封閉混亂、結(jié)構(gòu)復(fù)雜...源頭暗涵化河道這樣處理

2022-09-26 19:00:00 0 雙良環(huán)境

城鎮(zhèn)快速發(fā)展過(guò)程中，小型河道特別是源頭段落因基流量小、斷面較窄等原因，易被民用住房、商業(yè)建筑、城鎮(zhèn)道路等構(gòu)筑物和公共設(shè)施覆蓋形成暗涵，廣泛存在于城鎮(zhèn)和城郊水系范圍內(nèi)，是黑臭水體形成的重要污染來(lái)源。暗涵化的河道治理需要依據(jù)暗涵的空間屬性、排水系統(tǒng)特征和城鎮(zhèn)規(guī)劃定位等內(nèi)外部特征“因涵施策”，結(jié)合實(shí)際案例并以污染負(fù)荷最大削減為原則開(kāi)展系統(tǒng)治理，注重采用由問(wèn)題到源頭的治理邏輯和近遠(yuǎn)期結(jié)合的綜合措施，實(shí)現(xiàn)暗涵的治理效果不斷提升。

隨著城市黑臭水體治理的持續(xù)開(kāi)展，小型河道的暗涵段落具有封閉混亂、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特征，成為最棘手的問(wèn)題之一。對(duì)暗涵實(shí)施簡(jiǎn)單截污或末端截流處理的方式無(wú)法滿足河道水質(zhì)持續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的需求，反而造成水體黑臭反復(fù)現(xiàn)象。本文通過(guò)深化對(duì)暗涵形成的規(guī)律認(rèn)知，系統(tǒng)闡述治理思路和技術(shù)手段，并結(jié)合實(shí)際案例為同類暗涵治理提供參考借鑒。

01 源頭水系演變與暗涵問(wèn)題出現(xiàn)

1.1 城鎮(zhèn)河網(wǎng)源頭水系衰減與消失

城鎮(zhèn)化發(fā)展帶來(lái)了城市河流水系衰減、水面率下降、支流退化、河網(wǎng)復(fù)雜度下降等系列問(wèn)題。1960年代至2010年代年長(zhǎng)三角地區(qū)河網(wǎng)密度整體呈下降趨勢(shì)，河網(wǎng)密度減少近20%，高度、低度城市化地區(qū)源頭支流衰減劇烈，衰減幅度分別為28. 45%、68.34%。武漢市城市水系板塊在2000—2010年間的變化過(guò)程中整體呈現(xiàn)出由復(fù)雜無(wú)規(guī)則向簡(jiǎn)單化轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)，河湖水系數(shù)量、密度、面積均呈持續(xù)減少的變化趨勢(shì)。

水系的縮減，源頭河道面臨更大的消失壓力。例如美國(guó)2008年Baltimore City地區(qū)，相比較未開(kāi)發(fā)狀態(tài)，20%的河道消失，而匯水面積為10~104 hm2的小型源頭溪流河網(wǎng)被覆蓋達(dá)到66%。小型河道及源頭河道最容易受到忽視而被侵占暗涵化。在國(guó)內(nèi)，2000年以后南京消失的城市中小河流有20多條，無(wú)主管河塘湖泊大量被填埋。深圳市20世紀(jì)80年代至2005年，河網(wǎng)總長(zhǎng)度減少17%，其中小型源頭河道大量減小，半徑長(zhǎng)度為1~2 km范圍成為河網(wǎng)消失的主要區(qū)域，2005年至2019年暗涵長(zhǎng)度由61.7 km增加至348 km。以上為典型城市源頭河流消失及暗涵化的縮影。

