九龍湖南湖清淤整治方案研究

南京江寧經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)總公司，江蘇 南京 211106

1 工程概況

九龍湖位于南京市江寧開(kāi)發(fā)區(qū)南部，機(jī)場(chǎng)高速路以東，寧溧路以西，南京市二環(huán)路以北，地勢(shì)開(kāi)闊、交通便利。九龍湖南湖湖面面積約為48hm2，水深約為1.5m，水生植物覆蓋率較少，自凈及景觀效果差。南湖周邊大部分為荒地，湖岸都為緩坡自然駁岸。周邊管網(wǎng)主要為道路雨水管網(wǎng)，無(wú)直接補(bǔ)水通道。

九龍湖南湖近年水質(zhì)大體為Ⅳ類(lèi)，多年未進(jìn)行過(guò)清淤疏浚，內(nèi)源污染物N、P等的釋放對(duì)湖泊水質(zhì)造成了不利影響，使南湖部分月份水質(zhì)為劣V類(lèi)，水體自凈能力不足，因此急需對(duì)九龍湖南湖進(jìn)行清淤整治，并初步構(gòu)建水生態(tài)系統(tǒng)，以增強(qiáng)湖體的自凈能力，改善湖泊水質(zhì)及水生態(tài)環(huán)境。

2 存在問(wèn)題

對(duì)湖泊現(xiàn)狀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)目前湖泊水質(zhì)及生態(tài)環(huán)境較差，主要存在以下問(wèn)題。

（1）無(wú)有效補(bǔ)水來(lái)源，水體流動(dòng)性差。九龍湖南湖為封閉水體，目前無(wú)有效補(bǔ)水來(lái)源，主要靠降水補(bǔ)給，水體流動(dòng)性差，水動(dòng)力較弱、換水周期長(zhǎng)，急需引入外部干凈水源進(jìn)行補(bǔ)給，提升水質(zhì)。

（2）雨污分流不徹底，存在外源污染。九龍湖南湖周邊小區(qū)雨污分流工程改造已基本完成，但附近大學(xué)仍有污水排入南湖，造成水體污染。雨污分流工程需進(jìn)一步推廣完善，杜絕外源污染。

（3）多年未清淤，內(nèi)源污染嚴(yán)重。九龍湖南湖多年未清淤，底泥中N、P含量超標(biāo)，持續(xù)向水體釋放，使得湖泊水質(zhì)惡化，水體富營(yíng)養(yǎng)化程度較高。

（4）生態(tài)系統(tǒng)脆弱，自凈能力差。九龍湖為人工開(kāi)挖湖泊，湖底未構(gòu)建有效的生態(tài)系統(tǒng)，水生植物覆蓋率低，生態(tài)系統(tǒng)整體較為脆弱，生態(tài)功能?chē)?yán)重退化，自凈及景觀效果差。

3 總體方案

九龍湖周邊雨污分流工作已基本完成，南湖方案主要以清淤為主，生態(tài)修復(fù)為輔，與其他工程相結(jié)合，綜合施策，實(shí)現(xiàn)南湖水質(zhì)的提高。

3.1 清淤方案

（1）清淤工程量。湖泊底泥污染主要存在于表層淤泥中，底泥清淤厚度的確定直接關(guān)系工程效果，清淤太淺，則無(wú)法達(dá)到清除內(nèi)源污染的效果；清淤較深甚至全清，則水生動(dòng)植物失去營(yíng)養(yǎng)來(lái)源及生長(zhǎng)基地，反而不利于生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建。此次九龍湖南湖清淤總面積約為48萬(wàn)m2，清淤厚度確定為保留下部深度為20cm的淤泥，湖區(qū)平均淤泥厚度為0.6m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量水下高程點(diǎn)，采用網(wǎng)格法進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)計(jì)算，在保留深度為20cm的淤泥的基礎(chǔ)上，此次設(shè)計(jì)總清淤量約24.9萬(wàn)m3。

（2）清淤方式。城市湖泊一般位于城市的中心地帶，對(duì)清淤方式的要求較高，不能對(duì)周?chē)沫h(huán)境造成大的影響，根據(jù)現(xiàn)有的河湖清淤技術(shù)，常見(jiàn)清淤技術(shù)可分為排干清淤、水下清淤以及環(huán)保清淤三種。①排干清淤指可通過(guò)在河道施工段構(gòu)筑臨時(shí)圍堰，將河道水排干后進(jìn)行干挖或者采用水力沖挖的清淤方法。②水下清淤一般指將清淤機(jī)具裝備在船上，由清淤船作為施工平臺(tái)在水面上操作清淤設(shè)備將淤泥開(kāi)挖，并通過(guò)管道輸送系統(tǒng)輸送到岸上堆場(chǎng)，水下清淤包括抓斗式清淤、泵吸式清淤、普通絞吸式清淤、斗輪式清淤四種方法。③環(huán)保清淤包含兩個(gè)方面的含義，一方面指以水質(zhì)改善為目標(biāo)的清淤工程，另一方面則是在清淤過(guò)程中能夠盡可能避免對(duì)水體環(huán)境產(chǎn)生影響。環(huán)保絞吸式清淤是目前最常用的環(huán)保清淤方式，多用于河道、湖泊和水庫(kù)的環(huán)保清淤工程。環(huán)保絞吸式清淤是利用環(huán)保絞吸式清淤船進(jìn)行清淤。環(huán)保絞吸式清淤船配備專(zhuān)用的環(huán)保絞刀頭，在清淤過(guò)程中，利用環(huán)保絞刀頭實(shí)施封閉式低擾動(dòng)清淤，開(kāi)挖后的淤泥通過(guò)挖泥船上的大功率泥泵吸入并進(jìn)入輸泥管道，經(jīng)全封閉管道輸送至指定卸泥區(qū)。環(huán)保絞吸式清淤船配備專(zhuān)用的環(huán)保絞刀頭，具有防止污染淤泥泄漏和擴(kuò)散的功能，可以疏浚薄的污染底泥而且對(duì)底泥擾動(dòng)小，避免了污染淤泥的擴(kuò)散和逃淤現(xiàn)象，底泥清除率可達(dá)到95%以上，且清淤濃度高，清淤泥漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)70%以上，一次可挖泥厚度為20～110cm。環(huán)保絞吸式挖泥船具有高精度定位技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)模擬動(dòng)畫(huà)，可直觀地觀察清淤設(shè)備的挖掘軌跡。高程控制通過(guò)挖深指示儀和回聲測(cè)深儀精確定位絞刀深度，挖掘精度高。根據(jù)工程特點(diǎn)提出四種清淤方案比選，如表1所示。

