（环境工程专业论文）常州市污水厂尾水排江方案研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 本课题根据常州市污水处理厂布局、污水厂尾水排放规划、长江常州段水功能 区( 水域) 管理要求和取排水状况，在水环境质量现状调查、监测与评价的基础上， 通过数学模型预测污水厂尾水排江对受纳水体长江水质、上下游集中饮用水水源水 质的影响程度与影响范围，从而确定尾水排江口设置合理性指标。研究结果表明： ( 1 ) 常州市河水环境污染较为严重，c o d 排放量是其允许排放量的近2 倍，大 部分国控监测断面均存在超标现象，从而严重威胁太湖水体。因此在保证上下游水 源水质安全的前提下，利用长江水体的环境容量解决常州市污水厂尾水出路是可行 的方案选择。 ( 2 ) 长江常州段现状水质，c o d 在涨落潮时平均为1 2 5 m g l ，满足i i 类水水质 标准要求；氨氮的平均值在0 6 0 m g l 之间，不满足i i 类水水质标准要求。拟定排放 口上下游水源地( 西石桥、魏树) i m n 浓度监平均值为2 4 6 m g l ，氨氮的平均值在 0 2 8 0 0 3 4 1 m g l 之间能满足类水水质标准要求；但存在超标测次。根据监测数 据分析，长江水体c o t ) 较低，但氨氮呈现本底超标趋势。 ( 3 ) 常卅i 市污水厂尾水排江最佳方案设置为： 排江方式：采用江心潜没排放方式； 排江口的位置：排江口设置在禄安洲洲尾水边线下游1 0 0 米， 经度1 2 0 0 0 0 18 3 ”，纬度31 0 5 9 4 8 3 ”； 排江总量：5 0 万m 3 d ； 排江管扩散段长度：大于1 0 0 米； 按照该方案，尾水排入长江后对长江水质影响很小：c o d 污染带( 浓度增量 2 5 m g l ) 的几何尺寸约l o o m 长，l o o m 宽；浓度增量超过0 5 m g l 的长度约1 6 0 0 m ， 宽度约2 0 0 m ；n h 3 一n 浓度增量超过0 o ? m g l 的长度约1 5 0 0 m ，宽度约2 0 0 m ，对排放 口上下游魏村、西石桥水厂取水口水源水质无影响。 ( 4 ) 常州市污水厂尾水实现捧江后，按设计5 0 万m 3 d 计，每年可减少污染物 排放量：c o d 、氨氮、t p 分别1 0 9 5 0 、1 4 6 0 、2 7 4 t a ，从而极大地减少污染物排入常 州市内河，有效减少进入太湖的污染负荷，有效保护了常州城区及其下游太湖的水 环境。 关键词：污水处理厂尾水出路数学模型 排江 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h e s t u d yi st oe s t a b l i s hs u i t a b l ep a r a m e t e r so f d e t e r m i n i n gt h ep o s i t i o no f t m l w a t e r o u t l e to fc h a n g z h o uw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n ti na c c o r d a n c eo fp o s i t i o n ，d i s c h a r g e p r o g r a m m i n g ，w a t e ra e r am a n a g e m e n tr e q u i r e m e n ti nc h a n g z h o us e g m e n to fy a n g z i r i v e r ，c o n d i t i o n so fw a t e rc a t c h m e n ta n dd i s c h a r g ea sw e l la so nt h eb a s e so fc u r r e n t w a t e re n v i r o n m e n tq u a l i 哆i n v e s t i g a t i o n ，m o m t o f i n ga n de v a l u a t i o n t h e nf o r e c a s tt h e i n p a c to ft h et a i lw a t e ro u t l e to ft h ee f f l u e n tt r e a t m e n tp l a n to nt h eq u a l i t yo fr e c e i v i n g b o d yo f w a t e r - 一y a n g z ir i v e r ，t h eq u a l i t yo f d r i n k i n gw a t e r s o u r c e sa n de f f e c ta r e aw i t h m a t h e m a t i c a lm o d e l t h er e s u l t ss h o w e d ： ( 1 ) r i v e re n v i r o n m e n ti nc h a n g z h o uh a v eb e e ns e v e r l yc o n t a m i n a t e d ，c o d d i s c h a r g ei s a st w ot i m e sa sa l l o w a n c e , m o s tm o n i t o r i n gs e c t i o nh a v ee x c e e d e d d i s c h a r g e d ，t h u ss e r i o a s e l yt h r e a t e nt h eb o d yo f w a t e ro f t a il a k e s oo nt h ep r e m i s st h a t w a t e rs o u r c ei ss e c u r i t y ，a n dm a k e 如1 1u s eo f y a n g z ir i v e r se n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y ，i ti s af e a s i b l es c h e m et ow o k eo u tt h ep r o b l e mw ed i s c u s s e d 7 ( 2 ) 1 1 1 ec u r r e n ts i t u a t i o no fz h o n g z h o us e g m e n ti s ：t h em e a nv a l u eo fc o dd u r i n g f l o o dt i d ea n de b bt i d ei s1 1 6 m g l ，w h i c hi sm e e tt h er e q u i r e m e n to ft h es e c o n dc l a s s w a t e rs t a n d a r d ；t h em e a nv a l u eo f a m m o n i an i t r o g e ni sa r o u d0 6 0 m g l ，w h i c hi sn o tm e e t t h er e q u i r e m e n to ft h es e c o n dc l a s sw a t e rs t a n d a r d ；s t u d yo u tt h em o n i t o r i n gm e s hv a l u e o f o f i r o nc o n c e n t r a t i o ni nw a t e rs o u r c e s ( x i s h ib r i d g e w 西v i l l a g e ) i s2 4 6 m g l , t h em e a n v a l u eo fa m m o n i an i t r o g e ni sr a n g ef r o mo 2 8 0t oo 3 4 1 m g lc a nm e e tt h er e q u r e m e n to f t h es e c o n dc l a s sw a t e rs t a n d a r d ；b u te x c e e d a n c ei sa l s oe x s i s t a c c o r d i n gt od a t a s c o di l l y a n g z ir i v e ri sab i tl o w , h o w e v e r , a m m o n i an i t r o g e nh a v eat e n d e n yo fb a c k g r o u n d e x c e e d a n c e ( 3 ) t h eo p t i m u ms c h e m eo f c h a n g z h o um u n i c i p a lt a i lw a t e rd i s c h a r g er i v e ri s ： ( i ) d i s c h a r g em e t h o d ：c e n t e rs u b d u e t i o n ； 馐) p o s i t i o no ft h eo u t l e t ：l o w e rr e a c h e so fl u a l ls h e l ft a i lw a t e rs i d e l i n e1 0 0 m e t e r s ，l o n g i t u d e1 2 0 0 0 0 1 8 3 , l a t i t u d e 3 1 。