水利水电工程施工期间水质保护措施的有效性分析

引言

在水利水电工程建设过程中，施工活动对周边水体水质的影响显著，主要表现为悬浮物浓度升高、石油类污染及营养物质富集等问题。据行业调研，未采取有效保护措施的施工场地，周边水体悬浮物浓度可较背景值升高 5-10 倍，石油类污染物超标率达 30% 以上。传统施工管理中对水质保护的系统性不足，导致部分工程出现水体富营养化、水生生物栖息地破坏等生态问题。研究科学的水质保护措施及其有效性，对减少施工期生态影响、实现工程建设与环境保护协调发展具有重要意义。

一、施工期水质污染的来源与影响机制

（一）水质污染的主要来源

水利水电工程施工期的水质污染源于多方面施工活动。土方开挖与运输过程中，裸露地表受雨水冲刷产生大量悬浮物；混凝土拌合与养护过程中，水泥浆体泄漏及养护废水排放含有高浓度悬浮物与碱性物质，某混凝土拌合站废水的 ΔpH 值达11-12 。机械作业与设备维修产生油污污染，施工机械的燃油泄漏、润滑油更换等活动；运输车辆的轮胎冲洗水也含有石油类污染物，某交通洞进出口的轮胎冲洗水石油类超标 2-3 倍【1】。生活营地的污水排放包括厨房污水、洗漱用水及粪便污水，某施工营地未处理的生活污水 COD 浓度达 300-500mg/L ，氨氮浓度达 20-30mg/L ，直接排放导致受纳水体 COD 超标 1-2 倍。

（二）水质污染的影响机制

施工期水质污染通过物理、化学与生态作用影响水体环境。物理影响表现为悬浮物浓度升高导致水体透明度下降，某河流施工段悬浮物浓度超过 100mg/L 时，沉水植物的光合作用受抑制，某水库施工期沉水植物覆盖度减少 40% ；悬浮物沉积在河床表面，堵塞底栖生物的栖息空间，某工程施工期底栖生物种类数减少 30% 。化学影响包括 pH 值升高对水生生物的毒害，混凝土养护废水的高碱性（ pH>10 ）可导致鱼类鳃部损伤，某河段因碱性废水排放出现鱼类死亡现象；石油类污染物在水体中形成油膜，阻碍氧气溶解，某施工区附近水体的溶解氧浓度较上游降低1-2mg/L ，同时石油类物质通过生物富集影响食物链，某水库施工期鱼类体内石油类残留量超标 15% 。营养物质污染（如生活污水中的氮磷）可导致水体富营养化，某施工营地生活污水直接排放使受纳水体 TP 浓度升高 0.1-0.2mg/L ，夏季出现藻类爆发现象。

二、水质保护措施的技术类型与作用原理

（一）悬浮物污染控制技术

悬浮物污染控制以沉淀拦截为核心，包括沉淀池设置与边坡防护。沉淀池设计采用多级串联形式，某大坝施工区设置三级沉淀池（单级有效容积 500m³ ），通过重力沉淀去除悬浮物，某工程的三级沉淀池对悬浮物的去除率达 80% 以上；沉淀池内设置斜板（倾角 60^∘ °）可提高沉淀效率，某拌合站沉淀池添加斜板后，悬浮物去除率从 70% 提升至 85% 。边坡防护采用植被覆盖与硬化处理，施工边坡种植草本植物（如狗牙根）形成植被保护层，某工程的植被边坡水土流失量较裸露边坡减少 60% ；临时边坡采用混凝土硬化（厚度 10-15cm ），某基坑边坡硬化后，降雨产生的悬浮物浓度降低 50%_⨀ 。运输道路洒水降尘，某施工道路定时洒水（每天 4-5 次）使道路扬尘产生的悬浮物污染减少 70% ；运输车辆加盖篷布，某工程的篷布覆盖使建筑材料运输过程中的扬尘污染减少 80% 。

