一种河道内源治理方法与流程

1.本发明属于河道生态治理技术领域，尤其涉及一种河道内源治理方法。


背景技术：

2.现有技术：
3.作为整个生态环境的重要组成，河道承载着水资源的运输，生态污染缓冲的功能。随着人口与经济迅速增长，以牺牲环境为代价的发展，给整个环境造成了巨大破坏，使中国可利用水资源严重减少，引起了国家的高度重视，国家及各省市纷纷加大工作力度，采用积极有效的措施对河道进行治理，实现河道的生态修复。2016年，国家印发的《关于全面推行河长制的意见》，其重点是要求各地主要领导作为河湖环境保护的第一责任人，以加强河湖水域生态管理保护，严禁侵占河道、围垦湖泊；加强水生态修复，依法划定河湖管理范围，强化山水林田湖系统治理。
4.但本技术发明人发现上述现有技术至少存在如下技术问题：
5.目前，国家从控源截污、内源治理、水系连通、生态修复四个方面进行治理，取得了一些成效，而内源治理是河道的生态治理中的重要的一环，主要指进入河道中的营养物质通过各种物理、化学和生物作用，逐渐沉降至河底质表层，当累积到一定量后再向水体释放的现象。随着控源截污工程得到实施，内源治理在河道生态治理中面临诸多挑战，如在对内源治理时，面临污染底泥厚度大，清除不彻底，疏挖量大，导致边坡不稳定，河道坡降破坏，造成局部冲淤变化等问题，使得河道内源治理效果不佳。
6.现有技术中存在河道内源污染的底标高与生态修复设计底标高存在不一致的矛盾，导致在内源治理过程中去除污染效果差、边坡不稳定、冲刷和淤积严重的缺陷。
7.解决上述技术问题的难度和意义：
8.因此，基于这些问题，提供一种根据污染深度不同采用不同的治理原则的河道内源治理方法具有重要的实用价值。


技术实现要素：

9.本技术目的在于为解决现有技术中技术问题而提供一种根据污染深度不同采用不同的治理原则的河道内源治理方法。
10.本技术实施例为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
11.一种河道内源治理方法，所述河道内源治理方法包括以下步骤：
12.步骤一：确定污染底泥设计底高程h1和生态修复设计底高程h2；
13.步骤二：判断污染底泥设计底高程h1、生态修复设计底高程h2的大小，进行河道内源治理：
14.h1≥h2时，采用异位环保疏浚方式疏挖污染底泥，采用普通的疏浚方式疏挖正常层底泥；
15.h
2-n≤h1＜h2时，其中0.6m≥n≥0.4m，采用异位环保疏浚方式疏挖污染底泥，疏挖
至污染底泥设计底高程h1后，采用回填材料回填至生态修复设计底高程h2，粘性土回填压实度不小于0.91，无粘性土回填相对密度不小于0.60；
16.h1＜h
2-n时，其中0.6m≥n≥0.4m，采用异位环保疏浚方式疏挖污染底泥，疏挖至生态修复底高程h
2-n后，采用回填材料回填厚度0.2～0.3m，粘性土回填压实度不小于0.91，无粘性土回填相对密度不小于0.60，其上铺设天然砾石，铺至生态修复设计底高程h2。
17.本技术实施例还可以采用以下技术方案：
18.在上述河道内源治理方法中，进一步的，n＝0.5m，
19.即所述河道内源治理方法包括以下步骤：
20.步骤一：确定污染底泥设计底高程h1和生态修复设计底高程h2；
21.步骤二：判断污染底泥设计底高程h1、生态修复设计底高程h2的大小，进行河道内源治理：
22.h1≥h2时，采用异位环保疏浚方式疏挖污染底泥，采用普通的疏浚方式疏挖正常层底泥；
23.h
2-0.5m≤h1＜h2时，采用异位环保疏浚方式疏挖污染底泥，疏挖至污染底泥设计底高程h1后，采用回填材料回填至生态修复设计底高程h2，粘性土回填压实度不小于0.91，无粘性土回填相对密度不小于0.60；
24.h1＜h
2-0.5m时，采用异位环保疏浚方式疏挖污染底泥，疏挖至生态修复底高程h
