清华大学：《圆明园东部湖底防渗工程环境影响报告书》项目环境影响评价（报批稿）第十部分改进方案与环境对策措施.pdf_大学文库

圆明园东部湖底防渗工程环境影响报告书 10改进方案与环境对策措施作为历史上以水景园为特征的皇家古典园林,水系曾是圆明园的核心要素和重要的功能载体。历经一个多世纪的时代动荡和自然变迁,圆明园水体逐步萎缩。自上世纪70年代末启动整治工程以来,在圆明园遗址规划的指导下,山形水系恢复工作得以全面展开。近年来,北京市干旱少雨的气候,以及不断开采地下水造成的地下水位下降, 使得圆明园水域蒸发量和下渗量加剧,在补水紧张的情况下,圆明园出现了部分湖面干涸,水域面积不断减小的局面。为了防止圆明园生态系统的恶化和退化, 保障遗址公园发挥基本规划功能,在目前北京市水资源十分短缺的情况下,圆明园必须采取综合节水与补水措施。 10.1环境影响综合评估圆明园座落在清河古河道上,局部潜水含水层相对封闭。潜水含水层通过上、下游径流和微弱越流交换,与周边地下水发生水力联系。由于受到连续干旱和局部地下水开采的影响,区内地下水位自1997年以来呈持续下降趋势,导致圆明园区地表水的渗漏量增大。圆明园不同湖泊之下的地层渗透性具有较大差异性, 绮春园粘性土层的渗透性较低,渗透系数103cm左右;福海和长春园区中砂砾石地层渗透性强,渗透系数为10-~10°cm/s。防渗工程实施前,若不考虑区域地下水位的持续下降,圆明园东部湖水最大渗漏量为3634万m3/a。若考虑现状区域潜水水位持续下降,圆明园东部全部采用土工膜防渗,湖水年渗漏量为48.5 万m3,圆明园区的潜水位以每年0.11-0.2m速度下降圆明园各水体的水质存在一定程度的空间差异,在相同的外界扰动情况下, 长春园的水体水质较为敏感,而福海的水质则相对较为稳定。因此,在长春园水质水量维护中,应尽可能以更高的标准构建其底栖和水生生态系统,并强化水体交换。铺设防渗膜阻碍了天然地层中地下水的下渗过程,在一定水量补给条件下, 容易在防渗膜上部的底泥中出现营养物质和盐分的积累,从而加大水质恶化的风险。圆明园东部防渗工程的水体受TN、TP的影响较为显著,防渗工程实施后, 217

圆明园东部湖底防渗工程环境影响报告书 217 10 改进方案与环境对策措施作为历史上以水景园为特征的皇家古典园林，水系曾是圆明园的核心要素和重要的功能载体。历经一个多世纪的时代动荡和自然变迁，圆明园水体逐步萎缩。自上世纪 70 年代末启动整治工程以来，在圆明园遗址规划的指导下，山形水系恢复工作得以全面展开。近年来，北京市干旱少雨的气候，以及不断开采地下水造成的地下水位下降，使得圆明园水域蒸发量和下渗量加剧，在补水紧张的情况下，圆明园出现了部分湖面干涸，水域面积不断减小的局面。为了防止圆明园生态系统的恶化和退化，保障遗址公园发挥基本规划功能，在目前北京市水资源十分短缺的情况下，圆明园必须采取综合节水与补水措施。 10.1 环境影响综合评估圆明园座落在清河古河道上，局部潜水含水层相对封闭。潜水含水层通过上、下游径流和微弱越流交换，与周边地下水发生水力联系。由于受到连续干旱和局部地下水开采的影响，区内地下水位自 1997 年以来呈持续下降趋势，导致圆明园区地表水的渗漏量增大。圆明园不同湖泊之下的地层渗透性具有较大差异性，绮春园粘性土层的渗透性较低，渗透系数 10-5 cm/s 左右；福海和长春园区中砂砾石地层渗透性强，渗透系数为 10-1～10-3 cm/s。防渗工程实施前，若不考虑区域地下水位的持续下降，圆明园东部湖水最大渗漏量为 363.4 万 m 3 /a。若考虑现状区域潜水水位持续下降，圆明园东部全部采用土工膜防渗，湖水年渗漏量为 48.5 万 m 3，圆明园区的潜水位以每年 0.11~0.12m 速度下降。圆明园各水体的水质存在一定程度的空间差异，在相同的外界扰动情况下，长春园的水体水质较为敏感，而福海的水质则相对较为稳定。因此，在长春园水质水量维护中，应尽可能以更高的标准构建其底栖和水生生态系统，并强化水体交换。铺设防渗膜阻碍了天然地层中地下水的下渗过程，在一定水量补给条件下，容易在防渗膜上部的底泥中出现营养物质和盐分的积累，从而加大水质恶化的风险。圆明园东部防渗工程的水体受 TN、TP 的影响较为显著，防渗工程实施后

