九龙湖南湖清淤整治方案研究

2021-04-15 07:48
工程技术研究 2021年5期
关键词:清淤南湖底泥

南京江宁经济技术开发总公司,江苏 南京 211106

1 工程概况

九龙湖位于南京市江宁开发区南部,机场高速路以东,宁溧路以西,南京市二环路以北,地势开阔、交通便利。九龙湖南湖湖面面积约为48hm2,水深约为1.5m,水生植物覆盖率较少,自净及景观效果差。南湖周边大部分为荒地,湖岸都为缓坡自然驳岸。周边管网主要为道路雨水管网,无直接补水通道。

九龙湖南湖近年水质大体为Ⅳ类,多年未进行过清淤疏浚,内源污染物N、P等的释放对湖泊水质造成了不利影响,使南湖部分月份水质为劣V类,水体自净能力不足,因此急需对九龙湖南湖进行清淤整治,并初步构建水生态系统,以增强湖体的自净能力,改善湖泊水质及水生态环境。

2 存在问题

对湖泊现状进行分析,发现目前湖泊水质及生态环境较差,主要存在以下问题。

(1)无有效补水来源,水体流动性差。九龙湖南湖为封闭水体,目前无有效补水来源,主要靠降水补给,水体流动性差,水动力较弱、换水周期长,急需引入外部干净水源进行补给,提升水质。

(2)雨污分流不彻底,存在外源污染。九龙湖南湖周边小区雨污分流工程改造已基本完成,但附近大学仍有污水排入南湖,造成水体污染。雨污分流工程需进一步推广完善,杜绝外源污染。

(3)多年未清淤,内源污染严重。九龙湖南湖多年未清淤,底泥中N、P含量超标,持续向水体释放,使得湖泊水质恶化,水体富营养化程度较高。

(4)生态系统脆弱,自净能力差。九龙湖为人工开挖湖泊,湖底未构建有效的生态系统,水生植物覆盖率低,生态系统整体较为脆弱,生态功能严重退化,自净及景观效果差。

3 总体方案

九龙湖周边雨污分流工作已基本完成,南湖方案主要以清淤为主,生态修复为辅,与其他工程相结合,综合施策,实现南湖水质的提高。

3.1 清淤方案

(1)清淤工程量。湖泊底泥污染主要存在于表层淤泥中,底泥清淤厚度的确定直接关系工程效果,清淤太浅,则无法达到清除内源污染的效果;清淤较深甚至全清,则水生动植物失去营养来源及生长基地,反而不利于生态系统的构建。此次九龙湖南湖清淤总面积约为48万m2,清淤厚度确定为保留下部深度为20cm的淤泥,湖区平均淤泥厚度为0.6m,根据现场实际测量水下高程点,采用网格法进行计算,经计算,在保留深度为20cm的淤泥的基础上,此次设计总清淤量约24.9万m3。

(2)清淤方式。城市湖泊一般位于城市的中心地带,对清淤方式的要求较高,不能对周围的环境造成大的影响,根据现有的河湖清淤技术,常见清淤技术可分为排干清淤、水下清淤以及环保清淤三种。①排干清淤指可通过在河道施工段构筑临时围堰,将河道水排干后进行干挖或者采用水力冲挖的清淤方法。②水下清淤一般指将清淤机具装备在船上,由清淤船作为施工平台在水面上操作清淤设备将淤泥开挖,并通过管道输送系统输送到岸上堆场,水下清淤包括抓斗式清淤、泵吸式清淤、普通绞吸式清淤、斗轮式清淤四种方法。③环保清淤包含两个方面的含义,一方面指以水质改善为目标的清淤工程,另一方面则是在清淤过程中能够尽可能避免对水体环境产生影响。环保绞吸式清淤是目前最常用的环保清淤方式,多用于河道、湖泊和水库的环保清淤工程。环保绞吸式清淤是利用环保绞吸式清淤船进行清淤。环保绞吸式清淤船配备专用的环保绞刀头,在清淤过程中,利用环保绞刀头实施封闭式低扰动清淤,开挖后的淤泥通过挖泥船上的大功率泥泵吸入并进入输泥管道,经全封闭管道输送至指定卸泥区。环保绞吸式清淤船配备专用的环保绞刀头,具有防止污染淤泥泄漏和扩散的功能,可以疏浚薄的污染底泥而且对底泥扰动小,避免了污染淤泥的扩散和逃淤现象,底泥清除率可达到95%以上,且清淤浓度高,清淤泥浆质量分数达70%以上,一次可挖泥厚度为20~110cm。环保绞吸式挖泥船具有高精度定位技术和现场监控系统,通过模拟动画,可直观地观察清淤设备的挖掘轨迹。高程控制通过挖深指示仪和回声测深仪精确定位绞刀深度,挖掘精度高。根据工程特点提出四种清淤方案比选,如表1所示。

