膠東調水沉沙池清淤方式探討

鮑芳 王均喬

【摘要】本文通過對膠東調水工程沉沙池兩種清淤方式的指標分析，總結各自的優缺點，針對沉沙池現狀，提出了相應泥沙處理方式。

【關鍵詞】沉沙池；清淤方式；探討

山東省膠東調水工程利用打漁張引黃閘引水，經高、低輸沙渠與沉沙池連接，使黃河水在沉沙池經過沉淀后以清水的形式進入輸水河。沉沙池經過二十多年的運行，已嚴重老化，泥沙如何處理是面臨的一個重大課題，需要對泥沙處理方式進行認真總結研究，并提出相應的對策。

1、膠東調水工程沉沙池概況

膠東調水工程沉沙池采用條渠形沉沙池。設計總沉沙面積36k㎡，設9個條渠分期使用，每條使用4-5年，總共可用40年。第一期修建2號沉沙池，修建了第二、第三兩條隔堤，長度分別為5930m與6530m。為減輕與防止周邊土地的洇堿，沿兩條隔堤的外側分別開挖截滲溝。

2、沉沙池泥沙分析

每個引水年度結束后，分別在沉沙池上、中、下游取泥沙土樣，分析淤積物顆粒組成。一九九二年八月山東省水利科學研究所對沉沙池沉積泥沙的顆粒組成進行分析，中值粒徑上游為0.032mm，中游為0.097mm，下游為0.0llmm。通過每年泥沙沉積分布分析，了解上下游淤土性質，用以指導泥沙處理方案的制定。

3、膠東調水工程引水沉沙方案的演變過程

膠東調水引水沉沙工程原設計方案包括輸沙渠和沉沙池兩部分，其中輸沙渠長6KM，分為高、低沙渠，高、低輸沙渠平行，三堤兩渠。在沉沙池使用初期利用低輸沙渠，黃河水自流進入沉沙池，隨著沉沙池不斷淤高，自流引水能力逐步喪失，然后改用泵站揚水，泵站后接高輸沙渠把黃河水送入沉沙池。

膠東調水工程自1989年11月通水，至1993年6月，經過4個引水年度的運行，2號沉沙池沉積泥沙530萬m3，上游段平均高程達11.0m（黃海高程）以上（平均淤高近3.0m），無論從引沙量還是引水年份都已超額完成自流沉沙任務，自流沉沙功能幾乎全部喪失，必須采取措施才能進一步挖掘它的沉沙潛力。但是一方面由于資金不足，渠首泵站一直處于緩建狀態，設計揚水沉沙功能不能實現；另一方面，隨著時間的推移，各種條件都在變化，人們的認識也不斷擴展變化，在泥沙處理方式上，也產生了另一種觀點─以挖待沉方案，即將沉沙池內的泥沙清出，騰出庫容沉積泥沙。1992年下半年和1993年初，通過對其他大型引黃灌區的考察和社會調查，對揚水沉沙方案和以挖待沉方案進行對比論證，通過論證，決定采用多種清淤方式來探索以挖待沉方案的可行性。

4、沉沙池內貼式清淤方案探討及實施

4.1 清淤方式的確定

以挖待沉方案確定以后，對于采用何種清淤方式，何種機具，清淤場、排淤場如何布置，曾做過多種方案比較。清淤部位首先是淤積嚴重、影響引水沉沙的上中游段。經過對多家挖泥船和挖塘機施工隊伍考察，反復論證比較，鑒于當時棄淤場地無法解決，作為應急措施，不得已在沉沙池內沿隔堤兩側各寬100m范圍內貼棄淤，最后確定采用挖塘機施工。

4.2 內貼式清淤規劃

1993年5月，成立了沉沙池清淤工作小組，負責制定清淤方案、施工管理等工作。經現場勘測、規劃，對施工任務、施工布置、施工隊伍的確定、施工管理等諸方面都進行了詳細規劃。清淤范圍為沉沙池上、中游段，長度約4KM。排淤場分別布置在沉沙池內部兩側，鋪底寬度約100m，平均淤高7m，可容納泥沙280萬m3。

4.3 內貼式清淤施工情況

根據挖塘機清淤方案設計，沉沙池挖塘機內貼式清淤，從1993年6月開始實施，選定了禹城水利工程公司（簡稱禹城隊）和博興管理處施工隊（簡稱博興隊）兩家施工隊伍。博興隊承擔了1號、2號排淤場的施工任務，組織了26臺挖塘機，上工人數200人；禹城隊承擔3號排淤場的施工任務，組織45臺挖塘機，上工人數426人。1993年博興隊完成清淤量70.1萬m3，禹城隊完成58.64萬m3，合計完成128.7萬m3，保證了1993年度的引水任務順利完成。