5 9 4 8 3 ； t h et r e a t m e n tc a p a b i l i t y ：5 0 0 0 0 0r r l | | 址 l e n g t ho f d i f f u s e r ：m o r et h a n1 0 0m e t e r s ； 华中科技大学硕士学位论文 h lt l l el i g h to ft h i ss c h e m e , t a i lw a t e rw i l le f f e c tl e s s ：t h es i z eo fc o d p o l l u t i o n a e r a ( c o n c e n t r a t i o ni n e r e a s e m e n t _ _ 2 5 r a g l ) i sa b o u t1 0 0 ml e n g t h ，a n d1 0 0 mw i d t h ；i ft h e c o n c e n t r a t i o ni n c r e a s e m e n te x c e e do 5 m g l ，t h es i z ei sa b o u t1 6 0 0 ml e n g t h , a n d2 0 0 m w i d t h ；i f t h ec o n c e n t r a t i o ni n c r e a s e m e n to f n h - ni se x c e e d0 0 7 m g r l t l l es i z ei s1 5 0 0 m l 锄g t h ，a n d2 0 0 mw i d t h w i l lm a k er i oi n p a e to nw a t e rs o u r c e si nw e iv i l l a g ea n dx i s h i b r i d g e ( 4 ) i tw i l lb ef o u n dt h a t1 0 9 5 0 v a , 1 4 6 0 v aa n d2 7 4 v a o f c o d ，n i t 3 - na n dt pi nt h e w a t e w a t e r sc o u l db cr e m o v e da f t e rc h a n g z h o um u n i c i p a lt r e a t m e n te f f l u e n td i s c a r g e dt o r i v e r , c o u n t e db y5 0 0 0 0 0 m 3 dd e s i g n e d i tc a nb ee f f e c t i v e l yr e d u c et h ep o l l u t i o nb u r d e n o f l 葡i ，a l ( e k e y w o r d s ：w a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t t a i lw a t e ro u t l e t m a t h e m a t i c a lm o d e l r i v e rd i s c h a r g e i i i 独创性声明 望1 0 1 6 3 4 8 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，狳文中已经标明弓i 用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集 体，均己在文中戳明确方式标明。本入完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：做 日期：，舻汐6 年r 口月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权僳留并良嚣家有关部门或搬构送交论文的复印件和电子舨，允许论文被套阅和 借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采熙影印、缩e p 或季j 描等复潮手段保存和汇编本学位论文。 保密臼，在 本论文属于 不保密网。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：下- 岔，欠 日期淳叼6 年( o ：9 日 年解密后适阕本授权书。 指导教师煞名：气、- 7 日期：沁6 年f 、) 月 日 华中科技大学硕士学位论文 1 1 课题研究背景 1 绪论 常州是一座有着2 5 0 0 多年文字记载的历史文化古城，同时又是一座充满现代气 息、经济较发达的新兴工业城市。常州位于美丽富饶的长江三角洲函部，北倚长江 天堑，南与安徽接壤，东、西分别与上海、南京两个大都市相望，有着十分优越的 区位条件和便捷的水陆空交通条件。常州现辖金坛，溧阳两个县级市和武迸、新北、 天宁、钟楼、戚墅堰五个行政区，全市总面积4 3 7 5 k m ，耕地面积2 0 4 7 万h a ，陆地 面积3 6 1 7 万h a ，水域面积7 3 3 万h a 。 常州地处江南平原，境内河湖密布，境内大运河的主要支流有北侧的新盂河、 德胜河、澡江河、北塘河和关河；南侧的扁担河、南运河、采菱港、大通河和武进 港等。自北流入的新盂河、德胜河将长江水补给运河，自运河向南流出的扁担河、 白鹤河分出部分径流注入漏湖，运河流至河水厂分为南北两支，向北流入关河，约 占来水量的五分之一，其余约五分之四仍由运河向下游输送，对太湖水环境构成直 接影响。 