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摘要：通過對(duì)蘇州外城河引水進(jìn)行水污染治理的可行性研究，討論了引水沖污的幾個(gè)主要技術(shù)問題、環(huán)境和社會(huì)效益及其存在的問題。
關(guān)鍵詞：水環(huán)境治理引水沖污污染源環(huán)境效益
1引水的主要技術(shù)問題
1.1引水水源及引水路線的確定
蘇州位于太湖流域的中心區(qū)域，以平緩的平原地形為主，呈西北高、東南低的總趨勢(shì)，其境內(nèi)河道縱橫交錯(cuò)，湖蕩密布。根據(jù)蘇州地區(qū)的地形特點(diǎn)及水流特性，蘇州市引水沖污的水源可為長江、太湖、京杭運(yùn)河及陽澄湖。
長江最大洪峰流量為9.26×104m3/s，最小洪峰流量為0.462×104m3/s，多年平均洪峰流量為2.87×104m3/s。長江水量充沛，水質(zhì)良好，自凈能力強(qiáng)，長江江蘇段水體水質(zhì)基本在Ⅲ類以上。太湖流域面積達(dá)10000km2，湖面面積為2340km2，容量為50×108m3，多年來由于上游補(bǔ)給水不理想，加上沿湖城市污水排放失控以及周邊農(nóng)田使用化肥、農(nóng)藥造成近岸水域受到污染，水體呈富營養(yǎng)化狀態(tài)。當(dāng)然，若實(shí)施“引江濟(jì)太”，則太湖水質(zhì)可望有所改善。京杭運(yùn)河的交通污染已不容忽視，再加上近年來運(yùn)河兩岸工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展及人民生活水平的提高，運(yùn)河成了城市的泄污通道，京杭運(yùn)河蘇州段的水體水質(zhì)基本為Ⅴ類。陽澄湖位于蘇州市東北面，水質(zhì)較好，但進(jìn)出陽澄湖的大小河道無以計(jì)數(shù)、難以控制，使水量補(bǔ)給較為困難。
根據(jù)以上分析，“引江濟(jì)太”后的太湖可作為蘇州的引水水源，但是蘇州對(duì)太湖沒有直接調(diào)控的權(quán)力，實(shí)施從太湖引水比較困難。長江具有良好的水質(zhì)及充沛的水量，并且望虞河將作為“引江濟(jì)太”的清水通道，其水質(zhì)不低于Ⅲ類。據(jù)太湖局《引江濟(jì)太調(diào)水試驗(yàn)方案》的分析，望虞河在一般水情年份下的引水量可達(dá)25×108m3/a，而且望虞河與蘇州外城河相連的十字洋河位于外城河的西北角，引水可以順天然地勢(shì)流入外城河，且十字洋河兩岸均無較大的工業(yè)污染源，人口密度較小，沿途的分支河流也較少，因此蘇州可以長江為引水水源，從琳橋港引水經(jīng)十字洋河入外城河。
1.2引水方案的確定
①引水量的確定
河網(wǎng)地區(qū)水質(zhì)變差的主要原因是往復(fù)流、流速緩慢和滯流，所以引水流量的大小關(guān)系到是否能真正改善水流流態(tài)，以充分利用水體的自凈作用改善水環(huán)境。
蘇州市古城區(qū)河道主要由環(huán)繞蘇州的外城河、三縱三橫的內(nèi)城河以及14條(6進(jìn)8出)進(jìn)出外城河的河道組成。從十字洋河(14條進(jìn)出外城河的河道之一)引水以后，外城河水位被抬高，其余河道(另外13條河道)將可能成為出水河道，而且除相門塘、葑門塘可設(shè)閘外，其余均為通航河道，不宜設(shè)閘控制流量。若根據(jù)可衰變污染物的水環(huán)境容量確定引水水量則較困難，因此采用了試算的方法確定引水水量，分別對(duì)十字洋河引水20、30、40、50m3/s進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明引水流量達(dá)到30m3/s后，CODMn和NH3-N值隨引水量增加而減小的幅度開始變小。