水城县雨汪河水库工程蓄水前底泥清淤方案设计

徐 江，王洁瑜

（贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳 550002）

0 前言

水城县雨汪河水库工程具有人饮供水功能，供水水质须满足《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ类标准，根据前期底泥监测结果，库区底泥铁、锰浓度较高，若不进行底泥清淤，当水库水位较低（接近死水位）的时候，取水水质易受重金属污染，水质难以保证，为保障供水水质安全，在雨汪河水库蓄水前必须对库区河道底泥清淤并妥善处理。

1 工程概况

雨汪河水库工程位于水城县龙场乡境内的北盘江右岸一级支流雨汪河上，主要建设内容有拦河坝、泄洪表孔、引水系统及输水管道等，主要任务为供水兼顾灌溉，建成后年供水量为1022万m3。正常蓄水位1495m，相应库容为1026万m3；校核洪水位1496.22m，总库容1112万m3；死水位1475m，相应库容为164万 m3，兴利库容 862 万 m3。

2 环境质量现状

雨汪河水库坝址以上汇水区范围内污染源主要来源于生活、农业及工业，生活污染源主要来自农村居民日常生活所产生的生活污水，农业面源污染（耕地使用的农药和化肥）主要由地表径流带入水体，此外，坝址上游右岸第一条支流波罗溪上游北侧支流存在废弃煤矿，遗留少量洞口尚未封堵，有少量矿井水排出，水质现状监测结果显示，河流水质满足《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ类标准的要求，底泥中铁、锰量较高，但也呈现从源头至河口逐渐降低的趋势，铁、锰含量较高主要由于雨汪河上游废弃煤矿及含矿层废水随雨水及地表径流进入雨汪河河道富集造成。

在工程实施阶段，波罗溪支流上游仍有大量含矿废水流入河道，导致支流水质变为红褐色，因此在实施本次库区底泥清淤的同时必须加快整治上游废弃煤矿废水，从源头控制废水流入雨汪河水库库区，才能确保雨汪河水库蓄水后水质满足供水要求。

3 治理方案

库区底泥清淤方案主要由库区清淤、底泥预处理、底泥处置场建设三大部分组成。其中库区清淤主要包括库区干支流河道底泥清理，淤泥预处理主要包括污泥脱水、压缩体积、袋装运输，淤泥堆场建设包含基础防渗处理、堆放、封场、植被恢复、监测、警示设施设置及管理等，严格做到全过程处置。

3.1 库区清淤

根据工程实际情况，污染较为严重的为坝址上游左岸250m的波罗溪支流，清理深度为20～40cm，清淤范围如下：①波罗溪支流：以河道为中心轴线起点向两岸各开挖3m宽，深度从表层开挖1.5m，清淤长度为600m；②主河道：以河道中心为起点向两岸各开挖10m宽，深度从表层开挖0.4m，清淤长度3.4km；③上游右岸支流：以河道中心为起点向两岸各开挖3m宽，深度从表层开挖0.4m，清淤长度600m。

3.2 底泥预处理

库区清淤出来的底泥在叠螺脱水机进行泥水分离过程中，向混合液体中加入生石灰、絮凝剂，生石灰（CaO）与底泥中的重金属结合，发生钝化反应，起到固定重金属的作用，絮凝剂选用聚丙烯酰胺，可吸附泥土颗粒，使其絮凝成团并沉淀，起到快速泥水分离的作用。脱水后，污泥体积可减少1/4，泥饼通过人工装袋后运至坝址下游左岸200m处的底泥处置场存放。尾水采用简易沉淀法投加絮凝剂处理后回用生产及施工场地洒水等。

3.3 底泥处置场建设

底泥处置场位于距离坝址下游左岸200m的冲沟内，场址地质条件稳定，下游无居民点、工矿企业、基础设施、自然保护区和风景名胜区等敏感保护目标，库容为3.33万m3。考虑在沟口设置拦挡措施，在底泥处置场下垫面进行防渗处理，周边布设排水措施，堆置结束后顶部铺设防渗膜。

（1）堆置方案。初期坝布置在沟口处，筑坝前清除基础处的覆盖层至基岩，坝体砌筑材料采用C20混凝土，坝体高度11m，顶部宽1.5m，坝后堆放底泥区域进行基础处理，修正坡面并覆盖黏土层，并按防渗膜铺设要求铺设防渗膜和修筑锚固沟。堆高间隔4m设一级子坝，采用已经装填底泥的土工袋后按子坝的断面形式设置子坝，坝高4m，顶宽2m，外侧坡比1∶2，设置好后在子坝后继续堆放装填底泥的土工袋，按此要求设置8级子坝。后期子坝随处置场内堆体高度升高逐步实施，当堆满一级坝后，必须实施上一级子坝，场地内土工袋应从子坝向库尾堆放，分层错缝堆放。堆放完成后采用HEPE+黏土防渗层进行封场，在填埋形成的平面防渗层上再覆盖一层营养土（厚度50cm），土表面可进行绿化，在填埋形成的坡面上进行客土喷播绿化，实行逐次填埋逐次封场。

