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        黃帝陵印池公園入水口處清淤方案比選

        2021-08-18 09:11:28朱少文
        陜西水利 2021年7期
        關鍵詞:黃陵清淤底泥

        朱少文

        (西安景天水利水電勘測設計咨詢有限公司,陜西 西安 710014)

        1 引言

        針對印池水下淤積嚴重、水流不暢,池水變質和水環(huán)境惡化的問題,經(jīng)現(xiàn)場查勘,取樣檢測分析確定:印池水環(huán)境惡化是底泥內源污染所造成的,而水下大量的污泥淤積才是造成問題的根本。要改善印池以上存在的問題,清除底泥淤積迫在眉睫。只有清除底泥污染源,才能夠持續(xù)維持池水面積,保障蓄水總量,有效提升池區(qū)水體質量,不斷改善水環(huán)境,消除公園運行安全隱患,促進可持續(xù)發(fā)展。因此,清除印池入水口水下淤積,可為正常引水創(chuàng)造條件,也可為整個印池水下清淤積累經(jīng)驗。

        2 工程概況

        印池公園于2011年建成開放,占地面積6.25萬m2。印池取水主要來自于沮河,入水口設置在印池西南角,排水口設置在印池東南角,水流自流出入,水面20萬m2。印池入水口處淤積情況日益嚴重,水質渾濁,部分區(qū)域已長滿草類植物。

        印池公園存在問題日益突出,主要表現(xiàn):一是水下淤積嚴重,進入池內水流不暢;二是池水變質,水環(huán)境惡化。印池存在的問題直接影響到公園周邊游客及市民休閑、游玩和健身,也有損于黃帝陵景區(qū)的整體形象。

        3 水文

        3.1 河流概況

        沮河為北洛河右岸支流,發(fā)源于陜甘交界子午嶺東麓沮源關,由西向東在黃陵縣橋山鎮(zhèn)境內附近匯入北洛河,流域面積2488 km2,干流長140 km,河道平均比降3.00‰。沮河流域位于陜北黃土高原南部,地勢西高東低,一般海拔900 m~1400 m,流域植被良好,黃陵縣城以上森林覆蓋率達90.6%,其中橋山林區(qū)覆蓋率達98.1%。地形以店頭~建莊聯(lián)線為界,分為東西兩部:東部為川塬區(qū),溝壑縱橫,沮河谷地經(jīng)流水長期侵蝕,基巖出露,階地發(fā)育,谷道較寬,一般為300 m~500 m,海拔1000 m~1100 m左右。西部為土石山區(qū),三面環(huán)山,南有雙廟梁,北有蛐蜒嶺,西有子午嶺,一般海拔1200 m~1600 m,最高峰雙廟梁海拔1763 m。主要支流包括:大東溝、燕尾溝、丁字溝、柳芽川、西溝、蛾兒溝、神仙溝、殺人溝、百藥溝、李章河、淤泥河、建莊川等。

        黃帝陵印池公園水源來自于咀河,取水斷面以上控制流域面積為2269 km2,河道長度為135.54 km,河道平均比降為3.02‰。

        3.2 徑流計算

        由于印池公園位置與黃陵水文站位置較近,水文控制斷面以上流域面積相差小于5%,根據(jù)《延安地區(qū)實用水文手冊》相關規(guī)定,印池取水斷面處徑流量可直接采用黃陵水文站計算數(shù)據(jù)。

        根據(jù)沮河黃陵水文站1967年~2013年天然徑流系列進行頻率計算,按矩法初步估算統(tǒng)計參數(shù),然后采用P-Ⅲ型曲線適線,可得適線后黃陵站的統(tǒng)計參數(shù)見表1。

