李福利

(北京市豐臺區(qū)供排水管理所，北京 100165)

1 工程概況

1.1 工程位置

大興灌渠又名永定河灌渠，是一條人工開挖的渠道，原建設目的是從永定河引水用于大興的農(nóng)田灌溉。大興灌渠北起盧溝新橋上游左岸進水閘，緊鄰永定河左堤由北向南至北天堂村南進入大興區(qū)境內(nèi)，豐臺境內(nèi)長約7.5km，設計流量30～40m3/s，為豐臺河西地區(qū)區(qū)管河道之一。

1.2 河道現(xiàn)狀

現(xiàn)狀大興灌渠河底為C20混凝土方磚鋪砌，兩側岸坡為AS 生態(tài)水工砌塊及 WE 滲濾砌塊，河道內(nèi)設有5道混凝土截流攔擋設施，高度60cm，頂寬30cm[2]。河道起點處進水閘全年幾乎不開閘放水，河道內(nèi)沒有原水進入，現(xiàn)河道內(nèi)的水體主要是曉月苑污水處理廠處理后排放的中水、自然降水以及河道兩岸部分居民生活污水。

1.3 存在問題

現(xiàn)狀河道內(nèi)存在生活垃圾棄置不規(guī)范的現(xiàn)象，部分河段泥沙淤積，影響河道整體生態(tài)環(huán)境；河道內(nèi)缺少必要的生物過濾地帶。河道雖進行過治理，但目前植被構成單一，降低了生物多樣性，河流自凈能力較低；河道內(nèi)5處截流攔擋設施，高度均為0.6m，頂寬0.3m，采用混凝土澆筑，外觀生硬，與河道整體景觀效果不協(xié)調(diào)。截流攔擋設施間距較長，水深較淺，水深僅10cm，不利于構建生物通道以及后期的生化處理。

兩岸居民區(qū)部分生活污水直排河道，造成河道內(nèi)水體污染較為嚴重。根據(jù)河道管理單位水質(zhì)指標自測結果，COD檢測最高值為207mg/L；氨氮最高值為55.7mg/L；總磷最高值為18.8mg/L。除汛期外，COD全年檢測最低值為60mg/L，氨氮全年檢測最低值為10.6mg/L，總磷全年最低值為3.56mg/L。

2 工程建設目標

2.1 施工范圍

此次水質(zhì)保障工程選取大興灌渠曉月苑至大興交界處河道，長約5.0km，治理面積約為10萬m2，平均水深30cm。

2.2 建設目標

河道內(nèi)無影響水質(zhì)的生活、建筑垃圾；截流攔擋生態(tài)化改造，改善河道景觀效果； 構建水質(zhì)凈化生物通道，提升河道水生態(tài)環(huán)境；降低河道下游出境水水質(zhì)各項指標，達到基本符合北京市環(huán)境檢測標準，減少出境水水質(zhì)不達標。

3 工程總體布置及措施設計

3.1 項目方案總體布置

通過構建水生態(tài)系統(tǒng)與微生物凈化系統(tǒng)，輔助投撒微生物結合無害化學藥劑(主要包括好氧厭氧復合微生物菌劑、生物酶、化學氧化劑、有機酸解毒劑、除磷劑)對大興灌渠水生態(tài)進行綜合治理。

第一個區(qū)域為生態(tài)景觀區(qū)。曉月苑污水處理廠的出水口位于第一道截流攔擋設施上游，污水處理廠排出的中水水質(zhì)情況良好，在該區(qū)域內(nèi)布置生態(tài)濾床及盆栽水生植物，在凈化水質(zhì)的同時提升該區(qū)域整體景觀。

第二個區(qū)域為重點治理區(qū)域，該段河道沿線分布有豐臺農(nóng)場生活區(qū)和部分小工廠，大量生活污水直排，在該區(qū)域內(nèi)布置生態(tài)濾床及盆栽水生植物凈化水質(zhì)，并向該區(qū)域內(nèi)投放氧化劑，用于氧化直排污水中的有機質(zhì)。

第三個區(qū)域為水質(zhì)提升預處理區(qū)，投放解毒劑，用于絡合上游來水中的不明有害物質(zhì)，為下游的微生物進行生化處理提供良好的生長環(huán)境。

第四個區(qū)域及第五個區(qū)域均為生化處理區(qū)，布置生態(tài)生物濾床及人工水草、結合生物通道對水體進行凈化，并投放復合微生物和酶制劑，使水質(zhì)得到提升。

第六個區(qū)域為強化處理區(qū)，用于投放除磷劑去除總磷。如COD、氨氮還未達到考核標準，再次投放強氧化劑，直至基本達到檢測標準。

3.2 措施設計

3.2.1 河道清理整治

對河道內(nèi)淤積的泥沙及雜物進行清理整治，為進一步提升水質(zhì)凈化能力，在河道內(nèi)營建生物通道做好準備。

3.2.2 構建生物通道

由于大興灌渠現(xiàn)狀河底采用C20混凝土方磚鋪砌，所以本次構建生物通道采用盆栽苗，部分水生植物在栽植時可直接脫盆，在水生植物分布區(qū)域的上下游分別布設生物濾床，防止由水生植物構建的水質(zhì)凈化生物通道受到水流的沖刷，保證水生植物群體的穩(wěn)定性。

