《我国水利水电工程施工节水现状分析与对策》
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摘 要：节水是解决我国水资源短缺问题和落实国家水安全战略的重要举措.因耗水量、废污水排放量大,水利水电工程施工是我国节水工作开展、节水行动方案落实的重点关注领域.以国内外节水研究成果为基础,梳理水利水电工程施工用水节水现状,分析了水资源循环利用效率不高、施工节水工艺落后、用水定额和用水管理落实不强等问题,研究提出了制定施工期用水节水规划和制度、实行施工用水定额管理和用水计量、优化施工工艺和施工方式、加强废污水循环利用等施工期节水对策建议.研究成果对于优化施工布置和施工工艺,保护生态环境,推动落实节水优先治水方针和国家节水行动方案具有参考价值.
关键词：水利水电工程;施工节水;用水定额;施工工艺;施工期
中图法分类号：TV213.4
文献标志码：A
文章编号：1006-0081（2020）12-0063-05
水利水电工程施工节水是践行“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”新时期治水思路的重要举措.“节水优先”是新时期治水思路的首要内容,进入新时代,我国日益重视节水事务管理和节水规范建设,先后制定出台了《全民节水行动计划》《城镇节水工作指南》《节水型企业评价导则》《国家节水行动方案》《水利部关于开展规划和建设项目节水评价工作的指导意见》等一系列节水政策与规范性文件.特别是2019年《国家节水行动方案》构建了我国农业、工业、城镇等领域节水的基本框架,是今后一段时期我国节水工作开展的主要依据.因此,我国节水法治建设基本实现了有法可依,节约用水逐步成为水资源开發、利用、保护、配置、调度的前提.然而,水利水电工程施工作为“用水大、耗水大、排水大”的重点领域,采取更加有效的节水模式,一方面可实现节约用水,促进水资源高效利用,另一方面可减少废污水排放量,进而降低废污水处理成本.因此,作为节水工作开展和节水法治建设的“试验田”,已有节水政策规范既可成为指导我国水利水电工程施工节水法治宏观管理不可或缺的蓝本,也可为我国开展施工节水提供重要的政策指导.
作为节水工作开展的新领域,水利水电工程施工节水没有可以借鉴的系统工作基础,更缺乏相关研究成果.一些国内学者在农业节水、工业节水、生活节水、建筑施工节水等行业、领域开展了相关节水研究,对于水利水电工程施工期节水具有较强的指导意义,但是这些成果对水利水电施工节水的专门性研究罕有涉及,对施工节水模式、方案的研究更为少见.为弥补当前水利水电工程施工节水模式研究的空白,本文在国内外节水研究进展的基础上,围绕水利水电工程施工节水现状和问题开展了分析研究,提出了水利水电工程施工期的节水模式,可为优化水利水电工程施工布置和施工工艺、优化水厂规模、降低废水处理成本、保护生态环境等提供技术支撑.
1水利水电工程施工节水现状
1、1施工节水研究现状
目前国内绕农业节水、工业节水、生活节水、建筑施工节水等行业、领域开展了相关节水研究,包括节水目标和方法,而对于水利水电工程施工期节水则没有系统、成熟的研究.在水利水电工程施工方面,节水一直未得到重视.针对砂石加工系统,国内有学者提出了干法和湿法生产工艺,采用干式制砂生产工艺或者半干法生产工艺可在一定程度实现节水的目的,但同时应考虑干法工艺带来的粉尘污染.针对混凝土养护工艺,有学者提出了新的方法,如提高外加剂的掺量或使用高效高减水率的外加剂,严格混凝土配比制度,严防混凝土加水过多使表面离析,可在一定程度上减少水的消耗量.目前,水利水电工程施工期产生的废污水处理方式不同,部分工程将处理后的废污水直接排放,部分工程则针对处理后的废污水进行回用,废污水循环利用也是施工期实现节水的有效途径之一.国外研究方面,与水利水电工程施工节水相关的研究主要集中在工业节水和绿色施工等方面.工业节水方面,国外主要通过改进节水工艺和设备、加强污水治理和污水回用、减少取水量和排污量等措施实现节水减污的目的.绿色施工方面,R.B.Fuller提出施工中要通过科学方法和先进技术,使用最少的资源来改善环境.Seunghyun Lee以精益生产理论为基础,形成了施工过程的分析方法,用以减少施工过程的资源浪费.C.K.Vidan-aaraehchi提出要加强施工过程中的废污水回用以及施工用水管理等措施,实现建设施工的可持续发展.一系列相关研究为开展水利水电施工节水工作提供了初步探索和实践基础.
