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1、荊門市竹皮河流域（城區段）水環境綜合治理方案,/2016-07-22,一、水系概況二、主要水環境問題三、總體思路與治理目標四、系統方案設計五、具體治理工程六、工程建設規劃七、可達性分析,匯報提綱,荊門市概況,荊門位于湖北省中部，全境以山地為主，轄境南部接江漢平原，全市國土面積1.24萬平方公里，2013年末全市常住人口288.72萬人。隨著長江經濟帶戰略的提出，兼有湖北“一帶兩圈”區域發展戰略，荊門市既占“兩圈”地理之便，又享“兩圈”政策之利，成為交匯兩圈城市群的重要活力廊道。,竹皮河流域水系分布,竹皮河流域水系基本特征,竹皮河屬季節性雨源性河流，降雨分布不均勻；一般正常流量為1.21m3/s2、，枯水流量為0.40.5m3/s；自然徑流量除暴雨期較大外，平時則很小；近些年上游支流經常出現干涸。原河道斷面為梯形，河寬5-42米，水深0.5-4米。,竹皮河流域土地利用概況,荊門竹皮河（城區段）流域面積128.5 km2，其中居住用地34.4 km2，占流域面積26.7%；公共建筑用地、工業用地和道路用地，占比均約為17%；其中中心城區幾乎全部為城市建設用地。,水系格局特點,竹皮河流域，從上游至下游分別為瀏河、海慧溝、王林港及楊樹港等。（1）典型的干支流格局，水系結構相對簡單，支流流程短，坡降大。（2）流域地勢呈西北高，東南低河流為典型山區河流，受季節性影響較大。（3）竹皮河為雨源型河流，3、源短流積，防洪壓力較大。,河流水環境現狀,河岸帶破壞嚴重,河道內有建筑垃圾堆積；工業廢水處理不徹底；河岸有丟棄的生活垃圾,水體流速低、生態退化,水體流速較低對河道水質具有不利影響：為藻類生長創造有利環境，不利于水體的復氧,水體污染特點水質情況,竹皮河水體功能劃定為類水體，采用GB3838-2002地面水環境質量標準中所對應的標準來評價其水質。竹皮河城區段河流水體COD和氨氮等耗氧污染物的超標率和超標倍數均較高，污染嚴重。,（由荊門環境保護局提供）,單因子水質參數超標倍數（20022007）,（張洪斌等，人民長江，2010）,2011年水質數據,水污染特點內源污染,對底泥的營養鹽和重金屬指標進行4、發現，氮、磷超標相應標準，污染較嚴重。其中鎘超標3.22倍，砷超標1.6倍，其他指標均在標準以內。,大量淤泥造成河渠水體持續黑臭。水體溶解氧被淤泥中污染物大量消耗，氧的缺乏降低了水體的自凈能力，使水體轉化為厭氧環境，生成黑臭物質；淤泥降低了水體行洪能力和自凈能力。大量淤泥的存在堵塞了河道，對水安全和水生態健康帶來了嚴重影響。,內源污染嚴重,河流水污染主要癥狀,多種污染物并存，耗氧污染嚴重主要負荷來源于點源（城鎮生活污水和工業廢水，占55-83%）黑臭程度：底泥污染嚴重，部分緩流河段出現一定程度的黑臭，水體氨氮、COD超標現象嚴重。,典型城市黑臭水體，氧虧效應顯著，黑臭程度嚴重，主控污染物COD5、氨氮,當大量有機物和氨氮進入水體，在好氧微生物的生化作用下，消耗了水體中大量的氧氣，使水體轉化為缺氧狀態，致使厭氧細菌大量繁殖，有機物腐敗、分解和發酵使水體變黑、變臭；動植物殘體在缺氧狀態下腐敗后形成的腐殖質類物質，通常帶有較深的顏色，在光線折射下顯示出棕紫色(類似湖泛后期的顏色)；缺氧條件下三價鐵的微生物還原導致還原態鐵向上覆水體擴散，同時硫酸鹽還原菌作用產生還原態硫化物，Fe2+和 H2S 進一步反應生成的FeS是黑色，以膠體和吸附于微細顆粒物形式存在，表現出黑色。