化的新形勢(shì)，在已建護(hù)岸工程的基礎(chǔ)上，對(duì)銅陵河段的險(xiǎn)工險(xiǎn)段進(jìn)行防護(hù)治理，維持河勢(shì)和岸線穩(wěn)定，保障防洪安全。

長(zhǎng)江銅陵河段綜合治理工程共布置16段護(hù)岸工程，總長(zhǎng)度約39.05 km，其中護(hù)坡工程長(zhǎng)度36.89 km，護(hù)腳工程長(zhǎng)度37.43 km。主要采用平順護(hù)岸型式，不改變沿岸水流流態(tài)，護(hù)岸段主要采用混凝土預(yù)制塊、雷諾石墊、四葉草護(hù)坡和混凝土植生塊型式，護(hù)腳主要采用拋石護(hù)腳。

工程占地為堤外灘地上靠近水域的條狀帶，占地區(qū)域包括護(hù)坡工程區(qū)、灘面整治區(qū)、施工生產(chǎn)生活區(qū)、施工道路區(qū)。占地類型主要為耕地、林地、草地、水域及水利設(shè)施用地等（見(jiàn)圖1），共涉及5處飲用水水源保護(hù)區(qū)。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與評(píng)價(jià)方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

水質(zhì)數(shù)據(jù)采用長(zhǎng)江銅陵河段2020—2022年常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料。2022年6月委托監(jiān)測(cè)單位在工程治理河段上游、沿線取水口、支流匯入口等開(kāi)展了補(bǔ)充監(jiān)測(cè)，設(shè)置了5個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括pH、溶解氧、懸浮物、高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量COD、五日生化需氧量、氨氮、總磷、石油類等。

2.2 研究方法

2.2.1 水質(zhì)評(píng)價(jià)方法

采用水質(zhì)指數(shù)法開(kāi)展地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)。

一般性水質(zhì)因子（隨著濃度增加，水質(zhì)變差的水質(zhì)因子）的指數(shù)表達(dá)式為

式中，Sij 為評(píng)價(jià)因子i 的水質(zhì)指數(shù)，Sij ＞1 表明該水質(zhì)因子超標(biāo)；Cij為評(píng)價(jià)因子i 在j 點(diǎn)的實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)代表值（mg/L）；Csi為評(píng)價(jià)因子i 的水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)限值（mg/L）。

溶解氧（DO）的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計(jì)算式為

式中：SDO，j 為溶解氧的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，SDO，j ＞1表明該水質(zhì)因子超標(biāo)；DOj為溶解氧在j點(diǎn)的實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)代表值（mg/L）；DOs為溶解氧的地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（mg/L）；DOf" 為飽和溶解氧濃度（mg/L），對(duì)于河流，DOf" = 468/（31.6+T），T為溫度。

pH值的指數(shù)計(jì)算公式：

式中：SpH，j 為pH值的指數(shù)，SpH，j ＞1表明該水質(zhì)因子超標(biāo)；pHj為pH實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)代表值；pHsd、pHsu分別為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中pH值的下限值、上限值。

2.2.2 水質(zhì)預(yù)測(cè)模型

根據(jù)施工特點(diǎn)和銅陵段河道及水流特征，選擇穩(wěn)態(tài)平面二維模型進(jìn)行水質(zhì)預(yù)測(cè)模擬，預(yù)測(cè)參數(shù)為懸浮物。

（1）水質(zhì)預(yù)測(cè)模型

式中：C（x，y）為縱向距離x、橫向距離y點(diǎn)的污染物濃度（mg/L）；m為污染物排放速率（g/s）；u為斷面流速（m/s）；h為斷面水深（m）；Ey為污染物橫向擴(kuò)散系數(shù)（m2/s）；Ch為河流上游污染物濃度（mg/L）；k為污染物綜合衰減系數(shù)；My為污染物橫向混合系數(shù)（m2/s）；H為河寬（m）；u*為摩阻流速（m/s）；I為多年平均比降，取值0.152×10-4；α為無(wú)量綱系數(shù)，取值0.6；g為重力加速度。

