北方某城市河道底泥分析工程实例_张雨.pdf

石材2 0 2 3 年2 期 119 石 材S H I C A I综合利用北方某城市河道底泥分析工程实例张 雨1，2，穆 彪1，巴成敏2（1.吉林碧水源水务科技有限公司,吉林 长春 13 0 0 0 0；2.长春建工集团吉泓建筑有限公司，吉林 长春 13 0 0 0 0）北方某城市河道流速缓慢，污染汇入量大，全河道存在不同程度的污染物淤积情况，污染状况恶化，大量堆积的厌氧污泥淤积，水体恶臭，生态环境的恶化极大的影响了周边的环境，严重影响了周边居民的身体健康，给社会经济、环境的可持续发展带来严峻挑战。在一系列外源污染控制措施后，虽然入河污染量得到有效控制，但由于底泥的释放作用，底泥的污染仍然对水体黑臭有很大贡献。因长期积累底泥量过大，若全部清淤处置难度较大，且基于此现象，对该河段的底泥进行检测分析，并结合水利工程对全河段进行清淤处理处置，彻底解决内源污染问题。1 工程基本情况该流域位于我国东北地区中部，河道全长约为13.0k m，流域面积约为120.26k m2。河道共分两段。第一段：号拦河闸号拦河闸，长度约为5.5k m，现状河道宽130m 640m。防洪基本满足20年一遇洪水不上滩地。河道断面示意图如图1所示：第二段：号拦河闸号拦河闸，长度约为7.5k m，提防现状间距400m 600m；主要河槽现状宽30m 50m，深3m 4m。设计河道宽为150m。堤防现状满足20年一遇防洪标准。该工程本段水利设计对原有河道进行拓宽，将原有的20m 30m 河道扩宽为150m，同时对原有河床进行清挖，满足200年防洪要求，本次工程完工后，河道可以保证20年洪水不上护岸，50年洪水不上滩地，通过加固堤防，保证200年一遇洪水行洪安全。水利工程与河道治理同期完成。河道断面示意图如图2所示。图1 号拦河闸号拦河闸河道断面图图2 号拦河闸号拦河闸河道断面图根据现场调查走访，河道内流速缓，污染汇入量大，且局部节点多年未进行疏浚，河段溢流坝上下游围堰未拆除，拦截河道等多方原因导致河道呈现不同程度的淤积。故而解决该河道生态治理问题需对其内源污染进行调查分析。2 底泥污染现状分析根据方格网布置勘探点，将河道分为若干单元格，每个单元格的角点对应勘探点，计算每个单元格内的淤泥量。并对勘探点进行河道土层分析、污染物全样分析试验、浸出试验、释放试验等分析。2.1 河道土层分析勘察采用钻探勘察方法，查明场地内淤泥土层空间分布及变化情况。作者简介：张雨（19 8 8），女，吉林省长春市人，中级职称。研究方向为污水处理及水生态修复技术。通信作者：穆彪（19 8 9），男，吉林省长春市人，初级职称。研究方向为水生态修复DOI:10.14030/ki.scaa.2023.0059 120 STONE 2 0 2 3 No.2综合利用勘察最大深度为7.60m，根据现场野外描述和岩土的物理力学性质及地质成因年代，勘探深度范围内自上而下依次分为3层，描述分别如下：第一层水：水质差、流速低缓、水深0.10m 3.00m；第二层淤泥：黑色黑褐色、饱和、软塑流塑状态、具有腥臭味、压缩性较高、局部夹有中粗砂和生活垃圾、该层上部含水量很高、多呈悬浮状态、层厚1.00m 5.20m；第三层泥岩：全风化，红褐色，原岩结构构造全部破坏，岩芯呈土状，坚硬状态；该层未揭穿，揭露层厚1.90m 2.00m。根据方格网布置勘探点勘察计算每个单元格内的淤泥量，累加之，即为河道淤泥总量。经计算：号拦河闸号拦河闸。水利设计高程之上的淤泥量为 18 2.44 万m3，水利高程以下淤泥量为 18 0.64 万m3；号拦河闸号拦河闸。该段现状水面较窄，水流流速较大，一般来说，底泥淤泥较浅，根据预测该段淤泥总量为74.11万m3，其中，水利设计高程之上的淤泥量为39.33万m3，水利设计高程之下的淤泥量为34.78 万m3。综上该河段淤泥总量为437.19万m3。河道为三闸两河（湖），闸坝的运行模式为常闭，溢流出水。保证灌溉和景观的水位要求。当上游水库泄洪时，号拦河闸泄洪。河道内的最大流速 1m/s。该河段总体流速较小，不容易形成冲刷。