南通虹桥片区水环境综合治理实践和探讨

金 炜，刘 华，季 颖

(南通市水利勘测设计研究院有限公司，江苏 南通 226006)

城市河道分布于城市人口密集居住区域，除具生命价值、自然生态属性之外，还提供了防洪排污、娱乐休闲等多项功能。随着城市化进程的加快和经济快速发展，城市河流成为人类活动与自然过程协同最为强烈的区域，城市河道被侵占、阻塞、破坏现象时有发生，加之部分建设年代较早的小区雨污分流不彻底，河道污染问题日益严重。

城市河道的层次结构和整体功能决定了水环境治理的系统、复杂、持续和高投入性，发达国家水环境治理的成功实践和探索多以流域为单元，统筹考虑水安全、水资源和水环境，形成了一系列科学合理的治理监督、管理模式和上下游协调机制。但总体来看现阶段国内水环境治理的技术仍不成熟，治理方案缺乏系统性、整治措施综合性、操作性不强，容易陷入“反复治、治反复”的僵局。

本文基于南通市虹桥片区水环境治理工程，从虹桥片区整体水系布局入手，深入剖析区域内水环境存在的问题，在内部控源截污的基础上提出通过水系连通、河道疏浚、调度优化等措施对片区水系进行综合整治，结合工程实施情况同步开展原型观测试验，监测区域重要节点的水文、水环境变化。根据原型观测成果分析，片区综合治理效果显著，区内河道流动性大幅增加，水质情况大幅改善。通过对该区域的城市河道治理方案的系统分析，以期为其他类似平原河网地区的城市水环境治理提供借鉴和参考。

1 概况

1.1 区域概况

南通市主城区地处长江口入海口北岸，南通市南部，境内河流纵横，土地平坦，地面高程一般在3.8～5.0m(废黄河高程，下同)。按照地形地势差异，南通市主城区分为崇川西片和海港引河片两个排涝片区。虹桥片区属于崇川区西片，包括任港以南、姚港路以西以南，长江以东区域，总面积10.7km2。

1.2 水系概况

区内现有河道17条(段)，为“两横一纵”的水系框架，“两横”为任港河、姚港河，“一纵”为倪虹河，排涝期间主要通过任港、姚港等汇流后经由各入江口门排出涝水。由于该区域开发建设年代较早，河道水系破坏严重，区内现有8条断头或卡口河段。

区内现有控制涵闸13座，除任港闸站、姚刚闸站、虹桥闸、战胜河闸站正常调度外，其余大部分日常处于关闭状态，区内水体整体流动性不佳。根据2019年4月水文、水质监测情况显示，区域内10个监测点位中，除了任港南侧主要进水口、倪红河出口处河道水体有流速外，其余河段均为滞留状态、少量河道处于干涸；内部水质情况除主要涵闸进口处水质较好外，中部环河、南部区域部分区域出现黑臭现象。

2 治理目标和思路

虹桥片区内大部分居民区建设于20世纪80～90年代，是南通市城市建设最早的区域之一，内部居住密集，人员非常集中，区内河道除了满足防洪除涝要求外，最主要的是满足区内居民对生态环境和景观的需求，因此该区域治理的目标主要从满足防洪除涝、消除黑臭河道、改善水生态环境等方面进行综合考虑。根据GB 3838—2002《地表水环境质量标准》[6]，一般景观要求水域需达到Ⅴ类水质，本次虹桥片区河道水质已达到景观用水标准。结合南通市委市政府要求以及周边居民述求，以打造“干净的河、流动的河、美丽的河”为最终治理目标。

本次区域水环境治理以系统化思维、片区化治理、精准化调度、长效化管护治水理念为指导，充分利用现有水利工程措施，贯通水系，盘活整个片区水系。优化调度方案，调整河道水量分配，实行片区内所有河道全面活水、持续活水、按需配水、高效活水、连片活水。

3 治理方案

3.1 引排布局

虹桥片区属于沿江地区的一个独立控制区域，区内地势基本无高差，河网水位基本一致，目前仅仅依靠战胜河闸站动力提水，维持内部水位控制需求，区内正常水位一般控制2.0～2.1m(废黄河高程，下同)，区内其他涵闸处于关闭或节制水位状态，局限于区内原有仅整治存在问题河道的形式，很难形成有效的治理方案。因此，需从全局系统考虑，充分发挥区域滨江地理优势，利用长江每日两涨两落的自然动力，构建区内日常畅流活水的新格局。

虹桥片区拥有任港、姚港两条通江河道，一引一排，利用潮位之间的水位差和时间差，形成由北向南的自然引退水格局。具体来说充分利用任港闸站引江优势，适当抬高任港河道水位至2.6～2.7m，利用任港河南线的虹桥闸、锅炉厂河涵、战胜河闸站等控制建筑物，向南侧合理分配流量进入虹桥区域，内部区域通过水系连通、河道疏浚、拓扑导流墙[7- 8]等贯通水系，利用内部现有控制建筑物调整河道分流比，最后汇入倪红河经姚港排入长江，从而实现区内河道的有序流动，如图1所示。

