中小河流清淤疏浚技術研究

于 博

(康平縣自然資源保護與行政執法中心，遼寧 康平 110500)

0 引 言

中小河流治理工程是以生態護坡、清淤疏浚、堤防加固為主，以確保防洪安全、改善河流生態、提高防洪標準為目標的綜合性治理項目。項目要以河道天然現狀為基礎，尊重原有的自然形態，考慮溝道流勢合理性、干流或流域防洪規劃，兼顧上下游、左右岸及區域防洪標準，因勢利導的合理布設。針對不同河段的治理，應遵循后設計、先規劃的原則，統籌整條河流治理防止出現洪水災害轉移。目前，關于中小河流的治理我國相關研究起步較晚，而類似河道的治理國外有許多可以借鑒的成功經驗[1-2]。

為恢復河流原有的過水能力對河道淤積或設障采取清淤疏浚措施，河岸、邊坡和河槽在疏挖后保持較好穩定性。對于需要擴挖的河段，應沿凸岸或灘地較寬的一側擴挖，河線盡量保持順直，原河道與疏挖段進出、口漸變連接，未經充分論證整治河段比降不得隨意改變。工程中盡量利用疏挖土方修筑中上游拓浚河段的堤防，以此減少棄土占地，疏浚土料性質與堤身斷面型式相協調。若土料性質不符合要求，則考慮黏粒含量多少將其堆放于堤腳臨水側或背水側，在一定程度上提高堤身抗滲性和穩定性；此外，應妥善處理下游河段淤泥堆積的問題，以防出現二次污染的現象，條件允許時還可以考慮生態建設和護岸護砌，最大程度的降低對生態環境的破壞。通過實施清灘清障、生態護坡、河道擴挖、濕地保護等措施，有效改善水環境以及促進水體流動，提高河網水系連通性和河道的綜合整治水平[3-6]。

1 清淤疏浚的作用

1.1 河道存在的問題

在治理方面低山丘陵區河道的投資規模較小，大多以投工投勞、分散、零星的小項目為主，項目初期雖取得一定成效，但隨著時間的推移原有基礎設施逐漸老化，加之缺乏全面的整治規劃，中小河流現存問題依然突出，具體如下：

1)河岸防護薄弱。長期以來，在河岸防護建設上河道綜合治理的投資較少，許多河段缺乏有效的護岸，且未能及時修復損壞后的原有護岸，尤其是凹岸存在嚴重的崩塌、淘蝕、沖刷等問題，加之許多跨渠橋阻水嚴重極易造成洪澇災害。

2)河道淤積嚴重。流域內暴雨與干旱相互交替，加之毀林開荒、束窄河床、植被覆蓋率較低等，區域泥石流頻發；現狀河道斷面極不規整，河道內雜草叢生，甚至種植有農作物，河道常年淤積、堵塞情況較為嚴重[7]。

3)生態環境差。近年來，因小型加工業的快速興起、房屋建筑及交通工程的不斷發展，未經處理的生活垃圾、工業廢渣和廢水等大量排入河流，水環境污染、河水流動受阻等問題日趨突出，并嚴重影響著下游及沿河兩岸居民的日常生活。下游河道流速減緩、比降減小、河床抬高，河流水體富營養化嚴重逐漸成為最大的“公共下水道”。河道被大量生長的水草和綠藻等完全覆蓋，河底淤泥、水草與水面漂浮物連成一體，水體透明度、流動性明顯下降，導致河流水環境惡性循環、水體自凈功能減弱和生態系統受到嚴重破壞等問題。

4)工程管理不足。由于缺少剛性的考核指標和目標約束，“重建輕管”的現象仍普遍存在，加之后期管理不善及養護監管的疏忽，致使經過治理的河段沒多久又回到原來的狀態，雖投入大量的時間和資金卻并未達到預期的效果。