,水體為什么會發黑,因此可以用溶解氧或氧化還原電位作為景觀水質評價的核心指標，其中的溶解氧指標也是國際通用的核心水質評價指標6、。,水體致黑機理,有機硫,硫酸鹽,硫酸鹽還原菌,H2S,S、硫化物,HS-、S2-,Fe2+,Fe3+,FeS,上覆水,沉積物,400mv,-200mv,200mv,0,-350mv,Eh值,氧 化,沉 淀,還原,有機質,有機硫,有氧呼吸,NO3-還原,Mn還原,Fe（）還原,SO42-還原,CH4生成,水體發黑主要是由于吸附了黑色FeS、MnS等金屬硫化物的懸浮顆粒所致,水體發臭機理,水體發臭主要是因為厭氧微生物對有機污染物的轉化過程中產生了大量H2S、硫醇、氨和胺等氣態污染物,溶解有機物的生物氧化氨氧化：水中存在氨，硝化作用會消耗溶解氧水底沉泥有機質分解水生植物的腐敗作用無機還原性物質的氧7、化,河流水體耗氧過程,核心指標：溶解氧輔助指標：BOD，氨氮，水量，流速，水溫,黑臭水體治理相關水質指標？,中國地表水環境質量標準（GB3838-2002）,達標水處理過程中，BOD大部分已被消耗，入河主要是難降解的COD，對河流耗氧量DO的貢獻有限；統計表明，CODMn小于10mg/L，CODCr至少在30-40mg/L以下時，DO達3mg/L以上；統計表明，CODCr在20mg/L以下時，DO達到6mg/L以上的概率能達到80%以上。,河流耗氧過程的COD控制原理和溶解氧目標解析,COD成分圖,生態保護目標：NH3-N濃度1 mg/L（保證80%水體的毒性閾值低于HC5）供水水源目標：NH8、3-N濃度0.7 mg/L（南方水廠氯胺消毒工藝的控制量）,流域水體以一般景觀為目標的NH3-N控制的閾值分析,按照監測數據統計得到的NH3-N的耗氧閾值（未排除BOD影響，數據來自2004-2009年八個重點流域的25727個監測數據）,流域水體以生態保護或飲用水源保護為目標的NH3-N控制的閾值分析,主控水質指標確定原則：提高河流溶解氧,一般景觀水體標準：DO 3-5mg/L（-類)，COD 30-40mg/L（-類)，氨氮 2-3mg/L（稍微超類),加大耗氧物質減排與控制降低污廢水排放總量控制COD、氨氮入河減少初期雨水入河量消除內源（淤泥）耗氧提高水體覆氧能力增加環境基流提高水流流速9、河道生態建設與恢復水生態健康河流生態岸邊帶結構完整河流水生態系統功能完整提高水體自凈能力的環境工程措施,黑臭水體治理主要技術措施,問題綜合診斷,1、污水收集率很低，城市排水系統設施欠缺,近年來，荊門城市建設發展迅速，但城市市政基礎設施不足，未形成完整城市排水系統。截止到2011年，荊門市已建成排水管渠620 km，其中雨污合流管渠315 km，分流制污水管道305 km，分流制污水管道主要集中在南城區及部分東城區。竹皮河流域范圍的污水排水系統，以竹皮河截污干管為骨架，以城市道路下合流管道為支管。,已實施截污段：截污干管破損嚴重 滿負荷運行 溢水口低于蓄水位 管道中形成阻水，溢流,存在問題,未實10、施截污段：工業廢水、生活污水直接排入竹皮河,2、城市截污工程問題突出,3、現有污水廠處理能力與區域污水排放量不匹配,4、城市化快速發展，臨河生活垃圾、建筑污染堆放,及時清理和外運社區或建筑垃圾，可以降低垃圾對社區環境和水環境的影響。調查結果表明，竹皮河不同河段都存在大量垃圾存放，沒有得到及時清理和外運的問題。