中小河道治理中清淤及淤泥處理技術(shù)

摘 要：常用的中小河道清淤技術(shù)包括排干清淤、水下清淤和環(huán)保清淤，本文對三類清淤技術(shù)的基本原理、適用范圍和特點進行對比分析，并探討河道淤泥鈍化處理、堆場處理和資源化處理等淤泥處理技術(shù)，以期對我國當前中小河道清淤治理具有指導意義。

關(guān)鍵詞：河道治理；清淤技術(shù)；淤泥處理技術(shù)

一、河道清淤技術(shù)

當前中小河道清淤工程均以改善水質(zhì)為目的，屬于“環(huán)保清淤”。與航道港口等大規(guī)模疏浚工程不同，中小河道開挖清淤工程更加突出清除河道底泥污染物并解決淤積問題的目的。清淤工程施工越來越具有系統(tǒng)化特征，即清淤前進出徹底的底泥調(diào)查，測量并確定河床河道的形狀特征，分析底泥采樣并確定污染物特征是否超標。中小河道工程量較小，上述準備工作常常被忽略，將對河道清淤處理效果產(chǎn)生不利影響。此外，必須結(jié)合淤泥性質(zhì)、數(shù)量范圍確定清淤方法、淤泥處置技術(shù)和尾水處理模式，適時選擇清淤施工設備，妥善處理淤泥，以有效防止河道的二次污染[1]。

（一）排干清淤

排干清淤方法適用于流量小且不具備防洪排澇航運功能的小型河道。排干清淤是在河道施工段設置臨時圍堰，待河水排干后干挖清淤或水力沖刷清淤。

1.干挖清淤

河道排水完畢后，利用挖掘機開挖河底，并將清理出的淤泥臨時堆放于岸上或由渣土車直接運走。如果河道河堤寬度較大，清淤施工區(qū)域與臨時堆放點存在一定距離，則需要配備中轉(zhuǎn)設備，如利用擠壓式泥漿泵或混凝土輸送泵將清出的流動狀淤泥輸送至河岸臨時堆放點。干挖清淤技術(shù)施工情況直觀可視，可以徹底清除河底淤泥，施工質(zhì)量有保證，且對技術(shù)、設備要求較低，清出的淤泥含水率低，后續(xù)處理較方便。但是，施工前需要利用臨時圍堰徹底排出河水，難度較大，成本較高，而且只能選擇非汛期施工，工期較難選擇和確定。

2.水力沖刷清淤

通過水力沖挖機組的高壓水槍進行河道底泥沖挖，先擾動底泥，待其成為流動性泥漿并匯集至預先準備的低洼區(qū)后，再用泥漿泵吸走，或利用管道輸送至集漿池。水力沖刷清淤技術(shù)具有輸送便利、對機械設備要求不高且施工成本低等特點，但是該技術(shù)所形成泥漿含水率高，大大增加了后續(xù)處理的難度。

（二）水下清淤

水下清淤是通過操作裝置在清淤船上的清淤機具和清淤設備，開挖河底淤泥并利用管道系統(tǒng)將其輸送至河岸堆場的方式。

1.抓斗式清淤

抓斗式清淤船的前臂抓斗直接深入河底，借助油壓驅(qū)動抓斗并按照設定深度插入底泥后關(guān)閉抓斗，取出淤泥，提升回旋至指定位置后開啟抓斗，淤泥便落入就近靠泊的駁泥船中，通過“開挖→回旋→卸泥”循環(huán)作業(yè)完成河道清淤[2]。

清理出的淤泥經(jīng)由駁泥船運至指定的淤泥堆場，將駁泥船上的淤泥卸載至堆場時仍需使用抓斗。

抓斗式清淤方式適合淤泥較厚、河道內(nèi)障礙物較多的情況及拓展河道行洪面的目的。抓斗式清淤船靈活性較大，能有效避免河道垃圾、石塊等障礙物的不利影響，適合在硬土方及雜質(zhì)垃圾較多的河道內(nèi)作業(yè)，施工工藝簡便，投資少，工期選擇靈活。抓斗式清淤船不適用于軟弱底泥河道，往往只清理了河道內(nèi)較硬的淤泥，而忽略了表層軟弱底泥和浮泥。結(jié)合工程實際可知，抓斗式清淤船的淤泥清除率只有30%，且對河道浮泥具有很大的遺漏性以及對底泥具有擾動性，會進一步破壞河道水質(zhì)。

2.泵吸式清淤

泵吸式清淤方式通過將沖挖水槍和吸泥泵安裝在清淤船上的一個圓通罩內(nèi)，并利用沖挖水槍射水攪動底泥的同時由泥漿泵吸出泥漿，再通過管道輸送至淤泥堆場。還可以借助壓縮空氣的動力吸排淤泥，在重力作用下將圓筒狀端口的泵筒沉入河底并陷入淤泥，待指定深度后向泵筒施加負壓，在水靜壓和泵筒負壓的綜合作用下淤泥被吸入筒內(nèi)，采用壓縮空氣將淤泥從筒內(nèi)壓入排泥管，而后輸送至河岸堆場。泵吸式清淤方式設備簡便，適合小型河道清淤施工，在吸入淤泥的同時會吸入大量河水，增大泥漿的后續(xù)處理難度，在河道內(nèi)垃圾較多的情況下，吸泥口容易堵塞。

