恢復(fù)官廳水庫飲用水水源功能，清淤為何關(guān)鍵？
▲官廳水庫清淤試點(diǎn)工程多艘絞吸船疏浚作業(yè)。
【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】春日的官廳水庫，綠如寶石般鑲嵌在京冀兩地交界處。一艘名為“浚瀾”的環(huán)保型絞吸式挖泥船佇立于波光粼粼的水面。
在水下，“浚瀾”配備的環(huán)保絞刀正在高速飛轉(zhuǎn)，水庫底部的淤泥被絞打成泥水混合物，通過水下泵和艙內(nèi)泵“串聯(lián)接力”，一口氣被“快遞”到5公里以外的相變式真空預(yù)壓脫水施工現(xiàn)場進(jìn)行無害化處置。
官廳水庫要恢復(fù)飲用水水源功能，清淤是關(guān)鍵。
國務(wù)院批復(fù)的《全國重要江河湖泊水功能區(qū)（2011—2030）》將官廳水庫水功能區(qū)類型定位為北京市水源地保護(hù)區(qū)，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為地表水Ⅱ類，規(guī)劃于2030年達(dá)標(biāo)。
《北京城市總體規(guī)劃（2016年—2035年）》計(jì)劃到2035年，恢復(fù)官廳水庫飲用水源功能。
據(jù)了解，官廳水庫清淤試點(diǎn)工程已于2024年4月20日正式啟動。項(xiàng)目將用730天完成近3.09平方公里水庫區(qū)內(nèi)約1153.87萬立方米的底泥清淤任務(wù)。清淤船“浚瀾”日前投用到這一試點(diǎn)，將完成接下來的清淤任務(wù)。
不過，此次清淤面積廣、淤泥量大，如何在清淤過程中既不擾動環(huán)境、不破壞水質(zhì)，又能環(huán)保高效如期完成試點(diǎn)任務(wù)？
重點(diǎn)治理——聚焦淤積“重災(zāi)區(qū)”和壩前漏斗區(qū)等地清淤
官廳水庫總庫容41.6億立方米，建成至今已有71年的歷史。由于長期未進(jìn)行系統(tǒng)性治理，官廳水庫淤積泥沙總量已達(dá)6.5億立方米，防洪、供水以及生態(tài)涵養(yǎng)功能嚴(yán)重下降，清淤擴(kuò)容、升級改造成為官廳水庫持續(xù)發(fā)揮功能的必由之路。
“打個(gè)比喻，官廳水庫本來像一個(gè)‘敞口薄底的杯子’，現(xiàn)在，杯底越來越厚，有些地方淤積的泥沙已經(jīng)露出水面，那它裝的水就越來越少了。”中交天津航道局有限公司華東公司官廳項(xiàng)目部常務(wù)副經(jīng)理劉志強(qiáng)介紹：“試點(diǎn)工程是官廳水庫第一次大范圍清淤，選擇的清淤區(qū)域主要集中在淤積嚴(yán)重、清理難度大、繼續(xù)淤積不僅對水質(zhì)有影響還會給水庫安全帶來隱患的重點(diǎn)區(qū)域。”
據(jù)悉，此次清淤工程包括陸上疏挖和水下清淤。其中，水下清淤包含攔門沙坎1區(qū)—6區(qū)、重金屬區(qū)和壩前漏斗區(qū)，清淤工程量達(dá)930.62萬立方米。
以壩前漏斗區(qū)為例，其處于水庫下游疏水泄洪洞前的沖刷區(qū)，緊連泄洪閘，遠(yuǎn)看像一個(gè)漏斗。目前，壩前漏斗區(qū)淤泥淤積的平均厚度已達(dá)16米，是淤積平均厚度最厚的水下區(qū)域，清淤面積為19.75萬平方米。
“壩前漏斗區(qū)最深處達(dá)32米，常規(guī)的疏浚船舶或者環(huán)保船舶挖深不足，很難完成清淤任務(wù)。”劉志強(qiáng)說，“而壩前漏斗區(qū)淤積堵塞，會給閘門和泄洪通道帶來安全風(fēng)險(xiǎn)。一旦遇到洪水，淤積處很有可能坍塌，進(jìn)而破壞閘門，影響水庫大壩安全運(yùn)行？梢哉f，水庫長期淤積，不僅占用庫容，還會造成安全隱患。”