大量垃圾的堆置，產生大量廢液和有毒氣體，嚴重影響了當地居民的身體健康，對城市面貌造成負面影響，垃圾滲濾液進入河流或地下水，影響了區域水環境。,污水管網,部分河段沿岸為建筑工地，施工現場開挖地面在雨水沖刷下水土流失嚴重，導致河道淤積；大量建筑垃圾堆積于河道，對河道造成污染。,地表徑流TN和氨11、氮都遠超過地表水V類水標準，如果未對初期雨水進行有效截留，初期雨水進入水體后會加劇河流、湖泊水環境惡化,5、下墊面硬化比例較高，初雨徑流與合流制溢流污染嚴重,武漢城市集水區，1.3km22005年6月10日，35.0 mm,6、河流連通性弱，防洪安全問題突出,防洪標準：根據荊門市中心城區防洪規劃，荊門城區總體防洪標準按照100年一遇標準設防；穿越中心城區的一般河道按50年一遇設防。分段設壩蓄水，雖有水但不是活水，即使周期性換水，大多時候蓄水是又黑又臭，與河道治理目標相背，且弊端眾多：筑壩后壩內河水與管內污水互滲；截污干管溢水口低于蓄水位；筑壩后河床容易淤積泥砂；,目前整個竹皮河城區段共有7座壩12、，其中攔砂壩3座、攔淤壩1座、攔水壩3座。其中3座攔水壩分別位于瀏河島、龍泉公園、月牙島下游。,7、河岸沖刷嚴重，河岸帶結構完整性破化，多樣性低，景觀效果差,水體COD和氨氮降解系數,對于自然河流，夏季COD和氨氮衰減系數最高。在非汛期，COD和氨氮衰減系數又較夏季降低，為0.33和0.32。對于黑臭水體，DO常年在2 mg/L以下，水生態功能幾乎完全喪失，COD和氨氮降解率在0.1左右，遠低于水質和水生態狀況較好的河段。,8、水環境監管能力有待加強,荊門中心城區基礎設施建設不足，雨/污水收集管網建設滯后于城市發展，地表徑流污染未得到有效控制。區域水環境規劃尚處初級階段，城市排水體制以雨污合流13、為主，降雨期溢流污染嚴重。區域缺乏水質-水量監控網絡，河流分區管理與環境執法依據不足。區域水環境智能管理體系尚未建立，河流管理缺乏科學性、精確性。,治理目標確定原則,主控水質指標：城市景觀水體功能標準河流水生態指標：仿自然河流岸態，水動力保障水安全指標：滿足區域防洪標準,1、功能性：城市河流屬于高度干擾、人工調控型，自然結構弱化，強調生態服務功能，景觀良好2、安全性：防洪與水資源調蓄3、階段性：需求導向，遠近結合,治理目標,竹皮河達到地表水IV類標準，河流滿足防洪安全要求，生態景觀良好，生態服務功能健全,第一階段（2016年2017年）：初效階段保障河流基本流量，無垃圾、無漂浮物，透明度適中，14、基本消除河流黑臭。河流水質達到一般景觀水體標準，主要指標DO5 mg/L；COD 30 mg/L；氨氮23 mg/L。第二階段（2018年2020年）：穩定達標階段保障河流流量，水體清澈，全河段徹底消除黑臭，河道生態景觀良好。河流水質達到地表水IVV類標準，主要水質指標DO 6 mg/L；COD 2030 mg/L；氨氮 1.52 mg/L。,系統方案設計流程,污染源分析 排污口調查,排污口45個、雨水溝6條，排污涵5條。沿河排污口主要分布在海慧溝上游區段，和竹皮河下游化工廠房集中的區段，排污口類型包括明渠、涵管及臨河直排等。,按照荊門市中心城區排水專項規劃（2013-2030），2015年中15、心城區的綜合污水量為36.1萬m3/d，污水排放系數為80%，污水處理率為88%。,（說明：直排污水水質情況參考武漢地區城市污水污染物平均濃度；污水處理廠水質按一級B標準排放限值確定）。