大中型水库一体化生态清淤设计方法技术

本发明专利技术涉及生态清淤领域，尤其涉及一种大中型水库一体化生态清淤设计方法。本发明专利技术提供了一种将测量、勘探、检测、清淤、脱水干化、资源化利用一系列工法有机结合起来，使得工作效益达到最佳状态的大中型水库一体化生态清淤设计方法。国内目前还没有大中型水库的深水清淤工程，因此本发明专利技术中提出的一体化生态清淤设计方法具有开创性意义，该设计方法对今后大中型水库深水清淤工程具有参考借鉴意义和指导作用；本发明专利技术清淤过程中各个环节都有必要发挥各自的优势，使得各个看似不相干的环节有机结合起来，以便提高整个一体化生态清淤施工工艺的工作效率，从而使得整套工艺体系效益最优化，体现了本发明专利技术在处理中型水库深水清淤作业方面的独到之处。

【技术实现步骤摘要】
大中型水库一体化生态清淤设计方法
本专利技术涉及生态清淤领域，尤其涉及一种大中型水库一体化生态清淤设计方法。
技术介绍
水库在运行过程中，上游径流会不断将污染物质携带至水库水域中，而水库底泥沉积时间短，属于流泥、浮泥，因此细颗粒含量非常高，体表面积大，这就使得大量随上游径流而来的污染物质吸附于底泥细颗粒表面并沉积于库底，从而影响水库水质。因此，近些年来，以城镇供水为主要功能的水库清淤综合整治显得日趋重要，以便改善水库水质，提高水库库容和兴利能力。水库清淤涉及的工作环节较多，各环节工序繁琐，尤其是深水水库，类似的工程经验较少，作业环境复杂多变，各个环节的施工难度大。目前，水下地形测量的方法有多种，常用的包括多波束测深、单波束测深，如何利用两种方法获得较为精确的深水水库的水下三维地形是目前水下地形测量的难点之一；底泥勘察包括底泥的厚度和底泥的理化性质分析，这里最关键的便是取样过程，取样的质量是正确分析底泥各个物理化学指标的前提，应对复杂多变的深水取样作业环境；清淤方式根据作业环境可分为无水清淤和带水清淤，无水清淤根据施工工艺可分为水力冲挖和长臂挖掘机清挖等，而带水作业根据施工工艺又可分为绞吸式、耙吸式、抓斗式等，而供水水库要求在清淤过程中不能对水库水质形成二次污染，因此对清淤技术提出了更高的要求；对于水库吸挖出的底泥，需要进行脱水干化处理，目前脱水干化处理方式有很多种，例如电渗法、真空预压法、堆载预压法、机械脱水法、模袋固化土等等，最常用的是真空预压法和机械脱水法。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种将测量、勘探、检测、清淤、脱水干化、资源化利用一系列工法有机结合起来，使得工作效益达到最佳状态的大中型水库一体化生态清淤设计方法。一种大中型水库一体化生态清淤设计方法，包括如下步骤：步骤一、测量，包括水库水下地形测量、水库库底淤泥厚度测量：水库水下地形测量：采用多波束测深结合单波束测深的方法对水库水下地形进行测量；对测区内水深较深区域采用多波束测深获得全覆盖的水下地形信息；对浅水区及山体间狭小水道等区域采用单波束测深技术进行水下地形测量。水库库底淤泥厚度测量：水库库底淤泥厚度的测量用浅地层剖面仪来实现，并且利用步骤二中底泥勘察测量结果对浅地层剖面仪测深的数据进行标定。步骤二、勘察根据水库底泥不同土性的土层设计不同的勘察工艺，其中表层流泥层采用流泥取样装置进行采集；原正常库区底泥土采用钻进机采集；流泥层以下原正常库区底泥土以上部分采用定深采样钻进行采集。步骤三、检测根据步骤二水库底泥勘察得到的不同土层的底泥进行理化试验分析，获得各取样点位置处底泥污染物沿深度方向的分布情况，以便了解各取样点代表区块的底泥污染层和过渡层的分布情况；所述的理化实验分析包括底泥重金属的分布分析、底泥有机毒物分布分析、底泥营养盐含量分布分析、底泥氨氮，磷释放量分析。步骤四、清淤工程量判定采用网格法计算清淤工程量，即先对整个水库水域面积进行网格划分，确保每个网格内部都有一个底泥勘察取样点，以各取样点的底泥厚度数据、底泥沿深度方向的分层性状为依据分别计算各取样点所代表的网格区块的清淤量，包括污泥层中的清淤量和过渡层中的清淤量，最后将各个网格的数据汇总，得到整个库区的总清淤工程量。步骤五、生态清淤根据步骤一、二、四得到的库区水下地形数据，库区底泥空间、深度分布情况进行分析，明确清淤施工方案，采用分层生态清淤方式利用环保绞吸式挖泥船分别清除底泥的污泥层和过渡层中的污泥。