泥沙淤積治理技術集錦

1　DHI研究所MIKE模型軟件

DHI(丹麥水力學研究所)研發的水庫模擬系列軟件可以加強水庫泥沙的治理，這些模型的適用范圍覆蓋了小型徑流式水庫至大型蓄水式水庫，適用于幾乎任何形式的閘門、溢洪道和取水口。這些模型還可以用于比選方案的測試，進而有效地應用于工程設計與運行的優化。

DHI適用于水庫模擬的系列模型包括以下幾類。

(1)MIKE11一維模型：用于河道及類似水體的懸移細沙與推移粗沙的輸移模擬，適用于狹長型水庫。

(2)MIKE21二維模型：用于淺水泥沙與變形模擬，主要適用于淺水徑流式水庫，曲線網格模型版本特別適用于長時段模擬。

(3)MIKE3三維模型：用于包括深水蓄水式水庫的各類水體的泥沙輸移模擬。

具體而言，DHI研究所提供的研究包括：

(1) 現狀數據的分析和現場工程的設計與施工；

(2) 基于流域模擬與資料分析的泥沙分析；

(3) 水庫泥沙淤積形態評估、水庫沖沙分析及其效果與環境影響分析；

(4) 徑流式與蓄水式水庫淤積預防措施設計；

(5) 徑流式水庫泥沙處置優化；

(6) 泥沙全過程治理；

(7) 下游河道沖淤影響；

(8) 氣候變化影響。

2　SediCon公司疏浚機

SediCon公司研發的疏浚機可以為取水池和水庫提供可靠的泥沙清淤技術。它采用重力驅動，具有高效率與低水耗特點；采用“定制”設計疏浚水庫，適用于長距離輸沙，且滿足任何需求流量。

取水池、日峰調節水庫和大型蓄水式水庫通常泥沙淤積嚴重，淤積泥沙常為細沙和沙質，但也可能涉及黏粒、卵石、漂石(包括各類泥石流)。SediCon公司表示可為每項工程提供“定制”疏浚機，疏浚機由吸頭(專利)、移動式外管和輕便操作閥組成。

推薦的水力吸沙清淤裝置的主要原理是：利用水庫水位與泄水外管之間的可利用水頭差，泵吸水沙。為避免損失發電用水，疏浚工作適宜在河流有剩余水量時進行。

操作閥系統包括：上游端連接吸頭的管道，通過閥門操作使其可以在各類水體表面自由移動；而在下游端，可移動管道穿越水壩與外管連接，并在水壩下游側設有出口。操作閥還起到吸頭絞盤與操作系統和裝置操作與錨固系統的協調作用。

吸頭的創新在于其特殊的吸沙設計，確保了外管恒定的高含沙狀態，并自動維持含沙量與吸沙力之間的平衡，因此吸頭能夠運用于深水或難以接近的區域，且消除了管道堵塞的風險。

連接吸頭的可移動管道保證了其靈活性，有利于移動吸沙，通過改進吸沙管道，可以達到吸排粗沙的目的，并且已在挪威以外世界各地的大量工程中進行了全面測試。

疏浚運用期間，在穿越水壩所有出口中至少有一個較優出口，在實際水位以下所有高程中至少有一個較優高程。SediCon疏浚機還可以代替倒虹吸得到運用，此時外管翻越水壩。SediCon疏浚機的最大設計長度為1 000 m；疏浚含沙量取決于有效水頭與泥沙特性，但典型含沙量區間為160～400 kg/m3。

疏浚泥沙包括粘性黏土(瞬時剪切力200 kPa)、細沙、沙質、礫石、卵石與漂石(最大粒徑dmax=400 mm)。通過“定制”設計，這一泥沙范圍甚至還可以得到進一步突破。

3　HR Wallingford公司模擬軟件

HR Wallingford公司一維模擬軟件RESSPASS平臺系統可用于長時段水庫泥沙淤積與沖沙計算，該軟件考慮了各種水庫模擬選項，采用特殊水力學“引擎”模塊模擬低能坡水流運動，采用特別方法模擬細沙與黏土輸移。目前，該軟件已經在世界各地水庫淤積研究中得到了成功應用。

該軟件平臺系統基于建模員儲存、組織和運行模型與工具的“集裝箱”，平臺流程采用某一具體模型或工具的標準化運行方式，流程允許一組模型在一個單一圖形用戶界面和一種可控制、可重復和可監控方式下使用。平臺系統內置質量保障體系，以提高建模員的使用效率。

HR Wallingford公司在自行研發中已開發了系列平臺流程以供使用，目前平臺系統已向其他組織開放。使用者既可利用已建立的平臺流程，也可與另外的數值模型一起使用。該公司表示：平臺流程的啟用很簡單，公司網站提供教程指導使用者創建流程；該平臺系統可在微軟系統平臺上運行，也可以在本地或遠程微軟系統或者基于HPC/HTC協議的非微軟系統上進行操作和提交數值模擬任務。

4　EDT公司清堵技術

EDT(埃里克特(Ellicott)疏浚技術)公司最近公布了一項新的技術，即通過設計清除吸泵和鉆頭淤堵，降低多沙環境下的淤堵故障時間。基于公司IMS和MudCat產品生產線，EDT公司正在為其全部水平鉆頭生產線提供名為“泵防護器”(專利申請中)的自動清淤防護裝置。

“泵防護器”是一種高級版本的水平螺旋鉆防沙屏，通過設計允許非干擾水流進入污泥泵，鉆頭每次旋轉時得以清洗。7012HP型疏浚鉆頭每秒鐘旋轉一次，因而泵防護器每秒鐘都可得到清洗，從而確保了最大疏浚水流和最小故障時間。

EDT公司副總裁R.霍頓表示，在多沙地區或者沙質泥沙植被稀疏的地區，淤堵故障時間接近于90%。泵防護器技術在多項工程項目測試中得到了認可，且已經在東南亞、加勒比地區和美國疏浚機中安裝了泵防護器，其故障時間呈指數減少。

泵防護器已在東南亞重度污染水道中得到運用，減少故障時間高達90%。另外，泵防護器還能夠較好地應用于多海草環境，而海草極可能會堵塞傳統泥沙防護器和吸泵。