,污染源分析 入河點源負荷,污染源分析 入河面源負荷,荊門竹皮河（城區段）面積128.5 km2，其中居住用地34.4 km2，占流域面積26.7%；公共建筑用地、工業用地和道路用地，占比均約為17%；面源TSS年負荷為17923.2 t/a，COD年負荷為7537.5 t/a，TN年負荷為460.3 t/a，TP年負荷為53.2 t/a，氨氮年負荷為63.0 t/a。道路用地，占流域面積17.7%，面源污染負16、荷占30%，是面源負荷的主要來源。,水體現狀環境容量估算與負荷分配,水環境容量是水環境單元在特定的環境目標下所能容納污染物的量。,結合相關資料初步估算，竹皮河流域城區段水環境現狀容量氨氮約為125t/a，COD約為6656t/a。,區域負荷分配是將水環境容量自實施主體分配到控制單元、排污口和污染源的過程。,負荷總量COD 15785t/a,氨氮 886t/a；為實現水質目標，分單元進行負荷削減，共削減COD 9129t/a，氨氮761t/a。,瀏河單元,海慧溝單元,竹皮河城區段單元,水系連通與水安全保障工程目標,水系連通重點工程：實現城區100年一遇，河道50年一遇,1、底泥清淤工程（20公里17、）瀏河 凱龍停車場上游；凱龍停車場至匯合口海慧溝海慧河二號橋至海慧河一號橋；海慧河一號橋至匯合口；其他支溝竹皮河城區段匯合口至青龍觀橋；青龍觀橋至水庫；江山水庫（若有必要）,2、河道防洪標準提升工程海慧河段（，）瀏河段（，）竹皮河段（，）,竹皮河流域水利設施新建及改造工程,1、新建及改造攔河閘壩7處瀏河段（2處）海慧溝段（2處）竹皮河段（3處）將城區段已有閘壩進行改造，升級為電控液壓翻板壩；新建閘壩建議均采用翻板壩，即可沖沙清淤又可保證行洪安全。2、防洪涵洞維護及擴能,河流流量與水資源保障總體要求,符合防洪規劃要求，保障區域防洪行洪能力；非常規水源資源化及合理化利用；水質目標可達及區域生態質量18、提升；根據區域地形地貌特征，保障水利調控經濟性、科學性；通過流量保障工程，實現區域水系的動態連通性。,山區城市河流環境流量特點要滿足枯水期生物棲息地所需的水量,解決河道斷流或露灘問題；要有滿足城市水環境質量要求的稀釋凈化水量；滿足城市景觀功能要求。,竹皮河城區段流量確定,河流生態流量選擇的依據：維持河道水質的最小稀釋凈化水量；維持河流水生生態系統穩定所需要水量；維持河道外生態需水量，包括河岸植被需水量、相連濕地補給給水水量等。,Tennant法 針對美國河流12種生境類型調研獲得,備注：以原河流平均流速為基準，若相應生境類型提升，則比例應有所提高。,R2-CROSS法 科羅拉多水利局（197319、年）,備注：以生境(水生生物)考慮，建議平均流速不低于0.3m/s；濕周率是現狀過流斷面上流體的周界線與原河槽過流斷面的周界線的比值。,建議：整體工程方案實施后竹皮河城區段流量不低于原流量的30-50%；以生境計，流速不低于0.3m/s，流量約為0.5m3/s。,河流流量與水資源保障工程目標,竹皮河流域城區段流量保障工程比選,方案一,方案二,方案三,方案一：外調水源，利用四干渠從漳河水庫調水向瀏河及海慧溝補水；方案二：利用污水處理廠尾水進行補水；方案三：通過區域健康水系統構建，并通過區域水平衡對區域水資源統籌調控。,污染源,后果,需求,生活污水,工業污水,初期雨水,雨污混流直排入河,如何協調流20、域范圍內截污與水量保障？