10改进方案与环境对策措如果不能保证适当的水体交换量,有水体富营养化的风险圆明园动植物种类丰富,生态系统类型多样,水域景观和绿地景观优美,具有较好的生态效益和社会效益。由于防渗项目建设前没有进行环境影响评价,施工过程对原有水生生态系统带来了严重的破坏,鸟类、两栖类等随着生境的破坏也日益减少,整个区域的生物多样性锐减。圆明园防渗工程对于周边陆生生态系统有影响,但总体程度不大。施工没有对陆生生态系统带来明显破坏,只有部分缺水时间较长的湖泊岸边的喜湿物种长势有一定的衰落, 铺膜防渗能够形成并维持圆明园区较大的水域景观,在短期内,能够使水生生态系统部分恢复重建。但防渗膜对水交换和侧渗的影响可能会对深根性植物和湖岸边植物的生长产生影响,也会引发未来发生富营养化的潜在风险。由于对土层的翻动,全部撤除防渗膜会对湖泊生态系统再次造成破坏,也有可能错过水生生态系统恢复的最佳时期。在沙石湖底中覆盖粘土层,将有利于底栖生物和水生生态系统的恢复和维持。构建完整的湖泊底栖和水生生态系统对于保证水体水质具有重要影响作用。综上,圆明园东部湖底防渗工程方案存在严重缺陷,缺乏对湖底防渗工程合理性的充分论证,没有实施必要的湖底抗渗能力勘察,没有根据不同水域的水质敏感性差异,采取因湖制宜的防渗方案,没有考虑复合土工膜失效后的渗漏问题如果在项目建设前依法实施环境影响评价,就能够全部或部分地解决这些问题,从而得到生态影响更小、防渗范围和措施更合理、因湖制宜的方案。有鉴于此,需对防渗工程实施整改。鉴于原工程方案的缺陷,考虑工程已基本施工完成的现实,可能的工程改进方案包括全部撤膜填土方案和综合改进方案 10.2全部撤膜填土方案全部撤膜填土方案在目前防渗工程已经大部分完工的现状下,存在一些问题:除绮春园外,福海和长春园湖底地层为砂砾石层,渗透能力强,在原底泥抗渗结构遭到破坏的情况下,撤膜后仍需大量外来粘土防渗,不仅造成资源浪费, 还对粘土产地的生态产生不利影响;实施粘土防渗需要挖除湖底砂砾地层以维持合理的湖底标髙,造成工程土方失衡;全部撤膜填土施工将对园内生态系统造成 218