1.2 暗涵化河道治理相關(guān)進(jìn)展

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)部分學(xué)者開(kāi)始重視河道溝渠覆蓋暗涵化的問(wèn)題，深圳市龍華區(qū)觀瀾河流域主要支流暗涵段的污染情況調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，暗涵對(duì)下游水體水質(zhì)影響十分顯著，主要污染為氨氮和總磷。上海、廈門等大中型城市高密度城區(qū)內(nèi)暗涵的雨季溢流污染控制對(duì)于地表水環(huán)境提升具有重要意義。國(guó)內(nèi)外許多城市均在嘗試復(fù)原河道。深圳市木墩河過(guò)去是一條暗涵臭水溝，2019開(kāi)始木墩河暗渠復(fù)明工程，現(xiàn)已打造為國(guó)內(nèi)暗涵整治樣板工程。韓國(guó)首爾市2003年拆除長(zhǎng)達(dá)5.9 km的高架，打開(kāi)河上混凝土板清淤補(bǔ)水，重現(xiàn)清溪川潺潺溪流。美國(guó)紐約市為減少CSO溢流污染的長(zhǎng)期控制方案中（LTCPs），計(jì)劃將部分暗涵進(jìn)行生態(tài)明渠化處置。明渠化是最佳的處理方式，而受空間和資金約束，大部分暗涵整治的重點(diǎn)仍是控源截污為主體的治理思路。

02 源頭暗涵化河道成因及動(dòng)態(tài)過(guò)程

2.1 暗涵化河道形成原因

因暗涵化河道與市政排水暗涵形式上均為封閉空間，城鎮(zhèn)規(guī)劃和建設(shè)期間由于定位不同和認(rèn)識(shí)不足等原因，容易造成混淆處理，加之河道管理重視程度不足，大量源頭或小型河道裁彎取直、明渠加蓋或被箱涵替代，從而形成常見(jiàn)的暗涵。暗涵化河道根據(jù)暗涵段河道的上下游位置分類為上游暗涵、中游暗涵、下游暗涵及組合暗涵。

天然河渠在轉(zhuǎn)變?yōu)榈叵掳岛?，由于缺乏光照和充足的溶氧，河道的生態(tài)功能逐漸退化。為滿足周邊生產(chǎn)和生活需求，暗涵內(nèi)普遍存在內(nèi)部污水直排、合流制排口溢流排放、生活垃圾堆積及其他不利因素造成涵內(nèi)淤積和厭氧發(fā)酵，河流功能逐漸演變?yōu)榕潘δ埽兓闆r見(jiàn)表1。以上原因，造成的水質(zhì)惡化和重度黑臭成為暗涵化河道的典型特征。

表1 暗涵化河道功能變化對(duì)比

2.2 暗涵化河道的動(dòng)態(tài)形成過(guò)程

在無(wú)序的用地開(kāi)發(fā)和排水系統(tǒng)建設(shè)情況下，以河道駁岸物理形態(tài)和污染源輸入描述小型河道暗涵黑臭化過(guò)程：自然河道（駁岸成自然沖刷狀態(tài)，僅少量面源污染）-輕干擾河道（駁岸受水利和農(nóng)業(yè)改造，存在散居生活排水、小型工業(yè)企業(yè)排水和農(nóng)業(yè)面源）-重干擾河道（兩岸人口聚集，住宅、公共建筑、商業(yè)設(shè)施、過(guò)河橋涵等沿河而建，駁岸逐漸硬質(zhì)化，坡率增大或成垂直駁岸狀態(tài)，承接沿岸生活污染、工業(yè)污染及面源污染等）-暗涵化河道（通過(guò)垂直駁岸加蓋、樁基礎(chǔ)建筑或市政路橋覆蓋、直接修建涵洞等形成變?yōu)榘岛?，接納并輸出污染）。

03 源頭暗涵化河道的系統(tǒng)整治

源頭暗涵化河道整治應(yīng)積極遵循“預(yù)防為主”及“主動(dòng)修復(fù)”的思路，首先宜結(jié)合城市綜合規(guī)劃和排水系統(tǒng)規(guī)劃等上位條件，避免現(xiàn)狀河道再走暗涵化的路子，為河道解決“存在”和“存續(xù)”問(wèn)題。其次為現(xiàn)狀暗涵在既定的空間條件下結(jié)合各類改造工程，尋求最佳的工程技術(shù)解決方案。

3.1 河道與城市博弈和融合

整治暗涵需首先解決生態(tài)紅線管控問(wèn)題，統(tǒng)籌生態(tài)保護(hù)與城鎮(zhèn)發(fā)展之間的矛盾，對(duì)于小流域源頭河道要注重保護(hù)，積極修復(fù)，控制污染，合理處置好河道與排水系統(tǒng)之間的相互關(guān)系見(jiàn)圖1。