根據(jù)引水目標(biāo)(蘇州市城市總體規(guī)劃要求蘇州外城河的水質(zhì)不能劣于Ⅳ類)和經(jīng)濟(jì)效益分析，引水量過大會(huì)增加一次性投資，帶來今后設(shè)備的閑置，而且年運(yùn)行費(fèi)用高(每增加10m3/s的引水量，抽水泵站的年運(yùn)行費(fèi)用將增加約68.6萬元)，此外還會(huì)引起外城河?xùn)|線的水流流向改變、流速減小，致使水流頂托和局部滯流，而較小的引水流量帶來的水體自凈作用不足以改善外城河的水質(zhì)狀況。因此，筆者認(rèn)為十字洋河引水流量為30m3/s較合理，同時(shí)應(yīng)拓寬楊林塘，利用長江潮汐把長江水通過楊林塘補(bǔ)給陽澄湖，抬高陽澄湖水位，減小外塘河的出流量。引水后外城河全線流速均有所提高，枯水年引水期平均流速約為0.21m/s，平水年引水期平均流速約為0.17m/s(維多利亞河的環(huán)境等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中認(rèn)為河流平均流速達(dá)到0.1m/s以上即可起到水環(huán)境保護(hù)的作用)，枯水年大約4d可以使水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，平水年約需8d，考慮到盡量減少運(yùn)行費(fèi)用及充分利用水體的環(huán)境容量，可以采用間歇引水方式進(jìn)行引水調(diào)度。
②引水中污染源削減問題
“引水必先治污”，截污治污最終應(yīng)達(dá)到不依靠引水就能保持已改善的水體水質(zhì)，但由于多方面的原因，治污不可能一蹴而就，然而按計(jì)劃分步削減污染源卻必須先于引水或與引水同步進(jìn)行。
蘇州市現(xiàn)有城東、城西、城南、新區(qū)、工業(yè)園區(qū)5個(gè)污水廠，總規(guī)模為19.75×104m3/d，市區(qū)內(nèi)的管網(wǎng)系統(tǒng)由于疏于維護(hù)管理和必要的改建，許多管道破損，污水收集系統(tǒng)已經(jīng)不能達(dá)到預(yù)期的功能，致使許多生活污水沿地表流入河道，地下水和雨水卻滲入管網(wǎng)，造成污水廠進(jìn)水COD很低(城東污水廠現(xiàn)在只有4.64mg/L)，水廠設(shè)備容量和電能的極大浪費(fèi)。要使外城河水質(zhì)達(dá)到規(guī)劃要求，必須對(duì)污染源進(jìn)行削減，但是考慮到投資的承受力，污染源的削減擬通過3個(gè)階段進(jìn)行：近期先對(duì)現(xiàn)有污水管道進(jìn)行改擴(kuò)建，使其能有效地收集蘇州市生活污水，使現(xiàn)有污水廠能真正地滿負(fù)荷運(yùn)行(目前蘇州市正建設(shè)一期規(guī)模為6×104m3/d的婁江污水廠以收集處理城東北片的污水)，但受污水截流管道鋪設(shè)時(shí)間及資金的限制，近期擬使生活污染源的CODMn削減率由目前的27%提高到36%，NH3-N削減率由目前的21%提高到31%，各工業(yè)點(diǎn)源能真正實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放；然后逐漸進(jìn)行第二階段、第三階段的削減，最終使生活污水的CODMn削減率達(dá)到62%、NH3-N削減率達(dá)到65%，工業(yè)污水的CODMn削減率達(dá)到28%、NH3-N削減率達(dá)到23%，在提高水產(chǎn)養(yǎng)殖的科技含量基礎(chǔ)上減少25%的水產(chǎn)面積。
通過水量、水質(zhì)計(jì)算，經(jīng)引水及第一階段污染源削減后，外城河只有東線部分河段的NH3-N值(最大為4.88mg/L)達(dá)不到Ⅳ類水體的要求。經(jīng)引水并能達(dá)到第三階段污染源削減標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，外城河將全線達(dá)到Ⅳ類水體的要求。
2環(huán)境及社會(huì)效益