        表1 沮河黃陵站年徑流特征值表 單位:億m3

        印池公園由于淤積現(xiàn)狀存水量大約40萬m3,根據(jù)上述計算在P=95%的保證率下,日均來水量為11.78萬m3,完全滿足印池需水量要求。

        4 清淤工程設計

        4.1 工程設計原則

        印池公園作為黃帝陵景區(qū)的一部分,景區(qū)內設施配套到位,環(huán)境優(yōu)美,功能多樣,更是市民休息娛樂的重要場所。因此,池區(qū)清淤應遵循以下原則:

        1)堅持環(huán)境友好

        清淤不應擾動周邊水體和底泥,底泥輸送和污泥堆放處置必須保障安全、環(huán)保,避免二次污染;清淤過程不破壞池區(qū)周邊環(huán)境,不影響游客和市民正常游覽、休閑活動,保障環(huán)境友好和諧。

        2)堅持以池為本

        清淤過程中不放空池水,始終保持正常水面,維持正常蓄水位和蓄水量,不形成干池。既維護園區(qū)水生態(tài)環(huán)境,達到增水量、保水面、護水質的多重目的,又必須保障印池公園正常運營。

        3)堅持經(jīng)濟高效

        應用清淤新技術、新工法,克服機械加人工的傳統(tǒng)作業(yè)方式的弊端,適應景區(qū)施工要求,提高工作效率,降低成本費用,保障高效、安全,保證工期要求。

        4.2 清淤區(qū)平面布置

        印池公園清淤平面尺度、深度按施工要求和水域沖淤情況設計,本次主要是在印池內進行清淤和疏挖工程,印池平面位置不變。根據(jù)印池現(xiàn)狀情況,治理范圍不擴大,不影響印池水域岸線。

        4.3 清淤方案比選

        隨著清淤疏浚技術的發(fā)展,清淤施工已經(jīng)從傳統(tǒng)的人工清淤逐步轉向高度集約化、一體化的環(huán)保清淤。原始清淤辦法需要排空池中水,依靠自然蒸發(fā)淤泥水分,蒸發(fā)過程中淤泥散發(fā)難聞氣味極大影響周邊環(huán)境,而且工期無法保證。目前,清淤設備不斷創(chuàng)新,清淤工法不斷完善,清淤技術更加可靠。針對不同工況,最常用清淤技術方式主要有干挖清淤、水利沖挖清淤和水下清淤三種。

        (1)干挖清淤

        干挖清淤是作業(yè)區(qū)排干水后,采用挖掘機進行開挖,挖出的淤泥直接由渣土車外運或者置于岸上的臨時堆放點,這種方案清淤徹底,質量易于保證且對技術要求不高,產(chǎn)生淤泥含水率低,易于后續(xù)處理,但效率較低,工期難以保障,且影響公園正常運營,易造成周邊環(huán)境污染。

        (2)水力沖挖清淤

        水力沖挖清淤采用水力沖挖機組的高壓水槍沖刷底泥,將底泥擾動成泥漿,流動的泥漿匯集到事先設置好的低洼區(qū),由泥泵吸取、管道輸送,將泥漿輸送至岸上的堆場或集漿池內。水力沖挖具有機具簡單,輸送方便,施工成本低的特點,但這種方法形成的泥漿濃度低,為后續(xù)處理增加了難度,施工環(huán)境惡劣,工作效率低,工期長。

        (3)水下清淤

        水下清淤一般包括:抓斗式清淤、斗輪式清淤和絞吸式清淤等幾種方法。抓斗式挖泥船對于極軟弱的底泥,容易造成表層浮泥經(jīng)攪動后又重新回到水體之中;斗輪式清淤在清淤過程中會產(chǎn)生大量污染物擴散,逃淤、回淤情況嚴重,淤泥清除率在50%左右,清淤不夠徹底,容易造成大面積水體污染;絞吸式清淤是一個挖、運、吹一體化施工的過程,采用全封閉管道輸泥,不會產(chǎn)生泥漿散落或泄露,且施工不受天氣影響,同時采用GPS和回聲探測儀進行施工控制,可提高施工精度。

