CN104805799A - 一种季节性河流重金属污染底泥疏浚方法 - Google Patents

Abstract

一种季节性河流重金属污染底泥疏浚方法，包括以下步骤：（1）对整个目标河段划分单元工程；（2）将整个疏浚目标河段用断面围堰围挡，将划分的各个单元工程之间用单元围堰间隔，在河道中心线两侧或单侧设置导流渠；（3）在每个单元工程内部建设河道底泥储池和事故底泥储池，在河道底泥储池中安装泥浆提升泵，在事故底泥储池中安装事故泥浆提升泵；（4）启动单元工程疏浚，采用高压冲刷水泵或土工机械，按照疏浚范围和疏浚深度要求对底泥进行工程疏浚作业，或通过土工机械进行开挖作业，将冲刷或挖出的受污染底泥运至岸上指定位置。该方法充分结合季节性河流的水文条件、施工条件和重金属污染底泥疏浚的控制要求，具有较强的针对性。

Description

一种季节性河流重金属污染底泥疏浚方法

技术领域

本发明涉及一种用于季节性河流（含江、河流、江河、河道）等水体受污染底泥的疏浚方法，属于污染底泥的治理修复技术领域。

背景技术

底泥通常是指粘土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，经过长时间物理、化学及生物等作用及水体传输而沉积于水体底部所形成。底泥能够反映水体演化的历史过程，是河流、湖泊、河流入海口滩涂等自然水体生态系统的重要组成部分。

底泥污染可分为有机污染和无机污染，无机污染又可分为氮、磷等富营养化物质污染和重金属污染。有机物和氮、磷等营养物质会随着水力冲刷、水质变化和气候变化等，重新释放到水体中，造成水体有机污染和富营养化，最终影响水体功能的实现；底泥中的重金属主要来自于大气降尘、降水、土壤冲刷、地表径流、各类污水、固体垃圾以及农药等，具有长期性、累积性、潜伏性和不可逆性等特点，能通过食物链成千百倍地富集，最终危害人体健康。目前世界各国对底泥重金属污染的治理规划和治理技术方案各不相同，尤其是在我国，受污染和经济地域性等因素影响，尚不具备全面开展底泥重金属污染治理工作的条件。

根据受污染水体的污染程度不同，结合污染场地的实施条件，目前常用的重金属污染底泥的修复技术主要分为原位治理技术和异位治理技术。

原位治理技术主要包括原位植物修复和原位材料覆盖技术，其中原位植物修复以其成本低、操作简单、不易产生二次污染等优势而备受关注，但仍存在处理效率低，植物种植易受当地气候、河道行洪状况影响等缺陷。原位材料覆盖技术是在底泥表面覆盖钝化材料，阻断重金属向水体中的释放途径，受覆盖材料的理化性能及自然水体的水利水文特征影响较大，且目前尚无可靠的覆盖材料投放设备，实现均匀和无漏点覆盖难度较大。因此，对于污染较重水体或原位治理难度较大时，常采用异位治理技术。

底泥疏浚是指按规定的疏浚范围和疏浚深度，采取人工或机械的方式将受重金属或其他污染的底泥（包括泥、沙、石和其它杂物）等从水域系统中清除出去并加以处理的工程，疏浚过程避免二次污染。底泥疏浚已成为污染底泥，特别重金属污染底泥异位治理的首要环节。

季节性河流又称间歇性河流、时令河，指河流在枯水季节，河水断流、河床裸露；丰水季节，形成水流，甚至洪水奔腾。这类河流通常流经高温干旱的区域，而且年平均流量较小，但因暴雨、融雪引发的洪峰却很大。现时因人类对河流的过度引水、截流会使常年河流变成季节性河流。我国的内流河多为季节性河流。

目前常用的底泥疏浚技术主要包括三种形式，即工程疏浚、环保疏浚和生态疏浚。

工程疏浚技术通常可分为干法工程疏浚和湿法工程疏浚，其中，干法工程疏浚具有出泥含水率低、体积小的特点，但其操作过程中会使治理流域含有重金属的底泥长时间暴露于空气中，极易对周边环境和操作人员产生危害；湿法工程疏浚可以较好地控制了对环境的二次污染问题，但其挖泥船绞刀的设计形式，决定了其在操作过程中会对水体产生较大的扰动，从而使底泥中的污染物质向上覆水体中迁移，会对疏浚区域水体带来不利影响。工程疏浚作为目前水利行业常用疏浚方法，技术及装备较为成熟，其中的干法工程疏浚对季节性河流具有较强的适应能力，但由于其对疏浚对象的疏浚范围和疏浚深度控制要求不高，容易造成超挖、欠挖和疏浚过程二次污染的问题。

