鞍山市万水河流域综合治理设计途径研究

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  [摘要]2012-2014年鞍山市政府对万水河进行了综合治理,为达到预期治理效果,探讨并实施了多种实施途径,包括排污口截流,建设污水厂,生态护岸、重建湿地、恢复河道连续性、恢复河流蛇形外貌等生态治理措施。实践证明,综合治理效果良好。
  [关键词]万水河;综合治理;途径
  万水河原名南沙河,发源于千山仙人台,南与海城河相邻,东为汤河。它是流经鞍山市城区的最大河流。流域面积458km2,河道全长67km,在鞍山境内41km,于辽阳县南坨子汇入太子河,河宽一般80-100m。
  根据国务院《关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》国发〔2011〕26号的要求,以及《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》的要求,到2015年,污水处理率进一步提高,城市污水处理率达到85%。同时为了完成《鞍山市“大浑太”水质达标实施方案》要求,鞍山市政府对万水河立山段进行了治理工作,为达到良好预期,尝试对河流治理采用了多种途径和方式。
  1、排污口截流
  2013年,万水河立山段的18个排污口全部截流,截流总长度达到了18km。
  1.1铺设位置选择
  对比国内河道污水截流的相关工程案例,总结出河道污水截流一般采用的三种方式:(1)岸边铺设(2)河道铺设(3)管堤结合。与万水河立山段的具体情况相结合,河道宽度较窄,河岸两侧建设管网尚有空间,因此选择岸边铺设作为截流管网的施工方式。
  1.2截流工程内容
  (1)流量设计:污水流量的大小与短期性、季节性变化有关。干管内的污水峰值可能是平均流量的2.5倍。季节性峰值流量为年平均日用水量的1.3倍。(2)最大设计充满度:污水管道应按不满流计算,如此可以为未预见的增长留有余地,对管道的通风和防止爆炸有良好效果,便于疏通和维护管理。万水河截流管网最大设计充满度按0.6考虑。 (3)最小覆土深度和最大埋深 :管顶最小覆土深度,应能保证管道承受一定的外部荷载,并处于冰冻线以下。在车行道下一般不宜小于0.7米。为了避让待建的供水管、煤气管和电缆,一般将污水管道的覆土定为不小于1.10米。(4)截流去向:污水截流管网合计截流量达到6510万t/a,日均截流量达17.8万t。污水全部进入污水处理厂,其中陈家台桥以东进入判甲炉污水处理厂,以西进入东台污水处理厂,部分污水由鞍钢污水处理厂处理后排放。
  2、建设污水厂
  2.1东台污水处理厂
  东台污水处理厂于2012年建设,2013年正式投入运行,处理规模为10万t/d。处理工艺为A2O工艺。
  2.2判甲炉污水处理厂
  判甲炉污水处理厂处理规模为5万t,采用CAST工艺。
  3、生态治理
  河流修复除污水截流、建设污水处理厂等末端治理措施外,采取生态治理措施则是实现河流生态价值和保证河流健康的手段。
  3.1生态护岸
  万水河河流两岸往往分布有重要的城市和工业园区,是人类密集区域。因此,完全让洪水自由泛滥是不可能的也是不现实的,我国河流形态多样性的修复只能建立在河流安全行洪能力要求的前提下,尽可能创建、修复多样性的河流形态。河流形态多样性修复的内容和目标见表1。
  表1 河流形态修复与重建的内容和目标
  如果一条河的流量不能满足河流基本的生态和环境功能要求,那么河流将出现萎缩、水体污染、水生态恶化等不良后果,那么也不能称之为健康的河流。由此,为了防止河道萎缩或功能性断流,维持河流基本生态和环境功能,河道应保持一定比例的基本流量,使之满足河流健康生命的最基本需要。另外,河流生命是一个极具社会属性的概念,它的健康状况在很大程度上取决于人类对其社会和经济价值的取向,如河流水量过大,因洪水泛滥而影响人类的生存和发展时,这样的河流对人类社会来说也是不健康的。因此,河流健康生命流量应涵盖河流生态系统和人类的不同需求,是一个阈值,其下限为生态基流量,上限为河道安全行洪流量,此外还有平滩流量、河流合理流量。
  3.2保护和重建河流天然湿地
  河流湿地对维持生态系统的平衡有重要作用,保留天然的河曲和湿地不仅可以减少了生境上的损失,又有蓄洪作用,广泛种植的青草为草食动物提供食物,也为鸟类提供飞翔、觅食、结巢的栖息环境。
  3.3恢复河道的连续性
  自然河道的连续性是水生生物正常繁衍生息的前提条件,人们在开发利用河流的过程中常常修坝筑闸,造成水流的非连续性,将动植物的生境空间分割破裂,物质循环和能量流动的通畅性减弱,也给泅游鱼类造成了极大地障碍。恢复河道的连续性对城市河流生态系统的恢复很重要,通过拆除废旧拦河坝,将直立的跌水改为缓坡。一方面可通过跌水增强河道的复氧能力和活力,促进生态修复进程;另一方面水流的贯穿,有利于鱼类上溯、保持生物的多样性。
  3.4植被恢复
  岸坡上不同高程、不同水位变幅的范围,其植物的选择也会有不同的要求。生态护岸的植物划分为水生植物、护坡植物和驳岸植物。具体应用必须因地制宜地考察当地乡土植物,河道常水位以上护坡的种植,应选用耐水湿、扎根能力强的植物,以自然种植形式为主,植物配置应突出季相变化;地被也应选用耐水湿能力强的植物品种。边滩上的植被根系可以抵御洪水冲刷,降低水流速度,促进泥沙淤积。
  3.5恢复河流蛇形的外貌
  对于直线化的河流,应尽量恢复曲折迂回的形式(蛇形)。这是由于自然河流的形态基本上是由水流对泥沙的侵蚀、搬运、堆积作用不断塑造的,流水侵蚀泥沙的部分会自然形成深水渊,而被侵蚀的泥沙则向下游搬运堆积成滩。由此可知,即使在呈直线的河段中,其最大水深线位置的河流形态也必然是曲折蛇行的。研究表明,深潭与浅滩这种交互结构形成的自然蛇型河流是稳定的,而在直线化的河流中却变得不稳定,易造成河岸侵蚀和坍塌。因此,河流生态修复首先必须尊重的自然法则就是恢复河流蛇形的流路,不应任意改变河流的形态。万水河生态整治过程中,在生态护岸及植被恢复的前提下,让河道自然休养生息,形成了河流蛇形的自然外貌。
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