河湖淤泥原位固化技術在生態(tài)護坡工程中的應用研究

田 旭，密志超，陸劍飛

(1.堡森(上海)環(huán)境工程有限公司，上海 200000；2.崇明區(qū)水務建設工程安全質量監(jiān)督站，上海 200000；3.上海市崇明區(qū)農村水利管理所，上海 200000)

1 概況

為保持湖泊、河流的蓄水能力及改善水質，政府每年都要花費大量的人力、物力、財力進行疏浚工作，由此產生巨量的疏浚淤泥。目前在我國，對于疏浚淤泥常用的處理方法是物理壓濾脫水，然后集中運輸?shù)蕉褕龇胖谩＿@種方法不僅占用大量土地資源，而且運輸處理成本高，并且淤泥中的重金屬離子、惡臭氣味等對周圍的土壤、空氣環(huán)境造成嚴重的二次污染，難于大規(guī)模推廣應用。

淤泥原位固化技術是指利用化學處理方法，向淤泥中添加固化材料，通過原位攪拌和特殊的工藝流程處理，把具有流動性的高含水率淤泥土凝結成具有一定強度和孔隙率的一種技術。淤泥原位固化技術在河道的生態(tài)化治理過程中發(fā)揮著越來越重要的作用。通過向疏浚淤泥中添加固化材料，然后原位進行攪拌混合，從而改變疏浚淤泥的性質，用作河湖的邊坡護岸，不僅解決了大量疏浚淤泥占據大量的有效土地資源、運輸成本高的問題，而且對淤泥大規(guī)模的資源化利用，解決了疏浚淤泥堆放產生的環(huán)境污染問題。是一種具有經濟、環(huán)境雙效益的方法，具有廣闊的應用前景。

河道護坡是水生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)進行物質、能量、信息交換的一個主要過渡帶，具有顯著的邊緣效應，能為各種水生生物提供生存和繁衍的空間，同時對提高生物多樣性、治理水土流失、穩(wěn)定河岸、調節(jié)氣候和美化環(huán)境、開展旅游活動均有重要的現(xiàn)實意義。長期以來，由于過分強調城市護坡所擔負的防洪功能，大小河道充斥著各類硬質護坡，這種河坡工程喪失了涵養(yǎng)水源、凈化水質的功能，導致護坡生態(tài)功能缺失。而生態(tài)護坡可以涵養(yǎng)水源、凈化水質、美化協(xié)調河道景觀。因此，開展生態(tài)護坡的研究與應用對于保護河湖生態(tài)環(huán)境和生物多樣性有著十分重要的意義。

27號橫河位于崇明區(qū)西部，三星鎮(zhèn)純陽村，南瀕長江，北與新海農場、紅星農場為鄰，東臨廟鎮(zhèn)，西靠綠華。此次工程對該河道1600m河段利用淤泥原位固化技術作生態(tài)護坡。作為三星鎮(zhèn)河道生態(tài)化改造示范工程，在河道生態(tài)護坡型式選擇中還要重視采用新成果、新技術、新工藝、新方法，提高護岸治理工程成果的生態(tài)性、先進性。工程項目設計及施工斷面圖如圖1所示。

2 存在的問題

(1)隨著崇明經濟發(fā)展和居民生活水平提高，大量的生活污水、垃圾直接或間接排放到周圍河道中，污水中固含物和垃圾大量沉積不僅導致河道淤泥層增高、水體自凈能力減小，而且河道水容量減小，使河道防洪排澇、航運功能等受到影響。

圖1 純陽村橫河ISER型生態(tài)護坡標準斷面

(2)未經固化的河坡護岸，水流對河床底部和護岸的沖刷，帶走了大量的護坡泥土，從而使河道的景觀遭到破壞，親水性降低。

3 解決方案

利用淤泥原位生態(tài)固化技術向淤泥中添加一定量的固化材料，通過攪拌和特殊的工藝流程處理，把河底具有流動性、高含水率淤泥原位攪拌固化并通過養(yǎng)護，使淤泥、水、固化材料之間發(fā)生一系列水化等反應，在淤泥顆粒表面產生膠凝物質，使淤泥顆粒凝結成具有整體強度和具備一定的水穩(wěn)定性。其特點有：固化體強度較高，耐水性好，耐化學腐蝕性好；能改良泥土團粒結構；有封閉重金屬、消臭作用；中性、無毒、無二次污染；能使固結的坡面上生長植物、使固結的水底為水生動植物提供更好的生長環(huán)境。

