竹溪河流域综合规划中水环境治理研究

张 珅，苏妍妹，徐得水

(1.黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南 郑州 450003；2.水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹)，河南 郑州 450003；3.河南省城市水资源环境工程技术研究中心，河南 郑州 450003)

1 研究背景

流域是汇集地表水和地下水的区域，即分水线所包围的范围[1]。流域综合治理规划从流域角度通过科学合理制定相关治理方案指导后续工作开展，是对水资源的宏观调控[2-5]。流域综合规划对水利工程的建设与发展起着重要的指导作用，使水资源配置更具完整性和可实施性。在过去的几十年中，环境问题越来越严峻，而随着社会经济的发展，人们对水环境的要求和期望也越来越高[6-9]。从人民对美好生活的期盼，到全面落实党的二十大精神，流域综合规划对区域生态环境治理起统领作用。水环境作为流域综合规划中的重要篇章，也是生态文明建设的重要组成部分。河流的流动性、致灾性、资源性决定了水环境治理的复杂性。更需要结合现状对该流域水环境突出问题进行规划治理，为后续区域经济发展提供有利水利保障[10]。

本文以竹溪河流域综合规划中水环境治理为基础，介绍水环境部分相关治理思路及方案，以期为其他流域规划提供参考。

2 竹溪河流域水环境现状及存在的问题

2.1 水环境现状

竹溪县位于鄂西北边缘，处于丹江口水库上游，属长江中上游秦巴山区，是重要的水源地。竹溪河属堵河水系，是汉江水系堵河一级支流，流域面积约为659km2。竹溪河流域产业现状以农业及旅游业为主。竹溪河流域一级水功能区划中有1处竹溪河水库保护区，4处保留区，水质目标均为地表水Ⅱ类。竹溪河与丹江口位置关系如图1所示。

图1 竹溪河与丹江口位置关系图

2.2 存在的问题

2.2.1城镇污水管网收集系统不健全，污水处理率低

竹溪县城现有1座生活污水处理厂(处理规模为3万t/d)及一座工业污水处理厂(处理规模为6000t/d)，出水排放标准均为一级A。竹溪县现有污水厂处理规模基本满足竹溪县现有污水排放量的处理需求，但实际由于污水管网系统的不健全，导致县城实际污水处理率较低。

2.2.2部分时段水环境质量不达标

竹溪河流域干流及主要支流河道水质目标均为地表水Ⅱ类，但根据竹溪河流域现状水质，竹溪河水质部分时段出现超标问题。

2.2.3城区排水体制分流不彻底、雨污管道连接混乱

城区部分区域已做雨污分流改造，但县城污水系统大部分仍为截流式合流制。由于管网不健全，存在漏损，大量山泉水通过雨水管网进入污水处理厂，致使污水处理厂水量远超设计能力，而本该收集处理的污水通过渗漏、溢流等直接进入了河道，降低了污水厂的处理效率。

2.2.4农村污水排放及收集体系不完善，排放污染严重

农村现状污水以散排为主，已建的农村处理设施数量少且排放标准低，大部分农村处理设施建设滞后，未达标水体排入河道中，致使河流污染。

2.2.5农业面源治理亟需有效治理

虽然竹溪河流域近年来开展农业面源整治工程，但依然存在以下问题。竹溪河流域2020年年末耕地9509.39hm2，占总流域面积的17.13%，农田主要集中于河道附近，污染物极易入河。竹溪河流域全年氮肥施用量约14515.44t，磷肥施用量约4939.71t，农药化肥施用量较大，污染物随降雨通过地表径流进入水体，农业面源污染问题突出。同时竹溪河流域畜禽养殖以农户散养为主，规模化养殖率不足5%，粪便处理设施率低，这些都加剧了农业面源污染问题。