由于水下清淤重點(diǎn)區(qū)域涉及的面積較廣、淤泥量較大、水深較深，本次清淤主體船只“浚瀾”在設(shè)計(jì)之初，就采用獨(dú)特的模塊化設(shè)計(jì)，盡管目前的挖深為25米，但增加拼裝相應(yīng)模塊后，挖深能達(dá)到60米。而且，與傳統(tǒng)的環(huán)保船相比，“浚瀾”更大，全長有82.77米，可以進(jìn)行拆裝，實(shí)現(xiàn)長距離調(diào)遣。
近年來，隨著極端天氣的增加，國家正在加大對水利防洪排澇等相關(guān)水利設(shè)施建設(shè)方面的資金投入力度。2023年，我國曾增發(fā)國債1萬億元，其中，超過一半用于防洪排澇等相關(guān)水利設(shè)施建設(shè)，官廳水庫清淤試點(diǎn)也是國債支持項(xiàng)目之一。
“清淤項(xiàng)目計(jì)劃以保障官廳水庫防洪安全和恢復(fù)飲用水水源地雙目標(biāo)為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)水庫防洪功能，確保在降雨帶北移、極端氣候增加的條件下首都防洪安全；同時(shí)，按照相關(guān)文件要求，嚴(yán)格落實(shí)官廳水庫476高程線以下兩億立方米的戰(zhàn)略水源儲量，確保首都水資源儲備安全；還要恢復(fù)官廳水體水質(zhì)，達(dá)到飲用水水源地要求的II類水水質(zhì)。”劉志強(qiáng)表示。
▲“浚瀾”環(huán)保型絞吸式挖泥船。
高效環(huán)保——精準(zhǔn)挖掘底泥不擾動周邊水體
在“浚瀾”船內(nèi)，一套“智慧大腦”控制系統(tǒng)正在監(jiān)測著整個(gè)清淤環(huán)境，并實(shí)時(shí)顯示不同土質(zhì)自主優(yōu)化的作業(yè)參數(shù)。通過這些參數(shù)，工作人員可以遠(yuǎn)程操控船只作業(yè)。同時(shí)，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，“浚瀾”還能根據(jù)不同工況智能調(diào)節(jié)輸出功率，保證船舶高效運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行精準(zhǔn)清淤。
“為實(shí)現(xiàn)建立官廳水庫數(shù)字孿生模型，項(xiàng)目組特意打造了包含方案展示、設(shè)備管控、水文氣象、環(huán)境監(jiān)測、水電能耗監(jiān)控模塊的官廳水庫生態(tài)清淤數(shù)字孿生平臺。”中交天津航道局有限公司華東公司官廳項(xiàng)目黨支部書記王俊喆介紹，“依靠平臺，可實(shí)現(xiàn)對生態(tài)清淤、轉(zhuǎn)運(yùn)輸送、底泥固化、余水處理等工藝流程與關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程數(shù)字化智能管控。”
而且，“浚瀾”配備的新型環(huán)保絞刀由項(xiàng)目單位中交天津航道局有限公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)。其如“水下金剛鉆”一般，能夠輕松挖開中高強(qiáng)度的難挖掘土質(zhì)，挖掘效率是以往裝備的三倍，每小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)疏浚量達(dá)2000立方米，相當(dāng)于每小時(shí)挖空一座標(biāo)準(zhǔn)游泳池。
挖得快，還要清得凈。
作為北京市主要地表水源地之一，在發(fā)揮發(fā)電、蓄洪等功能之外，官廳水庫的一項(xiàng)重要功能是跨流域生態(tài)調(diào)水。永定河是北京的母親河，自2017年起至2023年，官廳水庫累計(jì)向下游生態(tài)補(bǔ)水18.4億立方米，助力永定河綜合治理與生態(tài)修復(fù)。
