0 引言

中國計量科學(xué)研究院昌平院區(qū)蓄水湖面積約為 15000m 2 ，湖底為軟質(zhì)湖底，平均水深 0. 8 ～ 2m，湖內(nèi)有大量景觀魚。景觀湖屬暖溫帶，半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季涼爽，冬季寒冷干燥，四季分明。年平均日照時數(shù)2684 小時，年 平 均 氣 溫 11. 8℃，年 平 均 降 水 量550. 3mm。此景觀湖自建成以來，未針對水質(zhì)水體凈化方面采取任何措施，水質(zhì)污染主要來源于水中各種魚類的排泄物、餌料、藻類以及空氣中的降塵和雨水中氮磷的積累等。目前項目區(qū)景觀湖水生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重失衡，水體顏色深綠、透明度較低、水體有異味，特別是夏季高溫時節(jié)，水體問題較嚴(yán)重，極大的影響了景觀水體的品質(zhì)。所以對景觀湖水體水質(zhì)進(jìn)行治理勢在必行。

1 凈化方案及設(shè)計參數(shù)

1. 1 凈化方案的選擇

目前國內(nèi)外治理湖泊大致有以下幾種方法 ［1］ 。

1)物理法:主要形式包括機(jī)械和人工打撈水藻、引水清淤等方法，此方法只能作為輔助手段，缺點是治標(biāo)不治本，會耗費(fèi)大量人力物力，效果不明顯。

2)化學(xué)法［2］ :主要是采用各種化學(xué)除藻劑，其效果zui顯著，但也zui具有危險性，容易造成二次污染，所以使用時要非常慎重，嚴(yán)格按照要求的用量操作，否則會造成嚴(yán)重后果。

3)生物法:在任何環(huán)境，富氧和缺氧的情況下進(jìn)行微生物降解來清潔環(huán)境，但是在人類的活動所造成的污染大大超出自然界本身的修復(fù)能力時，環(huán)境就會遭到破壞。

4)生態(tài)修復(fù)［3］ 方法:就是人為地在水域中建立起一個生態(tài)系統(tǒng)，無需人類的外在干預(yù)，整個生態(tài)系統(tǒng)能適應(yīng)外界環(huán)境對它的影響，處在原始的生態(tài)平衡狀態(tài)，和人類共生共存。這種方法思想很好，但實施周期過長，實現(xiàn)難度很大，而且很難在國內(nèi)推廣。

5)人工濕地［4］ 方法:人工濕地作為一種價廉、有效、可廣泛應(yīng)用的生態(tài)處理新技術(shù)，近年來得到了飛速的發(fā)展。目前它已被廣泛應(yīng)用于生活污水、工業(yè)廢水、采油廢水和農(nóng)業(yè)非點源污染的治理與控制等領(lǐng)域，顯示出了人工濕地對水質(zhì)凈化方面的優(yōu)勢和潛力。

本工程中采取多種方法組合應(yīng)用。首先利用山上的自備井作為水源，設(shè)置成自動定期、定量往湖里補(bǔ)水，將通往湖里的河道進(jìn)行清理，避免將大量的泥土沖到湖里;在湖下游設(shè)置排水提升設(shè)備，把湖里的水提升給景觀湖附近的樹林作灌溉，這樣既有新水補(bǔ)充又能排除舊水，起到了水循環(huán)的作用;在湖中心引兩條 DN100UPVC 管沿湖底布設(shè)提升泵，通過提升泵將湖水提升到山坡的過濾水箱進(jìn)行過濾，過濾后的水通過排水管從濕地流回湖里，完成整個循環(huán);在上游設(shè)置人工濕地，對進(jìn)入湖里的水再次進(jìn)行凈化。

1. 2 參數(shù)設(shè)計及設(shè)備選型

工程所涉及到的設(shè)備共有 4 臺水泵:排水泵 2臺、湖中央循環(huán)水泵 2 臺，排水泵型號:80WQ35-20-5. 5，流量35t，揚(yáng)程20m，功率5. 5kW;湖中央循環(huán)水泵型 號: 100WQ50-20-7. 5，流 量 50t，揚(yáng) 程 20m，7. 5kW;模塊式淺層高速過濾器 1 臺;紫外線消毒器1 臺;四線制超聲波液位計 1 個;超聲波流量計1 個。