图1 虹桥片区引排方案总体布局图

3.2 工程措施

要实现虹桥片区水系自北向南流经区域内的所有河道，需通过对内部水系的全面综合整治，打通关键线路，选择合适方式处理断头河，确保水流的通畅是解决问题的关键之一。结合区域内实际情况，水系连通因地制宜采取了不同的贯通方式，主要包括明河贯通、涵管改造、拓扑导流墙以及疏浚恢复断面等方式，具体工程布置如图2所示。

图2 虹桥片区工程措施实施布置图

(1)虹桥南竖河、虹桥环河暗涵恢复明河工程；

(2)虹桥路一线过路圆涵改造工程；

(3)直角河西段、任港一河东段拓扑导流墙工程；

(4)虹桥环河疏浚工程。

4 治理成效

4.1 原型观测试验

原型观测试验主要包括现状本底观测、多方案比选观测、工程实施后观测。自2019年4月至2020年6月，结合工程实施情况、调度方案优化情况等因素，累计对虹桥片区进行了10次原型观测，时间跨度包括汛期和非汛期、包含每月的大汛和小汛等不同时间段。观测点布置主要包括进口、出口、关节点、重点关注河道等方面，虹桥片区内共布设10个固定观测点位，观测内容包括水文观测和水质监测两部分。

水文观测主要包括流量观测、流速观测、水位观测。主要观测畅流汇水过程中各河道、交汇点等区域的分流情况，为后期进行水量分配做基础。根据测流断面位置和设备安装情况，以及河道宽度、上下游河道和水流情况，流量测验采用流速仪桥测法。

水质监测主要包括氨氮、总磷、高锰酸盐指数、氧化还原电位、溶解氧、透明度6项指标。

根据原型观测成果显示，在区内同步实施控源截污的基础上，随着区内水系连通工程的实施、调度方案的优化，区内河道水体流动性、水质改善情况均取得了预期的效果。

4.2 水文观测成果

根据历次水文监测成果，结合工程实施起止时间综合分析，虹桥片区的河道水体流动性整体上得到了恢复，并维持相对稳定的流速和流量。

(1)工农河利用与任港交汇处的战胜河闸站，开闸自流引水进入片区内部，历次观测工农河均有流速，根据外侧任港河水位及涵闸开启高度不同，过闸流量随之变化，大部分时间维持在0.10～0.36m/s。

(2)虹桥南竖河至姚港一河的贯通工程在2019年5月份是施工完成，第4次(2019年7月4日)以后的历次观测，该河道流速均保持稳定，流速基本维持在0.05m/s左右。

(3)虹桥环河、姚港三河等在工程实施完成后，河道水体均恢复了流动性，河道平均流速基本保持在0.05～0.10m/s之间。

(4)通过水系连通、涵洞改造、河道疏浚等综合整治工程的实施，虹桥片区的主要河道逐步恢复了水体流动性，基本保持常态稳定有序流动如图3所示。

图3 虹桥片区水系整治前后部分河道流速变化图

4.3 水质观测成果

根据历次水质监测成果，以工农河、虹桥环河、虹桥南竖河为例进行分析。

(1)工农河自战胜河闸常态自流引水后，河道水质氨氮指标基本稳定维持在1mg/L以下，该项指标达到地表Ⅲ类标准；

(2)虹桥环河、虹桥南竖河自水系连通及控源截污工程完成后，河道水质整体改善明显，氨氮指标由原来的4.0～9.0mg/L迅速降低，工程实施后的连续7次观测中，有6次氨氮指标稳定在1mg/L以下，该项指标达到地表Ⅲ类标准。

(3)第8次(2020年5月29日)受降雨影响，部分地面径流入河，氨氮指标略有增加，但也能满足城市景观用水水质标准。

该片区历次检测氨氮、总磷指标变化情况如图4—5所示。

图4 虹桥片区部分河道氨氮指标历次检测情况

图5 虹桥片区部分河道总磷指标历次检测情况

5 结论

(1)系统思维，片区治理。

城市河道治理需从原有“就河治河”的观念中解放出来，将单条河道放入整个片区内来综合考虑，本文中出现的直角河、姚港竖河、姚港三河等均为黑臭水体，单条整治无法避免上下游河道对其的影响，将片区内的河道作为一个整体来系统考虑，先利用长江潮位优势确定片区的引退水路线，再深入区域内部畅通水系，优化调度合理分配水量，从而实现片区内所有河道的有效治理，恢复了河道的水体流动性，提升了整个片区的水环境质量。

(2)连通水系，自流活水。

本文中针对片区内河道断头、卡口、阻塞的不同情况，因地制宜的选择合适的连通方式，河道两侧用地条件不受限制时优先考虑明河贯通；河道断头处无法连通至其他河道的选择拓扑导流墙的形式贯通；河道通过道路或小区等区域断面较小时通过涵管改造、河道疏浚等恢复过流断面。只有连通的河网才能为区域防洪除涝、水资源的合理分配、水生态的恢复提供保障。

(3)原型试验，效果评价。

本次虹桥片区水环境治理从方案谋划到工程实施以及实施后效果评价的过程中，同步在片区内合理布设检测点位，开展了多次原型观测试验。工程实施前进行本底观测，过程中针对多种调度方案进行比选，完成后对治理措施效果进行评价，原型观测试验始终贯穿于片区治理的全过程，为工程方案的调整和调度方案优化提供指导。