（2）模擬時(shí)段。本工程水下拋石施工時(shí)間段為11月—次年3月底，預(yù)測(cè)采用最不利條件時(shí)段（1月）計(jì)算拋石護(hù)岸對(duì)水質(zhì)的影響。

（3）模擬河段。選取涉及飲用水水源保護(hù)區(qū)的5段治理工程開(kāi)展水質(zhì)模擬預(yù)測(cè)。

2.2.3 計(jì)算條件與參數(shù)選取

2.2.3.1 污染源

經(jīng)預(yù)測(cè)分析，工程拋石施工擠壓河水、沖擊河床帶動(dòng)的泥沙流量為0.5 m3/s，泥沙含量約3 000 mg/L，污染物排放速率為1.5 kg/s。

2.2.3.2 水文、泥沙數(shù)據(jù)

采用上游大通水文站的水文、泥沙數(shù)據(jù)。三峽蓄水后大通水文站多年平均水位為6.63 m，流量為27 263 m3/s，含沙量0.15 kg/m3。

2.2.3.3 水下地形數(shù)據(jù)及流速

涉及飲用水水源保護(hù)區(qū)施工段平均河寬、水深和平均流速，根據(jù)工程設(shè)計(jì)階段水下地形測(cè)量及流速模擬成果獲得，模擬河段名稱及特性見(jiàn)表1。

2.2.3.4 邊界條件

取最不利月份1月監(jiān)測(cè)值，背景泥沙含量為15 ～20 mg/L。

2.2.3.5 其他參數(shù)

污染物綜合衰減系數(shù)k取值為0.5。

3 結(jié)果與討論

3.1 區(qū)域水環(huán)境現(xiàn)狀

工程所在區(qū)域位于長(zhǎng)江干流銅陵河段。主要地表水污染物來(lái)自長(zhǎng)江兩岸銅陵市（樅陽(yáng)縣、郊區(qū)、銅官區(qū)、義安區(qū)）工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活污水匯入。工程所在河段共有入河排污口9處，入河廢污水排放量約13 414.9萬(wàn)t，COD排放量約4 603.9 t，氨氮排放量約1 015.4 t。工程所在區(qū)域面源污染主要來(lái)自農(nóng)村生活、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖和種植業(yè)氮磷流失。工程區(qū)面源污染物COD、氨氮、總氮、總磷年總?cè)牒恿糠謩e約為1 412.33、34.03、160.84、22.79 t。

工程水域水質(zhì)執(zhí)行地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，其中涉及飲用水水源一級(jí)保護(hù)區(qū)的水域水質(zhì)執(zhí)行地表水II類標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)銅陵市生態(tài)環(huán)境局網(wǎng)站發(fā)布的水環(huán)境質(zhì)量月報(bào)，2020—2022年，工程所在河段常規(guī)監(jiān)測(cè)斷面均滿足相應(yīng)水質(zhì)目標(biāo)要求，工程河段水質(zhì)現(xiàn)狀良好。

3.2 施工期水環(huán)境影響

工程主要影響范圍為護(hù)岸沿線附近，影響區(qū)域呈狹窄的線形或點(diǎn)狀分布。主體施工主要包括土石方工程施工、水上護(hù)坡施工和水下護(hù)腳施工。土石方工程的主要影響范圍為開(kāi)挖區(qū)、臨時(shí)堆填區(qū)等；護(hù)坡工程施工主要影響范圍為護(hù)岸沿線，水上削坡作業(yè)可能導(dǎo)致近岸水域懸浮物含量增加；護(hù)腳工程影響范圍為水下拋石區(qū)附近河段，可能導(dǎo)致施工河段及下游懸浮物含量增加，對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生一定影響[11-12]。