如何協調經濟投入與黑臭消除迫切性？,措施,污水處理廠擴容提標、尾水深度凈化,目標,點源污染負荷消減80%以上，污水處理廠滿足城市發展需要，出水尾水凈化后作為內生水源補給入河,排水系統與污水廠提標改造工程目標,近期（2016-2020）沿河截污干管設計合適截留倍數,遠期（2020以后）關鍵地區雨污分流,沿河截污干管建設工程,沿河截污干管與雨污截流井布置形式,優點：截污效果好，截流量可控截流污水水質穩定，利于污水廠運行,合流制截留倍數確定,截留倍數選擇：結合當地暴雨強度和設計重現期，根據選用的截流倍數計算截流量，推算出溢流量，并采用河流水質模型對水質作預測，判斷n0取值是否21、合理。,截留倍數一般受幾個因素制約：受納水體的保護標準及要求、已有的工程經驗、項目投資情況、降雨情況，綜合本地情況考慮，此截留系數n0取為 3。,國內外截流倍數n0的取值情況,已建管網檢修與清淤工程,按照荊門市中心城區排水專項規劃（2013-2030），2015年中心城區人口約60萬人，2020年約為78萬人，綜合污水量為36.1萬m3/d。,夏家灣污水廠擴容提標改造工程,污染物消減30-50%,近期15萬噸/天，遠期25萬噸/天,采用A2O+反硝化濾池的組合工藝實現深度脫氮，實現出水水質優于一級A，滿足流域河流水量調控的水質要求,污水處理廠尾水深度凈化河漫灘近自然濕地,能有效降低竹皮河污染物22、負荷，同時增加河流基本流量，恢復河流生態服務功能。,工藝流程,竹皮河流域海綿城市建設總體目標,堅持問題導向與目標導向相結合，因地制宜地采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施。,水系雨洪公園,夏家灣雨洪公園,月牙島雨洪公園,瀏河雨洪公園,海慧溝雨洪公園,楊灣雨洪公園,竹皮河流域海綿城市建設試點工程布局,海綿城市建設主要技術/措施,高/主要過程；有時，決定于設計,源頭分散式的雨水管理，利用城市景觀管理雨水采用雨水花園/生物滯留設施在源頭通過滲濾、滯留減少地表徑流同時有效削減地表徑流污染負荷,雨水花園/生物滯留設施,采用植草溝收集道路地表徑流，在傳輸地表徑流的同時，起到增加入滲降低徑流污染的功能水塘/23、濕地承接區域地表徑流，起到滯留、調蓄、凈化地表徑流的功能,植草溝、滯留塘,雨水花園/生物滯留設施構建,植草溝構建,一種生物促滲減流系統城市道路隔離帶/綠化帶植草淺溝,重慶園博園面源污染控制示范工程（2012-2015）,匯水面積55hm2，不透水地表面積約占總面積的43%；江南園濕地花園總占地15055 m2，有效設施面積12109 m2；有效解決片區的雨水污染問題，支撐保障龍景湖水體水質達到IV類。,河道底泥清淤工程,6、河岸沖刷嚴重，河岸帶結構完整性破化，多樣性低，景觀效果差,水體COD和氨氮降解系數,對于自然河流，夏季COD和氨氮衰減系數最高。在非汛期，COD和氨氮衰減系數又較夏季降低，24、為0.33和0.32。對于黑臭水體，DO常年在2 mg/L以下，水生態功能幾乎完全喪失，COD和氨氮降解率在0.1左右，遠低于水質和水生態狀況較好的河段。