此外，受上游水库调蓄控制，以及沿程闸坝控制，大部分时间均处于缓流状态，悬浮物沉降淤积为主要特征。2.2 污染物全样分析通过对全河道方格网布点勘探，共取样试验点位数346个，试验个数28 07个。分析数据如表1。通过以上数据分析：参照土壤环境质量标准（G B 15618 1995）三级标准，号拦河闸号拦河闸段重金属汞、镉超标的样本数占样本总数的比例分别为33%、43%，有机物D D T 的超标比例为64%；号拦河闸号拦河闸段重金属汞、锌超标的样本数占样本总数的比例分别为6.25%、0.62%，而镉、有机物D D T的浓度平均值远小于土壤环境质量标准（G B 15618 1995）三级标准中的相关限值。参照土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准筛选值中第二类用地指标，各类重金属及有机物均满足规范中标准要求。2.3 浸出试验分析全河段共设置7个断面,进行浸出试验分析，检测结果如表2。由此可知,本检测均低于危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别标准（G B 508 5.32007）中相关标准限值，经鉴别本项目河道淤泥不属于危险废物，可参照一般工业固体废物，执行一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准（G B 18 599-2001）。且各污染物浓度均未超过污水综合排放标准（G B 8 978 1996）中污染物最高允许排放浓度限值。2.4 释放试验分析全河段共设置7个断面，不同深度底泥，以原河水为实验用水，在20进行底泥“静态释放试验”，每隔6h 测定上覆水体中污染物浓度，共测定6次。测定36h 累计污染物释放量及平均释放强度，针对每个断面的平均释放轻度绘制趋势图，计算清淤度。表 1 该河道泥质全样分析序号项目号拦河闸号拦河闸号拦河闸号拦河闸土壤环境质量标准三级标准土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准筛选值第二类用地最大值 平均值最小值最大值平均值最小值限值超标率限值超标率1全氮（g/k g）9.8 11.650.019.422.4470.012全磷（g/k g）8.301.300.010.7360.2360.013汞（m g/k g）3.401.110.0012.8 50.940.0011.533%380%4镉（m g/k g）3.081.020.010.660.280.011.043%650%5 滴滴涕（m g/k g）6.512.010.0020.270.050.0011.064%6.70%6锌（m g/k g）261102538 62.62050.015000.62%0%石材2 0 2 3 年2 期 121 石 材S H I C A I综合利用经模拟，底泥CO D、氨氮释放速率与相对深度（深度与总深度的比值）呈指数相关，由于底泥中总磷污染相对较污染较轻、且随深度增加无明显变化，各断面垂向分布上总磷释放速率差异不大。考虑水力高程以下部分底泥污染相对较轻，若全部进行清淤处置土方量大，投资高，且底泥出路困难，综合该河段水生态综合治理方案，释放速率低于如下释放目标值时不进行清淤，通过其他水生态治理措施控制内源污染。3 清淤量计算（1）号拦河闸号拦河闸。水利设计高程之上的淤泥量为 18 2.44 万m3，水利高程以下淤泥量为 18 0.64万m3。经上述泥质分析，该河段水利高程以下部分底泥中污染较轻，释放速率小于等于污染释放速率目标限制，通过水生态修复及水体自净可满足生态要求。故针对该部分淤泥不进行清淤治理。需清淤处置的淤泥量为18 2.44万m3（其中重金属超标量约为72万m3）。（2）号拦河闸号拦河闸。水利设计高程之上的淤泥量为39.33万m3，水利设计高程之下的淤泥量为34.78 万m3。原河道面积仅占水利工程拓宽后的河道面积的19.52%，所占比例较小。同上述分析需治理的淤泥量为39.33万m3（其中重金属超标量约为3万m3）。