施工期水環(huán)境污染源主要為生產(chǎn)廢水和生活污水[13-14]。生產(chǎn)廢水包括水下拋石含泥廢水、混凝土拌和及養(yǎng)護(hù)廢水等，生活污水主要為施工及管理人員產(chǎn)生的生活廢水。施工期間廢水產(chǎn)生量不大，主要污染物為SS、COD、NH3-N等，且均為間歇、分散排放。本工程含泥、含油和堿性廢水量較小，處理后可用于場(chǎng)地灑水抑塵，不外排。因此，重點(diǎn)對(duì)水下拋石護(hù)腳施工產(chǎn)生的水環(huán)境影響進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。

采用水質(zhì)模型預(yù)測(cè)水下拋石施工對(duì)水環(huán)境的影響。5個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2。

泥沙含量在不同的河流中差異很大，同一河流中不同的水期變化也較大，因此，《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）未規(guī)定各類水體懸浮物指標(biāo)。本研究以5 mg/L作為允許升高最大濃度進(jìn)行評(píng)價(jià)，即懸浮物濃度增加5 mg/L以上區(qū)域?yàn)樗聮伿┕さ挠绊懛秶?。由圖2可知，各主要施工段水下拋石影響范圍長(zhǎng)度約300～500 m，寬度約10～20 m；施工點(diǎn)下游110 m處懸浮物濃度增加量為7～10 mg/L，懸沙濃度增量約為10 mg/L，影響范圍長(zhǎng)度約130 m，寬度約10 m。

工程對(duì)水源保護(hù)區(qū)的影響主要表現(xiàn)在涉水施工所引起的水體懸浮物濃度間歇性上升?？傮w而言，這種影響是局部的、有限的、暫時(shí)的[15-16]，會(huì)隨著涉水施工活動(dòng)的結(jié)束而逐漸消失。

3.3 運(yùn)行期水環(huán)境影響

目前，長(zhǎng)江銅陵河段崩岸段植被覆蓋差，形成較大面積的裸露坡面和松散土方，遇雨季易產(chǎn)生水土流失。工程實(shí)施后岸坡得到加固，有利于減少崩岸段水土流失和含泥污水入江量，有利于保護(hù)所在河段水環(huán)境質(zhì)量。工程投入運(yùn)行后，河勢(shì)趨于穩(wěn)定，有利于取水設(shè)施運(yùn)行和保障城市供水安全。

4 水環(huán)境保護(hù)對(duì)策措施

4.1 施工期廢水處理

施工期生產(chǎn)廢水主要包括混凝土拌和機(jī)沖洗廢水、機(jī)械車(chē)輛沖洗廢水、混凝土養(yǎng)護(hù)廢水、施工船舶油污水、生活污水等，主要產(chǎn)生在施工場(chǎng)地區(qū)域。

混凝土拌和機(jī)沖洗及混凝土養(yǎng)護(hù)廢水主要污染物為pH和懸浮物。每個(gè)施工場(chǎng)地布置1處中和沉淀設(shè)施，在場(chǎng)地周?chē)O(shè)置集水溝，堿性廢水經(jīng)集水溝收集后，進(jìn)入中和沉淀池，處理后回用于混凝土拌和系統(tǒng)和場(chǎng)地灑水降塵[17]。

機(jī)械車(chē)輛沖洗廢水主要污染物為懸浮物、石油類。工程僅設(shè)施工車(chē)輛機(jī)械停放場(chǎng)，停放期間將會(huì)產(chǎn)生沖洗廢水。在每個(gè)施工場(chǎng)地布置1處簡(jiǎn)易隔油處理設(shè)施，施工場(chǎng)地車(chē)輛停放場(chǎng)洗車(chē)臺(tái)下布置排水溝，車(chē)輛停放場(chǎng)周邊布置集水池，收集排水溝內(nèi)的機(jī)械清洗廢水，在集水池末端設(shè)隔油板，集水池出口處設(shè)薄壁堰溢流出水。每隔10～15 d清除隔油板壁聚積的廢油，交由具有危險(xiǎn)廢物處置資質(zhì)的單位處理[18-19]。