3.絞吸式清淤

絞吸式清淤方式主要用到絞吸式清淤船，其由浮體、鉸絞刀、上下吸管、吸泥泵等構(gòu)成，絞吸式清淤船橋梁前緣設置鉸刀，借助鉸刀的旋轉(zhuǎn)運動切割并攪動河道淤泥，形成泥漿，清淤船所載離心泵吸入泥漿，待超過清淤船額定排距后串聯(lián)接力泵加壓輸送淤泥至堆場。絞吸式清淤方式適合泥層較厚的大中型河道，該方式通過一體化的挖、運、吹施工和全封閉管道輸送泥漿，避免了泥漿的泄漏和散落，也不會影響河道通航，該技術(shù)施工可以運用GPS回聲探測儀加強控制，精確度高。該方式淤泥清除率在70%左右，但是開放式開挖做法容易加快淤泥中污染物的擴散，影響河道水質(zhì)。

（三）環(huán)保清淤

環(huán)保清淤方式以改善水質(zhì)為目的，盡可能避免清淤施工對水體水質(zhì)造成影響，所以環(huán)保清淤方式對清淤設備的定位精度和開挖精度要求較高，且不允許漏挖或超挖以及淤泥的擾動，避免河道水質(zhì)二次污染。環(huán)保清淤模式下，必須有效保證清淤位置與開挖深度，必須使用專用、高效的清淤設備，如螺旋式清淤裝置、密封旋轉(zhuǎn)斗輪清淤設備等。此類設備在開挖淤泥的同時有效阻隔河水侵入，保證淤泥濃度，有效防止淤泥擴散和河水污濁現(xiàn)象。此外，意大利率先采用的氣動泵淤泥船，主要利用靜水壓力和空氣壓縮效應開挖和清理河底淤泥，疏浚質(zhì)量高，有效避免對底泥的擾動。國內(nèi)當前主要采用改進普通清淤船的清淤機具，使之具備環(huán)保性能并配備高精準度的定位監(jiān)控系統(tǒng)，以提高疏浚開挖精度，并有效降低開挖中二次污染的方法。例如，普遍運用于中小河道、湖泊和水庫的環(huán)保絞吸式清淤方式，配備了專用的具有防淤泥泄漏和擴散功能的環(huán)保鉸刀，可以實現(xiàn)開挖過程中的封閉式低擾動開挖清淤，通過吸泥泵將淤泥吸入全封閉輸泥管道并輸送至堆放區(qū)。

二、河道淤泥處理技術(shù)

河道清淤過程中所產(chǎn)生的淤泥含水量高、硬度強度低，含有大量有毒有害物質(zhì)，必須合理處理清淤后的淤泥，避免對周圍水體和環(huán)境造成二次污染。根據(jù)淤泥本身包括含水率、黏粒含量、礦物種類、污染程度等在內(nèi)的物化形式的不同，可以選擇恰當?shù)挠倌嗵幚砉に嚒⒂倌嗵幚砉に嚰夹g(shù)按照不同角度劃分，詳見圖1，在實際處理過程中，必須結(jié)合淤泥屬性和處理目標，選擇合適的處理技術(shù)。

（一）淤泥是否污染

根據(jù)淤泥污染程度和污染物的屬性，可以將處理技術(shù)分為污染淤泥處理和無污染淤泥處理技術(shù)兩類。包括南水北調(diào)東線工程淮安白馬湖段在內(nèi)的一些地處落后農(nóng)村地區(qū)的水利工程所清理的淤泥污染物含量和氮磷等含量相當?shù)停瑹o重金屬污染，對其可進行資源化處理，如用于燒制磚瓦、還田、土壤化、建筑用地等。而對于污染物超標的淤泥，必須先采取措施降低污染物含量，如采用鈍化穩(wěn)定技術(shù)降低重金屬含量，而后將處理后的淤泥用于路堤或填土等用途。

（二）污染淤泥鈍化處理

工業(yè)發(fā)達地區(qū)的河道淤泥重金屬等污染物嚴重超標，如蘇州河淤泥重金屬含量是當?shù)仄骄降?倍以上，對于該類淤泥應采用鈍化技術(shù)加以處理，即結(jié)合重金屬在不同淤泥中所呈現(xiàn)的活性狀態(tài)，通過添加不同的化學材料將其不穩(wěn)定性態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定性態(tài)，并降低其活性以降低污染。另外，所添加的化學材料還能通過與淤泥發(fā)生化學反應而包裹重金屬，有效控制其浸出，減少重金屬的釋放。

（三）堆場淤泥處置

在淤泥清除并運至堆場后，通過采用堆場周轉(zhuǎn)、表層處理技術(shù)快速促沉淤泥并快速固結(jié)，同時結(jié)合其他技術(shù)實現(xiàn)淤泥堆場周轉(zhuǎn)使用和快速復耕。淤泥堆場周轉(zhuǎn)技術(shù)旨在縮小堆場占地，表層處理技術(shù)則為河岸堤壩后續(xù)施工提供條件，堆場復耕技術(shù)則促使淤泥堆場迅速還耕。

三、結(jié)語

中小河道清淤工程既具有疏通疏浚目的，又具有排澇防洪等積極作用，在改善水質(zhì)、促進水系統(tǒng)生態(tài)健康等方面意義重大。由于工程量小、河道較狹窄、垃圾等污染物數(shù)量較多等原因，中小河道清淤工程難度大且技術(shù)復雜，為此必須因地制宜，結(jié)合河道實際情況選擇恰當?shù)那逵俜绞胶褪┕すに嚒?/p>

參考文獻：

[1]姜穎.淤泥快速固化處置技術(shù)在河湖庫塘清淤中的應用[J].浙江水利水電學院學報，2017（3）：60-63.

[2]侯春芳.中小河道治理中的清淤及淤泥處理技術(shù)[J].河南水利與南水北調(diào)，2015（19）：56-57.