随着沿江大开发战略的实施及城市化进程的加快，常州工业快速发展，城市人 口不断增加，污水的排放量也随之逐年增加。为了有效保护太湖及常州市区水环境， 常州市在进一步巩固和完善工业污染源达标治理成果的同时，加强了对城市生活污 水的处理力度。目前，常州市污水集中处理率为4 6 ，已建成城市污水处理厂5 座， 污水处理能力2 6 5 万m y d ；t 业污水处理集中厂4 座污水处理能力1 3 万m 3 d 。 常州城市污水处理厂的建设有效地削减了进入常州市区河流的污染负荷，但是， 污水处理厂尾水集中排放以及部分未经处理污水的直接排放，使市区部分河流污染 仍十分严重，恶臭现象时有发生，严重影响了市民的身体健康，也大大地影响了城 市景观。同时严重地威胁太湖水质。 华中科技大学硕士学位论文 1 2 国内外排放口研究现状 污水海洋、江河排放处置在国外已有较长的历史，最早可以追溯到1 9 世纪末， 例如建于1 8 9 8 年英国的h a r w i c h 污水排海工程，之后人们的研究不断深入，在2 0 世纪中期得到迅速的发展，如美国1 9 6 0 年仅在南加里佛尼亚湾内就有7 处一级处 理排海工程，到了1 9 8 5 年，美国西海岸排海管道达到2 5 0 处，排放口处水深大多 为2 0 - 4 0 m ，最深达1 2 0 m ；英国至今已有近百个污水海洋处置工程。目前，世界最 大污水海洋处置工程莫过于美国的波士顿( b o s t o n ) 排海工程，其放流管远达 1 5 k m ，扩散器长2 0 0 0 m 、排放量1 2 0 - 4 8 0 万m 3 d 。 国内研究从“六五”期间开始，尤其在上海市合流污水治理一期工程中韦鹤平、 郑贤谷等对污水厂尾水排放口方案进行了深入的研究1 2 圳，目前，上海、深圳、宁波、 杭州、武汉、天津、威海和嘉兴等地已规划或实施了海洋( 江河) 处置工程，例如上 海市竹园污水厂长江排放口( 1 7 万m 3 d ) 、白龙港污水厂长江排放口( 1 2 0 万m v d ) 杭州七格、污水厂钱塘江江排放口( 4 0 万m 3 d ) 。 研究表明，海洋、大江本身具有巨大的自净能力，陆源入流可溶性物质在水流 巨大动力的作用下被迅速地稀释、输运，同时，各种物质成分伴随着水体自然循环 的过程，在低浓度水平上随着不断进行的化学和生化反应而逐渐降低或同化，达到 水体的本底。我国对污水海洋、江河处置工程进行了大量的环境影响监测，上海市 合流污水治理一期工程竹园排放口建成后，从连续三年的水质监测结果来看，大部 分水质指标在污水排放前后未见明显变化。上海市星火开发区排海工程( 1 0 万m 3 d ) 于1 9 9 3 年投入运行，运行至今，每年均对附近海域进行水质监测，在排放口扩散器 东西两侧l o k m 范围内，设9 个断面取样分析。多年的监测资料表明，排放口扩散器 附近2 k m 处的水质与l o k m 处的水质无明显差异。从一定程度上反映了选择合适的排 江方案对受纳水体不会产生负面影响。 1 3 课题的来源、目的及意义 地处江南平原河网地区的常州市内河水环境容量较小。据研究，2 0 0 4 年常州市 2 华中科技大学硕士学位论文 区生活污水和工业废水污染物c o d 摊放量分别为1 0 4 万t a 和2 7 2 万t a ，共3 7 6 万t a 。而常武地区内河河网的c o d 承纳能力平水期为2 3 7 万t a ( 5 0 保证率) ， 枯水期更只有1 9 3 万t a ( 8 0 保证率) ，c o d 排放量是其允许排放量的近2 倍， 其中污水厂的排放量占2 8 。 为有效改善常州城市水环境，充分合理利用长江水环境容量，保护太湖水环境， 根据国务院及省政府关于太湖水污染防治“十五”规划及省政府专题会议纪要要求： “为确保梅梁湖泵站调水效益，对武进港、直湖港进行截污，常州市经城市污水处 理厂处理后的达标尾水排入长江。”常州市在巩固工业污染源达标成果、提高城市污 水的收集处理率的同时，考虑至常州市社会经济的可持续发展，根据常州各类污水 处理厂建设现状、近远期规划以及尾水排放的实际情况，提出对城市污水处理厂部 分达标尾水排入长江的课题研究。 1 3 1 课题的目的及意义 开展常州市污水处理厂尾水排江方案的研究，保护常州市区及其下游太湖水环 境，保障常州人们的健康水平具有重要的现实意义与深远的历史意义。 ( 1 ) 通过对长江水环境现状监测及沿岸污染源调查，研究常州市污水处理厂达 标尾水排江的必要性及可行性； ( 2 ) 通过对常州市污水处理厂达标尾水排江的适宜规模、排放位置、排放方 式等方面的研究，为排放口的项目实施提供技术支持； ( 3 ) 通过常州市污水处理厂达标尾水排江影响预测计算，为长江常州段水环境 保护及该江段上下游水源保护提供依据。 ( 4 ) 常州市污水处理厂达标尾水排江后，将大大减少排入市区内河的污染物总 量，降低由武进港、直湖港进入太湖的污染负荷，从而确保梅梁湖泵站调水效益的 发挥，改善太湖水环境。 