工程施工過(guò)程中預(yù)計(jì)產(chǎn)生船舶艙底油污水64.53 m3/d，平均含油濃度為5 000 mg/L。施工船舶在機(jī)械的下部安裝油污水艙或油盤(pán)收集含油廢水，施工船舶油污水交由有資質(zhì)的單位接收處理。

針對(duì)水下拋石含泥廢水，在施工作業(yè)面下游100 m布置防泥幕簾，減少水中懸浮物濃度，迅速恢復(fù)至其背景濃度。

施工人員生活污水采用生活污水成套設(shè)備進(jìn)行處理，出水用于周邊耕地灌溉。糞渣根據(jù)實(shí)際產(chǎn)生情況，一般依托周邊環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)處理，每半個(gè)月清理一次。

工程施工過(guò)程中通過(guò)加強(qiáng)施工活動(dòng)管理、優(yōu)化水廠處理工藝、在飲用水水源保護(hù)區(qū)內(nèi)水下施工作業(yè)下游布設(shè)防泥幕簾、對(duì)取水口采取針對(duì)性的安全防范措施、建立應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制、處理突發(fā)事件等，確保了施工期間飲用水水源地水質(zhì)安全。

4.2 運(yùn)行期水質(zhì)保護(hù)

運(yùn)行期應(yīng)完善工程區(qū)域水環(huán)境管理，加強(qiáng)沿線飲用水水源地水質(zhì)保護(hù)，嚴(yán)格控制河道兩側(cè)新增污染源。加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)宣傳力度，提高居民環(huán)境保護(hù)意識(shí)。設(shè)立禁止在河道兩岸堆置和存放廢渣、生活垃圾、糞便及其它廢棄物的警示牌[20]。開(kāi)展水質(zhì)監(jiān)測(cè)，及時(shí)洞悉水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)制定水環(huán)境應(yīng)急治理策略，落實(shí)好風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案，保障工程區(qū)域河段水質(zhì)安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

長(zhǎng)江銅陵河段現(xiàn)狀水環(huán)境質(zhì)量良好，滿足相應(yīng)水質(zhì)管理目標(biāo)要求。施工期廢水全部回收利用不外排，各主要施工段水下拋石造成懸浮物濃度增加，影響范圍長(zhǎng)度約300～500 m，寬度約10～20 m。運(yùn)行期應(yīng)加強(qiáng)工程河段水環(huán)境管理，確保水質(zhì)安全。本文重點(diǎn)預(yù)測(cè)分析了拋石護(hù)腳施工對(duì)懸浮物的影響，對(duì)其他污染物的影響范圍和程度模擬較少，后續(xù)還應(yīng)加強(qiáng)懸浮物對(duì)其他污染物遷移的影響對(duì)比研究。

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Water Environment Protection in Riprap Engineering：Case Study on Tongling City Reach of the Yangtze River

CHEN Xiaojuan，JING Zhaoxia，BI Xue，WANG Xiaoyuan

（Changjiang Water Resources Protection Institute，Wuhan 430051，China）

Abstract：We investigated changes in the water environment during the construction and operation phases of comprehensive river management project in Tongling section of the Yangtze River. We employed a water quality model to predict the scope and intensity of suspended solids impact resulted from underwater riprap construction. Furthermore，we analyzed its influence on downstream drinking water source protection area. Result shows that the affected area of increased suspended solids concentration caused by underwater riprap spans approximately 300 to 500 meters in length and 10 to 20 meters in width. Based on these findings，we propose some targeted measures for water environment protection to offer references for the study of water environmental impacts of similar river regulation projects.

Key words：river regulation；water environment impact；water quality protection；Tongling section of the Yangtze River