水城縣雨汪河水庫(kù)工程蓄水前底泥清淤方案設(shè)計(jì)

徐 江，王潔瑜

（貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州貴陽(yáng) 550002）

0 前言

水城縣雨汪河水庫(kù)工程具有人飲供水功能，供水水質(zhì)須滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)前期底泥監(jiān)測(cè)結(jié)果，庫(kù)區(qū)底泥鐵、錳濃度較高，若不進(jìn)行底泥清淤，當(dāng)水庫(kù)水位較低（接近死水位）的時(shí)候，取水水質(zhì)易受重金屬污染，水質(zhì)難以保證，為保障供水水質(zhì)安全，在雨汪河水庫(kù)蓄水前必須對(duì)庫(kù)區(qū)河道底泥清淤并妥善處理。

1 工程概況

雨汪河水庫(kù)工程位于水城縣龍場(chǎng)鄉(xiāng)境內(nèi)的北盤江右岸一級(jí)支流雨汪河上，主要建設(shè)內(nèi)容有攔河壩、泄洪表孔、引水系統(tǒng)及輸水管道等，主要任務(wù)為供水兼顧灌溉，建成后年供水量為1022萬(wàn)m3。正常蓄水位1495m，相應(yīng)庫(kù)容為1026萬(wàn)m3；校核洪水位1496.22m，總庫(kù)容1112萬(wàn)m3；死水位1475m，相應(yīng)庫(kù)容為164萬(wàn) m3，興利庫(kù)容 862 萬(wàn) m3。

2 環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀

雨汪河水庫(kù)壩址以上匯水區(qū)范圍內(nèi)污染源主要來(lái)源于生活、農(nóng)業(yè)及工業(yè)，生活污染源主要來(lái)自農(nóng)村居民日常生活所產(chǎn)生的生活污水，農(nóng)業(yè)面源污染（耕地使用的農(nóng)藥和化肥）主要由地表徑流帶入水體，此外，壩址上游右岸第一條支流波羅溪上游北側(cè)支流存在廢棄煤礦，遺留少量洞口尚未封堵，有少量礦井水排出，水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，河流水質(zhì)滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的要求，底泥中鐵、錳量較高，但也呈現(xiàn)從源頭至河口逐漸降低的趨勢(shì)，鐵、錳含量較高主要由于雨汪河上游廢棄煤礦及含礦層廢水隨雨水及地表徑流進(jìn)入雨汪河河道富集造成。

在工程實(shí)施階段，波羅溪支流上游仍有大量含礦廢水流入河道，導(dǎo)致支流水質(zhì)變?yōu)榧t褐色，因此在實(shí)施本次庫(kù)區(qū)底泥清淤的同時(shí)必須加快整治上游廢棄煤礦廢水，從源頭控制廢水流入雨汪河水庫(kù)庫(kù)區(qū)，才能確保雨汪河水庫(kù)蓄水后水質(zhì)滿足供水要求。

3 治理方案

庫(kù)區(qū)底泥清淤方案主要由庫(kù)區(qū)清淤、底泥預(yù)處理、底泥處置場(chǎng)建設(shè)三大部分組成。其中庫(kù)區(qū)清淤主要包括庫(kù)區(qū)干支流河道底泥清理，淤泥預(yù)處理主要包括污泥脫水、壓縮體積、袋裝運(yùn)輸，淤泥堆場(chǎng)建設(shè)包含基礎(chǔ)防滲處理、堆放、封場(chǎng)、植被恢復(fù)、監(jiān)測(cè)、警示設(shè)施設(shè)置及管理等，嚴(yán)格做到全過(guò)程處置。

3.1 庫(kù)區(qū)清淤

根據(jù)工程實(shí)際情況，污染較為嚴(yán)重的為壩址上游左岸250m的波羅溪支流，清理深度為20～40cm，清淤范圍如下：①波羅溪支流：以河道為中心軸線起點(diǎn)向兩岸各開挖3m寬，深度從表層開挖1.5m，清淤長(zhǎng)度為600m；②主河道：以河道中心為起點(diǎn)向兩岸各開挖10m寬，深度從表層開挖0.4m，清淤長(zhǎng)度3.4km；③上游右岸支流：以河道中心為起點(diǎn)向兩岸各開挖3m寬，深度從表層開挖0.4m，清淤長(zhǎng)度600m。

3.2 底泥預(yù)處理

庫(kù)區(qū)清淤出來(lái)的底泥在疊螺脫水機(jī)進(jìn)行泥水分離過(guò)程中，向混合液體中加入生石灰、絮凝劑，生石灰（CaO）與底泥中的重金屬結(jié)合，發(fā)生鈍化反應(yīng)，起到固定重金屬的作用，絮凝劑選用聚丙烯酰胺，可吸附泥土顆粒，使其絮凝成團(tuán)并沉淀，起到快速泥水分離的作用。脫水后，污泥體積可減少1/4，泥餅通過(guò)人工裝袋后運(yùn)至壩址下游左岸200m處的底泥處置場(chǎng)存放。尾水采用簡(jiǎn)易沉淀法投加絮凝劑處理后回用生產(chǎn)及施工場(chǎng)地灑水等。

