水利工程中生態(tài)工程施工探討

陳 斌

（常州市城市防洪工程管理處，江蘇 常州 213127）

眾所周知興建水利工程作為我國(guó)關(guān)乎社會(huì)民生的國(guó)家大事，對(duì)于促進(jìn)社會(huì)、農(nóng)業(yè)發(fā)展都具有極強(qiáng)現(xiàn)實(shí)價(jià)值，從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)興建水利工程尤為必要，在施工中不僅應(yīng)當(dāng)加大對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境的關(guān)注度，還應(yīng)當(dāng)確保生態(tài)環(huán)境能夠可持續(xù)發(fā)展，避免生態(tài)環(huán)境受損。因此，應(yīng)當(dāng)重視水利工程生態(tài)施工。

1 工程概況

本工程的主要實(shí)施范圍位于常州市，治理河道為東市河、南市河兩段河道，全長(zhǎng)3180 m。其中東市河長(zhǎng)1170 m，河道平均寬度20 m，其中最寬27 m，最窄13 m；南市河長(zhǎng)2010 m，河道平均寬度15 m，其中最寬22 m，最窄8 m，兩段河道水深2 m～3.5 m，常水位：2 m～3.5 m。東市河的新坊橋至通關(guān)門(mén)這段河道河底淤泥最深達(dá)1.2 m，河水自西向東流向，周?chē)w主河道有京杭大運(yùn)河，支流有北市河、西市河。對(duì)常州64 年來(lái)河道水位頻率資料進(jìn)行整理分析，計(jì)算常州站100 年一遇水位為5.65 m，常州站的水位頻率分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 常州站水位頻率分析結(jié)果

2 水利工程施工河道現(xiàn)有生態(tài)及治理技術(shù)問(wèn)題

2.1 油污直排河道河水渾濁

該段河道穿過(guò)居民生活區(qū)，水體所含污染物明顯，主要因?yàn)槿司由瞽h(huán)境引起部分生活污水混入，周邊有餐飲油污排入等其他外源污染因素以及內(nèi)源污染，致使水體渾濁、黑臭，無(wú)自?xún)艄δ?，該河道?jīng)常通過(guò)換水來(lái)改善黑臭現(xiàn)象，無(wú)法從根本上改變黑臭[1]。

2.2 河道排污點(diǎn)較多

當(dāng)河道被污染時(shí)，不溶性物質(zhì)以固態(tài)形式或吸附于懸浮顆粒上，腐殖酸和富里酸吸附絡(luò)合鐵、錳和硫等化合物；溶解性有機(jī)物、帶色腐殖質(zhì)類(lèi)；藻類(lèi)、藻類(lèi)分泌物等；河床底部污泥厭氧發(fā)酵，缺氧、厭氧條件下水體中有機(jī)物分解產(chǎn)生的硫化氫、氨、硫醇等小分子物質(zhì)；腐殖酸和富里酸水解產(chǎn)生的游離氮臭氣和硫醚類(lèi)化合物；厭氧、營(yíng)養(yǎng)鹽含量較高時(shí)，防線(xiàn)菌、藻類(lèi)、真菌分泌異茨醇、土臭素等物質(zhì)，引起水體發(fā)黑發(fā)臭現(xiàn)象。

綜上，東市河、南市河河道黑臭、水體環(huán)境遭到破壞，同時(shí)大量污染物附著沉淀至河床，河床底泥中污染物向上覆水體釋放，如此循環(huán)，水體污染加劇，所以恢復(fù)生物床自?xún)裟芰κ潜局卫砉こ痰哪繕?biāo)。必須針對(duì)底泥進(jìn)行有效的治理，提升底泥的氧化還原電位，有效控制和降解水體中的污染物，建立和恢復(fù)生物床[2]。

2.3 傳統(tǒng)河道生態(tài)治理技術(shù)問(wèn)題

2.3.1 傳統(tǒng)清淤技術(shù)

目前該河道存在的生態(tài)問(wèn)題運(yùn)用傳統(tǒng)清淤技術(shù)，由于清挖工藝技術(shù)落后，且操作比價(jià)麻煩，所致河道的清淤效率較低，殘留較多淤泥過(guò)高含水量且黑臭問(wèn)題無(wú)法解決，挖上的淤泥運(yùn)至污泥固化中心，含水率在99%以上的污泥與氧化鈣混合固化經(jīng)板框壓濾機(jī)高壓擠壓脫水成塊狀運(yùn)至填埋場(chǎng)遇水后又返溶進(jìn)入土壤中，土壤板結(jié)、寸草不生又造成嚴(yán)重的二次大環(huán)境污染。

