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　　摘要:黎河高各莊支流口工程的建設運行,解決了黎河河道上游的水質污染問題,改善了黎河輸水的水環境，還為治理于橋水庫日趨嚴重的水質污染現象提供了堅實保障，保護了天津城市水源，確保了供水安全。

　　關鍵詞:支流口,人工濕地,工程建設

　　1、工程建設的必要性

　　引灤入津工程是將灤河水通過潘家口水庫經大黑汀水庫調蓄，穿引灤隧洞，循黎河入于橋水庫，經暗渠入輸水明渠，注爾王莊水庫，再沿暗渠向天津市區及周邊供水的一項跨流域調水工程，全長234km。引灤入津工程借用黎河天然河道輸水，輸水設計流量為60m3/s，校核流量為75m3/s。非汛期除輸水外流量較小，主要是各支流自然徑流的匯流；汛期河道可用于行洪。

　　自從1983年以來，黎河一直擔負著向天津輸水的重要任務，在輸水的同時沿岸的經濟也得到了迅猛發展，人民的生活水平得到了逐步提高。但是隨著工礦企業鱗次櫛比地坐落在黎河沿岸的同時,人類活動對引灤輸水水質的負面影響越來越突出。流域范圍內的生活污水、農田排水和選礦尾水不斷向支流河道排放,造成支流河道中積累大量的生活垃圾，工業廢渣等污染物,致使占引灤全線長度1/4的黎河段已成為引灤水質污染的重要來源之一，形勢不容樂觀。

　　高各莊支流主要進水來自當地排水溝(包含生活、農業、工業廢水)和上游沿岸工礦企業所排放的尾水。一些主要水質指標(如總磷TP、總氮(TN)和懸浮固體(SS)濃度大大超過了黎河的水質標準。由于工業廢水和生活污水的排放，長期以來，高各莊支流的污染物含量(如SS、TP和TN)一直居高不下，其中總氮濃度相當于地表水III類標準7.24倍至10.0倍,懸浮物高達1480mg/L,相當于《環境質量報告書編制規范》推薦值的9.87倍。此外，硝酸鹽氮和高錳酸鹽指數也略高于地表水III類標準的限值。為此，合理利用河水作為飲用水源，在技術和管理方面已面臨一個新的挑戰。

　　高各莊支流流量主要受支流上游沿岸工礦企業排放尾水及年度降雨影響,流量浮動較大。2009年和2010年對該支流流量進行了監測,結果見表1。

　　2、工程基本情況

　　高各莊支流口治理工程采用的是當今全球范圍內普遍采用的污水處理系統——人工濕地，該項技術屬于天然處理系統，已被認為是一種符合環保要求的控制或處理廢水的生態或綠色科技(green—technology)。依據水流設計模式，人工濕地分為水面式人工濕地(FWS)與水流側向穿過底層填料(如沙子、礫石)的潛流式人工濕地(SFS)。自2000年以來，因為天然處理系統運行簡單，成本效率低，故將利用人工濕地作為改善或凈化河流水質和處理廢水的一項辦法。此項工程位于黎河流域上游的高各莊支流口。為了改善流經高各莊支流的水質，2011年，天津引灤工程于橋管理處、黎河管理處聯合倡議提出了修建人工濕地計劃。建成的人工濕地靠近遵化市建明鎮高各莊橋，因此取名為高各莊人工濕地。

　　3、高各莊支流口治理工程規劃布置

　　3．1工程規劃的總體思路與目標

　　為保證引灤入津工程的順利實施．上級結合于橋水庫周邊水污染源的特點．按照市水務局提出的目標、總量、項目、投資四位一體的小流域控制思路實施“治、用、保”并重的策略基于黎河支流口的自然環境．按照因地制宜、經濟可行的原則．

　　黎河高各莊支流口治理工程綜合利用人工濕地技術對支流內污染物進行截留、氧化、吸收，最大限度地減少支流口污染物進入黎河對引灤輸水水質的污染，確保引灤輸水水質安全。高各莊支流口人工濕地的建設模式采用河道走廊濕地恢復工程模式。即利用支流左岸的采礦塌陷地、尾礦堆積地進行濕地修復，以提高河流自凈能力．強化河流水質凈化作用。高各莊支流口人工濕地水質凈化工程的工藝核心為潛流式人工濕地系統，利用濕地系統中物理、化學和生物的三重協同作用對河水中的污染物做深度降解和凈化，處理出水基本達到地表水Ⅲ～Ⅳ類標準．并通過濕地建設實現于橋水庫周邊湖濱帶部分的生態修復．達到增加生物多樣性、防止水土流失、改善氣候和涵養水源的目的。