华中科技大学硕士学位论文 1 4 课题研究的范固、方法及主要内容 1 4 1 课题研究的范围 根据常州市水利局与常州市环保局编制的常州市地表水( 环境) 功能区划， 常州市污水厂尾水排放区域所在的水功能区为长江常州魏村农业、工业用水区，该 功能区起始于省庄河闸，终止于常 n - - 大圩。故本次研究范围主要为受排水影响的 长江常州魏村农业、工业用水区( 省庄河闸常州二大圩) 及该功能区上下游主要 的取用水户，即西石桥水厂、江边工业园工业水厂和魏村水厂，取水口的基本情况 如下： ( 1 ) 魏村水厂取水口：位于禄安洲头部，长江右岸。根据规划，2 0 1 0 年，魏村 水厂取水规模为1 3 6 万m s d ，2 0 2 0 年，魏村水厂取水规模为1 7 8 万m s d 。 一 ( 2 ) 西石桥水厂取水口：江阴利港岸边。根据规划，2 0 1 0 年，西石桥水厂取水 规模为4 0 万m 3 ，d 。 ( 3 ) 江边工业园工业水厂取水口：小龙港上游，长江右岸。近期取水规模为4 万m 3 d ，根据规划，2 0 1 0 年，该水厂将改由魏村水厂取水口供源水。 三个自来水厂取水口的位置详见图l 一1 。 图l 一1 三个自来水厂取水口的位置图 4 华中科技大学硕士学位论文 表i - 1 尾水排放区域相关的水功能区情况 1 4 2 课题研究的方法 根据拟定尾水排放口的位置，通过现场查勘，收集尾水排江项目以及排放口相 关区域的基本资料，在收集区域水环境质量现有资料的基础上，对尾水排江口所在 区域进行水环境质量现状监测，在此基础上，采用数学模型模拟的方法，预测排江 达标尾水在设计水文条件下对水功能区( 水域) 的影响程度及范围【“】，进而论证达 标尾水排江口设置的合理性，并针对尾水排江的环境影响提出尾水排江口设髯的相 关对策措施。工作程序见下图1 - 2 。 华中科技大学硕士学位论文 1 4 3 研究的主要内容 图l - 2 技术研究线路围 1 、调查分析尾水排江口所在区域的取排水情况，调查尾水排江口所在区域水功 6 华中科技大学硕士学位论文 能区划、水质控制目标及管理要求，进而确定尾水受纳水体的水质管理要求以及课 题的研究范围。 2 、调查收集近年来长江水源地水质资料并对长江水质进行实际监测，通过对水 质资料的评价、分析，进而获取准确的现状长江水质指标。 3 、调查收集长江水文条件以及该江段河势情况，进而建立流场、流量、水质的 模拟与预测数学模型。 4 、设计不同的尾水排放方案，并按照不同方案通过数学模型预测尾水排江对受 纳水体长江的影响程度与影响范围，特剐是拟定排放口建成后对上下游集中饮用水 取水口的影响分析进而确定尾水排江的最适宜的排放规模、排放位置、排放方式。 5 、通过计算分析常州市污水处理厂达标尾水排江后的环境效益：主要包括肖减 污染物的总量以及队常州内河水质的影响分析。 7 华中科技大学硕士学位论文 2 常州市污水厂布局及尾水排江系统概况 2 1 污水厂布局及尾水排放规划 2 1 1 污水处理厂现状布局 常州市已建成污水集中处理厂9 座，设计污水处理能力为3 9 5 万m 3 d 。常州市 污水处理厂详情见表2 - 1 表2 - 1 常州市污水处理厂现状 2 1 2 污水处理厂规划布局 1 主城区 根据城市现有污水系统布局及城市总体规划确定的城市总体格局，结合污水尾 水实行达标排江、排河，资源化利用结合，城市主城区设置：江边、城北、戚墅堰、 湖塘、牛塘、武南、武南南7 座污水处理厂，随着排江系统的建立和完善，市区原 有清潭、丽华两座污水厂停运，改为污水提升泵站。 2 市区其它地区 8 华中科技大学硕士学位论文 按位置和尾水排放条件，实行镇镇组合，在适当位置建设污水厂，达标尾水就 近排河，规划建设奔牛、湟里、漕桥、横山桥、焦溪五座污水厂 3 城市污水厂设置见表2 - 2 与2 - 3 。 表2 - 2规料城市污水厂一览表( 2 0 1 0 ) 华中科技大学硕士学位论文 2 1 3 尾水捧放现状 常州市现有污水处理厂经处理达标后就近排入水体。由于市区河道已无剩余的 环境容量，各污水厂尾水排放加重了河道的污染负荷，从而加剧河道的污染。 2 1 4 尾水排放规划 l 、污水处理厂尾水实行达标排江、排河和资源化利用结合，以排江为主的战略。 2 ，主城区、新北区污水厂尾水除实行污水回用外，以实施达标排江为主。 3 、武进区范围内的湖塘、牛塘、武南、武南南污水尾水，近期排河，并结合区 域用水推动尾水回用工程，实行尾水的资源化利用，远期综合经济、环境等因素， 可实施尾水排江工程。 3 、戚墅堰污水厂及外围片区的其它污水厂尾水，经深度处理后就近排河，并大 力推动污水回用工程，实现尾水的资源化利用。 4 在工业园区集中建设的工业污水处理厂，处理厂的功能和尾水的出路分为两种 情况：在尾水排江区，作为预处理。尾水进入城市污水系统，实行再处理后达标排 江，或达标后直接进入尾水排江系统。在尾水排河区，可作为终极处理，尾水达标 排河或深度处理后回用。 5 结合区域用水( 工业、深化) 大力推动尾水回用工程，实施尾水的资源化利用， 综合资源化利用率2 0 1 0 、2 0 2 0 年分别达到1 5 、2 5 7 1 2 2 排江尾水的特性 2 2 1 排江尾水来源及总量 综上所述，常州市城市污水处理厂达标尾水排江口所收集的污水区域及服务人 口、服务面积如表2 - 4 所示。 