环保疏浚技术作为最直接、最快速清除内源的途径之一得到了广泛运用。如中国专利文献CN2837389公开的一种《双吸口环保疏浚绞刀装置》、CN101787720A公开的《一种生态清淤方法及其清淤装置》和CN103643713A公开的一种《河床环保疏浚的方法》等为了减少疏浚过程中底泥扩散造成的二次污染问题，研发了双吸口绞刀、疏浚吸头、带罩螺旋绞刀等较为先进的疏浚装置，可以基本满足疏浚过程精确控制的要求，但因上述疏浚技术或装备一般需要配备船体作为载体，适用于一定水深的疏浚工作区域，从而限制了其在季节性河流的应用和推广。

生态疏浚是一种新兴的疏浚模式，主要强调控制底泥的清淤厚度，为今后介人生态修复创造条件，但技术装备尚未成熟，具有一定环境风险。

因此，亟需针对季节性河流，在详尽的底泥污染现状调查和水文调查基础上，按照重金属污染底泥疏浚范围及疏浚深度的精确控制要求，开发适合季节性河流水文条件和重金属污染底泥的工程疏浚方法。

发明内容

本发明针对目前季节性河流缺乏系统和有针对性的重金属污染底泥疏浚技术的问题，结合季节性河流的典型水文特征，提供一种可充分实现场地与治理过程相结合、因地制宜、便于实施的季节性河流重金属污染底泥疏浚方法。

本发明的季节性河流重金属污染底泥疏浚方法，包括以下步骤：

（1）首先对疏浚目标河段的河道进行地形测绘和底泥重金属污染现状调查，同时针对目标河段进行详尽的河流水文调查，然后按照工程实施条件对整个目标河段划分单元工程；工程实施条件包括河道地形地貌、水文条件和临时处理场地条件。

（2）将整个疏浚目标河段用断面围堰围挡，将划分的各个单元工程之间用单元围堰间隔(断面围堰和单元围堰用河道泥沙和其它砂石材料堆置而成)，在河道中心线两侧或单侧设置导流渠，导流渠贯穿整个疏浚目标河段；这样使河水利用围堰和导流渠的导排作用顺利流入下游，最大程度上保持河流的正常行洪功能。

导流渠的断面根据施工期间对应河段的最大过水流量的要求设计，具体流量按照河流两岸对应径流量确定。

（3）在每个单元工程内部建设至少一个河道底泥储池和至少一个事故底泥储池，在河道底泥储池中安装泥浆提升泵，在事故底泥储池中安装事故泥浆提升泵；河道底泥储池用于对疏浚过程中的底泥泥浆进行收集，以满足提升需要；事故底泥储池是为避免施工期间遭遇极端天气（暴雨等），导致受污染河水随水流下泄对下游未污染河段造成污染而设置（事故底泥储池可以几个单元工程共用）。

河道底泥储池的位置以靠近底泥污染区域为宜，容积可结合工期安排，根据单元工程量和提升泵流量确定。事故底泥储池的具体位置结合河道实际地形地貌灵活设置。

河道底泥储池的池底夯实或铺设砂石层，以满足工程机械进出和人工清理施工过程中淤积的淤泥要求，并采用耐磨隔水材料进行防渗处理，以防止底泥中重金属随水下渗污染地下水。

河道底泥储池按照过流顺序依次包括进泥端、过流廊道和出泥端；进泥端设置有至少一个筛网；过流廊道的深度一般不超过0.5m，坡度不低于0.1%，以便于底泥顺利过流和在淤积严重时进行人工或机械清淤；出泥端设置有集泥坑，用于泥浆提升水泵的提升，集泥坑容积根据采用的泥浆提升泵的流量计算。

事故底泥储池具体容积根据当地暴雨强度、径流量和服务范围内的单元工程汇水面积综合确定，能够满足整个目标河段事故状态下的蓄水要求。事故底泥储池的具体位置结合河道实际地形地貌灵活设置。

事故底泥储池的池底夯实或铺设砂石层，以满足工程机械进出和人工清理施工过程中淤积的淤泥要求，并采用耐磨隔水材料进行防渗处理，以防止底泥中重金属随水下渗污染地下水。

（4）启动单元工程疏浚，采用高压冲刷水泵或土工机械，按照疏浚范围和疏浚深度要求对底泥进行工程疏浚作业；

具备水力冲刷作业条件时，采用高压冲刷水泵将冲刷后的底泥冲入河道底泥储池；通过河道底泥储池进水端的筛网，筛除部分颗粒（粒径＞1cm或根据筛网孔径确定），其它底泥沿河道底泥储池的过流廊道进入出水端集泥坑，通过提升泵送至岸上；不具备水力冲刷作业条件时，采用土工机械进行疏浚作业，挖掘出的底泥或者是加水混合搅拌能够提升后进入河道底泥储池，或者是直接运至岸上；受极端天气影响导致某一单元工程受雨水冲刷严重时，启动事故泥浆提升泵，将过量的污染底泥送至事故底泥储池暂存，事故状态结束后再一并泵送至岸上。