3.3 底泥處置場(chǎng)建設(shè)

底泥處置場(chǎng)位于距離壩址下游左岸200m的沖溝內(nèi)，場(chǎng)址地質(zhì)條件穩(wěn)定，下游無(wú)居民點(diǎn)、工礦企業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施、自然保護(hù)區(qū)和風(fēng)景名勝區(qū)等敏感保護(hù)目標(biāo)，庫(kù)容為3.33萬(wàn)m3?？紤]在溝口設(shè)置攔擋措施，在底泥處置場(chǎng)下墊面進(jìn)行防滲處理，周邊布設(shè)排水措施，堆置結(jié)束后頂部鋪設(shè)防滲膜。

（1）堆置方案。初期壩布置在溝口處，筑壩前清除基礎(chǔ)處的覆蓋層至基巖，壩體砌筑材料采用C20混凝土，壩體高度11m，頂部寬1.5m，壩后堆放底泥區(qū)域進(jìn)行基礎(chǔ)處理，修正坡面并覆蓋黏土層，并按防滲膜鋪設(shè)要求鋪設(shè)防滲膜和修筑錨固溝。堆高間隔4m設(shè)一級(jí)子壩，采用已經(jīng)裝填底泥的土工袋后按子壩的斷面形式設(shè)置子壩，壩高4m，頂寬2m，外側(cè)坡比1∶2，設(shè)置好后在子壩后繼續(xù)堆放裝填底泥的土工袋，按此要求設(shè)置8級(jí)子壩。后期子壩隨處置場(chǎng)內(nèi)堆體高度升高逐步實(shí)施，當(dāng)堆滿一級(jí)壩后，必須實(shí)施上一級(jí)子壩，場(chǎng)地內(nèi)土工袋應(yīng)從子壩向庫(kù)尾堆放，分層錯(cuò)縫堆放。堆放完成后采用HEPE+黏土防滲層進(jìn)行封場(chǎng)，在填埋形成的平面防滲層上再覆蓋一層營(yíng)養(yǎng)土（厚度50cm），土表面可進(jìn)行綠化，在填埋形成的坡面上進(jìn)行客土噴播綠化，實(shí)行逐次填埋逐次封場(chǎng)。

（2）封場(chǎng)。本次清淤底泥中主要含重金屬污染物，重金屬在堿性環(huán)境中活性較低、毒性較小，而在酸性環(huán)境中，廢渣內(nèi)的重金屬容易析出并遷移，污染周邊環(huán)境，貴州為酸雨較嚴(yán)重地區(qū)，露天不利于重金屬的穩(wěn)定。因此，為減少庫(kù)區(qū)雨水的滲入量，在底泥堆放完畢后，應(yīng)對(duì)渣面進(jìn)行封場(chǎng)處理。保證底泥處置場(chǎng)長(zhǎng)期穩(wěn)定，避免處置場(chǎng)與人和動(dòng)物的直接接觸，同時(shí)便于土地再利用。具體封場(chǎng)方案如下：

底泥堆放完畢后在頂部和形成的坡面首先鋪設(shè)黏土防滲層，厚度為10cm，然后再鋪設(shè)HDPE防滲膜進(jìn)行覆蓋，防止雨水混入底泥中，使底泥處于封閉狀態(tài)。最后在頂部防滲層上再覆蓋一層營(yíng)養(yǎng)土（厚度50cm），營(yíng)養(yǎng)土取自水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)，土表面可進(jìn)行綠化，實(shí)行逐次填埋逐次封場(chǎng)，填埋結(jié)束時(shí)，封場(chǎng)工作也隨之結(jié)束。

（3）植被恢復(fù)。封場(chǎng)完成后進(jìn)行植被恢復(fù)，在處置場(chǎng)頂部和坡面采用厚基質(zhì)噴播的方式進(jìn)行植被恢復(fù)。為防止植物根系向下生長(zhǎng)破壞防滲膜，采用匍匐型草種進(jìn)行綠化，草種選擇狗牙根、白三葉和結(jié)縷草，按照1∶1∶1的比例混合噴播。

（4）環(huán)境監(jiān)測(cè)。從底泥進(jìn)場(chǎng)開始，即應(yīng)密切注意其對(duì)周圍環(huán)境的污染影響。為確保達(dá)到預(yù)期的環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，設(shè)置環(huán)境監(jiān)測(cè)站，主要任務(wù)是定期監(jiān)測(cè)處置場(chǎng)監(jiān)測(cè)井井水、滲濾液等，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、采樣及分析方法按照《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行，同時(shí)做好監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的歸檔工作。