2-0.5m后，采用回填材料回填厚度0.2～0.3m，粘性土回填压实度不小于0.91，无粘性土回填相对密度不小于0.60，其上铺设天然砾石，铺至生态修复设计底高程h2。
25.在上述河道内源治理方法中，进一步的，所述步骤一与步骤二之间设有步骤a：对疏挖区进行分区分段，即：h1≥h2、h
2-0.5m≤h1＜h2及h
2-0.5m≤h1＜h2三个区域；
26.在上述河道内源治理方法中，进一步的，在所述步骤a之后设有步骤b：对以上三个区域布设围堰和导流措施。
27.在上述河道内源治理方法中，进一步的，采用环保疏浚方式疏挖污染底泥，所述环保疏浚方式为采用内梅罗指数法和吸附解析法综合确定河道污染底泥设计底高程h1。
28.在上述河道内源治理方法中，进一步的，所述生态修复设计底高程h2遵守冲淤平衡、水流平顺的原则。
29.在上述河道内源治理方法中，进一步的，所述污染底泥进行分类处置：营养盐造成的污染底泥进行绿化种植土或堆肥处理；重金属造成的污染底泥添加稳定剂、固化剂，进行安全填埋；正常层的底泥进行河道的培土修整。
30.在上述河道内源治理方法中，进一步的，所述回填材料为本区域正常层的黏性土质、块石或砂砾石，粒径为0.1～0.15cm。
31.在上述河道内源治理方法中，进一步的，所述天然砾砾石均径15cm，宽度不小于河底横断面宽度，纵向与河底坡度一致。
32.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：
33.1、本发明对河道内源进行治理，根据污染深度不同采用不同的治理原则，提出环保疏浚与原位处理相结合技术：
34.当污染底泥设计底高程h1≥生态修复设计底高程h2，分别对河道的污染土和正常土层进行疏挖，能够维持河床的清洁和正常土层的资源化利用；
35.生态修复设计底高程h
2-0.5m≤污染底泥设计底高程h1＜当生态修复设计底高程h2，采用环保疏浚方式疏挖至污染底泥设计底高程h1后，采用现状较好土质、块石或砂砾石等回填至生态修复设计底高程h2，维护河床的整体稳定性，保持了河道天然的河道比降，促使水系畅通，还河道清洁；
36.当污染底泥设计底高程h1＜生态修复设计底高程h
2-0.5m，采用环保疏浚方式疏挖至生态修复底高程h
2-0.5m后，采用现状较好土质等回填，回填厚度0.2m，其上铺设生态砾石床至生态修复设计底高程h2，最后表面修整，使纵向与河底坡度一致，减少了河道的疏挖量，节约底泥的处理场地和成本，维持了河道原有断面形态，有利于护坡和河床的安全稳定；原位覆盖技术的应用，创造条件缓慢降解染污底泥中污染物，并且有效隔断污染土与水的连通；铺设砾石能够吸附水中的污染物质，同时其表面附生微生物，形成生物膜，能促进水中有机质的分解。
37.2、本发明的河道内源治理方法维持了河道断面，不会影响河道原有的防洪、排涝、景观等功能，也不会形成二次污染或导致污染物的转移，形成河道内源的治理方法，值得推广应用。
38.3、本发明是根据污染底泥的深度进行了不同工艺的疏挖，通常河道内以上三种工况均存在，这就造就了施工可分段疏挖，工作面较多，可快速回填至生态修复底高程，减少河床暴露时间，具有施工工艺简单，无需大型机械，进度快的特点。
附图说明
39.以下将结合附图来对本技术实施例的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本技术范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
40.图1是本发明对河道内源治理方法的流程图。
41.图2是本发明河道内源治理方法中的断面示意图(h1≥h2)。
42.图3是本发明河道内源治理方法中的断面示意图(h
2-0.5m≤h1＜h2)。
43.图4是本发明河道内源治理方法中的断面示意图(h1＜h
2-0.5m)。
44.图5是本发明优选实例对河道内源治理方法中的河道钻孔污染底泥典型纵剖面图。
具体实施方式
45.本实施例的具体修复步骤如下：
