CN108862414B - 一种饮用水水源地污染流泥促沉降的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种饮用水水源地污染流泥促沉降的方法，其包括测定饮用水水源地水面风速风向和底层水流方向，确定主风场作用下的流场，然后在该流场的垂直方向上布设水下潜堤；其中所述水下潜堤由至少最靠近水岸的填充了第一内填物的土工布袋堆积成的第一生态潜堤和最远离水岸的填充了第二内填物的土工布袋堆积成的第二生态潜堤构成，且其中第一生态潜堤距离水底的距离小于第二生态潜堤距离水底的距离。本申请的有益效果通过选择水下潜堤的排列方式和内填物类型及尺寸，可有效促进污染流泥沉降，显著降低水下潜堤向岸侧的悬浮物浓度。

Description

一种饮用水水源地污染流泥促沉降的方法
技术领域
本申请涉及水生生态系统保护领域，具体来说，涉及一种饮用水水源地污染流泥促沉降的方法。
背景技术
底泥是水生生态系统的重要组成部分，对维持物质和能量平衡起着重要的调节作用。流泥位于硬质底泥和上覆水之间，易随水流一起运动，是沉积物中最活跃组份，蓄积各类污染物。在环境条件如风速、波浪作用以及行船、生物扰动下，流泥发生再悬浮进入水体，一方面降低水体透明度，使水生生物尤其是沉水植物光合作用受限，另一方面由于流泥裹挟的污染物解吸释放，造成水体二次污染。
饮用水水源地承担为自来水厂提供源水功能，饮用水水源保护与人民群众生活息息相关，这不仅关系到广大人民群众的身体健康，还关系到经济社会可持续发展。对于大多数浅水湖泊型水源地而言，由于风浪对湖底沉积物的剪切作用，使得污染流泥发生再悬浮，影响水源地水质和供水安全。通常，流泥运动方向受到湖流流向影响，水源地取水使得流泥朝取水口迁移，进入输水管道，增加饮用水源水处理成本，影响供水水质的质量。但污染流泥运动是无序的，导致缺乏有效拦截措施。
因此，亟需发展一种促进水源地污染流泥快速沉降的方法，以确保浅水湖泊型饮用水水源地水质安全，降低原水处理成本。
发明内容
本申请之目的在于提供一种饮用水水源地污染流泥促沉降的方法，从而解决上述现有技术中的技术问题。本文所述的方法包括在流场的垂直方向上布设由填充了内填物的土工布管构成的水下潜堤，从而在水下潜堤离岸侧促进污染流泥沉降。通过选择水下潜堤的排列方式和内填物的类型和尺寸，可有效促进污染流泥沉降，显著降低水下潜堤向岸侧的悬浮物浓度。
为了解决上述技术问题，本申请提供下述技术方案：
在第一方面中，本申请提供一种饮用水水源地污染流泥促沉降的方法，所述方法包括测定饮用水水源地水面风速风向和底层水流方向，确定主风场作用下的流场，然后在该流场的主要水动力场的垂直方向上布设水下潜堤；
其中所述水下潜堤由至少最靠近水岸的填充了第一内填物的土工布袋堆积成的第一生态潜堤和最远离水岸的填充了第二内填物的土工布袋堆积成的第二生态潜堤构成，且其中第一生态潜堤距离水底的距离小于第二生态潜堤距离水底的距离。
在第一方面的一种实施方式中，采用微型自动气象站测定水面风速风向。
在第一方面的一种实施方式中，采用多普勒剖面流速仪来测定底层水流方向。
在第一方面的一种实施方式中，所述第一生态潜堤和/或所述第二生态潜堤呈锯齿形分布。
在第一方面的一种实施方式中，所述第一内填物和第二内填物各自独立地选自石块或经过造粒的天然粘土颗粒。
在第一方面的一种实施方式中，所述经过造粒的天然粘土颗粒包括高岭土颗粒。
在第一方面的一种实施方式中，所述内填物的平均粒径为2mm-500mm。
在第一方面的一种实施方式中，所述第一生态潜堤和/或所述第二生态潜堤最高点距离水面的距离大于或等于50厘米。
在第一方面的一种实施方式中，所述第一生态潜堤和/或所述第二生态潜堤的截面为梯形，且朝向水面的宽度小于朝向水底的宽度。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于通过选择特定的水下潜堤排列方式以及内填物类型和尺寸，可有效促进污染流泥沉降，显著降低水下潜堤向岸侧的悬浮物浓度。