        結合印池清淤工程特點,絞吸式水下清淤相對比較適用。

        4.4 淤泥處置方案比選

        淤泥處置是河湖清淤的重要環(huán)節(jié),根據(jù)印池現(xiàn)場查勘,水下淤泥處置擬采用兩種方式。

        方案一:淤泥就近處置

        經(jīng)過現(xiàn)場踏勘,印池公園進水口處西北200 m處有一人工池塘,水深3 m,面積約3404.9 m2,將其作為最終淤泥堆場,可以沉淀存放約8000 m3堆泥。采用絞吸式挖泥船進行水下絞吸作業(yè),可以直接將泥漿輸送至人工池塘,然后加入絮凝劑,加速淤泥沉淀,達到就近處置的目的。

        (1)修筑沉淀池。利用人工水塘進行淤泥堆放,在水塘出水口處利用編織袋構筑長20 m,高度3 m,底寬4 m,上寬2 m梯形圍堰;排干塘內存水;拆除原有設備等,清理完成后將水塘作為最終淤泥堆場。

        (2)淤泥輸送。根據(jù)印池底泥淤積情況,按照實際工況和區(qū)位,絞吸池底污泥,運用密封管道直接輸送至堆泥場地。

        (3)上清液回收。利用水泵對沉淀池上清液抽回湖內再次利用,淤泥沉淀固化。

        (4)淤泥堆場整理。徹底清除區(qū)域底泥后,使人工水塘沉淀約2.5 m基礎泥層,為來年種植觀賞荷花,形成新的景觀點打下基礎。

        主要優(yōu)點:①施工效率高;②成本?。虎酃て诙?;④避免了外運過程污染;⑤無需要堆場,減少了占地賠償,避免了二次污染。

        主要缺點:利用棄置人工池塘作為沉淀池堆放淤泥,需要管理單位協(xié)調。

        方案二:淤泥外運

        利用脫水機械進行淤泥脫水固化后,裝入封閉式卡車內集中外運到指定填埋場進行消納處理。在運送淤泥時,隨時派人將道路上灑落的淤泥清掃干凈。

        (1)修筑沉淀池。用于加藥攪拌。

        (2)機械脫水固化。管輸至板框壓濾機或疊螺離心壓濾機,進行脫水固化,形成泥餅。

        (3)泥餅外運。利用專用車輛將脫水固化后的泥餅運至指定棄土場堆放填埋。

        (4)恢復場地。撤離機械,拆除沉淀池,恢復綠植。

        主要優(yōu)點:①技術方案成熟;②避免了二次污染。

        主要缺點:①成本高;②工藝復雜,工期長;③棄運場地需要占地賠償;④夜間運輸擾民較為嚴重。

        上述兩種處理方案比較,印池淤泥處置推薦采用方案一,即利用印池進水口西北方向的人工池塘就地進行淤泥處置。

        4.5 方案比選結論

        在施工過程中既要保證印池清淤的有效、高效進行,又要解決淤泥堆放過程中的二次污染問題,并且減小工程對周邊環(huán)境及游客參觀的影響,故經(jīng)過現(xiàn)場踏勘及清淤方案和淤泥處置方案比選,推薦采用水下絞吸清淤,淤泥就近處置的方案。

        5 結語

        印池在黃帝陵景區(qū)位置重要,具有獨特的意義,是當?shù)卣劳匈Y源、挖掘內涵,高起點、大手筆地著力打造的以拓展旅游范圍、豐富游覽內容的文化旅游亮點項目;也是改善城區(qū)生態(tài)環(huán)境、推動區(qū)域經(jīng)濟、社會、環(huán)境和諧發(fā)展的生態(tài)景觀工程;更是服務黃陵市民休閑、健身,提高群眾生活質量、提升城市品位的民生工程。印池公園清淤工程的實施能夠保障公園正常運行,有利于黃帝陵景區(qū)整體形象的提升。

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