因此，每到汛期河道洪水就暴漲暴落，普遍存在水打沙壓、洪水沖刷沿河兩岸農田的現象，給當地居民的生產生活帶來嚴重影響，對沿河兩岸農業發展和經濟建設造成巨大損失。

1.2 清淤的作用

沖洪積開闊地與峽谷相間的河道多分布于低山丘陵區河道的中上游，而開闊河段人口、農田較集中。峽谷出口的開闊河段以及鄰近進口的河段，易遭受洪水沖刷、洪水淹沒和浸泡，并使得開闊河段河床下游淤積而上游沖刷，整體以淤積為主，呈淤積段長、沖刷段短的特征。淤積的沖洪積沉積物以砂粒、小塊石、碎石等為主，大多為脈石英、砂巖和板巖，礫石所占比例達60%-70%，其磨圓度較好且粒徑多為5-20cm，砂含量所占比例為5%-15%，以細、中砂為主，其他雜質及泥沙含量占比為5%-10%，一般為Ⅳ類開挖等級。下游河段淤積物主要由沖積堆積、淤積堆積、人工堆積等組成，其中沖積堆積有中、細砂和砂礫石；淤積堆積以淤泥質土、淤泥為主；人工堆積以粉質黏土、塊石為主，還有建筑垃圾、生活垃圾和夾雜磚塊等。在不同河段內三類淤積物所占比例有所差異，淤積堆積在大的轉彎河段和滾水壩前明顯增加，所占比例>40%。

因水體污染和長期的沉積，中小河流普遍存在發黑發臭的現象，污染物含量從上游至下游相對增加，并由砂質層轉變成淤積段。在河道內淤積體形成不規則的河心洲和邊灘，通過對河道的整平、治理河段中心洲和邊灘的清淤疏浚等完成清障處理，結合具體情況清障厚度多為0.3-2.0m，以低于0.5m枯水位為清除深度。遵循盡量保留老土層、適當清除中間層、優先清除嚴重污染表層的原則，對河道內淤泥實行清除整治。河道清障能夠減少洪災損失、降低滯洪影響和洪水位，有利于擴大河道行洪斷面，對農村開闊河段具有明顯的效果。此外，中小河流治理還可與污水收集處理系統的建設相結合，通過建設規整河道邊界防止構筑物侵占河道，以此改善水體環境以及提高區域河段水質[8]。

2 河流清淤疏浚技術

2.1 清淤技術方案

將常規清淤施工按照是否涉水劃分為帶水、干水兩種作業方式，其中直接利用機械設備吸懸浮淤泥和從水底挖泥的帶水作業模式，具有不影響船舶正常航行、操作方便且施工效率高等優點，但這種方式的供需較為復雜、所應用的設備較多；而干水作業具有效果好、清淤較為徹底、質量易于控制等優點。根據環保、工期等諸多因素以及河道場地實際情況、清淤深度、水文特征，目前低山丘陵區中小河流清淤疏浚方案主要有：

1)帶水清淤船清淤：清淤船疏淘比較適用于河面較寬、不斷流的河道，其基本原理是利用泵將河水與淤泥攪拌成的泥漿吸走。該方案的清淤效率高、技術先進，且能夠同時開展挖運吹施工，但清淤過程中河道要有一定的水深，對水體產生的影響較大。目前，在平原區河道和部分低山丘陵區下游河段，該清淤方式的應用較為普遍。

2)干水機械清淤：對于條件允許的河道可以利用推土機、挖掘機等機械，在河道內或河岸上直接疏挖，這種機械清淤方案能夠有效避免二次污染，且具有較高的清淤效率，但受河道寬度與河流水深限制，施工過程中不同機械設備相互干擾。

目前，機械清淤比較適用于低山丘陵區河道的中上游段清淤，可利用自卸汽車將挖掘機反鏟開挖的棄料輸送至棄渣場。為充分利用寶貴的土地資源，應遵循少占或不占耕地的原則，在荒地或荒山上建設棄渣場；條件允許時盡量選用棄土造田，以增大耕地面積。從工程實踐出發，許多項目并未充分發揮清淤的作用：①方案審批時嚴格限制了清淤工程投資，一般不超過工程總投資的5%或100萬元。②由于通往渣場的臨時便道工程量較大、難以尋找渣場荒地或荒山、征地意見難以一致、實施過程中業主不重視等原因，通常無法達到預期的清淤要求。③洪水災害轉移未充分發揮清淤的效用，主要是將淤積嚴重、較為狹窄河段的堆積物運移至淤積較輕、比較寬闊的河段。