1、2施工节水要求
因水利水电工程施工期用水阶段性强、耗水量大、废污水产生量大,其施工节水成为我国节水工作开展和节水行动方案落实的重要领域.围绕施工节水,我国颁布了《绿色施工导则》《建筑工程绿色施工评价标准》等标准规范,明确将节水作为衡量绿色施工的约束性指标.针对水利水电工程节水,水利部发布了《建设项目水资源论证导则（试行）》《水利水电建设项目水资源论证导则》,要求在开展水利水电建设项目取水许可和水资源论证时,进行取用水合理性和节水潜力分析,对于施工期,提出了要通过优化施工用水工艺、加大废污水回用率等落实节水措施.2019年,水利部印发了《关于开展规划和建设项目节水评价工作的指导意见》,强调对于水利工程项目,要求重点分析水资源配置方案的节水符合性,评估节水措施的可行性以及节水措施的实施效果等.因此,一系列政策规范标准既对水利水电工程施工节水的开展提供了指导蓝本,也对水利水电工程施工节水的实施提出了更高要求.
1、3主要问题
开展施工节水和加强水资源的有效利用是绿色施工的基本要求.我国《绿色施工导则》《建筑工程绿色施工评价标准》明确提出,在满足质量保证等要求的前提下,加强施工过程中水资源的节约利用.水利水电工程施工具有规模大、施工时间长、耗水量大、废水产生量大等特点,需要加强对施工各个环节水资源的用途管制和回收利用.然而,从理论研究和节水现状来看,我国水利水电施工节水技术和管理水平有待进一步提升,存在问题主要表现在以下几个方面.
（1）施工过程中水资源循环利用效率不高.用水粗放、水资源利用效率不高是水利水电施工用水存在的突出问题.一是砂石加工系统、混凝土拌和系统等产生的废污水处理与回收利用率不高,水利水电工程产生的废污水污染物浓度较高,如旭龙水电站施工废污水中SS浓度一般为500～4000mg/L,砂石料加工废水SS浓度高达50000mg/L,产生的废污水需按照污水处理工艺处理后才能达到回收利用的标准,需建设废污水处理设施.而水利水电工程所处地区一般相对偏远,加上水资源充足、水价相对便宜,考虑到投入的废污水处理设施成本高于新鲜耗水水费,部分企业可能选择废污水直接外排,对环境产生污染.二是基坑降水、洞室废水等利用不足.施工现场中基坑降水、洞室废水等大部分被作为废水直接外排,没有得到充分利用.三是对雨水、中水、再生水等非常规用水的利用效率不高,收集利用设施不完善.
（2）施工布置和节水工艺相对落后.水利水电施工用水涉及到多个环节,比如砂石加工系统、混凝土拌和系统等,这些工序耗水量大,但现有的水利水电施工节水工艺尚不完善,采用的施工方法节水效果不理想,如混凝土养护,目前大多采用大面积浇（洒）水方式,混凝土、砂浆搅拌用水常常因计量不准确而造成用水过量.其次,废污水处理工艺需要进一步优化,比如对于砂石加工系统产生的生产废水,目前常采用“石粉回收预处理+絮凝沉淀+机械脱水”的处理工艺,仍存在废水处理效果不佳问题.总体而言,水利水电工程施工布置和工艺相对落后,废污水处理工艺有待改进,水资源利用效率总体不高.
（3）用水定额和用水管理落实不强.用水定额管理和取水计量是水利水电施工节水精细化管理的基础.《水利部关于印发钢铁等十八项工业用水定额的通知》《建筑给水排水设计标准》等标准规范中规定了工业、建筑用水定额或相关要求.针对水利水电工程施工用水定额,目前尚无专门的定额指标,主要参考相关行业标准,因此,需要完善水利水电工程施工用水标准体系.同时,现有水利水电工程施工用水相对粗放,用水定额与用水管理制度尚未真正得到落实,已有节水标准强制性约束效力不够.目前,国内各水利水电工程施工人员和移民生活用水定额一般采用120～150L/（人·d）,公共建筑用水标准按居民生活用水的10%.