　　3.2主要工程內容

　　高各莊支流口治理工程布置于高各莊支流口以上約1km的河段，由攔污控制堰、表流濕地、沉砂池、人工濕地、支流護砌五部分組成。高各莊支流口的總處理規模按3251m3/d設計。

　　（1）攔污控制堰

　　攔污控制堰設在支流口上游0+300的斷面處，主要作用是攔截上游選礦廠排放的尾水及初期雨水，防止高懸浮物的選礦尾水直接進入黎河。汛期行洪水量較大時，雨洪水從壩頂漫流進入黎河。

　　壩體采用漿砌石壩，壩頂高程68.14m，壩頂寬0.5m，擋水面為直墻，背水面坡度為1:1.5，壩長依河寬設計。壩底部設漿砌石基礎，基礎厚度為0.4m，寬度5.0m，基礎下游連接5.0m土工網石籠，壩體長度依河寬（26m）設計，河底設計高程為67.14m。

　　（2）表流濕地

　　表流濕地位于高各莊支流河道內，主要是模擬自然濕地的水質凈化原理，在現狀河床和兩岸護砌后的河底上種植水質凈化能力強的水生植物，形成一段河道自然濕地，通過水生植物的根區效應、植物的吸收與吸附作用，實現對污染物的去除。植物種類以蘆葦、黃花鳶尾、黑三棱和香蒲為主，面積各為1250m2。表流濕地總面積5000m2，占用河道200m，自攔污控制堰斷面起分別至上、下游100m處斷面的區域。

　　（3）沉砂池

　　沉砂池位于高各莊支流口上游0+300m斷面左岸，該支流左岸地塊內，該地塊現狀為鐵選場尾礦庫。

　　沉砂池形式采用折流式重力沉砂池。根據對該支流現場取樣試驗，水體靜置時間為3h，水體中泥砂沉降率可達到90%，水樣基本變清。為安全考慮，本設計中沉砂池水力停留時間按10小時設計，水處理規模為3251m3/d，沉砂池有效容積為2200m3，有效水深按2.6m設計，池內尺寸為15m×50m×3m（寬×長×深），內部設4道隔墻，隔墻中心線間距為10m。邊墻及中間隔墻均采用M10漿砌石墻，漿砌石墻頂高程為68.14m，頂寬0.40m，漿砌石頂上設置鐵藝圍欄，池底鋪設0.2m厚粘土，池底高程65.14m，邊坡1:0.5。

　　沉砂池進水設一根DN500的PVC管自流進入。正常運行水面線為67.74m，清水自流進入濕地。漿砌石墻頂至地表邊坡1:2。

　　（4）人工濕地

　　人工濕地位于高各莊支流口上游0+120m～0+230m斷面左岸地塊內，緊臨沉砂池，該地塊現狀為鐵選場尾礦庫。濕地結構采用波式流潛流濕地，共設4組獨立的人工濕地處理池，每組濕地處理池面積為1219m2，共4876m2。總體平面布置見附圖一。

　　濕地在原狀土上開挖至高程71.0m，濕地表面高程為67.94m，底部高程66.44m，每個濕地處理池頂部長59.2m，寬29.2m。處理池底部粘土壓實后回填0.2m粘土，粘土表面鋪一層土工膜，土工膜上覆蓋0.1m粗砂，，然后再回填1.2m濾料層。每個濕地單元內部設3道阻水墻分為4個串聯的小池，通過阻水墻改變水流方向，使水流呈現波式反復通過濕地表層和底層，濕地表層由于植物根系釋氧和大氣復氧形成好氧區，濕地底部由于微生物消耗形成缺氧區，使水流在流經濕地的過程中反復經過厭氧—好氧的過程，增強對污染物的去除。濕地邊墻及阻水墻坡比為1:1，為粘土壓實，粘土表面鋪一層土工膜，隔墻頂寬0.6m。填料表面以上至地表邊坡1:1。

　　濕地填料從第一個小池開始按水流方向依次填充碎石、陶粒、頁巖和碎石。濕地表面種植黃花鳶尾、蘆葦和香蒲等水生植物。

　　濕地進水由沉砂池處通過DN500管道引入，正常運行水位67.74m，經過3道粘土隔墻后，由濕地的另一端進入濕地出水管，濕地出水管于高程67.64m處穿墻出濕地，經濕地出水主干管（DN500）排入支流攔污控制堰下游的河道表流濕地內。