10 改进方案与环境对策措施 218 如果不能保证适当的水体交换量，有水体富营养化的风险。圆明园动植物种类丰富，生态系统类型多样，水域景观和绿地景观优美，具有较好的生态效益和社会效益。由于防渗项目建设前没有进行环境影响评价，施工过程对原有水生生态系统带来了严重的破坏，鸟类、两栖类等随着生境的破坏也日益减少，整个区域的生物多样性锐减。圆明园防渗工程对于周边陆生生态系统有影响，但总体程度不大。施工没有对陆生生态系统带来明显破坏，只有部分缺水时间较长的湖泊岸边的喜湿物种长势有一定的衰落。铺膜防渗能够形成并维持圆明园区较大的水域景观，在短期内，能够使水生生态系统部分恢复重建。但防渗膜对水交换和侧渗的影响可能会对深根性植物和湖岸边植物的生长产生影响，也会引发未来发生富营养化的潜在风险。由于对土层的翻动，全部撤除防渗膜会对湖泊生态系统再次造成破坏，也有可能错过水生生态系统恢复的最佳时期。在沙石湖底中覆盖粘土层，将有利于底栖生物和水生生态系统的恢复和维持。构建完整的湖泊底栖和水生生态系统对于保证水体水质具有重要影响作用。综上，圆明园东部湖底防渗工程方案存在严重缺陷，缺乏对湖底防渗工程合理性的充分论证，没有实施必要的湖底抗渗能力勘察，没有根据不同水域的水质敏感性差异，采取因湖制宜的防渗方案，没有考虑复合土工膜失效后的渗漏问题。如果在项目建设前依法实施环境影响评价，就能够全部或部分地解决这些问题，从而得到生态影响更小、防渗范围和措施更合理、因湖制宜的方案。有鉴于此，需对防渗工程实施整改。鉴于原工程方案的缺陷，考虑工程已基本施工完成的现实，可能的工程改进方案包括全部撤膜填土方案和综合改进方案。 10.2 全部撤膜填土方案全部撤膜填土方案在目前防渗工程已经大部分完工的现状下，存在一些问题：除绮春园外，福海和长春园湖底地层为砂砾石层，渗透能力强，在原底泥抗渗结构遭到破坏的情况下，撤膜后仍需大量外来粘土防渗，不仅造成资源浪费，还对粘土产地的生态产生不利影响；实施粘土防渗需要挖除湖底砂砾地层以维持合理的湖底标高，造成工程土方失衡；全部撤膜填土施工将对园内生态系统造成

圆明园东部湖底防渗工程环境影响报告书多次干扰,可能错过水生生态系统恢复的有利时期。该方案是对原工程的根本性改造,超出了本环评的范畴,需要进一步论证 10.3综合改进方案由各专题评价结果可知,由于圆明园防渗工程大部分已经完工,造成改进方案中的社会、经济、环境多个目标相互矛盾,因此必须实施多目标综合决策。有鉴于此,圆明园东部防渗工程改造的指导思想是:以防渗工程现状为基础,以“实事求是,因湖制宜,全面统筹,整体优化”为原则,兼顾短期影响和长期效果, 综合考虑工程的环境效益、经济效益和社会效益。 10.3.1尚未铺膜部分的防渗方案虽然目前没有复合土工膜防渗材料在使用过程中产生环境毒性的报道,但其环境友好性低于天然防渗材料。考虑到圆明园是国家重点文物保护单位和遗址公园的特殊性,应该优先选择相适宜的防渗措施。据此,对于圆明园东部湖底防渗工程设计范围内目前还没有实施建设的区域,全面实施天然粘土防渗,厚度≥ 06m。鉴于目前各湖已经疏干,建议分层压实,渗透系数控制在10-°cm/s以下, 顶覆壤土。工程面积为55500m2,其中,长春园10500m2,绮春园45000 10.3.2绮春园除入水口外,在绮春园各湖泊全部撤除已经铺设的复合土工膜。在原设计中, 膜下底土已经压实,继续保留。撤除土工膜后,膜上粘土返回,下部压实,上部尽量铺设原湖底沉积底泥;不设侧防渗措施。绮春园各湖之下均有天然粘土层沉积,分布稳定,厚度大于1.50m,具有很好的抗渗能力,没有必要采取膜防渗措施。绮春园具有合适的粘土资源(底泥粘土地层),易于施工;粘土防渗可以保持一定的渗透水量,从而有利于维持水质和原有的生态环境,适量的水渗透有助于维持局部的水循环。 10.3.3福海福海历史上是大型的皇家游乐水域,目前也是园内水域面积最大的区域,按 219