圖1 紅線保護(hù)與城市發(fā)展關(guān)系

3.2 暗涵化河道系統(tǒng)化治理思路

暗涵化河道治理是水環(huán)境綜合治理，特別是黑臭水體治理的關(guān)鍵“黑箱”部分，國(guó)內(nèi)外有很多暗涵治理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。對(duì)于現(xiàn)狀暗涵化河道，需按照調(diào)查分析、明確目標(biāo)、確定原則及工程應(yīng)用的系統(tǒng)治理思路進(jìn)行最優(yōu)化處置，見(jiàn)圖2。

圖2 暗涵化河道系統(tǒng)治理路線

3.3 確定治理一般原則

暗涵化河道治理可根據(jù)其內(nèi)外部特征及目標(biāo)情況確定不同的治理方式，在確定具體技術(shù)方案前需擇取適用的一般原則，總體原則為：

暗涵河道治理服務(wù)于整體水環(huán)境目標(biāo)實(shí)現(xiàn);
允許條件下，優(yōu)先明渠亮化、生態(tài)化處理;
源頭削減，過(guò)程控制的思路下開(kāi)展近治理;
以控源截污為核心，重點(diǎn)控制污水直排和合流制排口溢流污染;
暗涵排口整治應(yīng)以暗涵普查、排口溯源和源頭改造為基本手段;
暗涵整治與排水系統(tǒng)改造靈活結(jié)合，注重近遠(yuǎn)期治理;
合理選擇底泥清淤方式，優(yōu)先資源化利用;
結(jié)構(gòu)安全可靠，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理，運(yùn)營(yíng)維護(hù)方便。

3.4 主體工程技術(shù)選擇

在適用的治理原則下，應(yīng)以河道整體水環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)和外部條件選擇相應(yīng)主體工程技術(shù)方案，主體工程主要介紹明渠化改造及控源截污治理內(nèi)容如下：

3.4.1 明渠化改造

暗涵化改造明渠化改造最有效的治理方式為借助城鎮(zhèn)舊城改造、水系統(tǒng)綜合治理、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的契機(jī)，克服征地拆遷困難，打開(kāi)暗涵頂部蓋板還原自然河道。

自然河道的還原在平面上宜充分利用騰退的空間，將調(diào)查的河床及歷史上的河灘地納入其中；縱斷面上需形成交替的深潭和淺灘，引蓄水構(gòu)筑物宜合理設(shè)置；橫斷面上應(yīng)減少規(guī)則的矩形斷面，讓河床能夠有一定的擺動(dòng)幅度，盡量預(yù)留水陸生態(tài)過(guò)渡帶。

3.4.2 控源截污治理

暗涵在控源截污后應(yīng)實(shí)現(xiàn)其河道水質(zhì)特征，與排水系統(tǒng)協(xié)同實(shí)現(xiàn)雨污水“各行其道”，全面準(zhǔn)確的排口調(diào)查及溯源條件下，根據(jù)目標(biāo)水質(zhì)和水環(huán)境容量，對(duì)所有點(diǎn)源實(shí)施截污改造并有效控制初雨污染和合流制溢流污染。暗涵在不同排水體制下的改造方式見(jiàn)表2，不同條件下或不適宜，應(yīng)靈活選擇。

表2 暗涵控源截污治理

3.4.3 靈活處置及改造利用

（1）在不影響行洪的條件下，通過(guò)增加智能控制設(shè)施，將蓋板暗涵轉(zhuǎn)換為隧道調(diào)蓄設(shè)施，控制中小降雨強(qiáng)度下的污染“零入河”，實(shí)現(xiàn)初期雨水和合流制溢流污染有效控制。

（2）利用暗涵化河道旁側(cè)市政道路空間，結(jié)合河道斷面進(jìn)行橫斷面改造，將暗涵打開(kāi)塑造柔性護(hù)岸和開(kāi)放空間，接納透水路面的下滲雨水的同時(shí)形成蓄滯空間和局部的雨水自凈區(qū)域。