,問題解析,治理要求,現狀環境,具體工程,設計目標,竹皮河河岸生態與景觀恢復目標,無植被景觀,河岸沖刷,濱河景觀差,加固堤岸,植被群落恢復,生態景觀提升,生態護岸建設,河岸帶植被恢復,生態化、景觀化、功能化,部分河岸坍塌,景觀效果較差,河岸植物優化配置，重塑河岸生境，實現景觀生態化建設,濱河景觀構建,沖刷嚴重,生物多樣性偏低,基本無自然景觀,未結合城市發展規劃,河岸沖刷&硬化,河岸植被,濱河景觀,解決思路：自然河岸：河岸帶生態恢復中心城區硬化25、河岸：自嵌式擋土墻,河岸生態修復工程,自然河岸,硬化河岸,自然河岸：河岸沖刷嚴重，植被種類單一硬化河岸：缺少河流生態服務功能,自嵌式擋土墻,城市中心區河段生態護岸構建工程,自嵌式擋土墻是加筋土擋土結構的一種形式，是一種新型的擬重力式結構，主要依靠擋土塊塊體、反濾土工布包裹、分層鋪設土工格柵和填土夯實通過土工格柵和錨固剛連接構成的復合體自重來抵抗動靜荷載，達到穩定的作用。,主要優點：基礎尺寸較小、節省用料，無需后期維護，方便卸重復利用；無需砂漿砌筑，施工快捷方便，對地基承載力要求較低；柔性結構安全可靠，對形變適應能力較強，不容易破壞；生態景觀效果好，可栽種水生植物等，充分發揮生態效益。,自然河岸26、帶植被恢復,河岸植被退化，無法形成景觀；河流分段坡降明顯，構建河岸帶要綜合考慮不同河流斷面特點；保證植物群落穩定，以近自然方式優化群落配置，提高河岸帶生態服務功能。,濱河景觀建設工程,工業源水污染防治與管理,對工業污染源與工業園區的點源排放進行綜合治理，采取治污與減排工程措施切實削減排污總量；對竹皮河沿岸工業企業實行更嚴格環境管理，加強環境監管力度，杜絕污廢水偷排漏排現象；近期確保各工業點源在廠區內達標，同時注意常規污染物和風險污染物的同步控制；遠期實施區域清潔生產和產業結構調整,河流分區分段管理：對主要不同的河流設置分區分段，確定責任人，設置考核斷面，納入政府考核機制中，形成河流的長期有效管27、理。水質-水量監控網絡：通過自動水質-水量監測站點建設，形成在線監控網絡，實時數據采集和分析。智能水網管理系統：突出風險管理，化被動為主動，實現科技化、精確化、明確化的河流管理。流域水環境維護：河道維護管理、駁岸維護管理、河流常態化巡查、區域垃圾長效管理。,流域水環境長效管理,區域行政管理,水質-水量監控網絡,智能水網管理系統,水環境維護管理,流域水環境長效管理,智能水網管理系統,流域智能水網管理系統包括：水質-水量監測網絡、網絡通訊平臺、視頻監控系統、數據管理系統、綜合調度系統。整合供排水、防汛與水環境管理一體的智能水網管理系統，融入智慧城市體系，突出風險管理，變“應急管理”為“風險控制”管28、理。,河道日常維護：水面保潔清理、河道常態化和精細化管理、河道養護等。駁岸/湖岸維護：旱生植物澆水與修剪、水生植物收割與管護、挺水植物的防蟲害等。區域垃圾管理：設置垃圾收集池、鼓勵垃圾分類、垃圾及時清理運輸等。,河流水體日常維護管理,水面保潔,河道管理,河道養護,植物修剪,植物收割,垃圾收集,工程建設規劃,20162018年：污染治理攻堅階段，河流基本消除黑臭,高污染負荷削減工程優先實施原則流域水安全保障工程優先實施原則綜合治理保障工程優先實施原則,工程建設規劃,2018-2020年：生態與景觀建設提升階段，水質穩定達標，長效管理體系建立,河流生態與景觀建設完善與優化長效運營維護,水質目標可達,目標河流水質達到地表水IV類標準，主要水質上覆水DO6 mg/L；COD20-30 mg/L；氨氮 1.5 mg/L。,容量：COD為6656 t/a,氨氮為125 t/a。負荷量：COD為15785 t/a,氨氮為886t/a。應削減量：COD9129 t/a、氨氮761 t/a。,工程實施后總削減量應大于等于應削減量。,謝 謝！,