2.3.2 微生物曝氣技術(shù)

僅僅對(duì)水質(zhì)凈化加以重視，并未對(duì)河底產(chǎn)生泥的內(nèi)源污染及底泥修復(fù)，導(dǎo)致反復(fù)黑臭。運(yùn)用其他曝氣設(shè)施成本過(guò)高且管理麻煩，同時(shí)存在較大技術(shù)安全隱患。

2.3.3 水生植物技術(shù)

需要綜合考慮水質(zhì)凈化與植物的氣候適應(yīng)性，如不進(jìn)行植物收割養(yǎng)護(hù)，容易腐敗分解，敗壞水體。對(duì)嚴(yán)重污染河道的改善效果不顯著，后期植物的收割和處理處置成本較高，容易造成二次污染。

綜上，底泥修復(fù)是根治河道水環(huán)境黑臭的關(guān)鍵，有效建立和恢復(fù)河道固有的生物床，形成一個(gè)健康的生態(tài)鏈，需要運(yùn)用多種技術(shù)及手段展開(kāi)系統(tǒng)河道生態(tài)工程。

3 水利工程河道生態(tài)工程施工目標(biāo)及流程

3.1 項(xiàng)目生態(tài)工程施工目標(biāo)

在周邊確?；窘匚奂{管的前提下，水環(huán)境生態(tài)修復(fù)治理后，快速消除黑臭和富營(yíng)養(yǎng)化（水華），3 個(gè)月內(nèi)達(dá)到地表水Ⅳ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)清澈透亮，逐步恢復(fù)水環(huán)境自?xún)艄δ?，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，具有一定抵御外界污染能力，使得水體的指標(biāo)達(dá)到地表水Ⅳ類(lèi)水。

3.2 水利工程河道生態(tài)工程施工流程

技術(shù)方案流程見(jiàn)圖1。

圖1 技術(shù)方案流程圖

3.2.1 污染水體預(yù)處理

清理河床垃圾及水草清理、安裝生態(tài)修復(fù)沙濾裝置和生態(tài)攔截網(wǎng),通過(guò)人工對(duì)河道的清理，以達(dá)到恢復(fù)河道表觀美化程度，同時(shí)去除垃圾及水草可能腐質(zhì)對(duì)水體產(chǎn)生的影響。

3.2.2 水環(huán)境生態(tài)修復(fù)治理

通過(guò)配套專(zhuān)用設(shè)備投加生態(tài)修復(fù)劑，進(jìn)行泥、水強(qiáng)制修復(fù)治理。生態(tài)修復(fù)劑的投加量需根據(jù)水體的水質(zhì)現(xiàn)狀來(lái)確定，設(shè)計(jì)按照0.1 kg/m2～0.25 kg/m2投加量進(jìn)行投加。操作人員將配置好的生態(tài)修復(fù)劑裝載至船上，通過(guò)投加系統(tǒng)將修復(fù)劑均勻噴灑至水面。

3.2.3 深度治理

通過(guò)配套專(zhuān)用設(shè)備投加生態(tài)修復(fù)劑同時(shí)產(chǎn)生超聲波物理反應(yīng)起到曝氣增氧過(guò)程，進(jìn)行泥、水深度治理。

3.2.4 營(yíng)造生態(tài)鏈

選擇性種植水生植物、投放生物菌種，重建水體生態(tài)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)注重對(duì)原有自然河道、駁岸自然形態(tài)，運(yùn)用沉水植物和挺水植物的搭配，凈化水質(zhì)的同時(shí)有效提高東、南市河河道兩岸的生態(tài)景觀。

3.3 取樣檢測(cè)分析

采集水樣、泥樣進(jìn)行成分和濃度分析，進(jìn)行多次小試、中試實(shí)驗(yàn)，針對(duì)其污染源的特性重構(gòu)開(kāi)發(fā)并確定生態(tài)修復(fù)劑系列產(chǎn)品，最終制定生態(tài)修復(fù)技術(shù)方案。

4 生態(tài)工程施工方案

4.1 前期準(zhǔn)備及生態(tài)修復(fù)配套技術(shù)

