高速公路桥梁施工区域水质污染状态检测研究

2021-04-12陈鸣

智能城市 2021年24期

陈鸣

（福建省交通科研院有限公司，福建福州 350000）

高速公路桥梁工程的不断发展与大范围施工，直接影响桥梁施工区域的水资源环境，甚至会对水体本身造成严重的污染，随着水的循环流动，加剧城市水污染问题。为了对水资源的污染程度进行有效控制，需重视施工区域水质状态的监控与检测，明确水体污染情况，依托水质污染检测系统，实现桥梁工程生态文明施工。

1 工程概况

某高速公路桥梁工程起点为福州，终点为永泰，其建设目的为带动福州经济发展。工程共设有6处互通、5处收费站、4座特大型桥梁，每座长度为6 202 m，29座大型桥梁，长度10 183.5 m，10座中型桥梁，长度597.08 m。高速公路全线总里程为66.33 km。

本工程施工桥梁跨越的主要河流为大樟溪，流域长度为234 km，面积约4 843 km2，经现场勘探，工程跨越的河流与水库涉及多个二级保护区。工程竣工且运行一段时间后，对施工区域进行实地勘探，主要调查对象为施工区域水环境整体情况以及水质污染情况，记录各项数据，完善该工程竣工水环境检测与保护验收调查报告。

2 施工区水质污染监测的主要内容

2.1 施工阶段水环境检测与保护措施

对特大桥区域大樟溪水质进行检测，发现酸碱度为6.9～7.2、固体悬浮物浓度（SS）为31～66、铬法化学需氧量（CODcr）为11～18，氨氮（NH3-N）含量为0.37～0.72，流域中共含有0.05 L石油类物质；对大桥施工区域水质进行检测，发现pH值6.9～7.1、SS 38～66、CODcr 10～19、NH3-N 0.30～0.72、石油类0.05 L。根据水环境质量相关标准分析，各区域水质监测结果在施工时期均达标，桥梁跨越的水库参数也能够达到相关标准。

施工期间，影响水源质量的因素主要包括施工废水、生活污水以及废渣等。为了保证水质始终处于达标状态，应在施工过程中加大对水环境的保护力度。制作桥梁施工所需材料时，需远离地表水体，在施工区域附近设置沉淀池，使用经过沉淀后的废水开展施工场地洒水工作，定期清理沉淀池；施工时，严禁将施工产出的废水与设备机油排放至水体中，注重施工设备的日常维护与检修，规避设备漏油、冒油、跑油的现象发生；开展施工作业时，针对项目管理人员以及施工人员的休息区与居住区，就近租用办公室与居民房，在工程附近修建化粪池，鼓励当地农户定期清理、淘用，将其用于农田中，作为肥料促进作物健康生长。针对工程施工时修建的临时设施，如物料堆场、垃圾站、预制场、拌和站等，在其附近开挖临时排水沟与沉砂池，使排出的废水可以直接排放至自然沟渠中，避免雨水冲刷，将废水引入河流中，造成水体污染；采用钢围堰钻孔灌注桩施工工艺开展水体中桥梁桩基的施工，尽可能在晴朗的天气进行，开展桥梁桩基施工时，避免大动作扰乱河床，致使河流水质受到污染。在岸边设置泥浆池与沉淀池，将施工废水与施工产生的泥浆排放至循环池中二次使用，将砖渣以及废泥浆运送至岸上，经过晾晒处理后再运输至弃土场进行处理。

2.2 桥梁投入使用后水质污染检测

运作过程中影响水体质量的主要因素是由服务站以及收费站排放的生活污水，施工中需要对其进行科学处理，引入到沿河流域，不会保护区水质造成污染。在流域范围内，共设置7处地埋式的污水处理仪器，采用水解酸化+二级接触氧化工艺对污水进行处理。调查发现，处理过后的污水被用于工程附近绿化施工中，达到一级排放标准，符合流域对水质的要求。

2.3 方案制定

检测人员需在检测前明确该项工作开展的目的、意义与内容，做好实地考察工作，全面掌握施工区域的水质环境，为后续检测工作的实施提供保障。依托先进的检测手段与技术，采用科学的检测方法，从根本上提高检测质量与效率，严格按照相关标准对水样检测点进行设置。使用各类检测技术时，先对该技术的可行性以及实用性进行全面分析，检查检测设备的运作情况，避免水质污染状态检测过程中出现故障，推动检测工程的有序且高效进行，降低技术、设备等外在因素对检测成果的影响。

2.4 采样点规划

本工程中，分别在各处收费站以及服务站污水处理进、出口设置监测点，检测排放的水质是否符合污水排放标准；在施工区域的水库以及桥梁下方水域布设监测点，邀请当地交通环境监测中心对本工程水质污染情况进行监测。

