李春伟1 陈 攀2 董 武2
1中电建生态环境集团有限公司 广东 深圳 518102
2中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 浙江 杭州 311122
摘要：铁岗-石岩水库水质保障工程（二期）通过新建生态堤，在建成区与饮用水水库之间形成物理隔离，避免不达标水体进入饮用水水库，保障饮用水安全。针对施工期大量人员机械进入饮用水源地一级保护区内，增加饮用水安全潜在威胁的情况，开展施工环保措施关键技术研究，总结施工关键技术，为项目的顺利开展提供必要的技术支持。
关键词：水源保护区；隔离带；水质监测
1 水质保障工程实施的背景
保障饮用水安全，满足人民群众对饮用水水质日益提高的要求，确保人民群众身体健康，是“以人为本、建设和谐社会、实现人与自然和谐以及经济社会全面、协调和可持续发展”的头等大事。
铁岗水库、石岩水库位于深圳市宝安区，是保障深圳西部片区用水需求最主要的供水水库，其原水主要通过东部供水工程从东江引入，年均供水量4亿多m3，供应宝安区、光明区等700多万群众的饮用水。国家环境保护总局2007年颁布的《饮用水水源保护区划分技术规范》，对饮用水水源保护区的水质标准提出了明确的要求——III类水。但是由于深圳市宝安区水源保护区划定时间较早，加之水源保护区划定和调整工作中限于当时基础资料的精度和技术手段的限制，以及城市快速建设与不断扩张，导致现在铁岗-石岩水库片区的水源保护区内大部分为建成区，城镇生活污水、农牧区地表径流、工业废水等流入水源保护区内，入库水质达不到国家、广东省及深圳市相关技术规范要求，导致水库水质存在诸多不稳定因素（这种情况在全国范围内较为普遍，尤其在城市化发展较快的地区）。为加强水源保护，提升水库水质，宝安区政府经研究决定，实施铁岗-石岩水库水质保障工程。
2 水质保障工程实施的意义
在上述背景之下，为满足水污染防治法及相关规范要求，加强水源保护，切实消减入库污染、改变不达标河道水体直接入库的现状、应对突发事件风险，保证城市供水安全，特提出本工程，旨在既有措施无法保障入库水质的情况下，在河道末端实施的水库水质保障兜底工程。针对流入水源保护地的河流，通过在河道末端修建生态堤形成生态库，将达到地表Ⅴ类水标准的河流与达到地表Ⅲ类水标准的水源保护地进行隔离，再通过环库隧洞将生态库水体引至下游河道，从而达到对水源保护地更高标准的水质进行保障的目的。工程建成后将实现两个方面的工程：一方面在建成区与饮用水水库之间形成物理隔离，避免不达标水体进入饮用水水库；另一方面将生态区清洁雨水收集后不经建成区直接输入饮用水水库。在保障入库水质达标的前提下，实现水资源的统筹利用。
同时，针对施工期间大量人员机械进入饮用水源地一级保护区内，各项施工作业密集展开，水库水质污染风险显著增加等问题，同步密切关注一级水源保护区范围内施工作业水质指标变化、开展一级水源保护区施工环保措施关键技术研究，总结水源保护区范围内施工关键技术，形成一套施工期间水质保障经验，为项目的顺利开展提供必要的技术支持，因此具有重要的研究意义。
铁岗-石岩水库水质保障工程（二期）工期是在水源保护区内开展作业的水质保障兜底工程，工期紧，任务重，涉及专业多，为加强水源保护，提升水库水质，特别是国家对某些具有重要意义的水体加以特殊保护而划定的区域水源保护区，从长远看，水源保护区内实施兜底工程是为了永久保护入库水质达到相应标准；从近期看，保证兜底工程顺利实施，保障施工期间水库水质不受影响具有同要重要的意义。
3 工程实施活动对饮用水水质的潜在威胁
施工期间大量人员机械进入饮用水源地一级保护隔离区，各项施工作业密集展开，水库水质风险显著增加。
通过分析铁岗-石岩水库水质保障工程（二期）施工总体布置、施工总进度安排并结合实际施工工艺，本工程实施活动对饮用水水质的潜在威胁主要表现在以下几个方面：
3.1 水下土方作业，存在泥水入库的风险
为保证应人石河口生态堤及连通闸，九围河口生态堤、连通闸及湿地，应人石河口-九围河口生态库连通管涵，铁岗排出隧洞干地施工条件，需在相应位置设置土石围堰或双排钢板桩围堰。土石围堰在填筑及拆除过程中会有大量土体随水流进入饮用水库，钢板桩在打设及拆除过程中会对库区底泥形成扰动，导致饮用水库固体悬浮物浓度超标。
3.2 岸坡土方作业，存在水土流失的风险
应人石河口生态库、九围河口生态库、应人石河口-九围河口生态库连通管涵及铁岗排出隧洞临水作业面施工期间需对原地表植被进行清理开挖，深圳区域雨水充沛，容易造成水土流失事件，导致饮用水库固体悬浮物浓度超标。
3.3 机械故障，存在油污入库的风险