進(jìn)行引水沖污后蘇州外城河的徑流量將加大，這增加了外城河的環(huán)境容量，增強(qiáng)了水體的自凈能力，使流入外城河的污染物得到自然稀釋和降解，將會(huì)消除外城河的黑臭現(xiàn)象。水環(huán)境的改善將為蘇州市民提供一個(gè)良好的生活環(huán)境，將大大改善蘇州的投資環(huán)境，帶來巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。此外，外城河的水流流速加大，減緩了河道的淤積速度，同時(shí)還將沖刷掉部分底泥及污染物，減小了其引起外城河河水二次污染的可能性。引水工程的建設(shè)還可以調(diào)節(jié)控制河流的水量，在對(duì)河道進(jìn)行拓寬整治、疏浚清淤后，將增大河道的過流斷面而使水流順暢。為減少引水的水量分流，可在一些進(jìn)出河道上設(shè)閘，并可結(jié)合城市防洪合理調(diào)度水利閘壩的運(yùn)行，加強(qiáng)外城河的調(diào)蓄能力以降低內(nèi)澇的威脅。
3存在的問題及建議
①應(yīng)該說引水沖污改善水環(huán)境只是權(quán)宜之計(jì)，它不可能成為長期采用的水污染治理措施。雖然引水提高了水體的稀釋和自凈能力，但不能對(duì)污染物進(jìn)行有效的削減，同時(shí)污染物的遷移還會(huì)侵占下游水體的環(huán)境容量。因此，隨著污染源治理力度的加大，應(yīng)該逐漸減小引水流量。由蘇州水環(huán)境治理的研究成果來看，引水沖污必須按照“引水必先治污”進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。
②引水后主要河道的水位抬高，可能造成支流的流向改變、流速減小、形成滯流，分配不到流量的支流可能會(huì)產(chǎn)生水流頂托，致使這些河道的流速減緩、污染物積聚，進(jìn)而使河水黑臭。所以，如何利用水利控制工程使治理區(qū)域的水系“活”起來，應(yīng)該是平原水網(wǎng)地區(qū)要進(jìn)一步研究的問題。
③農(nóng)業(yè)污染在面源污染中占有很大的比重，目前我國農(nóng)田的農(nóng)藥、化肥用量嚴(yán)重超需，暴雨時(shí)大量流入江河水體，因此在引水的同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制農(nóng)藥、化肥的使用量。
④引水沖污是投資不菲的工程，在實(shí)施前只用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行定量分析是不夠的，由于數(shù)模中的河網(wǎng)概化、污染源資料的不夠準(zhǔn)確等，使得計(jì)算模型的邊界條件、污染物的遷移轉(zhuǎn)化、水量的分配、水質(zhì)的變化都可能與實(shí)際有相當(dāng)大的出入，因此還應(yīng)采用物理模型或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)治理河道的數(shù)模計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)。
⑤對(duì)引水水源(長江)的保護(hù)。長江作為對(duì)眾多污染水體考慮“引水沖污”的首選水源，面臨以下兩個(gè)問題：a.干流污染日益加劇，長江沿線的污染源若不加強(qiáng)治理，其水質(zhì)堪憂；b.“西部大開發(fā)”可能帶來上游水量分流和污染，加上“南水北調(diào)”、引水沖污等工程的實(shí)施，長江下游是否會(huì)重蹈黃河下游斷流的覆轍？所以筆者認(rèn)為，各地對(duì)長江水源的利用應(yīng)該嚴(yán)格遵守國家的統(tǒng)一規(guī)劃。
⑥生態(tài)環(huán)境是人類生存發(fā)展的基本自然條件，水環(huán)境改善的最終判定應(yīng)是生態(tài)環(huán)境的好轉(zhuǎn)。因此水環(huán)境治理不僅僅是治污還要治水、治河，不僅要改善水質(zhì)，不讓其臟、臭、塞，更重要的是激活水體，因而它是一個(gè)系統(tǒng)工程，目的是重建平衡的生態(tài)系統(tǒng)。
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