2 河道防水施工技術(shù)方案

施工程序:從上往下清理雜草、挖土及碎石，將長期堆砌的碎石及樹根雜草清理干凈;將河道底部拌土并夯實，鋪設(shè)混凝土墊層、防水材料以及混凝土防護(hù)層鋪設(shè)。

2. 1 河道清理

主要采用人工清理，后退法開挖。通過人工修整來清理河道內(nèi)大量的雜草及碎石，多余土方運(yùn)至指定土場堆放，其它可用于回填的土方推至河岸之外臨時堆放，以便用于回填。

2. 2 土方夯實

首先在打夯前將土初步整平，均勻分布至不留空隙。打夯要按一定方向進(jìn)行，一夯印壓半夯印，夯夯相壓，行行相連，分層夯打縱橫交叉，層層夯實，每層壓實不小于 4 遍。修一段，成一段，以防止雨水沖刷。

2. 3 鋪設(shè)混凝土墊層

按照“基層處理→找標(biāo)高、彈水平控制線→鋪設(shè)混凝土→振搗→找平→養(yǎng)護(hù)”的工藝流程進(jìn)行:

1)找標(biāo)高、彈水平控制線:根據(jù)墻上的水平標(biāo)高線，向下測出墊層標(biāo)高，有條件時可彈在四周墻上。

2) 鋪設(shè)混凝土:混凝土墊層厚度不應(yīng)小于50mm。為了控制墊層的平整度，首層地面須在填土中打入木樁(30mm × 30mm × 200mm)，將水平標(biāo)高線拉在木樁上做墊層上部的標(biāo)記(間距 2m 左右)。

3)振搗:用鐵鍬鋪混凝土，厚度略高于找平堆，隨即用平板振搗器振搗。厚度超過 20cm 時，應(yīng)采用插入式振搗器，其移動距離不大于作用半徑的1. 5 倍，做到不漏振，確?；炷撩軐?。

4)找平:混凝土振搗密實后，以墻上水平標(biāo)高線及找平堆為準(zhǔn)檢查平整度，高的鏟掉，凹處補(bǔ)平。用水平木刮杠刮平，表面再用木抹子搓平。

5)養(yǎng)護(hù):已澆筑完的混土墊層，應(yīng)在 12 小時左右覆蓋和澆水，一般養(yǎng)護(hù)不得少于 7 天。

2. 4 鋪設(shè)防水材料

鋪設(shè)前將基層整平夯實，壓實度達(dá) 85% 以上，表面保持平整光滑，不能有明顯的空洞。基底層、陽角修圓半徑應(yīng)不小于 30cm，防水土工材料的施工在地基及基底支持層工程驗收合格后進(jìn)行?；A(chǔ)層達(dá)到要求后，防水毯沿水流方向順?biāo)罱?，按先坡?護(hù)岸)后底層的順序進(jìn)行。搭接寬度為橫向25cm，縱向30cm。鋪設(shè)過程中應(yīng)隨時檢查外觀有無破損、孔洞等現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)有孔洞或損傷時，進(jìn)行局部覆蓋修補(bǔ)。保護(hù)層施工鋪設(shè)施工完的防水毯，必須于當(dāng)日完成保護(hù)層的施工。

2. 5 澆筑混凝土

材料要求:宜使用 P425 級普通硅酸鹽水泥;砂為中砂或粗砂，含泥量不大于 5%。按照“混凝土拌制→混凝土澆筑→混凝土振搗→混凝土養(yǎng)護(hù)”的工藝流程進(jìn)行，其中混凝土的澆筑應(yīng)注意以下幾點:

1)混凝土的下料口距離所澆筑的混凝土表面高度不得超過 2m。如自由傾落超過 2m 時，應(yīng)采用串桶或溜槽。

2)混凝土的澆筑應(yīng)分層連續(xù)進(jìn)行，一般分層厚度為振搗器作用部分長度的 1. 25 倍，zui大不超過 50cm。

3)使用插入式振搗器應(yīng)快插慢拔，插點應(yīng)均勻排列、逐點移動、順序進(jìn)行，不得遺漏，做到振搗密實。移動間距不大于振搗棒作用半徑的 1. 5 倍。振搗上一層時應(yīng)插入下層 5cm，以清除兩層間的接縫。平板振搗器的移動間距，應(yīng)能保證振動器的平板覆蓋已振搗的邊緣。