铁岗-石岩水库水质保障工程（二期）主体工程量大、工期短、施工任务繁重，工程大干期间挖掘机、自卸车、振动碾、门机、履带吊等作业设备上百台套均布置在饮用水库周边，难免发生机械故障。如遇大雨，容易造成油污随雨水冲刷入库的风险。
3.4 施工废水外溢，存在污水入库的风险
施工期间施工废水如盾构泥浆水、基坑排水、钻孔泥水、机械冲洗废水等量多面广，若管理不善，存在施工废水外溢入库的风险。
3.5 生活废水（垃圾、排泄物）外溢，存在污水入库的风险
铁岗-石岩水库水质保障工程（二期）主体工程量大、工期短、施工任务繁重，工程大干期间施工作业人员上千人，若管理不力，施工人员在施工区乱丢垃圾、排泄等，存在污水入库的风险。
4 应对措施
为保证饮用水库水质安全，针对上述存在的风险，结合本项目的工程布置，主要应对措施如下：
4.1 源头上减少污染物的产生
（1）施工组织设计阶段，通过合理安排工期，水下作业尽可能安排在枯水期施工，同时优化钢板桩施打工艺，选用液压振动钢板桩机代替传统冲击打桩机械，减轻底泥扰动，钢板桩之间的锁口严禁施用油脂。
（2）施工组织设计阶段，认真研究机械选型，选用品质较好、保养状态较好的施工设备，如有条件优先选用电动或者气动设备，减少因设备故障导致的油污外泄量。
（3）施工期间加强项目管理，禁止在保护区随意丢弃垃圾、随意大小便，从自身做起保护水源，强化水环境保护施工制度建设，明令禁止生活污水随意排入铁岗水库水源保护区，并在施工现场设置生态厕所，定期运输外送，确保不流入饮用水库。
4.2 过程中控制污染物的扩散
（1）合理安排工期，制定详细的土石方平衡方案，减少裸土区及临时堆土区裸露时间，并在临时堆土区及作业裸土面覆盖土工布、采用沙袋围合，在临时堆土区周边布设排水沟及沉沙池。施工完成后临时堆土区及时复绿。
（2）施工期间在库岸周边设置植草沟（排水沟），每间隔一段距离设置一处沉砂池，定期及暴雨前后对排水沟和沉沙池进行疏通和清淤，库岸边坡施工完成后及时进行绿化。降雨时污水经过绿化带、植草沟及沉砂池沉淀净化后，达到入库标准的直接入库，不达标的采用泵站就近抽入市政污水管网。
（3）施工区域设置充足的排水沟、集水坑、沉砂池，施工期间，所有施工废水须经过沉沙池进行沉沙预处理，并在出口设置水质监测装置，达到入库标准方可直接入库，不达标的采用泵站就近抽入市政污水管网。
4.3 末端控制污染物进入引用水库
为保证铁岗-石岩水库水质保障工程（二期）施工活动对饮用水库无不良影响，除了源头上及过程中的控制措施，还应在末端设置过滤带，将施工区域与饮用水库“隔离”，最大限度的保障饮用水质安全。
在应人石河口生态库、九围河口生态库、应人石河口-九围河口生态库连通管涵及铁岗排出隧洞临水作业面外围设置3道过滤带，从上游至下游依此采用土工布+围油栏、围油栏、围油栏布设，每道之间间隔5~10米。过滤带利用土工布幕帘的排水和反滤功能限制SS迁移，同时利用围油栅吸附水面浮油。
.png)
图1 土工布+围油栏过滤带断面示意图 图2过滤带平面布置示意图
4.4 应急措施
为确保水质突发状况下，迅速采取有效措施控制和消除不良影响，铁岗-石岩水库水质保障工程（二期）建立了健全的水质突发事件应急处置方案。
4.4.1 建立水质突发事件领导小组
建立以项目经理为组长、项目领导班子为副组长、职能部门主任为组员的水质突发事件应急领导小组，并认真贯彻水质突发事件应急领导小组职责。
4.4.2 建立施工期间水质监测体系
铁岗水库水域为饮用水源地一级保护区，为第一时间发现水质突发状况，采取必要措施，项目部自行建立水质监测系统，秉持指标对应、互为应证、相互补充的原则与业主委托的第三方专业机构开展施工期同步水质检测工作，密切监控水质变化情况，及时掌握主要污染物指标浓度变化，为防治施工产生的水质污染风险提供数据支撑。
.png)
图3第三方水质监测单位水质监测点位布置图 图4项目部内部水质监测点位布置图
4.4.3 水质突发事件先期应急处置手段
当水质突发事件发生，在确定水质污染指标基础上，采用对应的先期处置技术手段：
（1）SS/透明度指标超标引起的水质突发事件：购置并日常储备环保絮凝剂，在水库管理单位指导下，在围堰和第一道过滤带之间投撒，絮凝沉淀悬浮颗粒；
（2）石油烃指标超标引起的水质突发事件：购置并日常储备吸油毡，在油膜覆盖区域覆盖吸油毡，控制转移污染；
（3）COD、BOD、氨氮和总磷指标引起的水质突发事件：针对突发点源污染释放，首先消灭或隔离污染源，然后联系上级主管部门，征得许可后可联系第三方环保公司，租赁水质应急处理车，对隔离的污染水体进行原位处理。
待上级单位或工程部组织专家评估论证后，根据专家意见再采取下一步技术措施。
5 实施效果
