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        淺談深厚底泥層河道原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)

        2023-01-04 05:39:42周麗偉
        四川水利 2022年6期
        關(guān)鍵詞:土工布清淤底泥

        周麗偉

        (中國(guó)水利水電第五工程局有限公司,成都,610066)

        1 工程概況

        沙涌位于廣州黃埔區(qū),是東江北干流的一級(jí)支流,沙涌自廣深公路向南,穿越村莊后匯入東江橫滘涌,集雨面積2.16km2,長(zhǎng)約1.91km。沙涌?jī)砂豆S、民房眾多,其上游950m已被覆蓋為暗渠,下游是明暗相間,明渠段有554m,暗渠為408m。其中明渠段寬度為6m~38m,現(xiàn)狀底高程在-1.39m~-0.36m。沙涌屬于感潮河道,即受到西、北、東江的洪水影響,又受來自伶仃洋的潮汐作用,洪潮混雜,水流流態(tài)復(fù)雜。沙涌污染嚴(yán)重,是廣州市152條(黃埔區(qū)14條)黑臭河涌之一。

        沙涌屬于感潮河道,底泥層深厚,最深處淤泥深達(dá)3m-4m。特別是表層浮泥有機(jī)質(zhì)含量高、密度小,在水流、潮汐動(dòng)力沖擊或水體生物擾動(dòng)下極易懸浮,不僅造成水體渾濁,更重要的是引發(fā)底泥中大量污染物再次釋放,加重水體污染負(fù)荷,河道的景觀效果和水生態(tài)環(huán)境都非常差,急需治理。

        2 治理技術(shù)路線和施工工藝流程

        針對(duì)沙涌黑水水體現(xiàn)狀,治理技術(shù)路線是要以流域?yàn)轶w系,以河涌為單元,遵循“適用性、綜合性、經(jīng)濟(jì)性、長(zhǎng)效性和安全性”等原則,提出采取“控源截污、清淤疏浚、調(diào)水補(bǔ)水、生態(tài)修復(fù)”[1]等綜合措施,消除水體黑臭,逐步恢復(fù)河流生態(tài)。

        2.1 治理施工工藝流程

        工藝流程如圖1所示。

        圖1 治理施工工藝流程

        2.2 工藝原理

        首先通過對(duì)河道堤岸現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查,了解堤岸基礎(chǔ)施工情況,綜合分析河道施工可能對(duì)堤岸穩(wěn)定造成的影響,確定適宜的施工標(biāo)高。同時(shí)對(duì)河道底泥進(jìn)行柱狀取樣,分析底泥分層結(jié)構(gòu),了解高腐質(zhì)浮泥層厚度。

        施工時(shí)首先采用水力沖挖配合吸污車進(jìn)行河道表層高腐質(zhì)浮泥的清理,視河道受污染情況、堤岸結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)情況,控制清淤厚度,一般清淤深度不超過1.5m。

        清淤后,復(fù)核標(biāo)高,分段導(dǎo)截流。河底首先鋪設(shè)一層土工格柵,土工格柵寬度3m,搭接寬度不小于25cm,搭接縫采用1m寬鍍鋅鋼絲網(wǎng)片進(jìn)行加強(qiáng)鋪設(shè)并與格柵可靠連接。其上雙向鋪設(shè)兩層土工布,土工布寬度6m,搭接長(zhǎng)度不小于1.5m。雙層土工布上再次鋪設(shè)一層土工格柵,鋪設(shè)方式同底部格柵層。

        土工材料鋪筑結(jié)束后,在河道兩側(cè)澆筑混凝土結(jié)構(gòu)做為蓋重壓頂,同時(shí)為清淤后的堤岸結(jié)構(gòu)提供側(cè)向結(jié)構(gòu)支撐和護(hù)腳。底部土工材料通過與河底接觸,形成表面張力,有一定的承載浮力,配合兩側(cè)蓋重壓頂和土工材料本身良好的抗拉性,為河道反濾層鋪設(shè)提供了持力層。

        反濾層采用豆石砂混合料層、級(jí)配碎石層構(gòu)成。其中豆石砂混合料層厚度20cm,級(jí)配碎石層厚度25cm。反濾層鋪設(shè)采用人工配合小型機(jī)具進(jìn)行。

        3 施工要點(diǎn)

        3.1 現(xiàn)狀調(diào)查

        了解現(xiàn)場(chǎng)施工條件,選定適宜的施工機(jī)具;調(diào)查河道周邊環(huán)境及基本水文情況,制定導(dǎo)截流方案;了解河道兩岸堤岸結(jié)構(gòu)形式及基礎(chǔ)情況,通過柱狀取樣了解河道底泥分層結(jié)構(gòu),確定清淤深度及壓頂蓋重體量及結(jié)構(gòu)形式。

        3.2 底泥清淤

        河道表層浮泥水分含量高,有機(jī)質(zhì)含量高、密度小,在水體動(dòng)力擾動(dòng)、水體生物擾動(dòng)或水流沖擊作用下極易懸浮,不僅造成水體渾濁,更重要的是引發(fā)底泥中大量污染物再次釋放,加重水體污染負(fù)荷。所以,河道高腐質(zhì)浮泥層的清淤對(duì)河道生態(tài)修復(fù)效果至關(guān)重要[2]。通過柱狀取樣的分析結(jié)果,確定浮泥層清淤厚度,采用吸污車清淤,局部采用人工水力沖挖配合施工。