附图说明
图1示意性显示根据实施例1的水下潜堤的纵向剖面图。
图2示意性显示根据实施例1的水下潜堤的俯视图。
具体实施方式
在一种具体实施方式中，本申请涉及一种饮用水水源地污染流泥促沉降的方法，所述方法可包括下述步骤：
①采用浅地层剖面仪查清饮用水水源地各级保护区内污染流泥空间分布及其现存量；
②采用微气象站监测饮用水水源地附近水域风速及其风向的日变化特征；
③根据流泥空间分布与风场变化，布设锯齿形的生态潜堤，潜堤由土工布管与内填物组成；
④测定生态潜堤内外两侧波高、湖流、沉降量、透明度等指标；
⑤通过分析，比较不同潜堤长度、高度以及宽度的促淤效果，形成饮用水水源地污染流泥促沉降的方法。
在一种具体实施方式中，通过下述来确定水下潜堤工艺原理及参数。
水下潜堤主要制作工艺包括使用多功能施工船向土管布袋中注黏土颗粒物，通过灌装一定长度的土工布管进而形成人造水下潜堤，波浪传播至土工布管发生衍射、变形，波浪能量得到消耗，能有效减少波浪对土工布管向岸侧底泥的扰动。土工布管亦可布设成封闭的环型区域，利用其对波浪的削弱作用，保护基底同时促进沉积物落淤，形成水下潜岛，技术工艺如图1所示，可为水生植物生长创造适宜水深和基底环境，同时削减内源流泥污染。
在一种具体实施方式中，本文所述的饮用水水源地污染流泥促沉降的方法包括开展胥口湾内水动力、污染流泥调查，了解湾内水动力结构、污染流泥输移路径及其易沉降的区域；进行水下潜堤方案设计与优化，研发污染流泥水下潜堤沉降落淤技术，分析潜堤向岸侧流泥的沉积速率及回淤清理时长等关键技术参数；基于中试试验优化潜堤设计技术参数，结合水源地污染流泥去除量，形成水源地污染流泥消除技术。
在一种具体实施方式中，水下潜堤排列应处在流场的垂直方向上。在一种具体实施方式中，采用微型自动气象站测定水面风速风向，多普勒剖面流速仪测定近底层水流方向，确定主风场作用下的流场，根据流场方向布设水下潜堤的排列方向。
在一种具体实施方式中，根据水功能区要求，布设多道潜堤达到优良的促淤效果。在一种具体实施方式中，采用透明度盘测定水下潜堤两侧水体透明度，采用浊度仪测定水体浊度，采用烘干法测定水体中悬浮颗粒物含量，采用沉降筒测定污染流泥的沉降量，通过比较分析水下潜堤两侧上述指标的变化，确定促淤效果。
在一种具体实施方式中，内填物以造粒的天然黏土颗粒为主。使用造粒的天然粘土颗粒作为内填物的优点在于水稳性提高、比表面积增大，水体中的氮、磷物质吸附量增加，水厂源水处理成本降低。天然黏土颗粒活化再生后可重复利用，提高其对水体中氮磷的吸附量，水下潜堤既起到促淤作用，又降低了水体氮磷含量。
实施例
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚和完整的描述。
实施例1
本实施例涉及在太湖胥口湾构建水下潜堤，实现污染流泥的促沉降。
图1示意性显示根据实施例1的水下潜堤的纵向剖面图。图2示意性显示根据实施例1的水下潜堤的俯视图。参考图1和图2，根据实施例1的水下潜堤包括距离取水口200m的第一生态潜堤和距离取水口300m的第二生态潜堤。第一生态潜堤内填充平均粒径为5mm的高岭土颗粒(圣恒矿产品加工厂)，第二生态潜堤均填充平均粒径为10mm的石块。第一生态潜堤和第二生态潜堤均呈锯齿形排布。第一生态潜堤距离水底30cm，距离水面1.7m；第二生态潜堤距离水底50cm，距离水面1.5m。此外，第一生态潜堤和第二生态潜堤的截面均为梯形，朝向水面的宽度小于朝向水底的宽度。
水下潜堤的施工方法如下：
首先，采用微型自动气象站测定水面风速风向，多普勒剖面流速仪测定近底层水流方向，确定主风场作用下的流场。
