0 引言

中國計量科學研究院昌平院區蓄水湖面積約為 15000m 2 ，湖底為軟質湖底，平均水深 0. 8 ～ 2m，湖內有大量景觀魚。景觀湖屬暖溫帶，半濕潤大陸性季風氣候。春季干旱多風，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，未針對水質水體凈化方面采取任何措施，水質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。目前項目區景觀湖水生態系統嚴重失衡，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，水體問題較嚴重，極大的影響了景觀水體的品質。所以對景觀湖水體水質進行治理勢在必行。

1 凈化方案及設計參數

1. 1 凈化方案的選擇

目前國內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，缺點是治標不治本，會耗費大量人力物力，效果不明顯。

2)化學法［2］ :主要是采用各種化學除藻劑，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，嚴格按照要求的用量操作，否則會造成嚴重后果。

3)生物法:在任何環境，富氧和缺氧的情況下進行微生物降解來清潔環境，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能力時，環境就會遭到破壞。

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

5)人工濕地［4］ 方法:人工濕地作為一種價廉、有效、可廣泛應用的生態處理新技術，近年來得到了飛速的發展。目前它已被廣泛應用于生活污水、工業廢水、采油廢水和農業非點源污染的治理與控制等領域，顯示出了人工濕地對水質凈化方面的優勢和潛力。

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

1. 2 參數設計及設備選型

工程所涉及到的設備共有 4 臺水泵:排水泵 2臺、湖中央循環水泵 2 臺，排水泵型號:80WQ35-20-5. 5，流量35t，揚程20m，功率5. 5kW;湖中央循環水泵型 號: 100WQ50-20-7. 5，流 量 50t，揚 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，鋪設混凝土墊層、防水材料以及混凝土防護層鋪設。

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大量的雜草及碎石，多余土方運至指定土場堆放，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 鋪設混凝土墊層

按照“基層處理→找標高、彈水平控制線→鋪設混凝土→振搗→找平→養護”的工藝流程進行:

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

2) 鋪設混凝土:混凝土墊層厚度不應小于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)，將水平標高線拉在木樁上做墊層上部的標記(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，確保混凝土密實。

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

5)養護:已澆筑完的混土墊層，應在 12 小時左右覆蓋和澆水，一般養護不得少于 7 天。

2. 4 鋪設防水材料

鋪設前將基層整平夯實，壓實度達 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行。基礎層達到要求后，防水毯沿水流方向順水搭接，按先坡岸(護岸)后底層的順序進行。搭接寬度為橫向25cm，縱向30cm。鋪設過程中應隨時檢查外觀有無破損、孔洞等現象，發現有孔洞或損傷時，進行局部覆蓋修補。保護層施工鋪設施工完的防水毯，必須于當日完成保護層的施工。

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→混凝土養護”的工藝流程進行，其中混凝土的澆筑應注意以下幾點:

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，應采用串桶或溜槽。

2)混凝土的澆筑應分層連續進行，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快插慢拔，插點應均勻排列、逐點移動、順序進行，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)混凝土不能連續澆筑時，一般超過 2h，應按施工縫處理。

5)澆筑混凝土時，應經常注意觀察模板、支架、管道和預留孔、預埋件有無走動情況。當發現有變形、位移時，應立即停止澆筑，并及時處理好，再繼續澆筑。

6)混凝土振搗密實后，表面應用木抹子搓平。而對于混凝土的養護，在混凝土澆筑完畢后，應在 12h 內加以覆蓋和澆水，澆水次數應能保持混凝土有足夠的潤濕狀態。養護期一般不少于 7 晝夜。蓄水池補水河道防水層施工工藝剖面圖如圖 1所示。

3 運行模式與分析

3. 1 河道補水

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

3. 2 排水及灌溉

在湖的下游設置排水設備，把湖里的水向附近的樹林作灌溉，在排水末端加設三通閥，一端通往需要灌溉的樹林，另一端通往排污管道，在需要灌溉時進行灌溉，其余時段則進行排水處理。每天補進新水約 80t，按照河道滲漏和大湖蒸發量為 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，此時間段為常規排水時間，可根據每天實際情況進行調整。同時湖面岸邊加設了四線制超聲波液位計 1 個，當由于降雨等其他原因導致湖面液面高于設定值時，排水泵即自行啟動進行排水。

3. 3 河道補水過程水量的損失

結合 GB/T 50600—2010 渠道防滲工程技術規范施工的規定，現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 進行計算，每天河道內存水時間即為補水時間，取平均值 1. 8 小時，河道總面積為 1000m 2 進行計算，水量損失為:

3. 4 湖水循環水泵設計流量

湖中央循環水泵流量為 50m 3 /h，循環時間按照每天8 小時計算，每天循環水量為400m 3 ，40 天可以完成整個湖水循環一遍。

4 結束語

本文凈化水循環部分所使用的模塊式淺層高速過濾器為水處理系統的預處理設備，可除去水中的懸浮物、顆粒和膠體，降低進水的濁度和 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菌及其他致病體的 DNA 結構，使其無法自身繁殖，以達到消毒的目的。通過本設計，可建立一個長時間依靠系統自身凈化能力保證水體清澈的水循環系統。由于計量院昌平院區面積較大，除了本文中提到的大湖，其他還有幾處水池和水系統，此設計的完成，為院內整體水系統的改造打下了基礎，并提供了重要的借鑒意義。