（4）施工现场用水管理不完善.目前,大多数的水利水电工程施工用水节水缺乏完善的责任机制,用水管理没有落实到具体的责任人;施工现场节水工作有待进一步规范化、制度化,以形成对施工现场用水管理的强制性约束.用水奖惩机制不完善,缺少对节约用水的激励机制.生活区、办公区生活用水的节水型用水器具普及程度不高,节水卫生器具和配水器具有待进一步推广.
2水利水电工程施工节水研究意义
我国已初步建立起以工业-农业-城镇为重点领域的节水行动框架,节水工作开展保持良好的状态,但通过我国水利水电工程施工节水理论研究与节水现状可以看出,仍存在着施工节水工艺落后、施工废污水回收利用率不高、施工节水管理尚不够精细化等问题.因此,基于节水优先的治水思路,水利水电工程施工期间采取科学的节水方案,能够优化施工布置和施工工艺、降低工程成本、保护生态环境、优化水厂规模等.
2、1优化施工布置和施工工艺
施工布置和施工工艺优化既是施工期节水的实践目标,也是落实节水工作的重要举措.我国《国家节水行动方案》《绿色施工节水标准》等标准规范也明确提出工程施工应合理布局,采用先进的节水工艺.因此,应通过合理布设废水沉淀池、雨水收集池等节水设施,采用先进的砂石干法加工工艺和混凝土养护方法等施工工艺,提高施工技术管理水平和施工效率,实现国家节水行动和绿色施工标准的节水理念和目标要求.
2、2降低工程成本
开展水利水电工程施工节水工作能够取得直接的經济效益.通过节约用水的实施,不仅可以节约水利水电工程施工用水量,减少供水系统的建设和运行成本,而且可以减少废污水的排放量,降低污水收集处理系统的建设和运行成本.另外,通过非常规水资源利用以及分质供水的实施,也减少了供水系统的建设和运行成本.
2、3保护生态环境
节约用水,从内容上讲包括减少水资源使用量、加强水的循环利用、废污水的处理利用、非常规用水的利用等多种内涵,涉及水量节约和水质保护等方面.水利水电工程施工期废污水排放量大,若直接外排将会改变受纳水体水质.而废污水的回用作为节约用水的重要途径,能够有效减少废污水直接排放对环境的不利影响,改善水环境.科学合理的水利水电工程施工节水方案,将供水、用水、节水和污水处理统一规划考虑,可以在一定程度上减少污水排放对河道和施工环境的污染,提升水环境质量和用水水质.
2、4优化水厂规模
实施水利水电工程施工节水,砂石料加工、修配系统、混凝土拌和系统等施工期用水可以回用一部分废污水量,减少新鲜水耗水量,通过对取用水量的分析与比对,采用施工节水后,能够有效减少新鲜水耗水,进一步优化水厂供水规模.
3水利水电工程施工节水模式探讨
3、1制定施工期用水节水规划和制度
在水利水电工程施工现场平面布置图设计时,应当提前制定施工期现场用水节水规划,综合考虑用水、排水、废污水处理等因素,加强对废污水回收利用、非常规用水利用的布局,合理布设废污水处理设施、水循环利用设施、排水管网、雨水收集设施等水资源回收利用设施,编制水利水电工程施工期用水节水工作实施方案.
建立水利水电工程施工现场用水节水制度,制定施工生产、生活用水节水管理办法,规定施工期生产区、生活区用水节水规则以及处罚措施,以规范施工布置区施工人员的用水节水行为.建立施工现场节水目标责任制,以项目经理为施工现场第一节水目标责任人,明确生产区、生活区、办公区节水负责人和监督、执行人员,负责具体落实各岗位节水工作管理职责和施工现场节水日常巡查等任务.加强水利水电工程施工现场节水宣传,重点在现场施工营地的食堂、浴室、员工宿舍、卫生间等生活区设置节约用水标识.
