深圳市石岩河水质改善长效机制研究

王 健，彭金华

(深圳市水务规划设计院有限公司，广东 深圳 518000)

石岩河位于深圳市宝安区石岩街道，属于茅洲河水系，河道流经水田、三祝里、塘坑、塘头片区，最后汇入石岩水库，流域集雨面积27.05 km2。本次河道长度总长度为10.44 km，干流河长6.44 km。随着石岩街道社会经济发展和人口激增,河道水环境问题日益突出，且持续恶化，水体自然生态与环境景观基本丧失，受水体厌氧硝化产生硫化氢等恶臭气体的影响，河道两岸臭气污染严重，不仅严重影响了人们的日常工作与生活，而且对社会经济发展与当地居民生产生活安定构成了潜在的威胁。为此，笔者以改善河道水质为目标，提出了几种对于河道水质改善方案思路，研究长效机制，从水资源效益、实施效果和经济效益3个方面进行比较。

1 石岩河截污工程建设现状

为收集石岩河片区污水，石岩河部分区域早期已开展了排污管网工程建设；近期为截流漏排污水，又开展了石岩河截污工程建设，但随着片区发展，已建管网区域仍有漏排污水口不断出现，导致大量漏排污水直排入河。鉴于河道下游石岩水库水源地的保护，近期又建成了《深圳市石岩水库截污工程》，该工程以总口截流的方式对石岩河片区漏排污水及混流水进行高标准截流，截流规模为89 m3/s，确保石岩河水质达标入库。但随着城市污水系统的建，总口截流在保护水源水质的同时，也截流了大量水资源，减少了水库本地水资源的利用量，降低了水库的水资源效益。据测算，石岩水库石岩河口以上集雨面积为25.4 km2，区域内除了建成区外，还有13.41 km2的生态控制区，占石岩河全流域面积的52.8%，此部分可利用的水资源也随着石岩水库截污工程的实施而大部分截流到水库以外。已建截污治污工程发挥的作用及存在的问题评估见表1。

表1 已建截污治污工程实施效果评估表

综上分析，已建沿河截污工程无法100%截流入河排污口，目前仍有约7.23万m3/d漏排污水入河，河道水体处于劣Ⅴ类状态；而新建的水库截污工程仅考虑了水库水源的保护，未考虑石岩河沿河水质的改善，并且导致流域内大量水资源的流失。

2 石岩河水质改善方案思路

结合以上评估，本文从石岩河污染治理和石岩水库水资源利用等不同层面上提出3种不同的治理思路。

思路一：基于现状污水系统，以截流旱季漏排污水为主的完善截污方案(见图1)。该思路基于现状沿河截污管网，维持现有n0=1的截流倍数，补漏拾遗，对存在截污盲区的河段沿河埋设截污管、对周边已有截污干管河段增设截污支管，截流未截排污口污水至截污干管内，实现旱季漏排污水100%截流，并将旱季支流解放的清洁基流补至干流中，改善河道水环境。

图1 完善截污方案总体思路图

思路二：基于石岩河水质改善，以截流旱季漏排污水为主、削减雨季入河面源污染为辅的沿河截流方案(见图2)。该思路基于石岩河的水质改善，不考虑石岩水库水资源的恢复利用，按照5倍截流倍数新建沿河截污系统，保证旱季污水100%截流，并削减雨季部分入河面源污染；并将旱季支流解放的清洁基流补至干流中，增加水环境容量，增强水体自净能力，改善河道水环境。

图2 沿河截流方案总体思路图

思路三：基于石岩河水质改善及水资源利用，截流旱季漏排污水和削减雨季入河面源污染并重的沿河强化截流方案(见图3)。该思路基于石岩河口已建总口截排工程，按照截排工程确定的设计降雨日进行降雨径流和面源冲刷过程推算，并以入库水质COD指标达到地表水Ⅲ类作为控制条件，确定石岩河沿河截流系统截流规模，保证旱季污水100%截流，雨季面源污染大部分不入河；同时结合已有的山体截洪沟和新建的清洁雨水转输管，解放河道旱季基流，剥离生态区雨季清洁雨水，增加水资源利用量，实现城区污染不入河，清洁雨水不入城，清洁基流不混流，达到减负、增容、开源的三重效益。