水质主要检测内容为pH值、SS、石油类、CODcr、NH3-N，监测频率为2 d，每日监测2次，分别在上午、下午，依托《地表水与污水监测技术规范》内容对施工区域的水体进行采样。对水体进行酸碱度检测时，采用玻璃电极法，使用的仪器为便携式酸度测定仪；检测CODcr时，应用重铬酸盐法，检测装置设置酸式滴定管及回流装置；NH3-N检测时，利用纳氏试剂分光光度法，检测分析设备为722E分光光度计；开展SS与石油类检测工作时，采取的检测方法分别为重量法以及红外光度法，前者使用万分之一电子分析天平，后者使用红外分光测油仪。

2.5 检测结果

东收费站进口水质pH值、SS、CODcr、NH3-N、石油类在第1天上午与第2天下午的采样数据为7.34、150 mg/L、228 mg/L、25.1 mg/L、0.36 mg/L；7.38、147 mg/L、231 mg/L、25.3 mg/L、0.34 mg/L。该收费站入口的水质各项参数为（检测内容顺序与上述相一致）7.29、52 mg/L、43 mg/L、9.17 mg/L、0.36 mg/L；7.27、53 mg/L、39 mg/L、8.47 mg/L、0.17 mg/L。

分析数据可知，东收费站进口水质的各项参数均出现变化，但变化幅度较小，西收费站进口水质的NH3-N含量变化幅度较大。污水综合排放标准规定的SS值小于70，东收费站进口水质污染情况明显超标，规定的CODcr排放标准不得大于100，综合数据分析，该区域水体已被严重污染。

3 施工区水质环境检测的有效措施

3.1 科学布设点位

（1）对桥梁施工区域进行全方位考察，深入了解并掌握区域内水源的实际情况，在此基础上，设计科学且具有可行性的检测方案，开展水样采集工作。

（2）将最初制定的检测方案落实到采样工作中，严格按照其中提出的要求开展取样工作。

（3）对选择的水源处做好标识，分别进行标号、取样与试验，实现点位布设的全面性、科学性。开展水源检测点选择与取样作业时，若忽视对现场实际情况的考察，无法对检测区域进行了解与掌握，所取检测点达不到检测标准，与所设计的检测方案相违背，还会对检测流程与工艺产生严重的影响，致使检测结果的准确性得不到相应的保障。

（4）同一施工区域水源的检测数据存在差异性，采样时，需对检测方案内容进行全面掌握，严格按照方案中制定的检测标准开展采样工作，使检测数据更加准确、可靠，为后续其他区域点位布设与水样取样提供参考，为桥梁工程的生态、绿色施工提供数据支持。

本项目东收费站进口水质在施工期间以及投入使用后被严重污染，需加强对该区域污水排放的监管，严格控制污水排放行为。为了保证检测结果的真实性、准确性，需在该区域的不同位置另设多个监测点，以此为基础，制定相应的保护措施。

3.2 创建水质监测系统

利用GPS技术开展系统设计工作，将CC2530芯片作为采样船与游弋船的控制器，对控制船的行动方向与路线进行控制，借助485总线，在GPRS模块中接入GPS定位与数据传感器模块。在模块与技术的共同作用下，依托互联网技术，将采集到的数据传输至监测系统的服务器中，对施工区域水质进行解析，达到水质污染状态检测的目的。采用该方法设计出的检测系统在水质信息采集方面的效率不高，且系统的运行状态得不到保证。为了实现系统的稳定运作，确保检测结果的准确性，就需落实系统功能、结构的设计。

对水质污染监测系统功能进行设计时，应明确系统具备的基本功能：借助PLC监控子站完成施工区域水质样本的采集，使用检测仪器，得到各采集样本对应的参数；监控中心下发指令后，依托GSM网络将参数传输至监控中心的服务器主机中，主机接收到该信息后再下达后续指令，控制子站操作。检测人员只需通过分析反馈回的数据信息，及时做出响应。

（1）监测基站系统。

监测基站系统的组成部分包括GSM模块、水质参数检测仪器、PLC控制单元、现场工控机。将通讯模块安装在工控机上，实现控制中心与施工现场实时共享采集到的检测数据。系统实际设计工作中，需利用控制继电器对取水、冲洗设备进行控制，也可以对管道的闭合状态进行调控，保证采样、冲洗以及取水等工作高效率完成。

（2）监控中心系统结构。

监控中心主要由调制解调器及服务器构成。服务器可以接收来自不同基站的报警信息与水质参数，将获取的各项数据呈现至显示器上，实现数据的可视化分析。检测人员只需利用服务器对各类数据进行掌握，通过对水质参数的变化情况了解水质污染状态，有利于处理措施的制定，达到降低水质污染程度的效果，从整体上提升高速公路桥梁工程施工的经济效益、社会效益与生态效益。