3.2实行施工用水定额管理和取用水计量
用水定额是用水节水管理的微观控制指标,具有很强的技术性.水利水电施工具有用水量大、废污水排放量大等特点,实施用水定额和取水计量可以对水利水电工程施工现场用水节水工作实行精细化管理,实现用水节约化.参考或依据《水利部关于印发钢铁等十八项工业用水定额的通知》《建筑施工计算手册》《城市用水定额管理办法》《建筑给水排水设计标准》等相关标准规范以及国家相关施工用水定额,对水利水电工程施工期所需的工程用水、生活用水分别确定用水定额管理指标,依据用水定额指标,对施工期实行以用水定额和指标为依据的计划用水管理,以指导工程现场施工用水;将用水定额纳入施工合同签订条款,进行计量考核,以此约束合同方履行节水义务.建立健全取用水计量制度,依据我国建筑工程绿色施工相关要求,对水利水电工程施工现场生产区、生活区、办公区等安装单独计量表,实施分开计量,建立用水节水统计台帐.
依据《建筑工程绿色施工评价标准》等相关要求,在水利水电工程施工现场办公区、生活区推广使用节水器具,根据用水水量,合理布设施工现场供水管网,加强对管网和用水器具日常检修,完善供水管网和器具检漏制度,减少漏损率,提高水资源利用效率.
3、3采用先进的节水工艺和施工方式
针对水利水电工程施工期节水目标实现,可优先选择利于节水的施工工艺,采用节水环保生产工艺替代高耗水生产工艺.对水利水电工程施工的砂石料加工系统,可以采用干式制砂生产工艺或者半干法生产工艺,有效减少湿法工艺产生的大量冲洗废水,降低废水处理系统设置成本.对于混凝土拌和系统用水,一方面可以在混凝土搅拌时掺和一定量的减水剂,选择适应性较好的外加剂和水泥品种,能够有效减少耗水量的比例约为5%～20%;另一方面,可以合理控制混凝土用水配置比例,防止混凝土因加水过多造成混凝土表面离析,使混凝土保持足够的富余强度.对于混凝土养护用水,可以通过采用塑料薄膜养护法减少水的用量和流失,也可以采用局部砌砖浇水养护的方式,减少重复养护用水量等.水利水电工程施工中,对于砂石料加工系统、混凝土拌和系统等,采用这种低耗水的生产工艺,能够有效实现水资源的节约以及高效利用.
除了优化生产工艺外,在水利水电工程施工期,充分利用工程所处的地理环境条件,采用先进的循环用水、废污水再生利用等工艺,一方面加强工程所在地节水和水循环利用设施建设,统筹好供水、排水、废污水处理、水循环利用设施的建设和运行,形成工程地用水系统集成优化;另一方面,对于混凝土拌和系统、砂石料加工系统等产生的生产废水和生活污水,采用DH系列高效污水净化器、混凝沉淀法、中和沉淀法、MBR法等先进的污水处理工艺,对处理后的废污水进行循环利用,减少新鲜水取用量和废污水排放量.
3、4开展施工期废污水循环利用
根据施工组织设计,水利水电工程施工废污水主要包括施工过程中产生的砂石料加工系统废水、混凝土拌和系统和养护废水、修配系统废水、混凝土温控废水、基坑废水、生活污水等.其中,砂石加工系统废水、混凝土拌和系统废水、机械修配含油废水等可以处理后回用于本系统,以减少新鲜水取用量;混凝土温控废水循环使用不外排;其他废污水可处理后用于绿化、道路洒水、施工作业面洒水降尘、车辆冲洗等.同时,加强雨水收集、循环利用,结合工程所在地的地理、气候、季节特点,建设雨水收集处理设施,可用于绿化、冲厕等.
4结语
水利水电工程施工节水是落实新时期节水治水思路和“國家节水行动方案”的重要举措.在梳理国内外节水相关研究成果的基础之上,分析了我国水利水电工程施工用水的现状及存在的主要问题,针对突出问题提出了水利水电工程施工期的节水建议,对于优化施工布置和施工工艺、降低工程成本、保护生态环境和优化水厂规模具有重要指导意义.
随着国家节水政策和节水行动的稳步推进,水利水电工程作为节水工作开展的重要领域,逐渐受到重视和关注.本研究弥补了水利水电工程施工期节水领域研究的不足,具有一定的建设性,对同类型水利水电工程施工节水工作的开展具有指导意义.水利水电工程工艺复杂、所处的自然地理环境千差万别,应根据不同工程的实际情况因地制宜地制定合理的节水方案.
（编辑：李慧）
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