1 0 华中科技大学硕士学位论文 2 2 2 排江尾水的污染物种类及总量 根据2 2 1 分析，常州达标排江尾水来源主要为服务区内的工业废水与生活污水， 达设计排江规模时，尾水排江口所接纳的工业污水与生活污水的比例约为3 ：2 ，排 放尾水的主要污染指标为c o d 、b o d 、n i l 3 - n 、t p ，按2 0 1 0 年约5 0 万m 3 d 的排放 规模计算，尾水排放的污染物总量如表2 5 所示。 表2 - 4 排江口达标排放尾水来源 规模 规划期 污水处理厂 备注 ( 万m 3 d ) 西夏墅纺织 2 0 工业园区 江边化工区工 3 o 业污水厂 龙澄污水厂：5 万m 3 d ； 2 0 0 7 芷 民营网污水量：1 2 万m 3 ，d 江边污水 1 0 0 平岗泵站污水量：1 3 万m 3 d 处理厂 澡江河沿线污染源整治和生活污水：1 0 万 & | 矗 ， 新北中心区的生活污水：1 5 万m ，d 小计1 5 o尾水排江量为1 5 万m 3 d 东南工业污水厂( 周经庄) ：5 万m 3 d 江边化工区工业污水：3 万m 3 ，d 新增江边 1 5 o 清潭、丽华污水厂转输尾水量：5 万m 3 d 污水处理厂 市中心区调配和新北区的生活污水量：3 万 m 3 d 2 0 1 0 年 西夏墅 3 o 污水处理厂 城北污水 1 5 o 处理厂 小计 3 3 o 累计4 8 万m 3 d ，尾水捧江量4 8 万m 3 d 新增江边污 1 5 o 江边污水处理厂 水处理规模 2 0 1 5 键 累计6 3 万m 3 d ，尾水排江量按捧江规模5 0 小计 1 5 o 万m 3 d 控制，剩余部分回用处理 表2 - 5 尾水排放的污染物总量 华中科技大学硕士学位论文 2 3 尾水排江口概况 2 3 1 尾水受纳水体 长江为本达标尾水排江口的受纳水体 长江常州段位于长江下游，南岸西起武进市与丹阳市交界处的九圩港，东至武 进市与江阴市交界处的桃花港，长约1 6 k m 。长江本江段河面开阔，宽达2 5 3 o k m ， 属长江下游感潮河段，潮汐为非正规半日浅海潮，每日二次涨潮、二次落潮，平均 潮周期为1 2 小时2 6 分，潮波已明显变形。落潮历时大大超过涨潮历时。据江阴肖 山潮位站的不完全统计，平均涨潮历时约3 小时4 1 分，平均落潮历时约8 小时4 5 分。通常认为长江以江阴以东为河口区潮流界，实际上潮流界是随着上游径流量和 下游潮位等因素不断变动。因此本江段在部分时间( 主要是平水期、枯水期) 会发 生双向流动。由于长江径流是主要的动力因素，长江东流还是主要的。据长江潮区 界以上大通水文站统计，最大洪峰流量9 2 6 0 0 r n 3 s ( 1 9 5 4 年8 月2 日) 。最小枯季流 量4 6 2 0 m 3 s ( 1 9 9 7 年1 月3 1 日) ，随着三峡工程的建成，枯季流量会有升高。多年 平均流量约3 0 0 0 0 m 3 s 。 2 3 2 长江河势分析 长江常州段属于长江扬中河段。由上游至下游有太平洲汉道、胞子洲汉道、禄 安洲汉道和泰兴水道。三个汉道均以左汉为主流汊道，航道亦均位于左汊，其中太 平洲汊道右汊弯曲畏缩( 见河势图2 - 1 ) 。 因为河床演变具有时问和空间的连续性和相对稳定性，局部河段的变化既受上 游河床演变的直接影响，也是水沙运动相对平衡的结果。因此，属于扬中河段的常 州段，其河床稳定性理所当然地属于扬中河段的演变过程，只有充分认识到扬中河 段的演变特征，才能使常州江段稳定性的分析建立在比较可靠的基础上。 通过对长江常州江段河势分析，为污水处理厂尾水排江口的选址提供依据。 1 2 华中科技大学硕士学位论文 图2 1 长江扬中河段河势图 1 扬中江段的河势演变分析 扬中河段上起五峰山。下讫江阴鹅鼻咀。全长8 6 7 k m 。百多年来，本河段大的 格局没有突出明显的变化。河床整体演变特征为：沙洲合并、分汉减少、弯道愈弯、 直道更直、水流归槽、航道宽深，是长江下游相对稳定的河段。这种趋势将会持续 下去。 七十年代以后扬中河段的近期演变趋势是：上段弯道凹岸崩坍、凸岸淤长，中 段主流南移、冲刷右岸，下游左岸边滩淤长、右岸崩蚀严重。今后除了出现特大洪 水，水流取直，河势会有比较显著的变化外，在一般来水来沙年份，扬中河段这一 演变趋势将缓慢的继续下去。 人为的护岸工程和水流的自动调节作用将使本河段仍旧保持相对稳定的态势。 2 常州局部江岸演变分析 常州江岸自胞子洲尾德胜河口至下游桃花港河口，包括禄安洲，总长约1 6 k m ， 处于扬中河段的下端。 本段河床演变表现为： ( 1 ) 禄安洲头和洲体左缘l j 缶江面的崩坍，形成不规则的凹陷缺口，深泓逐年逼 华中科技大学硕士学位论文 近江岸。 ( 2 ) 上游胞子洲尾下延，使禄安洲汊道进口航道更加弯曲，已经对大型船只进 出德胜河产生妨碍。 ( 3 ) 因汉道进口扩大。使水流顶冲德胜河口以下右岸，造成强烈岸坍，对德胜 河口附近的岸线利用有一定影响。 ( 4 ) 禄安洲汉道下端出口的澡江河口至桃花港河口变化较小。