论多参数水质剖面仪在邻水工程施工中关于环保及安全预警的实际应用
刘东倚
杭州市路桥集团股份有限公司，浙江 杭州 310000
摘要：在现今环保施工、文明施工的大环境下，建设工程施工对区域周围环境、地下水、地表水影响的控制管理尤为突出，尤其是全国推行“河长制”以来，施工中的水环境控制备受各级主管部门的关注。那么如何能在施工中动态控制地下水和周围水环境的数据，把环境控制从事中、事后控制转为事前监测、事前预警，成为绿色施工大方向中的重点、难点、关键点。
关键词：工程建设；项目管理；质量管理；绿色环保技术；地下水控制；地表水环境控制；
一、前言
在现今环保施工、文明施工的大环境下，建设工程施工对区域周围环境、地下水、地表水影响的控制管理尤为突出，尤其是全国推行“河长制”以来，施工中的水环境控制备受各级主管部门的关注。那么如何能在施工中动态控制地下水和周围水环境的数据，把环境控制从事中、事后控制转为事前监测、事前预警，成为绿色施工大方向中的重点、难点、关键点。这时，多参数水质剖面仪走进了我们的视野，起初该种设备大量在鱼塘及水库、湖泊中应用，在经过不断的试验及摸索后，我们把这种设备应用到了邻水工程的施工中，并配备了符合工程实际特点的传感器，从而起到辅助、指导施工的重要作用。本文首先介绍了相关设备的功能和应用，随后在施工场景中带入相关仪器设备并且以杭州大江东区域邻水工程为例说明设备应用带来的改变和前瞻性。
二、仪器设备功能介绍
目前市场上相关可移动的水质监测仪种类和品牌较多，我们在对比及使用国产和进口相关设备后，以一台加拿大进口的多参数水质剖面仪为例，进行介绍。该种仪器集成参数最多13个传感器，在施工监测中，我们引入了温度、深度、浑浊度、叶绿素、蓝绿藻度等5个传感器。主要应用于工程周边水域叶绿素、蓝绿藻等的测量，通过相关指标读数，确定工程对周边水域的实际影响，从而采取必要措施控制 。
1.相关应用方法
1.1水体表层的测量。在河面表层对水质进行测量，通过对水体表面的叶绿素含量高低、浑浊度、蓝绿藻浓度等进行测量，确认水体富营养化程度，将数据进行前后对比。
1.2定点多层次测量。可对同一点位不同时间段进行分段测量。通过对定点的检测来确认该片区域在不同时间、不同温度下的水体状态。
1.3多点位循环测量。该仪器最快采样间隔为1秒，同样适合快速航行状态下的水样测量，能够实现同一时间段的多点位循环水质测量。通过对数据的分析检测出该条河道同一时间点不同位置的水体各项指标，便于其找到水体指标超标严重点。便于动态管理、事前控制。
2.仪器特点
2.1采样率最快6Hz，能够适应快速水体剖面测量、走航测量、拖体测量等。
2.2采样间隔1秒到24小时，采样间隔设置空间大，适合长时间的定点监测。
2.3固态存储器可存储3000万组数据，可进行长效化的数据累积，发现变量从而指导施工。
2.4具备水下电缆，可实时传输数据并供电；同时该机器还配备磁开关技术，能够脱离电脑，长时间的独立运行采集数据。
2.5体积小巧，单人小船即可进行测量，操作简单，节省人力。
2.6最大测量水深达200米，满足工程施工的应用需要。
2.7配备图形化操作软件，可以设置时间、时段取件，采样间隔，起始结束时间等；同时可以通过配备图形化操作软件对采集数据进行上传分析，也可转换为Excel、TXT等格式。
三、在实际施工中的应用
1.周边水体水质情况控制
多参数水质剖面仪能够从数据层面对建设工程影响范围内的水体水质及地下水水质进行采集分析处理。尤其是富营养化参数（Turbidity及Chlorophyll a），对因施工阻断或搭设围堰影响的水体的环境问题（如：藻类或水生类植物爆发，富营养化黑臭等）有指导意义，对因施工影响通流的夏季河道影响和治理能够提供很大的帮助。通过对工程周边数据采集分析，可以判断富营养化程度，对水体水质的影响时间、位置、温度作出预测。不再盲目的依靠其他网络数据，完全结合范围内的实际环境情况进行科学判断，从而制定出一个切实可行的周边水体保护方案，对症下药，保证施工区域水体水质稳定。工程建设水环境长效监测表及设备读数界面见图-1。
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2.地下水情况控制
在实际施工及各种案例中我们发现，建设工程对地下水的控制是基坑、管道、挖掘工程中的重中之重，在富水地区及含砂量大的底层中更是如此。但是，在邻水施工中，施工区域周围的水体的地下水凸涌却很难预测，在发现地下水大量流失时，已经造成了不小的施工安全危害。我们在施工的同时对周边水体进行动态的地表水与地下水的横向对比，显得尤为重要。首先，应采集好地下水的相关水质数据。之后，应收集地表水的相关断面数据指标，在初期降水阶段，就对指标进行对比，进行监测。对地下水相对重要的环境指标，如浑浊度（Turbidity）、氨氮（NH4）、高锰酸盐指数（MnO4）、酸碱度（pH）等与地表水相同且差异比较大的环境指标，不间断的对工程降水水质及周边水体的水质进行动态对比。发现上下浮动较大，便启动应急响应机制，从而把事中事后控制变成事前控制，防患于未然。预警机制流程见：图-2。