　　為防止運行多年，濕地堵塞，濕地底部布置反沖洗管道，間距1.0m。反沖洗管干支兩級，干管Φ50mmPE管，支管Φ10mm橡膠微孔透氣管，干管引出地面預留接口。每個小池底部設一根排空管（便于排空濕地中的水），在濕地的出水管及排空管處設閥門井。

　　濕地進出水管及主干管裸露管外裹巖棉，其它部分埋深不低于0.8m，滿足防凍要求。

　　（5）支流護砌工程

　　對高各莊支流河道自支流口向上至0+400清淤擴寬，并對堤岸進行防護，防護標準與遵化市河道規劃標準一致，按20年一遇洪水位加0.5m超高設計。洪峰流量340.2m3/s，縱坡為1/500，底寬26m、兩岸坡比均為1:2.5，試算水深3.3m，防護高3.8m。防護結構為：混凝土聯鎖板厚12cm，抗壓標號C25、抗凍標號F150其下鋪設10cm厚碎石墊層和300g/m2無紡土工織物反濾層。坡腳基礎為1.0m×0.8m漿砌石，砌筑砂漿標號為M10。為使工程穩定安全和便于施工維修，坡面每50m做一道隔斷墻。隔斷墻與坡頂封口平臺均采用現澆C25砼，隔斷墻截面尺寸為0.5m×0.5m。

　　3.3工程運行方式

　　工程運行方式采用串聯與并聯相結合的方式。其中表流濕地、沉砂池和人工濕地采用串聯方式運行，選礦廠尾水自流進入攔污控制堰上游側的河道表流濕地內，經水生植物初步凈化、沉淀后經管道自流進入沉砂池，沉砂池內清水自流進入人工濕地，人工濕地出水自流返回攔污控制堰下游河道表流濕地，下游表流濕地主要起維持和進一步凈化水質的作用，出水自流進入黎河干流。4組人工處理池采用并聯方式運行。表流濕地、沉砂池和人工濕地均為每天24小時連續運行。

　　根據高各莊橋下右岸支流口污染物以懸浮物和總氮為主的特點，工程進水水質指標主要采用懸浮物和總氮兩項指標進行控制，控制指標值參照現狀水質監測結果確定，并適當考慮水質的波動情況，確定工程進水水質指標如表2：

　　高各莊支流口治理綜合利用多種生態治理措施對支流內污染物進行截留、氧化、吸收，最大限度地減少這支流口污染物進入黎河對引灤輸水水質的污染，設計停留時間1～5d。處理結果:平均去除率,CODCr去除率達到40%，TN去除率達到80%，TP去除率達到50%。運行時,僅需要一般性管理,運行費極少。

　　總之，通過此項工程治理，黎河上游水質的質量有比較顯著的提高，環境效益明顯；同時工程將對天津飲水工程水質改善起到良好的作用，保障天津城市供水安全。

　　4工程帶來的效益

　　4．1環境效益

　　高各莊支流口治理工程的建成和運行．可以實現黎河上游河水中有機污染物、氨氮和磷的有效去除，處理出水水質基本達到地表水Ⅲ～Ⅳ類水質要求．從而保證調水水質安全保障目標的順利實現。人工濕地建成后．將起到涵蓄水源、調節水量的作用．還可以補充地下水資源。經過濕地處理的達到標準的水，可以作為灌溉用水、工業或城市生活用水的水源．同時也為當地人民生產生活帶來了方便，起到了共建共享的作用。

　　4．2生態效益

　　為各種濕地生物的生存提供最大的生息空間．營造適宜生物多樣性發展的環境空間．提高生物物種的多樣性并防止外來物種的入侵造成災害：能夠保持濕地與周邊自然環境的連續性；保證濕地生物生態廊道的暢通．確保動物的避難場所：確保濕地的透水性，尋求有機物的良性循環能夠保持濕地水體、生物、礦物等各種資源的平衡與穩定，避免各種資源的貧瘠化。能將工農業生產和人類其它活動以及徑流等自然過程帶來的農藥、工業污染物、有毒物質降解和轉化．使當地和下游區域受益。

　　參考文獻

　　[1]邱訓平.臺灣在使用人工濕地控制非點源污染和[N].水利水電快報,2011年3月(4).

　　[2]劉然、肖源鴻、孫麗穎.淺談西山橋上左岸支流口治理工程[J].科技資訊,2010,2(29):28-29

　　[3]王次運.淺論滕州市城郭河人工濕地水質凈化工程建設[J].科技信息,2011,4(25):262-262