2.2.6流域水环境管控力度不足

竹溪河流域水环境监测力度薄弱，现有监测点位主要位于竹溪河干流，对支流水质监测力度低、掌控性不足。同时竹溪河流域的排污交易机制、生态补偿机制等存在缺失。

3 水环境规划的总体思路和总体布局

3.1 总体思路

多措并举，系统治理，以“城乡统筹结合、城镇污水提质增效、乡村人居环境改善”为原则，提高城区段管网及污水处理站覆盖率、全面实施雨污分流、构建海绵体系、促进农村人居环境改善、加强饮用水水源地保护、实现清水入竹溪，最终提升地表水环境质量，达到水质目标。总体思路框架图如图2所示。

图2 总体思路框架图

3.2 总体布局

以控源截污为重点、开展管网查漏补缺、污水全面治理工程；在城区建设5.7km清水通道，使山泉水独流入竹溪；以月弓池和桃花岛为净化单元，加强竹溪河水质净化；改造44.48万m2农田排水沟，减少农业面源污染；加强竹溪河水库饮用水水源地保护，保证人居饮用安全；增加5处支流水环境监测处断面，提高水环境响应速度；因地制宜开展水环境综合治理，最终提升地表水环境质量，达到竹溪河水质目标。

4 治理方案研究

4.1 城镇污水收集治理

竹溪县城区排水体制以合流为主，部分街区虽然进行了雨污分流改造，但由于下游改造不彻底，存在错搭混接等原因，实际没有达到雨污分流效果。竹溪县城区污水处理厂日处理能力3万t，城区平均日污水处理规模约2.1万t。污水处理设施可以满足处理需求。但受污水厂进水浓度过低影响，当前城镇生活污水实际收集率约为35.7%，污水处理系统效能低下。

为此，规划以下措施对城镇污水进行收集处理：①通过分流旱天山泉，干管渗漏点修复，降低河道水位，开展重点路段雨污分流集管网错搭混接改造工程。把山区等城区以外的山水、河水，以及城区内河沟水等与市政污水收集系统分离开来。②对公共污水收集管网进行补缺口工程，形成密闭的城市污水收集系统，雨水可通过就地散排、边沟边渠等形式就近排入自然河道。③对重点地区，尤其是雨水汇流主通道、上游清水排出通道进行雨污分流改造。打通旱天清水出路，保证旱天不溢流，雨天少溢流。

4.2 清水入竹溪

根据调查，城区段由于没有独立的排雨水通道，在降雨时山泉水顺着地势携带泥沙直接进入现状的管网，管网满流后溢流进竹溪河，造成大量雨水进入污水处理厂。汛期外来水进入城区的雨水/污水管网，一方面增加了城区污水厂的处理负荷，致使一部分未处理的污水直接溢流至竹溪河，另一方面外水污染浓度低，外水进入污水厂后使生化性降低，处理难度加大。规划新建5.7km的截流沟将山泉水引流。

4.3 旁路湿地水质净化

使用旁路湿地对竹溪河水体进行净化，非汛期通过工程措施引水至月弓池或桃花岛湖区。两湖区作为净化单元，在湖区内构建生态系统，为水质保护与改善工作提供生态解决方案，实现生态修复和生物净化，净化后的水体排入竹溪河，达到削减河道内污染物质和增加竹溪河清水量的目的。

4.4 农业农村污染治理

4.4.1农村生活污水处理

(1)分类建设

竹溪河流域内现状农村生活污水污染负荷占到点源污染的19%左右，是竹溪河流域需要重点解决的问题之一。需梯次推进农村生活污水治理。根据农村不同区位条件、村庄人口聚集程度、污水规模，因地制宜采用污染治理与资源利用相结合、工程措施与生态措施相结合、集中与分散相结合的建设模式和处理工艺。推动城镇污水管网向周边村庄延伸覆盖。积极推广低成本、低能耗、易维护、高效率的污水处理技术，采用生态处理工艺。

(2)分区处理

竹溪河流域上、中、下游不同河段农村生活污水排放特征、水环境容量敏感性、污水处理厂区位及规模、人口积聚分布特征等方面均存在一定的差异。总体而言，上游区域农村生活污水污染物排放强度相对较大，且水环境容量敏感性相对较强；中游区除了城关镇污水处理厂服务范围外，其余区域人口分布相对较为分散；下游区域人口组团式分散分布特征明显，农村生活污水收集难度较大。为解决上、中、下游不同河段农村生活污水收集处理问题，综合考虑各分区人口分布特征、农村生活污水排放特征、现状农村生活污水收集处理设施分布情况及生活污水排放标准等，按照上、中、下游不同河段开展分区规划。规划上游、中游、下游共分别建设村级污水处理设施1615、585、540t/d。