高压泵冲刷水和底泥混合搅拌用水可以取用临近导流渠内河水、河道底泥储池和事故底泥储池上清液，也可采用附近其它水源。

尽量选取适宜施工的枯水期进行工程施工。

（5）整个疏浚工程结束并验收合格后，拆除单元围堰、断面围堰、导流渠、河道底泥储池和事故底泥储池。

本发明充分结合季节性河流底泥疏浚的技术实施难度，将主要治理技术环节模块化，可结合场地处特定条件，便于实施操作。具有以下特点：

1.充分结合季节性河流的水文条件、施工条件和重金属污染底泥疏浚的控制要求，解决了目前季节性河流重金属污染底泥疏浚技术针对性和灵活性不足的情况。

2.充分考虑了施工过程可能发生的各种因素如暴雨天气等，充分展现了重金属污染治理工作的系统性。

3.充分结合当地特定条件，具有较强的针对性。

附图说明

图1是本发明季节性河流重金属污染底泥疏浚方法的实施示意图。

图中：1、断面围堰，2、河道底泥储池，3、单元工程，4、事故底泥储池，5、单元围堰，6、导流渠。

具体实施方式

本发明的季节性河流重金属污染底泥疏浚方法，具体实施过程如下所述。

（1）首先对疏浚目标河段的河道进行地形测绘和底泥重金属污染现状调查，同时针对目标河段进行详尽的河流水文调查，然后按照工程实施条件对整个目标河段划分成若干个单元工程3。工程实施条件包括河道地形地貌、水文条件和临时处理场地条件；

（2）将整个疏浚目标河段用前后两处断面围堰1围挡，将划分的各个单元工程3之间用纵向或横向的单元围堰5间隔。断面围堰1和单元围堰5用河道泥沙和其它砂石等材料堆置而成，在河道中心线两侧或单侧设置导流渠6（图1中是在两侧均设置导流渠6），导流渠贯6穿整个疏浚目标河。这样使河水利用围堰和导流渠6的导排作用顺利流入下游，最大程度上保持河流的正常行洪功能。

导流渠6的断面根据施工期间对应河段的最大过水流量的要求设计，具体流量按照河流两岸对应径流量确定。

（3）在每个单元工程3内部建设河道底泥储池2和事故底泥储池4，在河道底泥储池2中安装泥浆提升泵，在事故底泥储池4中安装事故泥浆提升泵。河道底泥储池2用于对疏浚过程中的底泥泥浆进行收集，以满足提升需要。事故底泥储池4是为避免施工期间遭遇极端天气（暴雨等），导致受污染河水随水流下泄对下游未污染河段造成污染而设置（事故底泥储池4可以几个单元工程共用）。

河道底泥储池2的位置以靠近底泥污染区域为宜，具体容积可结合工期安排，根据单元工程量和提升泵流量确定。河道底泥储池2的具体位置结合河道实际地形地貌灵活设置。

河道底泥储池2的池底夯实或铺设砂石层，以满足工程机械进出和人工清理施工过程中淤积的淤泥要求，并采用耐磨隔水材料进行防渗处理，以防止底泥中重金属随水下渗污染地下水。

河道底泥储池2按照过流顺序依次包括进泥端、过流廊道和出泥端；进泥端设置有至少一个筛网；过流廊道的深度一般不超过0.5米，坡度不低于0.1%，以便于底泥顺利过流和在淤积严重时进行人工或机械清淤；出泥端设置有集泥坑，用于泥浆提升水泵的提升，集泥坑容积根据采用的泥浆提升泵的流量计算。

事故底泥储池4具体容积根据当地暴雨强度、径流量和服务范围内的单元工程汇水面积综合确定，能够满足整个目标河段事故状态下的蓄水要求。事故底泥储池4的具体位置结合河道实际地形地貌灵活设置。

事故底泥储池4的池底夯实或铺设砂石层，以满足工程机械进出和人工清理施工过程中淤积的淤泥要求，并采用耐磨隔水材料进行防渗处理，以防止底泥中重金属随水下渗污染地下水。