淤泥原位固化做生態(tài)護坡的優(yōu)點。

(1)構建水陸多生物共生的生態(tài)系統(tǒng)

生態(tài)護坡把水、河湖與邊坡連成一體，構成一個完整的河流或湖泊生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)護坡的隔梗和邊坡具有高孔隙率，可以給植物提供生長帶，讓植被根系更容易扎進泥土；為水生動物和兩棲類動物提供了棲息、繁衍的場所。形成一個生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)。

(2)滯洪補枯、調節(jié)水位

生態(tài)護坡采用原位淤泥及固化材料，制作成孔隙率高，可滲透性強的邊坡護岸和隔梗，在河湖高水位期，河湖向邊坡護岸外地下水層滲透儲存多余的水，具有緩解洪水的作用；在低水位期，地下水通過邊坡護岸反滲入河，起著滯洪補枯、調節(jié)水位的作用。

(3)增強水質凈化，保持水土作用

淤泥原位固化作生態(tài)護坡并配套相應的水生植物，能原位控制淤泥沉積物中重金屬離子和氮磷釋放，是控制河湖污染以及富營養(yǎng)化的有效措施，而且植被龐大的根系還是大量微生物附著的好介質，有利于水質凈化，改善河流水質。另外，由于水位變動和水流的沖刷，導致水位變動區(qū)的水土流失嚴重，而淤泥原位固化技術能夠保證岸坡的穩(wěn)定，有利于水位變動區(qū)的水土保持。

4 施工前后效果及數(shù)據參數(shù)對比

經檢測，施工前后，河水中溶解氧含量上升約50%，透明度上升約75%，氨氮含量下降約20%，整體呈現(xiàn)堿性的河水pH值下降約10.8%，效果顯著；河道邊坡整體水土保持能力顯著提升，不會由于水位區(qū)變動及水流沖刷而發(fā)生垮塌滑移現(xiàn)象；對護坡進行綠色植被栽植，使沿河植被多樣性，景觀性恢復良好；河道的水生態(tài)環(huán)境逐漸恢復，河水水質逐漸提升；河道沿岸因居民的違章搭建而導致的臟亂差現(xiàn)象得到集中整治，如圖2所示。

圖2 施工前后現(xiàn)場及檢測參數(shù)對比圖

對現(xiàn)場固化淤泥取樣后，送往SGS進行土壤重金屬浸出檢測，發(fā)現(xiàn)浸出液中各項重金屬含量均滿足GB/T 25499- 2010《城市污水再生利用綠地灌溉水質》要求。由此可見原位生態(tài)護坡對底泥所使用的固化穩(wěn)定技術能達到保護生態(tài)的效果。

5 結語

通過對崇明區(qū)三星鎮(zhèn)橫河河道淤泥用于河道邊坡的生態(tài)化處理和利用證明，固化后的淤泥河坡不僅成本工程成本低，經濟效益高，而且河岸滿足了抗沖刷及整體穩(wěn)定性的要求，孔隙率高，可滲透性強，有利于河坡和外界進行物質和能量的交換，給

動植物生長提供有利的環(huán)境，滿足生態(tài)護坡的理念。由于水位變動和水流的沖刷，導致水位變動區(qū)的水土流失嚴重，而淤泥原位固化技術能夠保證岸坡的穩(wěn)定，有利于水位變動區(qū)的水土保持。利用淤泥制成的河坡護岸還有效地封閉了淤泥中的重金屬離子等有害物質，能夠有效地凈化水質，改善生態(tài)環(huán)境，在農田水利建設中具有十分重要的意義。因此，利用河湖淤泥原位固化制作河坡護岸不僅具有經濟，還具有環(huán)境雙效益，具有廣闊的應用前景。

河湖生態(tài)護坡將有效地減少水質污染，維護生態(tài)環(huán)境平衡，為動植物提供良好的棲息環(huán)境，生態(tài)護坡已成為河湖護坡水利工程發(fā)展必然趨勢。

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