0 引言

中国计量科学研究院昌平院区蓄水湖面积约为 15000m 2 ，湖底为软质湖底，平均水深 0. 8 ～ 2m，湖内有大量景观鱼。景观湖属暖温带，半湿润大陆性季风气候。春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽，冬季寒冷干燥，四季分明。年平均日照时数2684 小时，年 平 均 气 温 11. 8℃，年 平 均 降 水 量550. 3mm。此景观湖自建成以来，未针对水质水体净化方面采取任何措施，水质污染主要来源于水中各种鱼类的排泄物、饵料、藻类以及空气中的降尘和雨水中氮磷的积累等。目前项目区景观湖水生态系统严重失衡，水体颜色深绿、透明度较低、水体有异味，特别是夏季高温时节，水体问题较严重，极大的影响了景观水体的品质。所以对景观湖水体水质进行治理势在必行。

1 净化方案及设计参数

1. 1 净化方案的选择

目前国内外治理湖泊大致有以下几种方法 ［1］ 。

1)物理法:主要形式包括机械和人工打捞水藻、引水清淤等方法，此方法只能作为辅助手段，缺点是治标不治本，会耗费大量人力物力，效果不明显。

2)化学法［2］ :主要是采用各种化学除藻剂，其效果zui显著，但也zui具有危险性，容易造成二次污染，所以使用时要非常慎重，严格按照要求的用量操作，否则会造成严重后果。

3)生物法:在任何环境，富氧和缺氧的情况下进行微生物降解来清洁环境，但是在人类的活动所造成的污染大大超出自然界本身的修复能力时，环境就会遭到破坏。

4)生态修复［3］ 方法:就是人为地在水域中建立起一个生态系统，无需人类的外在干预，整个生态系统能适应外界环境对它的影响，处在原始的生态平衡状态，和人类共生共存。这种方法思想很好，但实施周期过长，实现难度很大，而且很难在国内推广。

5)人工湿地［4］ 方法:人工湿地作为一种价廉、有效、可广泛应用的生态处理新技术，近年来得到了飞速的发展。目前它已被广泛应用于生活污水、工业废水、采油废水和农业非点源污染的治理与控制等领域，显示出了人工湿地对水质净化方面的优势和潜力。

本工程中采取多种方法组合应用。首先利用山上的自备井作为水源，设置成自动定期、定量往湖里补水，将通往湖里的河道进行清理，避免将大量的泥土冲到湖里;在湖下游设置排水提升设备，把湖里的水提升给景观湖附近的树林作灌溉，这样既有新水补充又能排除旧水，起到了水循环的作用;在湖中心引两条 DN100UPVC 管沿湖底布设提升泵，通过提升泵将湖水提升到山坡的过滤水箱进行过滤，过滤后的水通过排水管从湿地流回湖里，完成整个循环;在上游设置人工湿地，对进入湖里的水再次进行净化。

1. 2 参数设计及设备选型

工程所涉及到的设备共有 4 台水泵:排水泵 2台、湖中央循环水泵 2 台，排水泵型号:80WQ35-20-5. 5，流量35t，扬程20m，功率5. 5kW;湖中央循环水泵型 号: 100WQ50-20-7. 5，流 量 50t，扬 程 20m，7. 5kW;模块式浅层高速过滤器 1 台;紫外线消毒器1 台;四线制超声波液位计 1 个;超声波流量计1 个。

2 河道防水施工技术方案

施工程序:从上往下清理杂草、挖土及碎石，将长期堆砌的碎石及树根杂草清理干净;将河道底部拌土并夯实，铺设混凝土垫层、防水材料以及混凝土防护层铺设。

2. 1 河道清理

主要采用人工清理，后退法开挖。通过人工修整来清理河道内大量的杂草及碎石，多余土方运至指定土场堆放，其它可用于回填的土方推至河岸之外临时堆放，以便用于回填。

2. 2 土方夯实

首先在打夯前将土初步整平，均匀分布至不留空隙。打夯要按一定方向进行，一夯印压半夯印，夯夯相压，行行相连，分层夯打纵横交叉，层层夯实，每层压实不小于 4 遍。修一段，成一段，以防止雨水冲刷。

2. 3 铺设混凝土垫层

按照“基层处理→找标高、弹水平控制线→铺设混凝土→振捣→找平→养护”的工艺流程进行:

1)找标高、弹水平控制线:根据墙上的水平标高线，向下测出垫层标高，有条件时可弹在四周墙上。

2) 铺设混凝土:混凝土垫层厚度不应小于50mm。为了控制垫层的平整度，首层地面须在填土中打入木桩(30mm × 30mm × 200mm)，将水平标高线拉在木桩上做垫层上部的标记(间距 2m 左右)。

3)振捣:用铁锹铺混凝土，厚度略高于找平堆，随即用平板振捣器振捣。厚度超过 20cm 时，应采用插入式振捣器，其移动距离不大于作用半径的1. 5 倍，做到不漏振，确保混凝土密实。