04 源頭暗涵化河道改造案例

西南地區(qū)某地一源頭型河流基本情況見(jiàn)圖3，該河流總長(zhǎng)1.2 km，為國(guó)家黑臭水體治理重點(diǎn)督辦項(xiàng)目，其中暗涵化長(zhǎng)度比例達(dá)70%以上，按照系統(tǒng)治理思路對(duì)改暗涵進(jìn)行最優(yōu)化處置。

4.1 暗涵基本情況

河道分為暗涵段及下游自然河道段，除暗涵為合流制外，其他區(qū)域管網(wǎng)為分流制排水系統(tǒng)。其中，下游自然河道在原控制性詳細(xì)規(guī)劃中取消，為防護(hù)綠地。暗涵段周邊大部分為現(xiàn)狀工業(yè)用地，涵身緊挨城市支路，無(wú)空間恢復(fù)為明渠河道。

經(jīng)方案論證，爭(zhēng)取下游自然河道區(qū)域恢復(fù)為藍(lán)線，避免水體繼續(xù)暗涵化，按照規(guī)劃定位打造成為重要的區(qū)域性生態(tài)廊道和居民親水休憩區(qū)；上游暗涵實(shí)施需進(jìn)行控源截污和源頭管網(wǎng)改造，減少對(duì)下游河道的污染轉(zhuǎn)移。

4.2 暗涵治理的內(nèi)外部特征調(diào)查

（1）涵身特征?？傞L(zhǎng)約800 m，暗涵位于上游源頭段，斷面尺寸5.4 m×4.0 m,鋼筋混凝土與漿砌片石擋墻加蓋形式，簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)。

（2）水體特征。水質(zhì)情況：重度黑臭，主要指標(biāo)如圖4治理前階段；流量情況：晴天污水+山體存蓄水，雨天合流制排水。

（3）排水特征。排水體制：源頭分流制-過(guò)程合流制；排澇能力：斷面基本滿足行洪需求，無(wú)明顯區(qū)域內(nèi)澇情況；排口數(shù)量：暗涵內(nèi)部12+源頭排水管網(wǎng)混錯(cuò)接。

（4）沿線情況。業(yè)態(tài)分布：工業(yè)企業(yè)及居住小區(qū)；建筑關(guān)系：部分橫跨暗涵化河道；人口情況：人口密集，數(shù)個(gè)大型社區(qū)及醫(yī)療衛(wèi)生企業(yè)。

（5）政策背景。位于規(guī)劃生態(tài)廊帶范圍；環(huán)保重點(diǎn)督查黑臭水體；暗涵排水重度黑臭，居民反應(yīng)強(qiáng)烈。

4.3 暗涵外部管網(wǎng)普查+排口溯源+拓?fù)潢P(guān)系分析

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，暗涵內(nèi)共有13處雨污合流排口、3處污水排口、8處雨水排口，雨污合流排口、污水排口總數(shù)中市政管網(wǎng)排口占20%，企業(yè)排口占80%。準(zhǔn)確評(píng)估暗涵中滲流流量大小，同時(shí)通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)方案和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證管網(wǎng)普查資料中管道拓?fù)潢P(guān)系的合理性，在排水分區(qū)內(nèi)選擇了17處點(diǎn)位進(jìn)行為期一周的水量監(jiān)測(cè)，動(dòng)態(tài)評(píng)估暗涵排水情況。

4.4 治理原則及工程技術(shù)措施

（1）根據(jù)區(qū)域規(guī)劃，暗涵化河道所在區(qū)域?yàn)楣I(yè)用地及居住用地，且均為建成區(qū)，且無(wú)區(qū)域改造計(jì)劃，無(wú)法實(shí)現(xiàn)河道明渠化生態(tài)處理，需按照“保留改善”方式治理。

（2）暗涵位于整個(gè)河道上游，且源頭為分流制排水體制建設(shè)區(qū)域，宜按照“雨污分流能分須分；全面提高出水水質(zhì)”原則，減少對(duì)下游河道的污染輸出，消除黑臭水體，保障長(zhǎng)制久清。