是几十年来比较 稳定的边滩，深槽下切，主泓稳定贴岸。这段3 k m 岸线是很有利用价值的。 3 长江流量分流比 根据2 0 0 3 年7 月2 8 3 1 日的监测数据，太平洲、胞子洲、禄安洲三个汉道的 流量分流比如表2 6 。 表2 - - 6 扬中江段三个汉道的分流比 表中三个断面的总流量6 0 0 5 0 6 5 0 9 3 m 3 s 之间，流量远大于汛期平均流量( 汛 期平均流量约为4 万m 3 s ) ，处于丰水期。在丰水期本江段不存在涨潮流。 该次监测表明，三个汉道都以左汉占绝对主导地位。其中胞子洲汉道左汊分流 比高达9 9 8 ，右汉分流比仅为0 2 ，几乎消失，在分析计算时基本上可以不考虑 右汉的水力影响。太平洲与禄安洲汉道右汉分流比均略大于1 0 ，分别为1 2 9 和 l o 2 ，水力作用有限。 2 3 3 尾水捧江口初步选址 一般而言，排放口选址应该遵循的原则为： ( 1 ) 选址尽可能远离敏感的环境保护目标，比如自来水取水口，避免污水处理 1 4 华中科技大学硕士学位论文 厂尾水排放对这些保护目标可能产生的较大影响； ( 2 ) 所选河段河床稳定，以保证放流管的安全正常运行，降低维护成本； ( 3 ) 考虑周围水环境质量及水流条件，使污水尽快扩散，降低对纳污江段水质 的负面影响程度； ( 4 ) 综合考虑社会经济发展因素，统筹兼顾，将对社会经济发展可能的负面影 响降到最低。 综合以上原则排江口初步选择禄安洲洲尾长江左汉，该处距离上游魏村水厂取 水口4 k m ，下游距离西石桥水厂取水口9 k m ，且该江段流量大，河床较为平坦稳定， 是长江常州段较为理想的排放位置。 华中科技大学硕士学位论文 3 水域管理要求及水域水质现状分析 3 1 水域管理目标 水是基础性的自然资源和战略性的经济资源，同时也是生态环境重要组成要素。 常州污水处理厂达标尾水排江口所在区域及相关区域的水质目标见表3 1 【8 1 。 表3 - 1建设项目相关水功能区水质目标 3 2 水环境现状调查、监测与评价 3 2 1 市区水环境现状调查与评价 常州市区水体污染以有机物为主，污染来源主要是由生活污水与工业废水排放 引起的。目前运河水系水环境污染较为严重，与功能区要求水质目标差距较大，市 内河流时有黑臭发生，水产养殖也受到损失。常州市区内共设置1 7 个水质监测断面， 其中国控断面3 个( 新河口、石化厂、横洛间) ，每月监测一次；其余断面逢单月监 测。2 0 0 4 年各河道水质监测结果如表3 2 。 1 6 华中科技大学硕士学位论文 裔鑫 雹虿 粼撼 薹，藿 z m 牲 鞑 ， 辇皂困 口凸 星 博本 蜷 oo ， 垂号 枯枯 疆姐 龌鑫龌霞 斗 蜊杉k 芒 辑 董鼙 辙 糕嫩撒歉 雕 枯榷枯 目 + h ：c 疆翘楹 龌 - 龌k 至 囊蓍蓑蛋 丝 斗 瓤窆 # 歉献 限 $ 蟮 苫己皂己乏乏皂乏 器 己乏 皋蜷 嚣糕 荨 荨 ， 6o 6 鼍 口 叩 嚣o 葛 i 斗u j 蚪 v 咔 皇 。、 j l o o 葳 鲥 筐 苔 8 誊888 * do666d 斌 窿 - 怛 簦盔 荟 窘 8 g i 6d6 d 耗 廿 毛 i 窖 芝 苫 受 o一 6 瓮 q口 小q n 0 1 | | 苹 n寸 量 口! 寸寸 寸卜卜 寸 o 寸 q 口寸 寸 h 卜 l蜷l算匠智 冀蓥 鞲蜷 庭 j ! 蜷 篙 基制建霸斗k篙 塥窿篙悼 笛辎 昏婚 馨 庭 藿宸 鞋 爨庭 删 斗j 蟋 倏 候塔卿定似缓 华中科技大学硕士学位论文 q 山 餐 宙糕 量 0 蓉蚕 剿震 ， 粼 砗 鞑恒 景 0 雹 重囊 羹联 鑫 恕o 鼍裔 划 6 萎耍 戢 e 罨 槲 囊圣鬟 箍鼙 o 糕8 者6墨口 受 凸 端 o 似 z 困 蜷 z 靶 磊皇1 戳 州 坦， 龌盎 囊重zq + 辎 蛊 鞘鞋 $ 姑 皋蜷 皂 乏乏皂乏己乏目葛目 寸 惹糕 。 。 凸 o u 寸 昌 o 毛 8o8 do6 餐蠢 8 9 。 本 童 o z n 寸 ， 凸 o 寸 n 要 寸 卜 o。 q寸寸 簇 氅蜷蜷蜷 舞 蜷捌 辐馨 魏 跫镁蜷 螺霸 磐粼翁 业 删 粼犯校硪 睁 韫 熙悼 曝定 翟定巢艘 篓庭 爨暮婴窟 窿 毫 鞲捌 l 斟 糕 庭 熙 熙 敝 佞蟋! 枷磨似骣 杉 华中科技大学硕士学位论文 懈 孵m谗 叫 看茸 j 醴5 z z 糕。禽 景 口 撼 本 z 艇 ， 瓣 雹z j 日 z粼 h o 景 量蚕 鑫 鑫 震 圜o 博 羹量 博 蠊 ， 划 裂 蓍囊 本 鞋糕鑫 峨 宣 蓉篓 番薄 重粪 蕤呈+ h z $ 磐 自自 岛 昌 拳蠊 嚣糕 导荨 d 疗 66 w 8 n u w n 皇 d v ， g n 舀 9 d 。w 藿鑫 苫9 q o o w 乏 一 萋 w 寸寸 d o nw 要 o w 容 。 n 寸 、 笼 辅螂 凶庭窿凶 蓑餐 证礁口* u 目 乏 举 收 器 趔 。丌 捌露 露 薹垂萋薹萎 魏魏 牛悟 划制 霆霆爨器 剞 僖僖 蹊壅饔鏖 华中科技大学硕士学位论文 由上表可见，其中大部分监测断面均存在超标现象，从各断面看，横洛问、连 江铁路桥、青洋桥、夏城桥等断面超标现象严重，从单项指标看，溶解氧、生化需 氧量、氨氮挥发酚、石油类超标现象严重。 