综上，需清淤治理的淤泥量为221.77万m3（其中重金属超标量约为75万m3）。图 3 COD 趋势公式为 Y=555.0e-0.35X（其中Y 平均释放强度，X=淤泥深度）图 4 氨氮趋势公式为 Y=114.4e-0.30X（其中Y 平均释放强度，X=淤泥深度）表 2 该河道底泥浸出试验分析监测点位1#2#3#4#5#6#7#G B 508 5.32007序号检测点位检测结果危害成分质量浓度限值（m g/L）1p H6.996.657.005.8 27.026.566.952铜m g/L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L1003锌m g/L0.05L0.05L0.05L0.05L0.05L0.05L0.05L1004铅m g/L0.3L0.3L0.3L0.3L0.3L0.3L0.3L55镉m g/L0.03L0.03L0.03L0.03L0.03L0.03L0.03L16镍m g/L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L57总铬m g/L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L158汞u g/L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L0.08 L0.19砷u g/L0.007L0.007L0.007L0.007L0.0250.007L0.0095注：1#点位：拦河闸；2#点位：上游支流来水汇入口1；3#点位：号拦河闸；4#点位：上游水处理站排水口；5#点位：上游水处理站排水口上游150米；6#点位：雨水吐口；7#点位：过河大桥桥下。L代表危害成分质量浓度限值。122 STONE 2 0 2 3 No.2综合利用图 5 TP趋势公式为 Y=-0.023X+6.099（其中Y 平均释放强度，X=淤泥深度）表 3 污染释放速率目标限值（mg/m2d）时段氨氮总磷COD610月份8 02530011、5月份481518 0124月份288.81054 结束语（1）底泥（沉积物）是水体中污染物最为关键的蓄积库，它所积累的污染种类很多，具体包括重金属、氮磷营养盐、有机质以及其他降解难度比较大的有机物，其含量往往占到了水体中污染物的百倍以上，与此同时还能够和水保持相对的动态平衡。当河道、湖泊等环境发生改变时，聚集在沉积物中污染物就会通过释放继而影响到水体环境。（2）该工程通过对泥质、底泥释放分析得底泥污染物释放强度与底泥深度关系，结合污染物释放强度的控制限值，合理确定了各水体的设计清淤深度。（3）本方案根据不同的污染物，及污染程度的不同，并结合工程项目特点分别制定了清淤工程量。参 考 文 献1 彭丽思,付广义,陈繁忠,罗衍强.城市河道底泥的固化处理及 机理探讨J.环境工程,2 0 16 2 刘晓伟.谢丹平.李开明.金中.江栋.李明玉.城市河道底泥污染 生物修复技术研究J.生态科学,2 0 11（6）:6 3 0-6 3 5 3 曹承进,陈振楼,王军,黄民生,钱嫦萍,柳林.城市黑臭河道底泥 生态疏浚技术进展C .华东师范大学学报（自然科学版）,2 0 11.4 罗雅,董文艺,吴华财.原位投加氧化剂去除河道污染底泥黑 臭的研究J.水利水电技术,2 0 12.5 高冉.某河道治理工程底泥处理措施J.水利技术监督,2 0 2 1.6 王青蕊.严寒地区城市河道底泥泥质分析及治理技术研究J.铁道建筑技术,2 0 2 1（3）:17 9 18 3 7 张攀飞.河道底泥环保疏浚技术及其处理方法分析J.珠江水 运,2 0 2 1（3）:10 3 10 4.8 杨兰琴,樊华,赵媛,等.北方河道清淤判定及深度初探J.水利 规划与设计,2 0 2 1（6）:8 8 9 3+13 6.9 梁佳文,阳涛,韩雪,等.城市河道底泥疏浚适宜深度初步研 究：以伊通河为例J,环境生态学,2 0 2 0（11）:8 19 0.中国石材协会担任国际标准化组织合成石材技术委员会国内技术对口单位2022年9月13日，国家标准化管理委员