4.4 經濟技術指標分析

1993年挖塘機清淤帶有試驗性質，不僅要驗證挖塘機清淤的可行性，還要取得有關的經濟技術指標。為此設計了一套施工情況報表，要求每10天填報一次，其中開機臺數、時數、上工人數等都是現場管理人員計報，耗電量、耗油量按實際使用數計算，清淤工程量是驗收測量數，電費按當年價格0.3元/kwh、柴油2160元/噸計。

通過表1看出，1993年施工中博興隊由于組織領導比較有力，進場早，行動快，抓住施工的有利時機，施工效率高，能源費為0.46元/m3，而禹城隊進場較晚，正逢雨季，在行動上沒有抓住有利時機，棄淤場圍堰制作困難，窩工嚴重，施工陷于被動，且淤泥顆粒細、透水性差、長時間不沉淀固結，施工效率低，能源費為0.93元/m3。

5、沉沙池挖泥船外清方案的實施

5.1 挖塘機內貼式清淤的局限性

從1993年開始的挖塘機內貼式清淤，開發了2號沉沙池的自流沉沙能力，但從已經完成和已經鋪工的排淤場分布來看，主要沉積泥沙的中上游段沉沙面積減少近一半，不宜再擴大排淤場地。為確保膠東調水工程的正常運行，必須對沉沙池的泥沙處理提出新的辦法。

5.2 沉沙池清淤十年規劃

為使沉沙池的開發運用逐步走向良性循環的道路，在總結自身經驗及借鑒其他引黃灌區成功經驗的基礎上，提出了“化整為零、臨時占用、合理補償、適時還耕”的新思路。按這一思路就是租用沉沙池附近一定面積的低洼鹽堿地作排淤場，每年給予一定的經濟補償，三、四年左右淤完后立即還耕。根據這一思路，1996年清淤工作小組提出了沉沙池清淤十年規劃及第一期實施意見。經實地勘察，選擇了沉沙池附近七塊條形排淤場，這些場地基本上平行隔堤布置，垂直隔堤方向200m左右，可容納泥沙1077萬m3，已鋪工未淤完的內貼排淤場還可放淤190萬m3，共可容納1267萬m3，基本滿足10年使用。根據沉沙池的淤積情況以及內貼排淤場的潛力，在第一期施工規劃中，中游仍以挖塘機清淤，上游和下游在沉沙池外開辟三塊排淤場，采用挖泥船清淤，工期三年。

表2中電費按0.7元/kwh，柴油2300元/T計。

5.3 挖泥船外清方案的實施

1996年5月，經與當地政府協商，達成臨時租地協議，租用土地435.6畝。根據沉沙池十年規劃和第一期實施意見，進行了挖泥船排淤場設計，三塊排淤場可放淤255萬m3。

通過投標選定博興黃河河務局、濱州地區海河管理局、水電十三局一分局三家施工隊分別承擔1號、3號、4號排淤場的施工任務。由于黃河長時間斷流，沉沙池上游無水，博興黃河河務局施工隊挖泥船無法使用，迫不得已改用大功率挖塘機施工，組織挖塘機11臺。濱州地區海河局和水電十三局一分局分別組織兩條80m3/h的挖泥船。經過三年的艱苦拼博，1998年底三塊排淤場地基本達到還耕要求，經實測完成工程量234.7萬m3。

5.4 經濟技術指標分析

挖泥船施工前，我們設計了一套進度報表，施工時各施工隊每10天報一次施工情況，將開機臺數、時數、排距、耗油（電）量等指標據實上報。

6、兩種清淤方式的特點

挖塘機作業機動靈活，進出場方便快捷；排淤場圍堰要求不高，可以分期填筑，大大降低圍堰的填筑費用；各種施工條件要求不高，清淤綜合單價較低。但挖塘機清淤受水位影響較大，無水不能干，水多了也不能干，并且運距較近，尤其是內貼式清淤減少了沉沙池沉沙面積，會影響沉沙效果，不能無限制地擴大內貼排淤場。

挖泥船外排式清淤既可滿足清淤需要，又可以改造沉沙池外側的低洼鹽堿地，適合水下清淤，引水時不影響正常施工；清淤場地比較規整，沒有挖塘機施工那樣留下許多隔堰。但挖泥船清淤對排淤場圍堰要求很高，需一次筑高，不能分期填筑，且圍堰填筑標準要求高，否則在施工后期潰壩的危險性很大。排淤場臨時租用土地、需支付較高的土地占用費，且清淤單價較高。

7、結語

根據兩種清淤方式的特點和沉沙池泥沙淤積的情況，可以采用上游挖塘機施工；中游使用挖泥船清淤；下游先采用挖塘機施工，后期利用挖泥船清淤。這樣采用挖塘機和挖泥船互相配合，取長補短，可以達到最佳工作效果。在沉沙池的不同運用階段，不同部位，靈活機動地采取多種清淤方式，為膠東調水工程開辟一條新的沉沙池清淤之路，使膠東調水工程發揮最大的經濟效益和社會效益。