水生植物選擇千屈菜、水蔥、黃菖蒲、香蒲、荷花、黑藻等挺水、浮水和沉水植物，形成生物凈化通道，同時提升河道景觀效果(見圖1)。

圖1 生物通道布置

3.2.3 截流攔擋生態(tài)化改造

為進一步加強生物通道對水質(zhì)的凈化效果，同時為微生物定植提供空間，在不影響行洪安全情況下，增加水體駐停時間，對現(xiàn)狀河道5處截流攔擋設施進行生態(tài)化改造。主要形式為在現(xiàn)狀截流攔擋設施上下游分層砌筑300～400mm景石，形成高1.1m、頂寬1.0m、底寬1.5m的生態(tài)截流區(qū)域。改造后每道截流攔擋設施之間水深0.5～1.0m，可以滿足水生植物栽植和藥劑投放要求。原泄水口處布置直徑為500mm的混凝土管，為增加行洪空間，通過切割現(xiàn)狀截流攔擋設施增加溢流口，新增溢流口處安裝混凝土管，混凝土管上游進水口處設置板閘，非汛期時關閉板閘，增加駐水時間；汛期時打開板閘，滿足行洪要求。借助河道內(nèi)的自然流水，一方面可以為水生物提供棲息繁衍空間，另一方面也形成了一定的動態(tài)水系景觀。景石間點綴水生植物，提升河道整體生態(tài)景觀效果(見圖2、圖3)。

圖2 復式斷面截流攔擋改造

圖3 梯形斷面截流攔擋改造

3.2.4 新建生態(tài)跌水

生態(tài)跌水高1.1m，長8m，頂寬1.0m，底寬2.0m，形成水面高度約1.0m。采用300～400mm厚景石分層砌筑，下部景石間布設混凝土排水管。非汛期時，關閉生態(tài)跌水混凝土管進水口處板閘；汛期時打開板閘，滿足排水需求。景石間點綴水生植物，提升河道整體生態(tài)景觀效果(見圖4)。

圖4 生態(tài)跌水(單位：mm)

3.2.5 生態(tài)生物濾床的布設

在水生植物分布區(qū)域的上下游分別布設生物濾床，保證生物通道的穩(wěn)定性。橫向布設生態(tài)生物濾床，使其作為微生物的附著體，增加水體與微生物的接觸面，強化對水質(zhì)的凈化功能。每道濾床根據(jù)河道實際寬度布設，由鍍鋅鐵絲網(wǎng)制成的1m×1m×0.4m的籠體拼制構成，單個籠體內(nèi)填放陶粒、礫石和火山巖的混合濾料。每道生態(tài)濾床間距為1.5m，共設置40道生態(tài)生物濾床，并且結合水生植物的布置布設部分生物濾床(見圖5)。

圖5 生態(tài)生物濾床(單位：mm)

3.2.6 人工水草的布置

人工水草可作為好氧微生物的載體，形成生物膜，凈化水質(zhì)，它不受氣候的影響，不像天然水草會枯萎，可一直發(fā)揮作用。人工水草沉入水底，不影響自然景觀。人工水草帶寬度為8～15m，每株人工水草的間距為50cm，每5m通過固定錨固定在水底。人工水草帶間距為10m，共設置100組人工水草帶(見圖6)。

圖6 人工水草布置(單位：mm)

3.2.7 后期運行維護管理

對生長的雜草及時清除；在其生長茂盛、成熟后及時進行收割，防止腐爛對水體造成二次污染；每天專人清理截流攔擋設施上的漂浮物，確保水面干凈整潔，無雜物漂浮積聚。

4 效果綜合分析

4.1 經(jīng)濟效益

此次通過采取清淤整治、截流攔擋生態(tài)化改造、新建生態(tài)跌水、生態(tài)生物濾床布設及人工水草布置等措施進行的生態(tài)化治理，COD由60 mg/L下降到39mg/L，氨氮由10.6 mg/L下降到7.4mg/L，總磷由3.56mg/L下降到0.46mg/L，出境水水質(zhì)各項指標降幅明顯，基本符合北京市環(huán)境檢測標準，從而減少了出境水水質(zhì)不達標的處罰款數(shù)，經(jīng)濟效益顯著。

4.2 社會生態(tài)效益

通過治理，可以切實解決沿岸居民的民生問題，為沿岸居民創(chuàng)造良好的生態(tài)居住環(huán)境，保證了居民的身體健康，同時提高了政府與群眾的和諧度，維護了社會的穩(wěn)定。項目治理后，保證了周邊的空氣質(zhì)量，提高了河道整體水質(zhì)凈化能力，避免了不合格的水體對下游及地下水的污染，同時提升了河道的景觀效果(見圖7～圖10)。

圖7 治理前(一)

圖8 治理后(一)

圖9 治理前(二)

圖10 治理后(二)

5 結 語

生態(tài)治河新技術此次在大興灌渠的試驗應用，主要有以下幾方面的意義：證明了想要保證治理建設理念與方向適應河道、能夠改善河道，就必須先明確河道存在的最大問題，只有找到了問題，方能針對治理，達到改善及提升河道的目標。此次大興灌渠的治理就是找到了河道存在的中心問題，“對癥下藥”，從而達到改善及提升河道的目標，為接下來河西其他河道以這種模式治理打下了堅實的基礎，積累了經(jīng)驗，也為日后的河道治理開拓了新的方向；這種生態(tài)治河新技術必定會給豐臺河西河道打造出新的焦點，成為河西地區(qū)又一矚目的亮點。