4 清淤施工技術(shù)要求

底泥的清淤應(yīng)選擇在枯水季節(jié)進(jìn)行，選擇圍堰清淤作為本項(xiàng)目的河道底泥疏浚方案。

4.1 施工布置要求

施工現(xiàn)場(chǎng)要因地制宜有效利用場(chǎng)地的使用空間，最大限度減少和避免對(duì)周邊環(huán)境的影響，施工場(chǎng)地依托主體工程，盡量不新增臨時(shí)占地；用水、用電可與主體工程結(jié)合，滿足底泥清淤的施工要求；底泥清淤所需的水泥、砂石材料、油料等建筑材料與主體工程一起就近購(gòu)買，經(jīng)公路直接運(yùn)入施工場(chǎng)地；工程綠化所需草種等在市場(chǎng)上統(tǒng)一擇優(yōu)采購(gòu)，以保證質(zhì)量，并降低成本；土料采自淹沒(méi)區(qū)耕地內(nèi)的種植土。

4.2 擋水圍堰

考慮本工程水流量、水位標(biāo)高、施工工期及淤泥運(yùn)輸問(wèn)題，采用土石砂袋圍堰。土石砂袋圍堰頂寬0.6m，高2m，采用分段施工，圍堰重復(fù)利用，根據(jù)實(shí)際地形，分段長(zhǎng)度宜取100～300m。圍堰所需土料均來(lái)自水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)表層土，采用挖掘機(jī)挖裝，自卸汽車運(yùn)輸，拆除后產(chǎn)生的棄渣運(yùn)至水庫(kù)規(guī)劃棄渣場(chǎng)集中堆放。

4.3 清淤清障疏挖工程

河道清淤沿河道中心線設(shè)置隔水圍堰，將河道一分為二，先從西邊開挖，處理完西邊河道底泥后再至東邊開挖。清淤前，先沿著河道淤泥外側(cè)開挖排水溝，然后至河道中間設(shè)置袋裝砂土圍堰，設(shè)置圍堰時(shí)應(yīng)注意底泥深度。

在疏掏底泥時(shí)應(yīng)采用自上而下依次清理的順序?？梢砸淮涡詫⒑拥乐醒胗倌嗲宄羾?，直接裝上車，避免二次倒運(yùn)。此外，采用上游圍堰、干式施工、故淤泥含水量不大，運(yùn)輸過(guò)程可用帶蓋自卸汽車運(yùn)輸即可，但仍需注意沿途滴漏和臭氣問(wèn)題。

清淤清障疏浚工程具體施工方法如下：①施工前進(jìn)行定線放樣，包括原始開挖斷面、開挖輪廓線，施工工程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照邊線施工。做好施工過(guò)程的排水工作，在河道一側(cè)設(shè)置排水溝和集水池，將匯流的地表水及可能滲入的地下水采用潛水泵抽至基床外排放，同時(shí)在外圍設(shè)置截水溝，攔截地表徑流；②清淤前，先將河道開挖線范圍內(nèi)的表層樹木、垃圾等清理干凈，人工集料，挖掘機(jī)裝車，10t自卸汽車運(yùn)至壩址下游左岸200m底泥處置場(chǎng)；③淤泥采用機(jī)械疏掏，用抓斗挖泥機(jī)把臨時(shí)堆放點(diǎn)的淤泥裝到10t自卸汽車上，然后由汽車轉(zhuǎn)運(yùn)到底泥處置場(chǎng)。

運(yùn)輸淤泥的車輛應(yīng)科學(xué)調(diào)度和加強(qiáng)管理，采用密閉車廂以嚴(yán)防沿途跑冒滴漏，為保證底泥處置場(chǎng)長(zhǎng)期穩(wěn)定，底泥裝袋運(yùn)輸至底泥處置場(chǎng)后采用人工方式進(jìn)行堆疊。

5 結(jié)論與建議

本方案結(jié)合雨汪河庫(kù)區(qū)實(shí)際情況，對(duì)庫(kù)區(qū)底泥進(jìn)行全過(guò)程處置，較好地清除雨汪河水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)源污染，以保障水庫(kù)蓄水后的水質(zhì)安全。

（1）雨汪河水庫(kù)實(shí)施完成庫(kù)底清淤后至蓄水前，應(yīng)再次進(jìn)行底泥監(jiān)測(cè)，確保清淤后底泥中各項(xiàng)指標(biāo)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）根據(jù)污染源現(xiàn)狀調(diào)查，工程壩址上游波羅溪支流上分布有多個(gè)廢棄小煤窯和含礦層，為保證雨汪河水庫(kù)運(yùn)行后的水質(zhì)安全，應(yīng)在蓄水前完成庫(kù)區(qū)底泥清淤，同時(shí)完成上游煤礦廢水處理及區(qū)域生態(tài)治理，從根本上確保水庫(kù)運(yùn)行后的水質(zhì)安全。

（3）按本方案環(huán)境監(jiān)測(cè)要求，定期對(duì)底泥處置場(chǎng)周邊地下水、地表水進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)一步完善底泥的處置，加強(qiáng)運(yùn)行期底泥處置場(chǎng)的觀測(cè)及管理，并編制應(yīng)急預(yù)案。