河道清淤、疏浚是减少内源污染的有效途径和措施,而且能增加蓄水量,提高水体自净能力和河道通航能力。但是,不合理的清淤会破坏水底生境(如沉水植物、底栖动物和微生物),削弱底栖生态系统的自净功能,反而加速沉积物的淤积速度,使得清淤不仅没有达到净化水体的目的,甚至会加快水质的进一步恶化。
1.疏浚工程悬浮物影响预测模型
疏浚工程施工作业区会产生高浓度悬浮泥沙,对施工期河流水环境产生影响,因此需对悬浮物(SS)的影响程度和范围进行预测,以选择正确的施工方案和环保措施。一般认为,当水中含沙量大于挟沙力时,水中泥沙处于超饱和状态,泥沙会发生沉降;反之就会悬浮。模型应既能模拟SS的衰减过程,又可模拟SS的悬浮过程,因此,本研究采用泥沙模型模拟悬浮物。一维泥沙运动方程如下所示:
式中:
S——含沙量;
Q——流量;
B——水面宽度;
α——泥沙恢复饱和系数;
ω——泥沙沉降速度;
S*——挟沙力;
ν——水的动力黏滞系数;
d——泥沙粒径;
ρs——泥沙密度;
ρ——水的密度;
g——重力加速度,g=9.81 m/s2;(www.xing528.com)
h——断面平均水深;
k——水流挟沙力系数;m为未知指数,根据实测资料进行率定或由设计部门提供。
2.生态疏浚工程
河道的生态疏浚与传统的工程疏浚有明显区别,如表3.17所示。生态疏浚是以生态修复为理论基础实施的修复工程,以实现河道水体生态位的修复。在底泥沉积层,通过疏挖底泥最大可能地将储积在该层中的营养物质移出水体,清除水体的污染内源,减少底泥污染物向水体的释放,改善水生态循环,遏制河道稳定性的退化,为水生生态系统的恢复创造条件。该技术注重生物多样性和物种的保护,以不破坏水生生物自我修复繁衍为前提,同时又为生物技术介入创造有利条件。
表3.17 河道生态疏浚与一般工程疏浚
3.研究区域底泥疏浚工程
河道底泥的生态疏浚工艺流程如图3.57所示。工艺的核心范畴为疏挖深度设计、沉积物疏挖形式、空间定位技术、施工方式设计、余水处理和疏挖底泥的处置等。
图3.57 河道底泥生态疏浚技术工艺流程
沉海圩乡村湿地公园水网密布,但流通性较差,水质相差较大。尤其春夏之际时期,水质较差,而且该区域地势较低,梅雨季节河道水位迅速提高,淹没路面,影响居民正常生活。对此,我们采用生态清淤措施,采用暗管相连方式连通各河流。相同走向的邻近河流,根据水力势能降低的方向清淤,形成高程差,利于水体自然流动;不同走向的邻近河流,选择河宽度较大的河段疏浚连通,加大水流冲击力度,提升流速。河道生态清淤可降低底泥的氮磷含量,降低河床高程,增大水环境容量,提高水体自净能力。与此同时,研究区域清理的淤泥不含有毒有害物质,且氮磷等营养盐含量较高,可进行资源化处理。根据土地利用情况,部分河道的淤泥排放到农田,并进行平整复垦,可减少化肥使用量,提升土地肥力;对于养殖塘,采用生态疏浚技术在水下对淤泥进行局部液化形成流性好的泥浆,通过吸泥泵将泥浆送入长距离管道输送系统,最后将淤泥以较低浓度排放到田间,实施田间淤灌,无须人工扛塘泥,提高了清淤效率。
4.小结
沉海圩乡村湿地公园治理前河道淤积现象比较普遍,河道原有的蓄水能力有所减弱,梅雨季节河水倒灌,漫过乡道,严重影响居民日常出行。为此,我们采取了清淤疏浚措施,一方面增强了河道的蓄水防洪能力,另一方面借此沟通了水系,相得益彰。对于清淤过后的淤泥,我们也针对周围用地类型,进行了资源化处置,变肥为宝。部分淤泥排放至农田,提升土地肥力,减少化肥使用量;部分淤泥进行水下局部液化,得到流性好的泥浆,送入长距离管道输送系统排放至低田,实施田间淤灌,平整复垦,无须人工扛塘泥,提高了清淤效率。
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