表1 清淤方案比選

考慮到該項(xiàng)目工期較緊，需要在汛期施工，排干清淤受天氣影響較大，采用抓斗式、普通絞吸式、斗輪式等挖泥船進(jìn)行水下清淤容易造成底泥擾動(dòng)，加速底泥中N、P等釋放，形成二次污染，有違該工程清除內(nèi)源污染，改善水環(huán)境的初衷。經(jīng)綜合比選，九龍湖南湖主要采用以環(huán)保絞吸式挖泥船為主的環(huán)保清淤，南湖北側(cè)誠(chéng)信大道橋處，因清淤面積小，范圍狹窄，不適合船式環(huán)保清淤，采用排干水力沖挖清淤。

（3）淤泥處理。因項(xiàng)目工期與其他項(xiàng)目重疊，此次九龍湖南湖清淤需要結(jié)合景觀工程工期安排分區(qū)分期實(shí)施，一期先施工南湖南部，吉印大道橋以北部分，二期實(shí)施其他部分。通過(guò)環(huán)保絞吸式清淤船清淤的淤泥含水量較大，需要脫水固化處理。綜合分析國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料，淤泥脫水的傳統(tǒng)方法主要有自然脫水干燥法、真空預(yù)壓脫水法、土工袋脫水法、機(jī)械脫水法等。結(jié)合該工程片區(qū)內(nèi)實(shí)際情況，考慮到附近可用固化場(chǎng)地較小，采用機(jī)械脫水固化方式。機(jī)械脫水固化是使用機(jī)械通過(guò)擠壓方式強(qiáng)制將淤泥中的水分?jǐn)D出，淤泥含水率控制在40%～60%，具有占地面積小、淤泥含水率減量大、不受天氣影響的特點(diǎn)。淤泥固化工藝為淤泥傳送至過(guò)濾池進(jìn)行初步沉淀，沉淀后的泥漿輸送至調(diào)理池添加調(diào)理劑后輸送至脫水裝置，泥漿經(jīng)快速壓濾、脫水后形成可資源化利用的泥餅，最后尾水經(jīng)凈化處理后達(dá)標(biāo)排放。具體工藝路線如圖1所示。

圖1 機(jī)械脫水固化技術(shù)流程圖

該項(xiàng)目淤泥脫水固化臨時(shí)場(chǎng)地?cái)M選址位于九龍湖南湖的東北岸、臨江中學(xué)對(duì)面的九龍湖南湖景觀范圍內(nèi)，面積約為8000m2，靠近湖岸附近，如圖2所示。淤泥采用管道輸送至脫水固化場(chǎng)地，平均輸送距離約5.5km。采樣檢測(cè)九龍湖南湖湖心底泥部分理化指標(biāo)，南湖底泥滿足農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的要求，故脫水固化后的干泥可作為園林綠化底肥。

圖2 清淤工期工區(qū)圖

3.2 生態(tài)修復(fù)方案

該方案除了環(huán)保疏浚，為活化水體實(shí)現(xiàn)水體自我凈化，還需要通過(guò)建立優(yōu)良的水生態(tài)系統(tǒng)，構(gòu)建系統(tǒng)中多條食物網(wǎng)鏈，實(shí)現(xiàn)水體中物質(zhì)、能量、信息的自我流通，從而實(shí)現(xiàn)污染物的輸出轉(zhuǎn)化，提升水體自我凈化能力，讓九龍湖南湖水體真正的活起來(lái)。

采用清水型生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)，構(gòu)建九龍湖南湖清水型生態(tài)系統(tǒng)，種植挺水植物、浮水植物、沉水植物，實(shí)現(xiàn)水生植物修復(fù)，進(jìn)一步降解、凈化污染物，保障水質(zhì)和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)，建立多樣性的生態(tài)系統(tǒng)，逐步建立起動(dòng)物種群，尤其是小型魚(yú)類(lèi)、底棲雜食性魚(yú)類(lèi)，以及底棲動(dòng)物，如無(wú)齒蚌、梨形環(huán)棱螺等，實(shí)現(xiàn)水生動(dòng)物的調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)鹽遷移、轉(zhuǎn)化和輸出，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。此次工程擬種植水生植物約20.22hm2，投放魚(yú)類(lèi)6000尾，底棲動(dòng)物30000kg。

4 結(jié)束語(yǔ)

九龍湖南湖清淤采用主體環(huán)保清淤加局部水力沖挖清淤的方式，該方式綜合了環(huán)保清淤和水力沖挖兩個(gè)方式的優(yōu)點(diǎn)，淤泥經(jīng)機(jī)械脫水固化后可用作園林綠化底肥。湖底清淤和附加生態(tài)修復(fù)方案的應(yīng)用，在改善湖泊水質(zhì)的基礎(chǔ)上，提升了水體自凈能力，為后期類(lèi)似工程實(shí)施積累了經(jīng)驗(yàn)。