步骤六、脱水干化对高含水率疏浚底泥进行脱水干化处理，在脱水干化处理过程中根据不同的土性采用PAM、PAC、MgCl2、Ca(OH)2和聚合FeCl3中至少两种的组合作为絮凝剂，实现高含水率底泥的快速泥水分离，脱水干化处理最后加入固化剂搅拌完成淤泥固化。步骤七、资源化利用脱水干化后的底泥用作建筑材料，制砖，地表修复，绿化用土，路堤填筑材料，堤防填筑材料等。优选的，所述步骤一中的单波束水下地形测量主测线垂直于水库深泓线布置，单波束水下地形测量检查线均匀布设在地形较为平坦的区域，与主测线基本垂直，长度大于或等于主测线总长度3％～10％。优选的，所述的步骤三中底泥理化试验的分析中底泥重金属分布分析包括对As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn重金属元素含量和Hg含量分析，所述的重金属含量分析仪器为电感耦合等离子体质谱仪，用全自动固体测汞仪分析Hg含量；所述的底泥有机毒物分布分析包括六六六类和滴滴涕类有机氯农药的分析；所述的底泥营养盐含量分布分析包括对总氮(TN)和总磷(TP)含量分析，总氮含量使用的方法为碱性过硫酸钾氧化紫外分光光度法，总磷(TP)含量分析方法为碱性过硫酸钾氧化钼锑抗分光光度法进行分析。优选的，所述的步骤五中的生态清淤采用分区、分条方式进行施工；其中，分区开挖将水域按40m×40m区块划分；分条开挖采用环保系统配备定位系统，以扇形橫挖法分条开挖，所述的分条宽度约40m，条幅间搭接1-2m。优选的，所述的步骤六采用机械脱水方式进行脱水干化，所述的脱水设备为板框式或履带式压滤机；所述的机械脱水过程中泥浆浓缩和脱水后的尾水进入尾水净化装置。优选的，所述的步骤六中絮凝剂为PAM，PAC和MgCl2的组合或PAM，PAC和Ca(OH)2的组合。更优选的，在1000mL泥浆中，采用5mlPAM+2gPAC+1gMgCl2或5mlPAM+2gPAC+2gCa(OH)2两种不同的絮凝剂组合。下面对本专利技术做进一步说明：本专利技术公开了一种大中型水库一体化生态清淤设计方法，以多波束测深为主，单波束测深配合的方式对水库水下地形测量，其中对测区内水深较深区域采用多波束测深系统以获得全覆盖的水下地形信息，对浅水区以及山体间狭小水道等区域用单波束测深仪进行水下地形测量，获得水库水下地形图后采用浅地层剖面仪对水库库底淤泥厚度进行测量，获得检测结果，然后进行库区底泥取样，因库区底泥沿深度呈现明显的分层性状，因此水库库泥勘察采用不同土性的土层设计不同的勘察工艺，表层流泥层采用流泥取样装置进行采集，原正常库区底层土采用钻进机采集，流泥层以下、原正常库区底层土以上部分采用定深采样钻进行采集，此外此步骤中底泥勘察取样检测结果对浅地层剖面仪测深结果中的淤泥厚度进行标定。将库区底泥不同土层样品进行理化试验性质检测，从而获得各取样点位置处底泥污染物沿深度方向的分布情况，以便了解各取样点代表区块的底泥污染层和过渡层的分布情况，最后通过各取样点的数据的综合汇总获得整个库区底泥的理化性质空间分布数据，底泥理化性质检测包括重金属，有机质毒物，营养盐以及氨氮，磷的释放量。根据上述得到的库区水下地形数据以及库区底泥空间、深度分布情况明确清淤施工方案，用环保绞吸式挖泥船对库区底泥进行分层清淤，清淤后的底泥进行机械脱水干化处理，所使用的设备为板框压滤机或履带式压滤机，在脱水过程中添加PAM、PAC与MgCl2、Ca(OH)2、聚合FeCl3等无机物中其中一种的组合作为絮凝剂，实现高含水率底泥快速泥水分离，最后添加固化剂使淤泥固化；固化后的淤泥可以用作建筑材料，如制砖，地表修复，绿化用土，路堤填筑材料，堤防填筑材料等。