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3.实际应用案例
3.1工程概况及施工背景
该工程是位于杭州市大江东产业集聚区（后更名为钱塘新区）的一处市政桥梁建设工程，工程造价410万元，工期为6.5个月。工程施工期处于夏季，日最高温度42℃。施工需要阻断河道水流进行封闭施工。施工区域地处大江东区域特有的围垦区域，以砂卵石地层为主。
3.2多参数水质剖面仪在工程中的应用
施工进场前，项目部对工区周边两条河道的水质进行的定点抽检，抽检结果为：2019年7月3日，东横河（南侧桥）水质数据：Do：5.12 CODmn：9.480 NH3-N：0.448 TP：0.638 ORP：0.162 Transp：38.0；2019年7月4日，东横河（二路南侧）水质数据：Do：5.80 CODmn：9.940 NH3-N：0.428 TP：0.142 ORP：0.156 Transp：28.0，水质均达到V类地表水标准。
工程进场后，项目部拟定了《工程周边地表水及地下水动态监测方案》，决定采用多参数水质剖面仪对项目部周边地表水及地下水进行动态监测。随后制定了《地下水问题专项处置方案》、《工程周边地表水控制方案》及《工程周边地表水地下水环境保护方案及应急预案》。根据相关方案，项目在工程邻水区域设置地表水动态监测点4个，固定监测点1个，地下水抽检点2个，制定了以浑浊度（Turbidity）、氨氮（NH4）、高锰酸盐指数（MnO4）、酸碱度（pH）、压力（Pressure）、藻蓝蛋白（Phycocyanin）、叶绿素a(Chlorophyll a）为主要对比参数的相关指标，以上述指标的波动和相关差异性的横向对比指导施工。
施工中，项目部密切监测相关监测点的数据变化，并综合天气、调配水、上下游水位变化、温湿度等区域性条件，汇总数据。监测中触发环境报警5次，地下水波动报警1次（后查为上游调配水导致地表水波动较大所致差异），积累数据2177组，积累相关台账21套。为该地质条件或相同区域的其他施工积累了大量的数据基础。
以一次环境报警为例，在工程进行到中期时，周平均气温在36.2℃，气温的突然升高在断头河段极易造成蓝、绿藻的爆发，藻类爆发不光会造成有毒有害物质挥发，而且极易造成大面积传播影响区域内水体问题。在实际施工中，项目部预定了藻蓝蛋白（Phycocyanin）和叶绿素a(Chlorophyll a）超出采样平均值15％并加权天气因素的预警红线，公式如下：
Phycocyanin或Chlorophyll a的警戒值Y=∑（D1+D2······+D7）/7*（1±15％）
（D1+D2······+D7）为近一周的稳定读数（不含偏差值超过上一循环Y的读数）
量点读数值超过或低于参考值±Y则启动响应
当临界值超出预警红线便触发应急响应，利用物理方法向河道内增氧、固定装置曝氧及物理促进水流动等方式，压制藻蓝蛋白和叶绿素a两项指标的定向增长，而不是被动的等情况爆发，已经造成初步传播后，再去控制，这样的事后处置方式很不及时，而且处置难度很大，往往以化学压制法完成。经过物理增氧，这次报警转危为安，水体内部情况趋于稳定。
施工时间段内，周围水体的富营养化程度通过有效控制未发生劣V类水情况，主管部门的施工区域周边水体环境考核情况全优，这与施工中的水体动态控制是分不开的。工程竣工前夕，项目部再次组织了工程周边水体测量，相关指标均保持在V类地表水标准以上。
三、结语
由于建筑行业施工水平的不断提高,促进了经济的发展和社会的进步及行业内部对环保绿色施工的重视。随着人们生活水平的不断提高,对建筑行业也有了更高的要求。国家相关部门在近年来多次提出,在施工中,应该积极倡导生态建筑理念,尽量减少施工给周边环境造成的影响。加强环境保护意识,以环保理念为前提。对环保及绿色施工的创新、完善和改革也迫在眉睫。“工欲善其事、必先利其器。”巧用其他行业的相关设备，也是我们工程管理中的重要创新与实践。安全、环保、高质的工程，也是工程人一直追求的标准和企业拿得出手的“金名片”。
参考文献：
[1]市政建筑施工与环境保护分析[J].赵风霄.居业2018（01）
[2]地下水污染风险评价中污染源荷载量化方法的对比分析[J].赵鹏,何江涛,王曼丽,崔亚丰.环境科学.2017(07)