4)找平:混凝土振捣密实后，以墙上水平标高线及找平堆为准检查平整度，高的铲掉，凹处补平。用水平木刮杠刮平，表面再用木抹子搓平。

5)养护:已浇筑完的混土垫层，应在 12 小时左右覆盖和浇水，一般养护不得少于 7 天。

2. 4 铺设防水材料

铺设前将基层整平夯实，压实度达 85% 以上，表面保持平整光滑，不能有明显的空洞。基底层、阳角修圆半径应不小于 30cm，防水土工材料的施工在地基及基底支持层工程验收合格后进行。基础层达到要求后，防水毯沿水流方向顺水搭接，按先坡岸(护岸)后底层的顺序进行。搭接宽度为横向25cm，纵向30cm。铺设过程中应随时检查外观有无破损、孔洞等现象，发现有孔洞或损伤时，进行局部覆盖修补。保护层施工铺设施工完的防水毯，必须于当日完成保护层的施工。

2. 5 浇筑混凝土

材料要求:宜使用 P425 级普通硅酸盐水泥;砂为中砂或粗砂，含泥量不大于 5%。按照“混凝土拌制→混凝土浇筑→混凝土振捣→混凝土养护”的工艺流程进行，其中混凝土的浇筑应注意以下几点:

1)混凝土的下料口距离所浇筑的混凝土表面高度不得超过 2m。如自由倾落超过 2m 时，应采用串桶或溜槽。

2)混凝土的浇筑应分层连续进行，一般分层厚度为振捣器作用部分长度的 1. 25 倍，zui大不超过 50cm。

3)使用插入式振捣器应快插慢拔，插点应均匀排列、逐点移动、顺序进行，不得遗漏，做到振捣密实。移动间距不大于振捣棒作用半径的 1. 5 倍。振捣上一层时应插入下层 5cm，以清除两层间的接缝。平板振捣器的移动间距，应能保证振动器的平板覆盖已振捣的边缘。

4)混凝土不能连续浇筑时，一般超过 2h，应按施工缝处理。

5)浇筑混凝土时，应经常注意观察模板、支架、管道和预留孔、预埋件有无走动情况。当发现有变形、位移时，应立即停止浇筑，并及时处理好，再继续浇筑。

6)混凝土振捣密实后，表面应用木抹子搓平。而对于混凝土的养护，在混凝土浇筑完毕后，应在 12h 内加以覆盖和浇水，浇水次数应能保持混凝土有足够的润湿状态。养护期一般不少于 7 昼夜。蓄水池补水河道防水层施工工艺剖面图如图 1所示。

3 运行模式与分析

3. 1 河道补水

采用定时定量补水，根据每年的雨季和旱季，计划每年 4 ～10 月为补水期，其中 7 ～ 9 月为雨季，设计每年补水 6 ～7 个月，每天补水量设定为 80t，补水 管 道 为 DN100 的 PVC 管 道，zui 大 流 量 为58. 37m 3 /h，每天补水时间约为 1. 8 小时，每年的补水量为 18000t。雨季为 7 ～9 月，补水根据实际情况进行调整;11 ～ 3 月由于冬季气温太低不做补水考虑。

3. 2 排水及灌溉

在湖的下游设置排水设备，把湖里的水向附近的树林作灌溉，在排水末端加设三通阀，一端通往需要灌溉的树林，另一端通往排污管道，在需要灌溉时进行灌溉，其余时段则进行排水处理。每天补进新水约 80t，按照河道渗漏和大湖蒸发量为 18%计算，在维持湖面液面不变的前提下，每天需要排水约 60t，水泵流量选型为 30 ～35m 3 /h，每天排水时间为 1. 7 ～2 小时，此时间段为常规排水时间，可根据每天实际情况进行调整。同时湖面岸边加设了四线制超声波液位计 1 个，当由于降雨等其他原因导致湖面液面高于设定值时，排水泵即自行启动进行排水。

3. 3 河道补水过程水量的损失

结合 GB/T 50600—2010 渠道防渗工程技术规范施工的规定，现场浇筑的混凝土防渗渠道使用年限为 30 ～50 年，允许zui大渗透量为 0. 04 ～0. 14m 3 /m 2 d，取平均值 0. 09m 3 /m 2 d 进行计算，每天河道内存水时间即为补水时间，取平均值 1. 8 小时，河道总面积为 1000m 2 进行计算，水量损失为:

3. 4 湖水循环水泵设计流量

湖中央循环水泵流量为 50m 3 /h，循环时间按照每天8 小时计算，每天循环水量为400m 3 ，40 天可以完成整个湖水循环一遍。

4 结束语

本文净化水循环部分所使用的模块式浅层高速过滤器为水处理系统的预处理设备，可除去水中的悬浮物、颗粒和胶体，降低进水的浊度和 SDI 值;紫外线消毒器采用 C 波段紫外线，可破坏各种病毒和细菌及其他致病体的 DNA 结构，使其无法自身繁殖，以达到消毒的目的。通过本设计，可建立一个长时间依靠系统自身净化能力保证水体清澈的水循环系统。由于计量院昌平院区面积较大，除了本文中提到的大湖，其他还有几处水池和水系统，此设计的完成，为院内整体水系统的改造打下了基础，并提供了重要的借鉴意义。