46.步骤一：对河道内源污染进行范围和深度的确定，采用内梅罗指数法和吸附解析法综合确定河道污染底泥设计底高程h1，符合相关规范标准；同时对河道进行生态修复设计底标高h2的确定，生态修复设计底高程h2应遵守冲淤平衡、水流平顺的原则，并符合河道生态治理相关规范标准。
47.步骤二：判断污染底泥设计底高程h1、生态修复设计底高程h2的大小，并根据污染底泥厚度和环保疏浚分层疏挖能力情况，对疏挖区进行分区，即：h1≥h2、h
2-0.5m≤h1＜h2、h1＜h
2-0.5m：
48.环保疏浚分层开挖最大厚度为0.5m，同时开挖过厚回填土就要分层压实，工序较
多，所以采用0.5m作为生态修复设计底高程最大扰动深度。
49.步骤三：对以上三个区域布设围堰和导流措施，以便对河道内源进行疏挖处置，并符合河道生态治理的相关规范标准。
50.步骤四：河道内源治理：
51.a、h1≥h2污染底泥设计底高程未达到生态修复设计底高程；
52.采用异位环保疏浚方式疏挖污染底泥，采用普通的疏浚方式疏挖正常层底泥，其疏浚土应分别予以计量，污染底泥根据危害程度进行分类处置：n、p等营养盐造成的污染底泥可进行绿化种植土或堆肥处理；重金属造成的污染底泥可添加稳定剂、固化剂，进行安全填埋；正常层的底泥进行河道的培土修整，以做到分类处理，避免二次污染，达到物尽齐用的目的。
53.b、h
2-0.5m≤h1＜h2污染底泥设计底高程超过生态修复设计底高程0～0.5m；
54.采用异位环保疏浚方式疏挖污染底泥，污染底泥根据危害程度进行上述方案的分类处置，疏挖至污染底泥设计底高程h1后，采用现状较好土质、块石或砂砾石等回填至生态修复设计底高程h2，粘性土回填压实度不小于0.91，无粘性土回填相对密度不小于0.60，维护河床的整体稳定性，以保证河道的水流流态。
55.c、h1＜h
2-0.5m污染底泥设计底高程超过生态修复设计底高程。
56.采用异位环保疏浚方式疏挖污染底泥，污染底泥根据危害程度进行上述方案的分类处置，疏挖至生态修复底高程h
2-0.5m后，采用现状较好土质等回填，回填厚度0.2m，粘性土回填压实度不小于0.91，无粘性土回填相对密度不小于0.60，防止下层污染土对水质的影响，其上铺设生态砾石床至生态修复设计底高程h2，砾石均径15cm，纵向与河底坡度一致，回填必须及时进行，尽量缩短开挖面的外露时间。回填工作应护底四周分层均匀回填、密度大于90％。
57.砾石床具有过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等功能，使其净化水质，同时起到防止冲刷的作用。
58.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
59.实施例1
60.本发明内源治理河道位于菏泽市牡丹区北环路以内的小黑河，治理范围为重庆路—长城路段，上游宽度3～5m，下游6～10m，沿程穿越物流园区、居民区、污水处理厂、学校等区域，全长3.4km，其功能定位为：蓄泄洪涝，水土保持，栖息地，游憩。城市河道由于长期受人类活动的影响，内源污染问题同样严重，由于河道水质不断恶化，水环境容量不断下降，使得污染物在河道底泥中大量富集，形成内源污染。
61.根据上述实例的污染状况、底泥现状情况，综合考虑当地地质条件、水流条件、施工条件、投资、管理运行等方面的因素，按照因地制宜，确定河道内源治理方案。
62.具体地，如图1所示，本实施例对河道内源治理方法的流程图，本发明对河道内源治理方法，主要采用异位环保疏浚、原位覆盖技术、生态砾石床技术，包括以下步骤：
63.步骤一：确定对河道内源污染进行范围和深度的确定，同时对河道进行生态修复设计底标高的确定，符合相关标准规定；
64.步骤二：判断污染底泥设计底高程h1、生态修复设计底高程h2的大小，并根据污染
底泥厚度和环保疏浚一次疏挖最大深度为0.5m的情况，对疏挖区进行分区分段，即：h1≥h2、h