（二）油污与生活污水处理技术

油污处理采用 “隔油 - 气浮 - 过滤” 组合工艺，某机械维修区设置隔油池（停留时间 2h）去除浮油，隔油池对石油类的去除率达 60%-70%¹² ；气浮装置（溶气压力 0.3-0.4MPa ）可去除乳化油，某工程的气浮处理使石油类浓度从 20mg/L 降至 5mg/L 以下；活性炭过滤器（滤速 8-10m/h ）深度处理残留油污，某施工区的过滤出水石油类浓度 <1mg/L ，满足排放标准。生活污水处理采用 “化粪池 - 生化处理 - 深度过滤” 系统，化粪池（有效容积按人均 0.5m³ 设计）进行初级处理，某营地化粪池对 COD 的去除率达 30%-40% ；生化处理单元（如 A/O 工艺）降解有机污染物，某工程的 A/O 工艺对 COD 的去除率达 80% ，氨氮去除率达 90% ；深度过滤采用石英砂过滤器（滤层厚度 1.2m ），某营地的过滤出水 COD<50mg/L ，氨氮 <5mg/L ，达到排放标准。

三、水质保护措施的有效性评估与优化策略

（一）不同措施的有效性评估

水质保护措施的有效性需从污染物去除率、工艺稳定性等方面评估。悬浮物控制措施中，三级沉淀池对悬浮物的平均去除率达 85% ，某工程监测显示，沉淀池出水悬浮物浓度 <80mg/L ，满足《污水综合排放标准》二级标准；斜板沉淀池的水力停留时间可缩短至 1.5h，较普通沉淀池效率提升 30% ，某拌合站的斜板沉淀池在暴雨期间仍能保持稳定的去除效果。油污处理工艺的组合技术对石油类的总去除率达 95% 以上，某机械维修区的处理出水石油类浓度稳定在 0.8-1.2mg/L ，优于一级排放标准；气浮装置的溶气效率影响处理效果，某工程通过优化溶气罐结构，使气浮效率提升 20% ，处理时间缩短 15%¹³¹_c 。生活污水处理系统的 A/O 工艺对 COD 和氨氮的去除率分别达 85% 和 92% ，某营地的处理出水水质稳定达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准，可回用于绿化灌溉；石英砂过滤器的反冲洗周期影响运行成本，某营地通过优化反冲洗参数，使反冲洗周期从 3 天延长至 5 天，降低了运行能耗。

（二）技术组合优化与工程实践

单一措施的保护效果有限，需根据施工场景进行技术组合优化。对于混凝土拌合区，某工程采用 “沉淀池 + 斜板 + 药剂混凝” 的组合技术，沉淀池（三级）去除大颗粒悬浮物，斜板提升沉淀效率，投加聚合氯化铝（PAC，投加量 50-80mg/L ）强化混凝效果，该组合使悬浮物去除率达 90% 以上，出水悬浮物浓度 <50mg/L_⨀ 对于机械作业区，某水电站采用 “隔油池 + 气浮 + 生物滤池” 的组合，隔油池去除浮油，气浮处理乳化油，生物滤池（填充聚氨酯填料）降解微量油污，该组合使石油类去除率达 98% ，出水石油类 <0.5mg/L_⨀ 。对于生活营地，某工程采用 “化粪池 + MBR 膜生物反应器” 的组合，化粪池预处理，MBR 膜（膜孔径 0.1-0.4μm ）实现泥水分离，该组合对 COD 的去除率达 90% 以上，出水可直接回用于冲厕，某营地的中水回用率达 70% ，年节约水资源 2 万吨。

结语

水利水电工程施工期间的水质保护措施有效性分析，是实现工程生态保护的重要环节。本研究提出的悬浮物控制、油污处理及生活污水处理技术，通过多维度的有效性评估验证了其工程适用性。未来研究可进一步探索智能化水质监测技术的应用，开发基于物联网的施工期水质实时预警系统，同时推动环保材料与工艺的创新，为水利水电工程施工期的水质保护提供更强的技术支撑与实践范式。

参考文献

[1] 徐 俊 珂 . 城 市 河 流 生 态 治 理 项 目 风 险 演 化 研 究 [D]. 西 安 理 工 大学,2024.DOI:10.27398/d.cnki.gxalu.2024.002334.

[2]朱艳婷.安全生态水系项目全过程环境管理优化研究[D].福建工程学院,2023.DOI:10.27865/d.cnki.gfgxy.2023.000445.

[3]杨建辉.晋陕黄土高原沟壑型聚落场地雨洪管控适地性规划方法研究[D].西安建筑科技大学,2020.DOI:10.27393/d.cnki.gxazu.2020.000015.