（3）通過(guò)管網(wǎng)普查及溯源，污水主要來(lái)源于暗涵內(nèi)排口及暗涵上游分流制排水管道。涉及截污工程因工程范圍和用地條件限制無(wú)法一次性實(shí)施，暗涵治理需分期進(jìn)行并設(shè)置臨時(shí)相應(yīng)設(shè)施。

（4）截污系統(tǒng)建設(shè)。一期建設(shè)截污系統(tǒng)接納直排口及截留式合流制排水口污水，二期針對(duì)源頭分流制管網(wǎng)進(jìn)行廠區(qū)或居住區(qū)內(nèi)部混錯(cuò)接改造?？紤]截污系統(tǒng)分期建設(shè)，過(guò)程污水及合流制溢流污水進(jìn)入暗涵，在暗涵末端及暗涵中段設(shè)置臨時(shí)截水墻和截流管，旱季及小雨期間截留至新建污水干管中。近期工程完成后，對(duì)二期優(yōu)化改造范圍的廠區(qū)及居住區(qū)范圍內(nèi)部進(jìn)行排水管網(wǎng)改接，進(jìn)一步降低源頭污水排放和初期雨水污染。待截污系統(tǒng)建設(shè)完成后取消臨時(shí)設(shè)施，提高截污管網(wǎng)內(nèi)部污水濃度，減小下游污水處理廠處理負(fù)荷。

（5）遠(yuǎn)期海綿化改造及暗涵周期維護(hù)。

4.5 暗涵治理效果

通過(guò)綜合治理判斷和工程技術(shù)應(yīng)用，暗涵在治理前和分期控源截污后，暗涵出口水質(zhì)明顯改善，水質(zhì)情況見(jiàn)圖4。下游水體透明度（大于50 cm）和ORP（均值約75）均值滿足消除黑臭水體標(biāo)準(zhǔn)，主要指標(biāo)達(dá)到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。因遠(yuǎn)期源頭園區(qū)范圍內(nèi)部的混錯(cuò)接、初雨污染及涵內(nèi)沉積底泥污染緩釋等原因，降雨過(guò)后暗涵出水水質(zhì)仍有輕微反彈現(xiàn)象。

圖4 分期治理效果水質(zhì)情況

05 結(jié)語(yǔ)

（1）源頭暗涵化河道治理受城鎮(zhèn)已開(kāi)發(fā)建設(shè)條件約束，治理難度高，需求資金大。在新時(shí)代城鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)領(lǐng)域，應(yīng)摒棄先暗涵化后治理的開(kāi)發(fā)方式，按照生態(tài)建設(shè)思路，嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)紅線，在城鎮(zhèn)中保留河道的自然形態(tài)，保持河網(wǎng)水系密度，避免支流發(fā)育程度繼續(xù)降低。

（2）政策引導(dǎo)下，國(guó)土空間規(guī)劃應(yīng)嚴(yán)格保護(hù)河道藍(lán)線、紅線，結(jié)合新城基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和老舊城區(qū)改造，暗涵化河道治理在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的條件下優(yōu)先實(shí)施生態(tài)明渠化改造，改善河道水質(zhì)，提供更加自然的城市河流生態(tài)系統(tǒng)。

（3）源頭暗涵化河道的整治要有系統(tǒng)化的治理思維，實(shí)施“因涵施策”，針對(duì)不同的調(diào)查特征，采取基于空間位置和近遠(yuǎn)期結(jié)合的主體工程技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前水環(huán)境目標(biāo)，并預(yù)考量遠(yuǎn)期目標(biāo)的可達(dá)性。

（4）作為保護(hù)生態(tài)紅線的重要支撐，城鎮(zhèn)源頭河道保護(hù)對(duì)應(yīng)的流域面積臨界值納入政策材料和規(guī)劃依據(jù)應(yīng)進(jìn)行積極的探索和研究。美國(guó)清潔水法及FEMA的泛洪管理中對(duì)小型河道（溪流）進(jìn)行了定義，但無(wú)特別清晰的保護(hù)措施；國(guó)內(nèi)也缺乏相關(guān)尺度和方法的系統(tǒng)研究。

原標(biāo)題：源頭暗涵化河道形成過(guò)程與系統(tǒng)治理思路