九龙湖南湖清淤整治方案研究

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。