引水冲污工程流量的分析与确定

一、引水冲污工程背景及简介

以往福州内河由于大量的生活生产污废水未经处理直接排入，旱天内河中的污水又得不到稀释，河水黑臭的状况极为严重，群众意见很大。虽然环境治理己得到政府部门的高度重视，规划的各污水厂也在相继建设，但由于旧城改造需要一个很长的过程，难以在近期产生显著的效果。因此福州市采用引水冲污的方式来缓解目前已极为严重的内河污染问题，目前已建和在建的引水冲污工程主要有如下几项：

①文山里引水冲污工程

该冲污工程设计引水流量30m³/s，水源为闽江北港，取水点位于文山里，引水经泵站抽取后，经大腹山隧洞，五凤涵洞、铜盘隧洞、自水塘涵洞后，分3 m³/s水量冲洗西湖，其余水量经湖前河冲洗晋安河水系。输水线路全长5754. 65m。工程建成后经技改扩容，冲污总水量达到约35 m³/s。

②新西河引水冲污

该工程将原西河排涝站经技改后成为双向泵站，抽取10 m³/s闽江水，经过新西河冲洗大庆河和白马河水系。

③凤坂河、连潘河引水冲污工程

该工程目前正在论证中，基本的冲污方案是从晋安河分流部分引水流量进入凤坂河，解决凤坂河的污染问题。再另从晋安河象园处抽水通过管道进入连潘河，以达到稀释河中污水，缓解断头河污染程度的目的。

④南台岛金山新区引水冲污工程

目前该工程还在预可研阶段，冲污方案为：在南台岛洪塘建设抽水泵站，引15 m³/s乌龙江水沿洪湾河冲洗横向的红旗浦河、横江渡河、洋恰河、十字亭河和台屿河。

二、冲污流量分析

引水冲污工程的确能使内河在短期内达到改善水质的目的，但究竟要采用多少水量进行冲污，一直是设计人员反复探讨的问题。目前，福州市引水冲污工程中所引的水源一般有两种，一种是外江水，→种是内河水。两种水源在引水量上均存在各自的问题，前者是由于该项工程投资巨大，受政府财力的限制，不可能建设过大规模的引水泵站来引入大量的江水；而后者则是由于内河水源本身水量有限，无法提供充足的水量。

如何解决这一问题，首先应明确该项工程的目的，是“稀释内河水，改善水环境”还是“将内河污染物冲刷到外江”。如果是“引水稀释”就只需要引入一定量的江河水，对污染的内河进行稀释，帮助其加快水流运动，增加溶解氧，从而达到消除黑臭、缓解污染的作用。但如果是“冲刷内河”则应该是抽引江河水，全面更换河道内的水体，并且应达到较高的流速，这样，对引水的水量和扬程都有很高的要求。但就目前政府的财力情况而言，加上污水处理厂正在逐步的建设和完善中，应该说“引水冲污”只是改善城市水环境的一种有效的过渡措施，因此笔者认为该项工程的目标应定位为“稀释内河水”，缓解污染，由此，可大大降低引水的水量、扬程，减少工程造价。

另外，随着各区域内污水厂的建设，收水率和污水处理率逐年增加，排入内河的污废水也逐年减少，引水量的确定应该充分考虑到污水厂对污水的去除量。

以闽江以北的冲污工程实施为例，冲污范围内的内河水质得到了很大的改善，几条冲污主河道基本消除了黑臭的现象，有的已经达到了较好的地表景观水效果，根据市环科所的实测资料，冲污前和冲污后的水质对比详见表1。

       表l  冲污前后内河平均水质对比一览表(mg/l)

根据《地表水环境质量标准»，具体的水环境质量标准见表2。

       表2 地表水V类水环境主要质量标准(mg/l)

可以看出，江北有冲污的河道部分水质标准已大大超过了地表水V类的标准，达到了很好的效果，但每天巨额的运行费用也给政府财政带来了很大的压力，因此选择合适的冲污水量，在既能达到基本冲污效果，又能尽量节约投资和运行费用，是很必要的。

三、引水冲污流量的确定

决定引水流量的主要因素是污水的稀释程度，这首先要确定内河水经稀释后要求达到的水质标准。地面水V类主要适用于农业用水区及一般景观要求的水域。内河河水能达到地面水V类标准，即可基本满足对内河在景观、环卫等方面的要求。

根据市环科所对现状生活区的生活污水的实测结果， BOD₅平均为150mg/1， COD平均为300mg/l。对工业废水来说，由于目前规划工业用地的工厂生产性质还未确定，在这种情况下水质确定只能参照现有同类型的工业废水的水质，取用标准为BOD₅平均200mg/l，COD平均400mg/l。据多年的统计资料，福州市工业污水占总用水量的比例约为30%，据此排入内河的污水水质状况分析如下表3。

据以上分析和实测资料，排入内河污水的BOD₅值是地表水V类水环境要求排放标准的16.5倍， CODcr值为7.25倍，溶解氧为0.1倍，硝酸盐通过稀释的方法去除率很低，因此，河水所需的稀释水量可根据BOD₅的稀释倍数确定。

在不考虑内河原有水源的最不利情况下，设定Ql为引水水源的水量， a为引水水源的BOD₅值， Q2为内河纳入污水量，按照BOD₅要求的稀释程度，可据如下方程计算引水流量Ql值:

Ql*a十Q2*165=(Ql+Q2) *10

四、引水流量对河道断面的要求

在确定了“引水稀释”的目标定位和考虑了污水厂对污水量的消减后，计算得的引水流量较未考虑二者因素时要小得多。这样，较小的引水流量又产生了引水流速偏低的问题。这主要是由于福州市的内河都是排涝河道，早期河道断面的设计形式都是矩形断面，过水断面的尺寸也都是依据涝水流量来设计的，而引水流量与涝水流量相比是很小的，晴天时，小的引水流量在较大的河道断面里流动，流速就非常缓慢，难以达到河道的不淤流速，从而造成河道容易淤积。这就要求设计一种既能在雨天排除大流量的涝水，又能在晴天满足引水小流量在河道内达到一定的水深和流速的断面形式。从近来金山新区河道设计、建设的过程中，笔者得到一些启示，对解决这一问题有一定的帮助。金山新区的河道有些是新建的，有的是对旧有问道的改造，在新河道的建设中，提出了建设“生态河道”的思想，也就是采用复式河道断面形式(详见图1)。

       图l  河道复式断面示意图

这种断面形式同以往的矩形断面相比，具有不少的优点，具体的比较详见表4。

从以上对比可以看出复式断面形式明显优于矩形断面。它不仅满足了河道的景观和排涝的要求，同时晴天引水水流从河道下端的小断面内流过，解决了流速过缓的问题，值得大力提倡。而对于尚无条件改造断面的河道，目前只能通过经常性的清淤来避免河道的淤积，待大修或重建时再考虑改变其断面形式的可能。

五、前景和展望

引水冲污工程在城市建设发展中，应不断的适应新形式的要求，在市政设施建设程度不同的时期，充当不同的美化城市环境的角色。即在政府财力允许的条件下，在城市污水处理不完善的阶段，引水冲污能在相当大的程度上起到在短时间内缓解内河污染的效果，但随着城市污水处理的逐步普及和深化，它的作用将有所改变，但即使将来当城市污水处理率达到100%时，为城市内河在旱天补充一定的水量，以满足景观效果上的需要，其作用也是不容忽视的。