4.4.2农业面源控制

优化调整种养结构。结合资源环境承载能力，调整种植业布局和结构，优化水稻、小麦、蔬菜等作物品种，推广节水作物，构建科学合理、特色突出的种植业布局。

合理使用农业投入品。加强农业节水，推进规模化高效节水灌溉，完善农业灌溉用水定额管理制度。提高农业废弃物资源化利用率。十三五期间，竹溪县全县节水灌溉面积从原来的8.24万亩增加到39.14万亩，占有效灌溉面积的比例由43.6%增加到95%，比重提高51.4%。

科学规划畜牧养殖布局，加强畜禽养殖禁养区管理，落实环城特色养殖区、远郊生态养殖区分区管控要求，合理发展畜禽养殖规模，推动形成种养结合的都市型生态畜牧业发展模式。优化水产养殖布局，落实养殖水域滩涂规划制度，实施禁止养殖区、限制养殖区、允许养殖区“三区划定”，科学确定养殖种类、规模和密度，发展生态健康养殖。推广多层次的粮经饲统筹、种养结合、农林牧渔融合循环发展模式。积极推进稻渔综合种养发展，建立各具特色的稻渔综合种养基地。

4.5 饮用水水源地保护

竹溪县饮用水水源地位于竹溪县龙坝水库，依据HJ/T 338—2018《饮用水水源地保护区划分技术规范》，饮用水水源保护区分为饮用水水源一级保护区和二级保护区。地表水集中式饮用水水源一级保护区水质应不劣于GB 3838—2002于《地表水环境质量标准》Ⅱ类标准、二级保护区水质应不劣于Ⅲ类标准。集中式饮用水水源水量达标率达到100%。

4.6 环境“测”“策”联防联控

以物联网、云计算、大数据、5G技术为支撑，着力推进涉水信息动态监测系统和智能化管理决策平台建设，全面提升水利智慧化水平竹溪河现有水质监测点位均位于竹溪河干流上，缺少对竹溪河支流的管控与监测力度，为保证水环境安全，为水环境管理工作提供科学可信、详尽高效的水质资料，提高水环境突发事件的预警速度和响应水平，拟在主要支流处增设水环境监测断面，布置水质自动在线监测系统。

5 目标可达性分析

根据预测结果分析：竹溪河流域远期规划水平年(2035年)相关措施实施之后，污染负荷相较现状年COD减少2210.80t/a，比现状年减少68.17%；NH3-N减少507.58t/a，比现状年减少90.42%；TN减少740.00t/a，比现状年减少91.94%；TP减少65.92t/a，比现状年减少87.38%。根据水环境容量与现状污染负荷分析，流域内需削减污染负荷COD 1537.71t/a、NH3-N 506.18t/a、TP 60.30t/a，才可达到水质目标要求，经预测远期规划水平年可满足污染物削减要求。远期污染物排放预测见表1。

表1 竹溪河流域远期污染物排放预测 单位：t/a

6 结论

(1)竹溪河流域综合治理规划中水环境治理遵循“生态优先、绿色发展；系统治理、协同推进；试点先行、稳步推进”的基本原则，以提升竹溪河水质为核心目标，提出城镇污水收集、打造清水通道、旁路湿地净化、农业农村污染治理、饮用水保护及环境“测”“策”联防联控等方面，为流域综合治理提供指导。

(2)流域综合规划中水环境要从系统层面，结合水环境容量核定及污染负荷预测，对现状问题进行分析研究，找出薄弱环节，加强与各尺度的耦合分析，从宏观到微观从大到小对本流域整体进行把控，并增强环境监测，提高水环境突发事件管控力度。

(3)竹溪河流域可进行规划实施效果评估，建议在实施过程中开展中期和终期评估，验证合理性和科学性。