表1 清淤方案比选

考虑到该项目工期较紧,需要在汛期施工,排干清淤受天气影响较大,采用抓斗式、普通绞吸式、斗轮式等挖泥船进行水下清淤容易造成底泥扰动,加速底泥中N、P等释放,形成二次污染,有违该工程清除内源污染,改善水环境的初衷。经综合比选,九龙湖南湖主要采用以环保绞吸式挖泥船为主的环保清淤,南湖北侧诚信大道桥处,因清淤面积小,范围狭窄,不适合船式环保清淤,采用排干水力冲挖清淤。

(3)淤泥处理。因项目工期与其他项目重叠,此次九龙湖南湖清淤需要结合景观工程工期安排分区分期实施,一期先施工南湖南部,吉印大道桥以北部分,二期实施其他部分。通过环保绞吸式清淤船清淤的淤泥含水量较大,需要脱水固化处理。综合分析国内外有关资料,淤泥脱水的传统方法主要有自然脱水干燥法、真空预压脱水法、土工袋脱水法、机械脱水法等。结合该工程片区内实际情况,考虑到附近可用固化场地较小,采用机械脱水固化方式。机械脱水固化是使用机械通过挤压方式强制将淤泥中的水分挤出,淤泥含水率控制在40%~60%,具有占地面积小、淤泥含水率减量大、不受天气影响的特点。淤泥固化工艺为淤泥传送至过滤池进行初步沉淀,沉淀后的泥浆输送至调理池添加调理剂后输送至脱水装置,泥浆经快速压滤、脱水后形成可资源化利用的泥饼,最后尾水经净化处理后达标排放。具体工艺路线如图1所示。

图1 机械脱水固化技术流程图

该项目淤泥脱水固化临时场地拟选址位于九龙湖南湖的东北岸、临江中学对面的九龙湖南湖景观范围内,面积约为8000m2,靠近湖岸附近,如图2所示。淤泥采用管道输送至脱水固化场地,平均输送距离约5.5km。采样检测九龙湖南湖湖心底泥部分理化指标,南湖底泥满足农用地土壤污染风险筛选值的要求,故脱水固化后的干泥可作为园林绿化底肥。

图2 清淤工期工区图

3.2 生态修复方案

该方案除了环保疏浚,为活化水体实现水体自我净化,还需要通过建立优良的水生态系统,构建系统中多条食物网链,实现水体中物质、能量、信息的自我流通,从而实现污染物的输出转化,提升水体自我净化能力,让九龙湖南湖水体真正的活起来。

采用清水型生态系统构建技术,构建九龙湖南湖清水型生态系统,种植挺水植物、浮水植物、沉水植物,实现水生植物修复,进一步降解、净化污染物,保障水质和系统的稳定性。同时,建立多样性的生态系统,逐步建立起动物种群,尤其是小型鱼类、底栖杂食性鱼类,以及底栖动物,如无齿蚌、梨形环棱螺等,实现水生动物的调控,从而实现有机质、营养盐迁移、转化和输出,达到净化水质的目的。此次工程拟种植水生植物约20.22hm2,投放鱼类6000尾,底栖动物30000kg。

4 结束语

九龙湖南湖清淤采用主体环保清淤加局部水力冲挖清淤的方式,该方式综合了环保清淤和水力冲挖两个方式的优点,淤泥经机械脱水固化后可用作园林绿化底肥。湖底清淤和附加生态修复方案的应用,在改善湖泊水质的基础上,提升了水体自净能力,为后期类似工程实施积累了经验。

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