        3.3 分段導(dǎo)截流

        結(jié)合河道原有的節(jié)制閘系統(tǒng),控制潮水位對(duì)施工河道的影響。施工河道采用分段人工土袋圍堰配合強(qiáng)排水泵提供施工條件。根據(jù)河道的水流方向、來水量,確定分段圍堰的結(jié)構(gòu)及布置形式;根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)抽排情況,確定水泵型號(hào)和數(shù)量。

        3.4 土工材料層鋪設(shè)

        由于不完全清淤,直接在底泥中間層上鋪筑反濾料,可能造成反濾料下沉混入底泥。反濾結(jié)構(gòu)厚度不一造成材料浪費(fèi),不均勻的反濾層結(jié)構(gòu)、下沉受底泥污染的反濾料也會(huì)直接影響反濾功能,直接影響河道修復(fù)效果[3]。所以在反濾料鋪設(shè)前,先行鋪設(shè)土工材料層,充分利用土工格柵加筋、土工布透水透氣不透底泥的特點(diǎn),形成一層有一定承載力,保證反濾料不受污染的界面。

        首先鋪設(shè)一層土工格柵,土工格柵寬度3m,搭接寬度不小于25cm,搭接縫采用1m寬鍍鋅鋼絲網(wǎng)片進(jìn)行加強(qiáng)鋪設(shè)并與格柵可靠連接。其上雙向(橫向、縱向)鋪設(shè)兩層土工布,土工布寬度6m,搭接長(zhǎng)度不小于1.5m。雙層土工布上再次鋪設(shè)一層土工格柵,鋪設(shè)方式同底部格柵層。

        3.5 蓋重壓頂施工

        土工材料層與底泥層接觸后,由于表面張力會(huì)有一定的承載力,為避免直接鋪設(shè)反濾料層,結(jié)構(gòu)重量帶動(dòng)土工材料層一起向河道中心滑移、下沉,下部未清理底泥受擠壓從河道兩側(cè)上翻,在河道兩側(cè)設(shè)置蓋重壓頂。蓋重壓頂結(jié)構(gòu)尺寸視河道寬度、反濾層結(jié)構(gòu)厚度而定,以30m寬河道為例,結(jié)構(gòu)尺寸寬3m、高1.5m,沿河道兩側(cè)連續(xù)布置。蓋重壓頂既解決了上述問題,同時(shí)為兩側(cè)堤岸結(jié)構(gòu)提供了側(cè)向支撐和護(hù)腳。

        3.6 反濾層鋪設(shè)

        先鋪設(shè)豆石砂混合料層,后鋪設(shè)級(jí)配碎石層。材料進(jìn)場(chǎng)前,應(yīng)通過自落式小型攪拌設(shè)備充分?jǐn)嚢?,均勻混合;進(jìn)場(chǎng)后集中堆放于便于小型機(jī)械倒運(yùn)的臨時(shí)點(diǎn),再采用小型裝載機(jī)將材料倒運(yùn)至河邊,最后人工裝至手推車運(yùn)至攤鋪面。人工采用釘耙及鐵鍬滿鋪河床底部,豆石砂混合料攤鋪厚度20cm,級(jí)配碎石攤鋪厚度25cm。

        反濾料應(yīng)拌合均勻,級(jí)配合理。施工按中間后兩邊的順序進(jìn)行。如發(fā)現(xiàn)砂窩或碎石成堆現(xiàn)象,應(yīng)該將該處砂子或石子挖出,分別填入級(jí)配好的砂石。根據(jù)實(shí)際鋪設(shè)情況,適當(dāng)灑水以保持砂充分填充于石縫中,如有缺少部位進(jìn)行補(bǔ)砂處理。

        圖3 治理前后效果對(duì)比

        4 治理效果

        沙涌通過底泥的清淤,快速降低黑臭水體的內(nèi)源污染負(fù)荷,采用原位穩(wěn)定底泥的工法,按照土工材料層鋪設(shè)→蓋重壓頂施工→反濾層鋪設(shè)等創(chuàng)新型工法施工,利用土工格柵與濾層阻隔作用,既保證了河涌水體與地下水體的正常交換,又快速將底泥中污染物與上覆水體分隔,大大減少了底泥中污染物向水體釋放[3]。再通過2萬m3/d的一體化凈水設(shè)施處理后,排放入沙涌的補(bǔ)源工程。沙涌的水環(huán)境,水生態(tài),水景觀都得到了非常大的改善(見圖2)。

        圖2 底泥原位修復(fù)施工工藝

        治理后沙涌水體的透明度提高了14cm,氨氮下降40%,溶解氧穩(wěn)定在3mg/L以上,氧化還原電位穩(wěn)定在85mV以上,已經(jīng)基本消除了黑臭,部分水質(zhì)指標(biāo)已經(jīng)高于地表Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)。

        5 結(jié)語

        沙涌黑臭河道治理,采用原位穩(wěn)定底泥工法,按照土工材料層鋪設(shè)→蓋重壓頂施工→反濾層鋪設(shè)等創(chuàng)新型工法施工,利用土工格柵與濾層阻隔作用,快速將底泥中污染物與上覆水體分隔,減少了底泥中污染物向水體釋放,使水環(huán)境、水生態(tài)、水景觀都得到快速的改善。其施工工法值得在珠三角地區(qū)感潮河道治理中推廣。

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