本专利技术的有益效果主要表现在：(1)国内目前还没有大中型水库的深水清淤工程，因此本专利技术中提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大中型水库一体化生态清淤设计方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、测量包括水库水下地形测量和水库库底淤泥厚度测量；水库水下地形测量：采用多波束测深结合单波束测深的方法对水库水下地形进行测量；对测区内水深较深区域采用多波束测深获得全覆盖的水下地形信息；对浅水区及山体间狭小水道等区域采用单波束测深技术进行水下地形测量；水库库底淤泥厚度测量：水库库底淤泥厚度的测量用浅地层剖面仪来实现，并且利用步骤二中底泥勘察测量结果对浅地层剖面仪测深的数据进行标定；步骤二、勘察根据水库底泥不同土性的土层设计不同的勘察工艺：其中表层流泥层采用流泥取样装置进行采集；原正常库区底泥土采用钻机采集；流泥层以下原正常库区底泥土以上部分采用定深采样钻进行采集；步骤三、检测根据步骤二水库底泥勘察得到的不同土层的底泥进行理化试验分析，获得各取样点位置处底泥污染物沿深度方向的分布情况，获得各取样点代表区块的底泥污染层和过渡层的分布情况；所述的理化实验分析包括底泥重金属的分布分析、底泥有机毒物分布分析、底泥营养盐含量分布分析、底泥氨氮，磷释放量分析；步骤四、清淤工程量判定采用网格法计算清淤工程量，即先对整个水库水域面积进行网格划分，确保每个网格内部都有一个底泥勘察取样点，以各取样点的底泥厚度数据、底泥沿深度方向的分层性状为依据分别计算各取样点所代表的网格区块的清淤量，包括污泥层中的清淤量和过渡层中的清淤量，最后将各个网格的数据汇总，得到整个库区的总清淤工程量；步骤五、生态清淤根据步骤一、二、四得到的库区水下地形数据，库区底泥空间、深度分布情况进行分析，明确清淤施工方案，采用分层生态清淤方式利用环保绞吸式挖泥船分别清除底泥的污泥层和过渡层中的污泥；步骤六、脱水干化对高含水率疏浚底泥进行脱水干化处理，在脱水干化处理过程中采用PAM、PAC、MgCl...

【技术特征摘要】
1.一种大中型水库一体化生态清淤设计方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、测量包括水库水下地形测量和水库库底淤泥厚度测量；水库水下地形测量：采用多波束测深结合单波束测深的方法对水库水下地形进行测量；对测区内水深较深区域采用多波束测深获得全覆盖的水下地形信息；对浅水区及山体间狭小水道等区域采用单波束测深技术进行水下地形测量；水库库底淤泥厚度测量：水库库底淤泥厚度的测量用浅地层剖面仪来实现，并且利用步骤二中底泥勘察测量结果对浅地层剖面仪测深的数据进行标定；步骤二、勘察根据水库底泥不同土性的土层设计不同的勘察工艺：其中表层流泥层采用流泥取样装置进行采集；原正常库区底泥土采用钻机采集；流泥层以下原正常库区底泥土以上部分采用定深采样钻进行采集；步骤三、检测根据步骤二水库底泥勘察得到的不同土层的底泥进行理化试验分析，获得各取样点位置处底泥污染物沿深度方向的分布情况，获得各取样点代表区块的底泥污染层和过渡层的分布情况；所述的理化实验分析包括底泥重金属的分布分析、底泥有机毒物分布分析、底泥营养盐含量分布分析、底泥氨氮，磷释放量分析；步骤四、清淤工程量判定采用网格法计算清淤工程量，即先对整个水库水域面积进行网格划分，确保每个网格内部都有一个底泥勘察取样点，以各取样点的底泥厚度数据、底泥沿深度方向的分层性状为依据分别计算各取样点所代表的网格区块的清淤量，包括污泥层中的清淤量和过渡层中的清淤量，最后将各个网格的数据汇总，得到整个库区的总清淤工程量；步骤五、生态清淤根据步骤一、二、四得到的库区水下地形数据，库区底泥空间、深度分布情况进行分析，明确清淤施工方案，采用分层生态清淤方式利用环保绞吸式挖泥船分别清除底泥的污泥层和过渡层中的污泥；步骤六、脱水干化对高含水率疏浚底泥进行脱水干化处理，在脱水干化处理过程中采用PAM、PAC、MgCl2、Ca(OH)2和聚合FeCl3中至少两种的组合作为絮凝剂，实现高含水率底泥的快速泥水分离，脱水干化处理最后加入固化剂搅拌完成淤泥固化；步骤七、资源化利用脱水干化后的底泥用作建筑材料，制砖，地表修复，绿化用土，路堤填筑材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤德意，胡晓明，翁浩轩，王晓波，翁湛，吴文华，沈杰，张超杰，史燕南，
申请(专利权)人：浙江广川工程咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33