（4）启动单元工程3的疏浚，采用高压冲刷作业时，冲刷后的底泥直接进入河道底泥储池；通过河道底泥储池进水端的筛网，筛除较大颗粒（＞1cm或根据筛网孔径确定），其它底泥沿河道底泥储池的过流廊道进入出水端集泥坑，通过提升泵送至岸上指定位置。不具备水力冲刷作业，采用土工机械作业时，底泥既可通过简易底泥混合搅拌装置，将挖掘出的含水率较低（一般55%左右）的底泥加水混合成为含水率较高（一般90%左右）可供提升的底泥后泵送进入河道底泥储池，也可直接运至岸上指定位置。受极端天气影响导致某一单元工程受雨水冲刷严重时，启动事故泥浆提升泵，将过量的污染底泥送至事故底泥储池暂存，事故状态结束后再一并泵送至岸上指定位置。

尽量选取适宜施工的枯水期进行工程施工。

（5）整个疏浚工程结束并验收合格后，拆除单元围堰5、断面围堰1、导流渠6、河道底泥储池2和事故底泥储池4。

Claims (7)

1.一种季节性河流重金属污染底泥疏浚方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）首先对疏浚目标河段的河道进行地形测绘和底泥重金属污染现状调查，同时针对目标河段进行详尽的河流水文调查，然后按照工程实施条件对整个目标河段划分单元工程；

（2）将整个疏浚目标河段用断面围堰围挡，将划分的各个单元工程之间用单元围堰间隔，断面围堰和单元围堰用河道泥沙和其它砂石材料堆置而成，在河道中心线两侧或单侧设置导流渠，导流渠贯穿整个疏浚目标河段；这样使河水利用围堰和导流渠的导排作用顺利流入下游，最大程度上保持河流的正常行洪功能；

（3）在每个单元工程内部建设至少一个河道底泥储池和至少一个事故底泥储池，在河道底泥储池中安装泥浆提升泵，在事故底泥储池中安装事故泥浆提升泵；河道底泥储池用于对疏浚过程中的底泥泥浆进行收集，以满足提升需要；事故底泥储池是为避免施工期间遭遇极端天气，导致受污染河水随水流下泄对下游未污染河段造成污染而设置；

（4）启动单元工程疏浚，采用高压冲刷水泵或土工机械，按照疏浚范围和疏浚深度要求对底泥进行工程疏浚作业；

具备水力冲刷作业条件时，采用高压冲刷水泵将冲刷后的底泥冲入河道底泥储池；通过河道底泥储池进水端的筛网，筛除部分颗粒，其它底泥沿河道底泥储池的过流廊道进入出水端集泥坑，通过提升泵送至岸上；不具备水力冲刷作业条件时，采用土工机械进行疏浚作业，挖掘出的底泥或者是加水混合搅拌能够提升后进入河道底泥储池，或者是直接运至岸上；受极端天气影响导致某一单元工程受雨水冲刷严重时，启动事故泥浆提升泵，将过量的污染底泥送至事故底泥储池暂存，事故状态结束后再一并泵送至岸上；

（5）整个疏浚工程结束并验收合格后，拆除单元围堰、断面围堰、导流渠、河道底泥储池和事故底泥储池。

2.根据权利要求1所述的一种季节性河流重金属污染底泥疏浚方法，其特征是，所述导流渠的断面根据施工期间对应河段的最大过水流量的要求设计，具体流量按照河流两岸对应径流量确定。

3.根据权利要求1所述的一种季节性河流重金属污染底泥疏浚方法，其特征是，所述河道底泥储池的具体容积结合工期安排，根据单元工程量和提升泵流量确定。

4.根据权利要求1所述的一种季节性河流重金属污染底泥疏浚方法，其特征是，所述河道底泥储池的池底夯实或铺设砂石层，以满足工程机械进出和人工清理施工过程中淤积的淤泥要求，并采用耐磨隔水材料进行防渗处理，以防止底泥中重金属随水下渗污染地下水。

5.根据权利要求1所述的一种季节性河流重金属污染底泥疏浚方法，其特征是，所述河道底泥储池按照过流顺序依次包括进泥端、过流廊道和出泥端；进泥端设置有至少一个筛网；过流廊道的深度不超过0.5米，坡度不低于0.1%，以便于底泥顺利过流和在淤积严重时进行人工或机械清淤；出泥端设置有集泥坑，用于泥浆提升水泵的提升，集泥坑容积根据采用的泥浆提升泵的流量计算。

6.根据权利要求1所述的一种季节性河流重金属污染底泥疏浚方法，其特征是，所述事故底泥储池具体容积根据当地暴雨强度、径流量和服务范围内的单元工程汇水面积综合确定，能够满足整个目标河段事故状态下的蓄水要求。

7.根据权利要求1所述的一种季节性河流重金属污染底泥疏浚方法，其特征是，所述事故底泥储池的池底夯实或铺设砂石层，以满足工程机械进出和人工清理施工过程中淤积的淤泥要求，并采用耐磨隔水材料进行防渗处理，以防止底泥中重金属随水下渗污染地下水。