圆明园东部湖底防渗工程环境影响报告书 219 多次干扰，可能错过水生生态系统恢复的有利时期。该方案是对原工程的根本性改造，超出了本环评的范畴，需要进一步论证。 10.3 综合改进方案由各专题评价结果可知，由于圆明园防渗工程大部分已经完工，造成改进方案中的社会、经济、环境多个目标相互矛盾，因此必须实施多目标综合决策。有鉴于此，圆明园东部防渗工程改造的指导思想是：以防渗工程现状为基础，以“实事求是，因湖制宜，全面统筹，整体优化”为原则，兼顾短期影响和长期效果，综合考虑工程的环境效益、经济效益和社会效益。 10.3.1 尚未铺膜部分的防渗方案虽然目前没有复合土工膜防渗材料在使用过程中产生环境毒性的报道，但其环境友好性低于天然防渗材料。考虑到圆明园是国家重点文物保护单位和遗址公园的特殊性，应该优先选择相适宜的防渗措施。据此，对于圆明园东部湖底防渗工程设计范围内目前还没有实施建设的区域，全面实施天然粘土防渗，厚度≥ 0.6m。鉴于目前各湖已经疏干，建议分层压实，渗透系数控制在 10-6 cm/s 以下，顶覆壤土。工程面积为 55500 m2，其中，长春园 10500m2，绮春园 45000m2。 10.3.2 绮春园除入水口外，在绮春园各湖泊全部撤除已经铺设的复合土工膜。在原设计中，膜下底土已经压实，继续保留。撤除土工膜后，膜上粘土返回，下部压实，上部尽量铺设原湖底沉积底泥；不设侧防渗措施。绮春园各湖之下均有天然粘土层沉积，分布稳定，厚度大于 1.50m，具有很好的抗渗能力，没有必要采取膜防渗措施。绮春园具有合适的粘土资源（底泥＋粘土地层），易于施工；粘土防渗可以保持一定的渗透水量，从而有利于维持水质和原有的生态环境，适量的水渗透有助于维持局部的水循环。 10.3.3 福海福海历史上是大型的皇家游乐水域，目前也是园内水域面积最大的区域，按

10改进方案与环境对策措照圆明园遗址公园规划,该区域以辽阔舒展的水面为特色。福海景区是圆明园恢复工程最早启动的区域。目前该区域以福海水域景观为中心,已经形成了周边物种多样性、稳定立体的水生、湿生、陆生生态系统和连通性良好的景观格局。福海之下的沉积地层以砂砾石层为主,但其上的部分区域有厚约0.3~0.6 的底泥层,具有一定的抗渗能力。但是,目前福海已经完成了防渗膜的施工,原底泥的防渗结构遭到了破坏,掺杂了大量的砂石,渗透能力加大。综合考虑水域功能,需要采取必要的防渗措施。鉴于此,福海区域防渗工程的调整方案应考虑如下需求: (1)有利于维持福海辽阔水域景观和周边多样性的生态格局 (2)要保证福海水体的规划功能 (3)为未来湖底天然防渗能力的形成奠定基础。福海目前已经实施的湖底防渗工程原则上保留,但要作如下改进: (1)目前回填土以砂石为主的区域,去除表层02m的砂土,铺设天然粘土。福海原湖底淤泥土全部回填,保证防渗膜上0.5-0.7m以上的回填土层厚度,为底栖动物创造良好的栖息环境,同时,为未来天然防渗能力的形成奠定基础 (2)除码头周边10m区域外,其他区域的驳岸在保证不影响驳岸结构稳定性的前提下,应保证充分的侧渗,以利于维持福海周边生态系统必要的需水量。 10.3.4长春园长春园是水生动植物观赏水域,也是圆明园生物种类较为丰富的区域。2000 年以后由于缺水,加之长春园位于古河道的核心区,其湖底渗透性能强,水域面积逐步缩小、干涸。大面积的水域消失使得许多水生动植物失去了原有的栖息地, 也是水生生态系统严重受损的区域。长春园位于全园地势最低的水系出口部分, 在供水紧张的情况下,其水量供给的来源难以得到满足。因此在未来的供水方案中,该区域可能要考虑其他的替代水源补给。鉴于长春园的水体水质较为敏感,在水质水量维护中,应尽可能以更高的标准构建其底栖和水生生态系统,并强化水体交换。长春园防渗工程的调整方案应考虑以下要求: (1)满足长春园水生动植物观赏园的定位,为其丰富的水生动植物栖息生长创造适宜的环境和满足水量需求;