图3 强化截流方案总体思路图

3 截流工程方案比较

3.1 设计方案及实施效果分析

以下对3种思路对应的方案进行分析比较见表2。

由表2分析可知，完善截污方案具有投资小、不改变现有污水系统的优点，但其无法实现100%截流，且对新增污水口及混流口的适应性较差；截污效果不稳定，截污井易被堵塞，污水返冒入河；雨季截流时，泥沙大量进入市政污水干管，影响市政污水系统正常运行，故本工程不推荐该方案。

沿河截污方案在旱季可实现对支流的基流剥离，对应基流量为210万m3/a；对超过截流管标准的降雨条件下，还需启用石岩水库截排工程，利用截排隧洞对混流污水进行转输，此方案的缺点是造成生态区水资源的损失，损失量约594.4万m3/a，即对生态控制区比例较大的石岩河流域，本方案水资源利用效率较差。

强化截流方案可剥离生态控制区9.81 km2，由此产生的基流及清洁雨水量为630万m3/a，该部分水量在本地饮水水源缺乏和境外引水代价高昂的困境中显得非常宝贵，且结合河道水质改善对片区的水资源利用进行挖潜，符合低碳、环保的生态文明建设理念，对片区的水资源分配具有重要的战略意义。以此同时，强化截流方案采用跟已建的石岩水库截排工程一致的截流标准，在截流标准内通过建成区和生态控制区水量的剥离，将建成区混流污水通过已有截排隧洞转移到库外，可削减石岩河94%的径流负荷，既有效地保护了水库水质和宝安区约600万公众的饮水健康，又体现了新旧工程的良好匹配和衔接性。

表2 截污治污思路综合比较

沿河截流和强化截流两种方案均可达到旱季石岩河河道水质改善及石岩水库入库水质保护的目标，但雨季条件下，强化截流方案在水源保护和水资源利用的结合方面具有较大的优势。

3.2 经济效益分析

为进一步分析强化截流方案的合理性，拟结合两者的投资及效益对比分析，进行方案的经济合理性论证。

与沿河截流方案相比，强化截流方案每年可增加剥离清洁雨水量420万m3。这部分水量不仅可以增加石岩水库的水资源量，而且可以减少下游污水处理厂处理量，相对效益分析如下。

(1)工程投资对比。强化截流方案工程投资为1.52亿元，沿河截污方案工程投资为0.83亿元，投资差额为6 939万元。

(2)运行费用测算。强化截流方案相对增加的维修费参照类似工程，按增加投资的1%计，相应增加的年运行费用为69.39万元。

(3)水资源效益分析。强化截流方案相比沿河截污方案可增加剥离清洁雨水量420万m3，按影子水价为1.87元/m3，经计算可产生的水资源效益为785.4万元。

(4)效益经济评价分析。仅考虑污水及水资源两部分效益，经计算，本方案对比沿河截污方案增加投资的相对经济内部收益率为10.57%，大于8%；经济净现值1 845.92万元，大于0；效益费用比1.27，大于1。

如考虑健康、环境改善等社会效益以及土地升值效益分摊，则本项目实施效益更佳。

4 结 语

强化截流方案产生的社会经济效益较大，发挥了水资源利用效率，可实施性强,相应的投资增加合理，在提出的3种水质改善方案中具备明显优势。

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[1] 深圳市市政设计研究院有限公司. 深圳市宝安区污水系统专项规划(2005-2020年)[R].广东深圳:深圳市市政设计研究院有限公司,2005.

[2] 石岩河综合整治工程(一期)可行性研究报告[R].广东深圳：深圳市水务规划设计院有限公司,2014.

[3] 深圳市水务局. 深圳市水务发展“十二五”规划[R]. 广东深圳: 深圳市水务局, 2011.

[4] 深圳市宝安区环境保护和水务局.宝安区水资源公报(2010-2014年)[M]. 广东深圳：深圳市宝安区环境保护和水务局, 2014.