4)混凝土不能連續(xù)澆筑時，一般超過 2h，應(yīng)按施工縫處理。

5)澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)經(jīng)常注意觀察模板、支架、管道和預(yù)留孔、預(yù)埋件有無走動情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有變形、位移時，應(yīng)立即停止?jié)仓⒓皶r處理好，再繼續(xù)澆筑。

6)混凝土振搗密實后，表面應(yīng)用木抹子搓平。而對于混凝土的養(yǎng)護(hù)，在混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在 12h 內(nèi)加以覆蓋和澆水，澆水次數(shù)應(yīng)能保持混凝土有足夠的潤濕狀態(tài)。養(yǎng)護(hù)期一般不少于 7 晝夜。蓄水池補(bǔ)水河道防水層施工工藝剖面圖如圖 1所示。

3 運(yùn)行模式與分析

3. 1 河道補(bǔ)水

采用定時定量補(bǔ)水，根據(jù)每年的雨季和旱季，計劃每年 4 ～10 月為補(bǔ)水期，其中 7 ～ 9 月為雨季，設(shè)計每年補(bǔ)水 6 ～7 個月，每天補(bǔ)水量設(shè)定為 80t，補(bǔ)水 管 道 為 DN100 的 PVC 管 道，zui 大 流 量 為58. 37m 3 /h，每天補(bǔ)水時間約為 1. 8 小時，每年的補(bǔ)水量為 18000t。雨季為 7 ～9 月，補(bǔ)水根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整;11 ～ 3 月由于冬季氣溫太低不做補(bǔ)水考慮。

3. 2 排水及灌溉

在湖的下游設(shè)置排水設(shè)備，把湖里的水向附近的樹林作灌溉，在排水末端加設(shè)三通閥，一端通往需要灌溉的樹林，另一端通往排污管道，在需要灌溉時進(jìn)行灌溉，其余時段則進(jìn)行排水處理。每天補(bǔ)進(jìn)新水約 80t，按照河道滲漏和大湖蒸發(fā)量為 18%計算，在維持湖面液面不變的前提下，每天需要排水約 60t，水泵流量選型為 30 ～35m 3 /h，每天排水時間為 1. 7 ～2 小時，此時間段為常規(guī)排水時間，可根據(jù)每天實際情況進(jìn)行調(diào)整。同時湖面岸邊加設(shè)了四線制超聲波液位計 1 個，當(dāng)由于降雨等其他原因?qū)е潞嬉好娓哂谠O(shè)定值時，排水泵即自行啟動進(jìn)行排水。

3. 3 河道補(bǔ)水過程水量的損失

結(jié)合 GB/T 50600—2010 渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范施工的規(guī)定，現(xiàn)場澆筑的混凝土防滲渠道使用年限為 30 ～50 年，允許zui大滲透量為 0. 04 ～0. 14m 3 /m 2 d，取平均值 0. 09m 3 /m 2 d 進(jìn)行計算，每天河道內(nèi)存水時間即為補(bǔ)水時間，取平均值 1. 8 小時，河道總面積為 1000m 2 進(jìn)行計算，水量損失為:

3. 4 湖水循環(huán)水泵設(shè)計流量

湖中央循環(huán)水泵流量為 50m 3 /h，循環(huán)時間按照每天8 小時計算，每天循環(huán)水量為400m 3 ，40 天可以完成整個湖水循環(huán)一遍。

4 結(jié)束語

本文凈化水循環(huán)部分所使用的模塊式淺層高速過濾器為水處理系統(tǒng)的預(yù)處理設(shè)備，可除去水中的懸浮物、顆粒和膠體，降低進(jìn)水的濁度和 SDI 值;紫外線消毒器采用 C 波段紫外線，可破壞各種病毒和細(xì)菌及其他致病體的 DNA 結(jié)構(gòu)，使其無法自身繁殖，以達(dá)到消毒的目的。通過本設(shè)計，可建立一個長時間依靠系統(tǒng)自身凈化能力保證水體清澈的水循環(huán)系統(tǒng)。由于計量院昌平院區(qū)面積較大，除了本文中提到的大湖，其他還有幾處水池和水系統(tǒng)，此設(shè)計的完成，為院內(nèi)整體水系統(tǒng)的改造打下了基礎(chǔ)，并提供了重要的借鑒意義。