10 改进方案与环境对策措施 220 照圆明园遗址公园规划，该区域以辽阔舒展的水面为特色。福海景区是圆明园恢复工程最早启动的区域。目前该区域以福海水域景观为中心，已经形成了周边物种多样性、稳定立体的水生、湿生、陆生生态系统和连通性良好的景观格局。福海之下的沉积地层以砂砾石层为主，但其上的部分区域有厚约 0.3～0.6m 的底泥层，具有一定的抗渗能力。但是，目前福海已经完成了防渗膜的施工，原底泥的防渗结构遭到了破坏，掺杂了大量的砂石，渗透能力加大。综合考虑水域功能，需要采取必要的防渗措施。鉴于此，福海区域防渗工程的调整方案应考虑如下需求：（1）有利于维持福海辽阔水域景观和周边多样性的生态格局；（2）要保证福海水体的规划功能；（3）为未来湖底天然防渗能力的形成奠定基础。福海目前已经实施的湖底防渗工程原则上保留，但要作如下改进：（1）目前回填土以砂石为主的区域，去除表层 0.2m的砂土，铺设天然粘土。福海原湖底淤泥土全部回填，保证防渗膜上 0.5－0.7m 以上的回填土层厚度，为底栖动物创造良好的栖息环境，同时，为未来天然防渗能力的形成奠定基础。（2）除码头周边 10m 区域外，其他区域的驳岸在保证不影响驳岸结构稳定性的前提下，应保证充分的侧渗，以利于维持福海周边生态系统必要的需水量。 10.3.4 长春园长春园是水生动植物观赏水域，也是圆明园生物种类较为丰富的区域。2000 年以后由于缺水，加之长春园位于古河道的核心区，其湖底渗透性能强，水域面积逐步缩小、干涸。大面积的水域消失使得许多水生动植物失去了原有的栖息地，也是水生生态系统严重受损的区域。长春园位于全园地势最低的水系出口部分，在供水紧张的情况下，其水量供给的来源难以得到满足。因此在未来的供水方案中，该区域可能要考虑其他的替代水源补给。鉴于长春园的水体水质较为敏感，在水质水量维护中，应尽可能以更高的标准构建其底栖和水生生态系统，并强化水体交换。长春园防渗工程的调整方案应考虑以下要求：（1）满足长春园水生动植物观赏园的定位，为其丰富的水生动植物栖息生长创造适宜的环境和满足水量需求；

圆明园东部湖底防渗工程环境影响报告书 221 （2）实现圆明园东部湖泊整体水量交换功能；（3）为未来湖底天然防渗能力的形成奠定基础；（4）结合可能的水源补给方案，实施不同的防渗措施。基于此，提出下面长春园的防渗改进方案：长春园湖底设计标高高于 40.7m的区域撤除复合土工防渗膜，底膜垂直升起锚固。防渗膜被撤除的部分回填粘土，厚度≥ 0.5m，压实。其余部分防渗膜保留，去除上部 0.2m 厚的砂土，回填重粘土。不设侧防渗措施。长春园原有底泥层厚度较薄，加之近年缺水干涸，湖底暴露，原有底泥遭到侵蚀，逐步沙化，防渗能力很低。实施防渗工程后，部分膜上的回填土以砂砾石为主。改进方案可以使长春园在高水位时维持一定的下渗量，补充地下水，以利于生态条件的保持；同时，维持圆明园湖泊水质所必须的适量水交换。在低水位时，能够保持基本生态用水，保证水生动植物的基本生境。增铺粘土可为动植物提供适宜的栖息生长环境，维持水域功能；同时为天然防渗能力的恢复奠定基础，以使复合土工膜失去防渗能力时，能够形成自然防渗层，勿需再实施人工防渗工程。 10.3.5 改进方案补水量分析圆明园的补充水量必须纳入北京市水资源的整体管理体系内，在保证圆明园现阶段基本的生态需水量基础上，逐步满足功能需水量。在北京市总体水资源严重不足的问题近期内难于解决的现状下，要扩展补充水源的类别，考虑其他的替代水源方案提供部分水量。圆明园水系的良好水质是维持园内水域健康生态系统功能的重要条件，应从来水水量、水质保证和园内采取必要的水质保持措施两方面加强，同时必须保证基本的水体交换量。 1. 水量保证工况根据“圆明园东部湖底防渗工程”设计，从水量保证角度考虑，设定三种工况如下：

