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關(guān)乎社會民生的國家大事，對于促進社會、農(nóng)業(yè)發(fā)展都具有極強現(xiàn)實價值，從這一點來說興建水利工程尤為必要，在施工中不僅應(yīng)當加大對周圍生態(tài)環(huán)境的關(guān)注度，還應(yīng)當確保生態(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)當重視水利工程生態(tài)施工。

1 工程概況

本工程的主要實施范圍位于常州市，治理河道為東市河、南市河兩段河道，全長3180 m。其中東市河長1170 m，河道平均寬度20 m，其中最寬27 m，最窄13 m；南市河長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)門這段河道河底淤泥最深達1.2 m，河水自西向東流向，周圍水體主河道有京杭大運河，支流有北市河、西市河。對常州64 年來河道水位頻率資料進行整理分析，計算常州站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)問題

2.1 油污直排河道河水渾濁

該段河道穿過居民生活區(qū)，水體所含污染物明顯，主要因為人居生活環(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，無自凈功能，該河道經(jīng)常通過換水來改善黑臭現(xiàn)象，無法從根本上改變黑臭[1]。

2.2 河道排污點較多

當河道被污染時，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；溶解性有機物、帶色腐殖質(zhì)類；藻類、藻類分泌物等；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化合物；厭氧、營養(yǎng)鹽含量較高時，防線菌、藻類、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)生物床自凈能力是本治理工程的目標。必須針對底泥進行有效的治理，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)問題

2.3.1 傳統(tǒng)清淤技術(shù)

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

2.3.2 微生物曝氣技術(shù)

僅僅對水質(zhì)凈化加以重視，并未對河底產(chǎn)生泥的內(nèi)源污染及底泥修復(fù)，導(dǎo)致反復(fù)黑臭。運用其他曝氣設(shè)施成本過高且管理麻煩，同時存在較大技術(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，如不進行植物收割養(yǎng)護，容易腐敗分解，敗壞水體。對嚴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，形成一個健康的生態(tài)鏈，需要運用多種技術(shù)及手段展開系統(tǒng)河道生態(tài)工程。

3 水利工程河道生態(tài)工程施工目標及流程

3.1 項目生態(tài)工程施工目標

在周邊確保基本截污納管的前提下，水環(huán)境生態(tài)修復(fù)治理后，快速消除黑臭和富營養(yǎng)化（水華），3 個月內(nèi)達到地表水Ⅳ類水質(zhì)標準，水質(zhì)清澈透亮，逐步恢復(fù)水環(huán)境自凈功能，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，具有一定抵御外界污染能力，使得水體的指標達到地表水Ⅳ類水。

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),通過人工對河道的清理，以達到恢復(fù)河道表觀美化程度，同時去除垃圾及水草可能腐質(zhì)對水體產(chǎn)生的影響。

3.2.2 水環(huán)境生態(tài)修復(fù)治理

通過配套專用設(shè)備投加生態(tài)修復(fù)劑，進行泥、水強制修復(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)狀來確定，設(shè)計按照0.1 kg/m2～0.25 kg/m2投加量進行投加。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

通過配套專用設(shè)備投加生態(tài)修復(fù)劑同時產(chǎn)生超聲波物理反應(yīng)起到曝氣增氧過程，進行泥、水深度治理。

3.2.4 營造生態(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)計強調(diào)注重對原有自然河道、駁岸自然形態(tài)，運用沉水植物和挺水植物的搭配，凈化水質(zhì)的同時有效提高東、南市河河道兩岸的生態(tài)景觀。

3.3 取樣檢測分析

采集水樣、泥樣進行成分和濃度分析，進行多次小試、中試實驗，針對其污染源的特性重構(gòu)開發(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 前期準備及生態(tài)修復(fù)配套技術(shù)

利用機械設(shè)備、人工整理河床中的垃圾和腐爛水草，對水體進行消毒、殺菌、滅藻，為后續(xù)施工創(chuàng)造條件。在設(shè)計時應(yīng)分析河道的主要污染來源，并對主要污染源采取截流納管、就地處理、對河道內(nèi)源污染進行泥水同步治理、改善河流、湖泊水質(zhì)和提高水環(huán)境自凈能力等措施。因此，本次生態(tài)工程施工采用原位修復(fù)技術(shù)，通過快速還原水體生態(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)，對河流底泥中重金屬等有害物質(zhì)進行固化，將底泥中封閉的營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來并轉(zhuǎn)化為可被微生物利用的有效營養(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

針對底泥及內(nèi)源含大量有機物和富營養(yǎng)物質(zhì)，好氧速率高，處于強還原狀態(tài)的厭氧環(huán)境，運用生態(tài)修復(fù)專利設(shè)備直接攪動河道底泥、水，同步投加生態(tài)修復(fù)劑，使三者充分攪拌進行快速修復(fù)達到泥水分離。通過還原水體生態(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)，對底泥中重金屬等有害物質(zhì)進行固化，將底泥中封閉的營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來并轉(zhuǎn)化為可被微生物利用的有效營養(yǎng)物質(zhì)，參與生態(tài)鏈的循環(huán)。同時提高底泥ORP 值，形成類氧化塘，增強自凈能力。采取增氧、微生物菌劑投放、水生植物栽種等手段對水體氨氮、COD、總磷等指標進行調(diào)控，還原和修復(fù)生態(tài)鏈，鞏固生態(tài)自凈能力。根據(jù)河道允許不沖流速0.60 m/s 控制推算，根據(jù)消能防沖計算水位組合，采用的節(jié)能閘成果見表2。

表2 節(jié)能閘技術(shù)成果

4.3 河道運營管理維護

河道運營的重點是保障水利工程設(shè)施的穩(wěn)定運行，實現(xiàn)河道水質(zhì)達標，在此基礎(chǔ)上保持河道水面清潔、對濱河景觀帶進行維護，充分發(fā)揮河道長效管理的效益，創(chuàng)造優(yōu)美、整潔的河道水環(huán)境。在運營過程中，對于污水排放口，管道要加大力度日常巡視，以防對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)主要指標穩(wěn)定達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838-2002）Ⅳ類水標準。制定河道綠化管養(yǎng)方案，針對季節(jié)和植物生長特性進行管護，理清水生植物及雜草的生長規(guī)律。清除工作可從實際出發(fā)確定清除辦法，適當時機對區(qū)域內(nèi)的河道進行一次全面的清除雜草、漂浮物和兩岸各種垃圾為主的專項工作。

4.4 施工注意事項

在該項目水利工程生態(tài)工程施工中，首先需要根據(jù)河道的實際情況了解項目復(fù)雜性，掌握水利工程的周圍生態(tài)環(huán)境，尤其需要詳細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，在施工中加強保護關(guān)注度從而有效避免受到破壞。

5 結(jié)語

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