利用機(jī)械設(shè)備、人工整理河床中的垃圾和腐爛水草，對(duì)水體進(jìn)行消毒、殺菌、滅藻，為后續(xù)施工創(chuàng)造條件。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)分析河道的主要污染來(lái)源，并對(duì)主要污染源采取截流納管、就地處理、對(duì)河道內(nèi)源污染進(jìn)行泥水同步治理、改善河流、湖泊水質(zhì)和提高水環(huán)境自?xún)裟芰Φ却胧?。因此，本次生態(tài)工程施工采用原位修復(fù)技術(shù)，通過(guò)快速還原水體生態(tài)鏈的關(guān)鍵胚體—底泥，激活土著微生物，重構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)河流底泥中重金屬等有害物質(zhì)進(jìn)行固化，將底泥中封閉的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放出來(lái)并轉(zhuǎn)化為可被微生物利用的有效營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，參與生態(tài)鏈的循環(huán)[3]。

4.2 水環(huán)境泥水共治生態(tài)修復(fù)治理

針對(duì)底泥及內(nèi)源含大量有機(jī)物和富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，好氧速率高，處于強(qiáng)還原狀態(tài)的厭氧環(huán)境，運(yùn)用生態(tài)修復(fù)專(zhuān)利設(shè)備直接攪動(dòng)河道底泥、水，同步投加生態(tài)修復(fù)劑，使三者充分?jǐn)嚢柽M(jìn)行快速修復(fù)達(dá)到泥水分離。通過(guò)還原水體生態(tài)鏈的關(guān)鍵胚體——底泥，激活土族微生物，重構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)底泥中重金屬等有害物質(zhì)進(jìn)行固化，將底泥中封閉的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放出來(lái)并轉(zhuǎn)化為可被微生物利用的有效營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，參與生態(tài)鏈的循環(huán)。同時(shí)提高底泥ORP 值，形成類(lèi)氧化塘，增強(qiáng)自?xún)裟芰?。采取增氧、微生物菌劑投放、水生植物栽種等手段對(duì)水體氨氮、COD、總磷等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)控，還原和修復(fù)生態(tài)鏈，鞏固生態(tài)自?xún)裟芰?。根?jù)河道允許不沖流速0.60 m/s 控制推算，根據(jù)消能防沖計(jì)算水位組合，采用的節(jié)能閘成果見(jiàn)表2。

表2 節(jié)能閘技術(shù)成果

4.3 河道運(yùn)營(yíng)管理維護(hù)

河道運(yùn)營(yíng)的重點(diǎn)是保障水利工程設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)河道水質(zhì)達(dá)標(biāo)，在此基礎(chǔ)上保持河道水面清潔、對(duì)濱河景觀帶進(jìn)行維護(hù)，充分發(fā)揮河道長(zhǎng)效管理的效益，創(chuàng)造優(yōu)美、整潔的河道水環(huán)境。在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，對(duì)于污水排放口，管道要加大力度日常巡視，以防對(duì)工程效果和河道水質(zhì)產(chǎn)生不良影響，并注意河道保潔，削減內(nèi)源污染，提升感觀效果，保持水質(zhì)主要指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅳ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)。制定河道綠化管養(yǎng)方案，針對(duì)季節(jié)和植物生長(zhǎng)特性進(jìn)行管護(hù)，理清水生植物及雜草的生長(zhǎng)規(guī)律。清除工作可從實(shí)際出發(fā)確定清除辦法，適當(dāng)時(shí)機(jī)對(duì)區(qū)域內(nèi)的河道進(jìn)行一次全面的清除雜草、漂浮物和兩岸各種垃圾為主的專(zhuān)項(xiàng)工作。

4.4 施工注意事項(xiàng)

在該項(xiàng)目水利工程生態(tài)工程施工中，首先需要根據(jù)河道的實(shí)際情況了解項(xiàng)目復(fù)雜性，掌握水利工程的周?chē)鷳B(tài)環(huán)境，尤其需要詳細(xì)的了解生物垂直分布及河道平面分布，從而構(gòu)建有效多層次的生態(tài)體系，在施工中加強(qiáng)保護(hù)關(guān)注度從而有效避免受到破壞。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在水利工程項(xiàng)目建設(shè)中一定要加大對(duì)生態(tài)影響，并在生態(tài)工程施工中，綜合考量實(shí)際工程情況，加大對(duì)施工中生態(tài)環(huán)境的破壞影響重視度，重視施工過(guò)程的控制管理，確保水利工程項(xiàng)目的生態(tài)環(huán)境，避免或減少發(fā)生生態(tài)環(huán)境破壞。