为确保水库水质及供水安全，控制污染风险，满足水污染防治法及相关规范要求，在既有措施无法保障入库水质的情况下，针对施工期间大量人员机械进入饮用水源地一级保护区内，各项施工作业密集展开，水库水质污染风险显著增加等问题，铁岗-石岩水库水质保障工程（二期）EPC总包部（以下简称“深圳铁石总包部”）成立后第一时间制定了石岩水库水质保障工程（二期） 施工期间水库水质保障方案。
同时，深圳铁石总包部与中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司（以下简称“华东院”）、深圳国涚检测技术有限公司（原中国电建水环境治理研究实验中心，以下简称“实验中心”）一并，针对本工程各涉水施工作业面商讨并制定的严格的施工期同步水质监测方案。监测取样方案依据《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T 91—2002）中规定进行取样。监测水样的保存与分析由实验中心按照相关国家规范标准《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T 91—2002）进行操作。
以应人石河口生态库为例，在过去30周水质监测期间（2019.2.28-2019.9.22，后因工作面停工而停止取样）的监测结果显示，入库水体的悬浮物与石油类分别控制在地表水三级标准（GB18918—2002）、地表水Ⅳ类水（GB3838—2002）范围以内，标明施工作业对水体造成污染的风险得到了有效控制，详细数据如下表5-1所示。
采样日期 悬浮物(mg/L) 石油类(mg/L) 氨氮(mg/L) 总氮(mg/L) 总磷(mg/L) COD
(mg/L)
.png)
.png)
表5-1实验中心水样检测结果
注：1.本方案报告中悬浮物（SS）评价标准参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）分为一级、二级、三级进行评价；
2.各日水样排列顺序由上至下依次为入库水源上游至下游地理位置顺序。
以第二周、第七周、第十二周、第十七周、第二十二周、第二十七周，共6周的监测结果所示，施工区域外上游背景点位水体污染物指标含量明显高于标准限值，导致部分下游点位取样样本水体指标超标。同时监测结果也显示，不仅我方工程作业未对水库水质造成影响，随着施工期间水库水质保障方案的顺利实施，还进一步净化了水库上游来水，提高了入库水水体质量，保护了宝安人民的大水缸。
但是，面对深圳汛期短历时内的大量降水，这些措施仍远远不够，如表5-2所示。
表5-2第十四周实验中心水样检测结果
.png)
注：1.本方案报告中悬浮物（SS）评价标准参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）分为一级、二级、三级进行评价。
一方面可以看出施工期间水库水质保障方案，作为临时方案，在面对各类突发情况与极端天气时仍难以保证水库来水的质量，存在着明显的短板与不足。另一方面，更突显了铁岗-石岩水库水质保障工程的工程建设势在必行。
6 结论
本工程是入库水质达不到国家及地方要求，为加强水源保护，提升水库水质，不得不在水源保护区内实施水质保障兜底工程。但水源保护区内施工又不可避免会对现状水库水质产生较大影响。从长远看，水源保护区内实施兜底工程是为了永久保护入库水质达到相应标准；从近期看，保证兜底工程顺利实施，保障施工期间水库水质不受影响也是一项艰巨而重要的任务。
相较于偏远地区的传统水利工程的粗犷工程作业模式，市区范围内一级水源保护区内进行施工作业难以有效开展。本方案可有效降低水库沿岸的颗粒及大型设备油污被冲刷入库的风险，以避免造成居民用水安全问题，造成社会恐慌。同时，可避免因施工影响入库水体水质而造成的工期滞后等问题，为工程总体工期的顺利实现提供了强有力的支撑。此外，对居民生活影响程度低，拦污浮漂的快速部署，有效协助现场作业的顺利开展，并且现场实施情况得到业主和政府相关职能部门的一致好评。随着城市的不断发展，水库水质保障工程任务日益凸显，本方案可为后续类似工程提供施工借鉴，具有良好的社会与经济效益。
参考文献：
[1]梁鲁生.王增钦.李俊杰等;铁岗-石岩水库水质保障工程（二期）初步设计报告.[R].深圳市水务规划设计院有限公司2018：12-31
[2]HJ/T91—2002地表水和污水监测技术规范[S]
[3]GB3838—2002地表水环境质量标准[S]
[4]HJ338-2018饮用水水源保护区划分技术规范[S]
[5]GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准[S]
[6]深圳市政院检测有限公司.铁岗-石岩水库水质保障工程（二期）水质检测报告深圳2019