测定第一生态潜堤向岸侧和第二生态潜堤离岸侧的水体透明度、水体浊度、悬浮颗粒物含量和污染流泥沉降量。采用透明度盘来测定水体透明度；利用浊度仪测定水体浊度、烘干法测定水体中悬浮颗粒物含量；且采用沉降筒测定污染流泥的沉降量。得到初始状态的第一生态潜堤向岸侧水体透明度第二生态潜堤离岸侧水体透明度、第一生态潜堤向岸侧水体浊度、第二生态潜堤离岸侧水体浊度、第一生态潜堤向岸侧水体悬浮物颗粒含量、第二生态潜堤离岸侧水体悬浮物颗粒含量、第一生态潜堤向岸侧污染流泥沉降量和第二生态潜堤离岸侧污染流泥沉降量。
然后分别在与流场垂直且与距离取水口200m和300m的位置铺设长度为300m第一生态潜堤和长度为400m的第二生态潜堤。第一生态潜堤和第二生态潜堤呈锯齿形排布，具体排布形式如图2所示。参考图2，第一生态潜堤100和第二生态潜堤200的相邻凸起部分之间间隔20m，第一生态100潜坝的凸起部分朝向岸边，而第二生态潜堤的凸起部分远离岸边。本领域技术人员可以理解，图2只示意性地显示了第一生态潜堤和第二生态潜堤的锯齿形构造，没有显示其完整的结构。
第一生态潜堤的铺设过程如下：向土工布袋中注入高岭土颗粒，然后通过施工船铺设，底部并列堆放4袋填充了高岭土颗粒的土工布袋，第二层居中并列堆放2袋填充了高岭土颗粒的土工布袋。
第二生态潜堤的铺设过程如下：向土工布袋中注入石子，然后通过施工船铺设，底部并列堆放4袋填充了石子的土工布袋，第二层居中并列堆放2袋填充了石子的土工布袋。
1天后再次测定第一生态潜堤和第二生态潜堤向岸侧和离岸侧两侧的水体透明度、水体浊度、水体悬浮物颗粒物含量、以及污染流泥沉降量。
实验结果参见下文的表1。
对比例1
对比例1的施工过程以及水下潜堤构成和长度与实施例1相同，但第一生态潜堤和第二生态潜堤呈直线形式排列。
在建造水下潜堤1天后再次测定第一生态潜堤和第二生态潜堤向岸侧和离岸侧两侧的水体透明度、水体浊度、水体悬浮物颗粒物含量、以及污染流泥沉降量。
表1.实施例1和对比例1水体性能测定结果
Figure BDA0001715583700000051
Figure BDA0001715583700000061
从表1可以看出，通过选择特定类型和尺寸的土工布袋填充物以及土工布袋排列形式来构建水下潜堤，可有效促进污染流泥的沉降。
上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。

Claims (6)

1.一种浅水湖泊型饮用水水源地污染流泥促沉降的方法，所述方法包括测定饮用水水源地水面风速风向和底层水流方向，确定主风场作用下的流场，然后在该流场的垂直方向上布设水下潜堤；
其中所述水下潜堤由至少最靠近水岸的填充了第一内填物的土工布袋堆积成的第一生态潜堤和最远离水岸的填充了第二内填物的土工布袋堆积成的第二生态潜堤构成，且其中第一生态潜堤距离水底的距离小于第二生态潜堤距离水底的距离；
所述第一生态潜堤和所述第二生态潜堤呈锯齿形分布；
所述第一生态潜堤和所述第二生态潜堤最高点距离水面的距离大于或等于50厘米；
所述第一生态潜堤和所述第二生态潜堤的截面为梯形，且朝向水面的宽度小于朝向水底的宽度。
2.如权利要求1所述的浅水湖泊型饮用水水源地污染流泥促沉降的方法，其特征在于，采用微型自动气象站测定水面风速风向。
3.如权利要求1所述的浅水湖泊型饮用水水源地污染流泥促沉降的方法，其特征在于，采用多普勒剖面流速仪来测定底层水流方向。
4.如权利要求1所述的浅水湖泊型饮用水水源地污染流泥促沉降的方法，其特征在于，所述第一内填物和第二内填物各自独立地选自石块或经过造粒的天然粘土颗粒。
5.如权利要求4所述的浅水湖泊型饮用水水源地污染流泥促沉降的方法，其特征在于，所述经过造粒的天然粘土颗粒包括高岭土颗粒。
6.如权利要求4所述的浅水湖泊型饮用水水源地污染流泥促沉降的方法，其特征在于，所述内填物的平均粒径为2mm-500mm。
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