（2）封场。本次清淤底泥中主要含重金属污染物，重金属在碱性环境中活性较低、毒性较小，而在酸性环境中，废渣内的重金属容易析出并迁移，污染周边环境，贵州为酸雨较严重地区，露天不利于重金属的稳定。因此，为减少库区雨水的渗入量，在底泥堆放完毕后，应对渣面进行封场处理。保证底泥处置场长期稳定，避免处置场与人和动物的直接接触，同时便于土地再利用。具体封场方案如下：

底泥堆放完毕后在顶部和形成的坡面首先铺设黏土防渗层，厚度为10cm，然后再铺设HDPE防渗膜进行覆盖，防止雨水混入底泥中，使底泥处于封闭状态。最后在顶部防渗层上再覆盖一层营养土（厚度50cm），营养土取自水库淹没区，土表面可进行绿化，实行逐次填埋逐次封场，填埋结束时，封场工作也随之结束。

（3）植被恢复。封场完成后进行植被恢复，在处置场顶部和坡面采用厚基质喷播的方式进行植被恢复。为防止植物根系向下生长破坏防渗膜，采用匍匐型草种进行绿化，草种选择狗牙根、白三叶和结缕草，按照1∶1∶1的比例混合喷播。

（4）环境监测。从底泥进场开始，即应密切注意其对周围环境的污染影响。为确保达到预期的环境保护目标，设置环境监测站，主要任务是定期监测处置场监测井井水、渗滤液等，监测项目、采样及分析方法按照《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》执行，同时做好监测数据的归档工作。

4 清淤施工技术要求

底泥的清淤应选择在枯水季节进行，选择围堰清淤作为本项目的河道底泥疏浚方案。

4.1 施工布置要求

施工现场要因地制宜有效利用场地的使用空间，最大限度减少和避免对周边环境的影响，施工场地依托主体工程，尽量不新增临时占地；用水、用电可与主体工程结合，满足底泥清淤的施工要求；底泥清淤所需的水泥、砂石材料、油料等建筑材料与主体工程一起就近购买，经公路直接运入施工场地；工程绿化所需草种等在市场上统一择优采购，以保证质量，并降低成本；土料采自淹没区耕地内的种植土。

4.2 挡水围堰

考虑本工程水流量、水位标高、施工工期及淤泥运输问题，采用土石砂袋围堰。土石砂袋围堰顶宽0.6m，高2m，采用分段施工，围堰重复利用，根据实际地形，分段长度宜取100～300m。围堰所需土料均来自水库淹没区表层土，采用挖掘机挖装，自卸汽车运输，拆除后产生的弃渣运至水库规划弃渣场集中堆放。

4.3 清淤清障疏挖工程

河道清淤沿河道中心线设置隔水围堰，将河道一分为二，先从西边开挖，处理完西边河道底泥后再至东边开挖。清淤前，先沿着河道淤泥外侧开挖排水沟，然后至河道中间设置袋装砂土围堰，设置围堰时应注意底泥深度。

在疏掏底泥时应采用自上而下依次清理的顺序。可以一次性将河道中央淤泥清除至围堰，直接装上车，避免二次倒运。此外，采用上游围堰、干式施工、故淤泥含水量不大，运输过程可用带盖自卸汽车运输即可，但仍需注意沿途滴漏和臭气问题。

清淤清障疏浚工程具体施工方法如下：①施工前进行定线放样，包括原始开挖断面、开挖轮廓线，施工工程中，应该严格按照边线施工。做好施工过程的排水工作，在河道一侧设置排水沟和集水池，将汇流的地表水及可能渗入的地下水采用潜水泵抽至基床外排放，同时在外围设置截水沟，拦截地表径流；②清淤前，先将河道开挖线范围内的表层树木、垃圾等清理干净，人工集料，挖掘机装车，10t自卸汽车运至坝址下游左岸200m底泥处置场；③淤泥采用机械疏掏，用抓斗挖泥机把临时堆放点的淤泥装到10t自卸汽车上，然后由汽车转运到底泥处置场。

运输淤泥的车辆应科学调度和加强管理，采用密闭车厢以严防沿途跑冒滴漏，为保证底泥处置场长期稳定，底泥装袋运输至底泥处置场后采用人工方式进行堆叠。

5 结论与建议

本方案结合雨汪河库区实际情况，对库区底泥进行全过程处置，较好地清除雨汪河水库库区内源污染，以保障水库蓄水后的水质安全。

（1）雨汪河水库实施完成库底清淤后至蓄水前，应再次进行底泥监测，确保清淤后底泥中各项指标满足相关标准要求。

（2）根据污染源现状调查，工程坝址上游波罗溪支流上分布有多个废弃小煤窑和含矿层，为保证雨汪河水库运行后的水质安全，应在蓄水前完成库区底泥清淤，同时完成上游煤矿废水处理及区域生态治理，从根本上确保水库运行后的水质安全。

（3）按本方案环境监测要求，定期对底泥处置场周边地下水、地表水进行监测，根据监测结果进一步完善底泥的处置，加强运行期底泥处置场的观测及管理，并编制应急预案。