2-0.5m≤h1＜h2及h
2-0.5m≤h1＜h2三个区域；
65.步骤三：对以上三个区域布设围堰和导流措施，以便对河道内源进行疏挖处置，并符合河道生态治理的相关规范标准。
66.步骤四：河道内源治理：
67.a、h1≥h2污染底泥设计底高程未达到生态修复设计底高程；
68.b、h
2-0.5m≤h1＜h2污染底泥设计底高程超过生态修复设计底高程一定深度；
69.c、h1＜h
2-0.5m污染底泥设计底高程超过生态修复设计底高程。
70.步骤四：对以上三个区域布设围堰和导流措施，以便对河道内源进行疏挖处置，并符合河道生态治理相关规范标准。
71.在步骤一中，采用污染底泥采用内梅罗污染指数法和重金属潜在生态风险评价法两种方法进行评价，污染层在水中颜色以灰黑色为主，主要岩性以淤泥、流泥为主，该层含有较多腐殖质，具有较为强烈的腥臭味，偶见贝壳，其沉积年代较新，水土交换性好，易对水体产生内源污染。其主要污染物以氮/磷污染为主，未见重金属污染现象。
72.勘察结果图5所示，河道底部除北部个别区段以外，普遍存在人工砂、角砾垫层，故砂、角砾垫层以上均判定为污染层，污染底泥厚度变化范围为0.30-1.70m，平均厚度0.65m；层底高程变化范围为46.45～48.56m，平均高程47.63m。
73.经过勘察揭露，受到排污影响，其污染层较厚，在xhhzk7、xhhzk718号钻孔揭露污染层为2.09m，平均厚度0.58m；层底高程变化范围为45.61～47.58m，平均高程46.75m。
74.在步骤二中，根据污染底泥及疏挖设备的疏挖能力，本河道划分为k0+000～k1+000、k1+331～k2+868、k1+000～k1+331、k2+868～k3+400四个区域，其中k0+000～k1+000为h1≥h2段，k1+000～k1+331、k2+868～k3+400为h
2-0.5m≤h1＜h2段，k1+000～k1+331为h1＜h
2-0.5m段。
75.在步骤三种，共打设5段围堰，实行分段排水后疏挖作业。
76.在步骤四a中，见河道钻孔取芯污染底泥纵断面图5，
77.由于xhhzx14钻孔处为硬质砌体河底，其覆盖层均为淤积土，可视为h1≥h2，
78.而xhhzx15、xhhzx16钻孔处污染底泥未达到生态修复设计底高程，即：h1≥h2，应进行异位环保疏浚处置底泥；
79.在步骤四b中，xhhzx17钻孔处，污染底泥超过生态修复设计底高程一定深度，即：h
2-0.5m≤h1＜h2；应疏挖至污染底泥设计底高程后，采用现状较好土质、块石或砂砾石等回填至生态修复设计底高程，以维护河底的稳定性；
80.在步骤四c中，xhhzx18钻孔处，污染底泥超过生态修复设计底高程，即：h1＜h
2-0.5m，应疏挖至生态修复底高程h
2-0.5m后，采用现状较好土质等回填，用生态砾石床的工艺进行处理，处理至生态修复设计底高程h2，纵向与河底坡度一致。
81.小黑河河底末端修复长度3.4km，疏浚工程量约21243m3(表1)，去除有机质639.98t，tn35.41t，tp40.98t，在污染底泥厚度较大河段k1+331～k2+868处构建生态砾石床，长约1537m，总面积约9990.5m2。
82.表1工程量表
[0083][0084]
上述本技术实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
[0085]
实例中，本专利治理方式疏浚染污土工程量约为21243m3，而传统的环保疏浚工程量为43546m3，可节省对污染土处置的空间和成本费用，同时有利维护河道的断面形态和净化水质的要求。
[0086]
综上所述，本发明提供一种根据污染深度不同采用不同的治理原则的河道内源治理方法。
[0087]
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。