因此，官廳水庫的水質(zhì)好壞，直接關(guān)系到下游生態(tài)補(bǔ)水區(qū)域的水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)。而且，整個(gè)水庫也有很多水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)位，所以，清淤首先要保證不會產(chǎn)生次生污染。
“浚瀾”配備的新型環(huán)保絞刀功率達(dá)600千瓦，相當(dāng)于一把“水下微創(chuàng)手術(shù)刀”，能精準(zhǔn)挖掘污染底泥卻不擾動周邊水體，實(shí)現(xiàn)“零泄漏挖掘”。
為避免水下清淤施工造成顆粒及污染擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，項(xiàng)目組還采取了優(yōu)化疏挖施工工藝、增設(shè)防擴(kuò)散防污簾及作好施工區(qū)周邊水質(zhì)檢測等環(huán)保措施，可以保證淤泥不會上翻到水面上把庫水?dāng)嚋。在防污簾的圍擋下，淤泥被離心泵集中抽排進(jìn)入全密閉的輸送管道，最終送到項(xiàng)目配套建設(shè)的相變式真空預(yù)壓脫水區(qū)（以下簡稱脫水區(qū)）進(jìn)行無害化處置。
依據(jù)北京市水務(wù)局地表水水質(zhì)報(bào)告顯示，項(xiàng)目清淤施工期間，官廳水庫水質(zhì)穩(wěn)定在地表水Ⅲ類，表明水下清淤施工未對庫區(qū)水質(zhì)造成影響。淤泥利用——清淤工程與生態(tài)環(huán)境和諧共生
清理出來的淤泥如何踏上“重生之路”？
在官廳水庫清淤試點(diǎn)項(xiàng)目中，配套建設(shè)了脫水區(qū)，淤泥被脫水至含水率55%以下，即可送往政府部門劃定并審批的溝壑進(jìn)行回填，或者送到相應(yīng)農(nóng)田進(jìn)行土質(zhì)改良。
據(jù)介紹，相變式真空預(yù)壓余水處理采用“兩級沉淀+澄清處理”工藝，可以極大地降低余水中濾渣脫水烘干后的固體。隨后，余水又通過澄清池和沉砂區(qū)余水處理池進(jìn)行再次處理，最終達(dá)標(biāo)后排入永定河。
對淤泥中所含的重金屬，項(xiàng)目先使用土工管袋對重金屬富集底泥污染區(qū)泥漿進(jìn)行脫水，脫水后的余水處理采用“平流沉淀塘+磁混凝沉淀”處理工藝進(jìn)一步處理至重金屬含量達(dá)標(biāo)，最終排入永定河。
淤泥處置整個(gè)過程產(chǎn)生的尾水中，有機(jī)物含量較高，項(xiàng)目采用“三級沉淀+生物穩(wěn)定塘”的工藝對尾水中的有機(jī)物進(jìn)行處理，最終達(dá)標(biāo)排放。
值得注意的是，近年來，官廳水庫周邊的生態(tài)環(huán)境逐年向好。全球僅存大概1.6萬只的國家一級重點(diǎn)保護(hù)野生動物白頭鶴連續(xù)6年現(xiàn)身官廳水庫。作為華北地區(qū)重要的候鳥遷徙中轉(zhuǎn)站，官廳水庫清淤工程建設(shè)也需要跟周邊生態(tài)環(huán)境達(dá)到和諧共生。
為此，項(xiàng)目脫水區(qū)建設(shè)的位置避開了原設(shè)計(jì)規(guī)劃的濕地保護(hù)區(qū)和候鳥保護(hù)區(qū)；同時(shí)，項(xiàng)目還采用低噪聲設(shè)備、錯(cuò)峰施工及設(shè)置防護(hù)圍欄的方式，降低對鳥類活動的干擾。
“下一步，項(xiàng)目將科學(xué)優(yōu)化清淤脫水工藝，確保安全可靠、經(jīng)濟(jì)可行。還將積極開展水庫底泥資源化利用試驗(yàn)，按照就地消納原則，多方向研發(fā)，多方式合作，多用途應(yīng)用，為全國大中型水庫生態(tài)清淤打造試點(diǎn)示范工程。例如，項(xiàng)目已經(jīng)在官廳水庫附近建了一個(gè)淤泥制磚廠，未來，將進(jìn)一步探索淤泥制磚的應(yīng)用范圍。”劉志強(qiáng)說。
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