3 2 2 长江水源水质监溅结果分析 i 魏村、西石桥水厂水源水质全年监测结果 位于拟定排放口上、下游的魏村、西石桥水厂长江水源水质监测结果如表3 3 、 3 4 所示。 壅! = ! ：! 坚堡望盟查 查堕鉴型丝墨! 竺鲤! 日期i m n n i h n 日期 i m nn i l 3 一n 华中科技大学硕士学位论文 表3 - - 42 0 0 3 、2 0 0 4 年西石桥水厂水质监测结果( m 鲋) 目期! 卿盥型目翅! 凹 噬型 0 1 0 9 3 90 3 10 1 0 52 60 4 6 0 1 1 32 9 0 4 3 0 1 1 2 2 30 4 6 o i 2 22 7 0 4 8 o i _ 2 9 2 30 5 4 0 2 0 81 0 o 5 1 0 2 0 - 3 2 60 7 0 0 2 1 22 4 0 4 40 2 1 02 80 5 6 0 2 2 53 0 0 4 80 2 2 72 60 5 2 0 3 0 8 3 20 5 80 3 0 42 90 5 4 0 3 1 12 2 0 1 6 0 3 1 1 2 3o 4 4 0 3 2 4 2 8o 3 60 3 2 21 90 3 9 0 4 0 7 2 30 2 30 4 0 72 60 3 3 0 4 1 5 3 30 4 1 0 4 1 4 2 0o 1 2 0 4 2 1 2 50 1 40 4 2 32 5 0 1 7 0 5 0 4 2 00 3 80 5 0 92 00 0 7 0 5 1 3 2 60 3 30 5 1 82 6 0 1 7 0 5 2 7 2 20 3 80 5 2 42 0 0 4 8 0 6 0 5 2 90 1 70 6 0 71 8o 4 3 0 6 1 23 10 1 70 6 1 51 8 0 2 5 0 6 2 52 20 1 3 0 6 2 5 ，2 30 6 0 0 7 0 73 60 4 80 7 0 2 3 8o 2 1 0 7 1 52 6o 3 30 7 1 6 2 90 3 3 0 7 2 32 80 2 l0 7 2 6 3 60 3 9 0 8 0 82 1 0 2 10 8 0 93 00 2 5 0 8 1 12 80 1 20 8 1 7 2 7o 2 7 0 8 2 5 1 70 0 80 8 2 42 00 2 5 0 9 0 9 1 80 1 0 0 9 0 9 2 o0 2 0 0 9 1 7 2 20 4 00 9 1 42 20 3 0 0 9 2 3 2 60 0 70 9 2 23 40 3 8 1 0 1 01 9o 0 91 0 1 0 2 10 2 2 l o 1 43 2 0 0 71 0 1 72 30 2 1 1 0 2 23 2 0 1 8 1 0 2 7 2 00 1 9 1 1 0 4 2 80 2 31 1 0 93 30 3 4 1 1 1 03 2 0 3 71 1 1 63 10 3 2 1 1 2 1 3 50 0 61 1 2 82 60 3 0 1 2 0 5 2 60 3 01 2 1 0 1 8 0 3 1 1 2 1 6 2 30 1 51 2 1 72 00 2 9 1 2 2 5 2 60 3 71 2 2 91 9 0 2 8 全生塑 ! ：! iq ：垫2 ：箜 q ：! ! 可见，拟定排放口上下游水源地( 西石桥、魏村) i n t o 浓度较低，在上述9 0 个 监测数据中，仅有一个数据超标，监测值为4 2 m g r l ( 魏村水厂，2 0 0 4 0 7 2 6 ) ，超标 2 i 华中科技大学硕士学位论文 率仅为1 1 ，魏村水厂、西石桥水厂i m n 浓度年平均值均为2 4 6 m g l ，能满足i i 类 水水质标准要求。浓度的年内变化如图3 1 3 2 。由图中可见，2 0 0 4 年丰水期存 在一个明显的峰，魏村水厂的超标测次就出现在此峰内。 从全年平均值来看，三年( 站) 氨氮的平均值在0 2 8 0 0 3 4 1 m g l 之问，能达到 i i 类水水质标准要求，但超标测次增加，达到1 1 次( 站) ，超标率为1 2 2 。浓度 的年内变化如图3 - - 3 3 - - 4 。由图中可见，2 0 0 4 年西石桥水厂呈双峰双谷形，枯水 期( - - 月) 和丰水期( 七月) 各存在一个峰，而魏村水厂呈三峰双谷形，枯水期( - - 月) 、丰水期( 七月) 和平水期( 十二月) 各存在一个峰，其中枯水期的峰为高，超 标测次绝大部分在此峰内，造成枯水期月平均浓度超标。 由此可以判断，长江i r o n 主要随降雨径流进入长江，浓度与流量有某种程度上 的正相关。而进入长江的氨氮在全年大部分时间内较稳定，同时也有大量含氨氮的 污染物在丰水期随降雨径流进入长江，使长江氨氮的年内变化呈双峰双谷形状。 圈3 一l 魏村水厂2 0 0 4 年i n t o 监测结果 华中科技大学硕士学位论文 4 5 4 3 5 3 = 奄2 5 5 瑙 2 艇 t 5 1 0 5 0 4 5 4 3 5 3 2 5 2 1