圆明园东部湖底防渗工程环境影响报告书 223 综合上述分析，本环评推荐综合改进方案。 10.4 圆明园东部替代水源——再生水利用建议在目前北京市水资源紧缺的情况下，在圆明园水源补给方案中考虑采用城市污水处理后获得的再生水成为解决圆明园水源问题的可能方案之一。 10.4.1 圆明园再生水补充水源的水质要求（1）按地表水 III 类水体要求的再生水水质标准：按北京市水体功能规划，圆明园福海为《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)III 类水体。再生水补充水源的水质应满足 III 类水体的标准要求。同时，由于圆明园整体坐落于清河古河道上，部分湖泊底部为渗透能力强的砂土层，地表水与地下水之间存在补给关系。因此，如果没有适宜的防渗能力，再生水补充水源的水质还应满足《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)中 III 类水体的标准要求。（2）按地表水 IV 类水体要求的再生水水质标准：圆明园水体目前的实际功能是景观娱乐水体。如果未来圆明园水体功能可以按实际使用功能执行《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002) IV 类标准，再生水补充水源的水质应满足《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T 18921-2002）标准中“娱乐性景观环境用水”的要求，但前提是水体下渗对地下水不造成安全风险。 10.4.2 可用再生水源情况圆明园周边可供其使用的再生水源有肖家河污水厂（二级处理，已建成）出水和清河再生水厂（预计 2006 年建成）出水。肖家河污水处理厂目前的处理水量为 2 万 m 3 /d。清河再生水厂的设计能力为 8 万 m 3 /d，水量充足，可以按照北京市中水价格提供。 10.4.3 再生水作为补充水源的技术经济评价 1. 以肖家河污水处理厂出水为水源达到娱乐性景观环境用水标准的处理方案：针对肖家河污水处理厂二级出水

10 改进方案与环境对策措施 224 的水质，同时结合国内外已有污水再生处理的工程实践，建议的处理流程为： A-O 法脱氮＋消毒。处理费用约 1.1 元/m3。达到地表水 III 类标准及地下水 III 类标准的处理方案：对比地表水 III 类和地下水 III 类标准的要求，在肖家河污水处理厂二级出水的基础上，建议采用的工艺为：微滤＋反渗透＋消毒。处理成本约 4.3 元/m3。 2. 以清河再生水厂出水为水源达到娱乐性景观环境用水标准的处理方案：由于清河再生水厂的设计出水满足《城市污水再生利用景观环境用水水质标准》，可以直接使用。目前北京市中水价格为 1 元/m3。达到地表水 III 类标准及地下水 III 类标准的处理方案：为保证再生水水质满足地表水 III 类及地下水 III 类标准，建议对清河再生水厂出水采用反渗透做进一步处理，处理费用约 3.8 元/m3。由上可知，如果按照目前圆明园地表水 III 类水体的要求，再生水需要经反渗透等深度处理工艺才能达到相应的水质标准要求，处理费用昂贵。如果圆明园部分水体可执行娱乐性景观环境用水标准，可以直接利用清河再生水厂出水作为圆明园的补充水水源。 10.4.4 圆明园再生水利用建议（1）按圆明园目前水体功能规划，再生水处理工艺中必须增加反渗透等深度处理工艺，费用昂贵，经济上有较大难度。（2）如果圆明园水体可按目前的实际功能执行娱乐性景观水体标准，同时接受再生水的湖泊水体下渗对地下水不造成安全风险时，可以考虑利用清河再生水厂出水作为圆明园部分水体（如长春园）的补充水源。（3）为保证安全性，再生水水质应严格满足相关标准。建议有关部门加强对再生水水质的控制和管理。同时圆明园管理部门在再生水使用过程中，也应严格执行有关规定

清华大学：《圆明园东部湖底防渗工程环境影响报告书》项目环境影响评价（报批稿）第十部分 改进方案与环境对策措施

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