對此，應考慮中小河流洪水標準普遍較低、河流兩岸多為良田、開闊河段農田和淤積物集中的現狀，以及淤積物主要組成成分和中上游河段的特性，將生態建設、護岸護砌與河流清淤相結合實行臺田治理：先剝離厚度為0.8-1.0m的農田耕作層，集中堆放，再往農田上搬運、攤平河道淤積物，后回填壓實0.3m厚的黏土耕作層，以發揮保水作用，精細平整剩余耕作層后恢復農田。由此以來，既不必征用渣場地就可以消納河道淤積物，又可節省棄渣運輸及道路修建費；此外，可以實現減少災害損失、降低洪水位和提高農田洪水標準的目標，為機械化作業提供有利條件，但也會增加一定的工程費用。目前，雖然在中小河流治理中臺田施工的應用較少，但已普遍應用于水電站庫區建設工程。例如，2009年沅水一級支流辰水的末級水電站成功應用了臺田施工技術：通過挖平庫區米家莊附近的一座小山丘，抬高了8.8km2水田，在減少水田征用的同時還新增了1.07km2的水田，臺田施工取得了滿意的成效。然而，將臺田施工應用于中小河流治理中應與國土部門協調、溝通。

2.2 工程實踐應用

文章以康平縣村屯河道清淤疏浚工程為例，簡要分析河道清淤設計方案。經過現場勘察，康平縣村屯河道存在的主要問題有：河道水環境是鄉村經濟發展、居民安居樂業的重要載體，現有村屯河道“臟、亂、差”現狀情況，已成為嚴重影響居民生活品質提升的制約因素之一；康平縣村屯河道多年未經治理，河道破損、落淤嚴重、過水斷面減小、流速緩慢，在汛期來水時，排水能力低下，對工農業生產和居民的生活造成不同程度的影響；跨渠建筑物存在阻水情況，跨渠建筑物中的22座涵洞均存在不同程度的淤積損壞，對河道水流下泄存在影響，汛期造成嚴重壅水，淹沒道路、農田、林地[9]。

工程治理方案以村屯河道天然現狀為基礎，本著安全可靠、技術可行、實事求是、經濟合理的原則，并且考慮溝道流勢的合理性，因勢利導，兼顧上下游及左右岸，統籌布置，力求防洪效益、環境效益及經濟效益相結合。主要建設包括清灘、清障、擴挖、邊坡防護、阻水建筑物拆除重建、穿堤涵管建設等，根據年度資金安排逐步開展16條河流的河道清淤、土方開挖和漿砌石護坡工作，總長度為6.037km，具體如下：

1)河道工程。①土石方開挖：覆蓋層用59kW推土機推至開挖線邊堆存，下部砂卵石開挖采用1m3反鏟挖掘機挖裝10-20t自卸汽車運至棄渣場堆存。根據現場施工情況，若開挖土料滿足回填土土質要求，這部分開挖土可將利用的土料堆放在一起，以備填筑時利用。②土石方填筑：1m3挖掘機裝車，5-10t自卸汽車運料至現場后，卸至填筑點，59kW推土機鋪料平整，蛙式振動碾碾壓夯實。(不利用開挖土)

2)護砌工程。①漿砌石墻：主要工程內容為護腳基礎開挖、漿砌石護坡的砌筑、土方回填。②土方開挖：采用1m3挖掘機開挖，放置河道中用于基礎回填及堤坡恢復填筑，多余土方采用8t自卸汽車運輸至堤防填筑段，運距3km。③漿砌石墻砌筑：采用自卸汽車運輸所需材料至料場，采用1t翻斗車運輸至工作面附近，人工倒運至工作面，人工采用鋪漿法砌筑塊石。④土方回填：回填料來源于河道清淤土料，采用1m3挖掘機裝8t自卸汽車運輸至工作面，74kW推土機攤平，74kW拖拉機壓實，邊角地段采用2.8kW蛙式打夯機補夯。

3)生態建設工程。主要工程內容為栽種綠籬、栽植灌木，采用8t自卸汽車運輸所需苗木至工作面附近，人工倒運至工作面，人工種植。

渠底清淤、基礎開挖采用1m3挖掘機，每500m渠段配置1臺挖掘機；砌石采用1t機動翻斗車運抵作業面；堤坡填筑、堤防加高培厚采用1m3挖掘機配合74kW推土機集料，74kW拖拉機壓實，局部采用2.8kW蛙夯機壓實。河道清淤整形土方開挖工程量為20471m3，土方回填7719m3，清淤31556m3，漿砌石工程量為7753m3、砂墊層531m3，綠籬6490m，灌木5645株，總工期3個月。

通過對河道的清理疏浚、堤岸的修復，恢復河道的基本功能，減小洪澇災害威脅，并對跨河橋、穿堤涵等配套工程實行改造，解決排澇及百姓出行問題，改善居住環境條件。未來2-3a時間逐步完成中小河道向生態景觀河道的轉變，為村莊人居環境整治做好保障工作，并最終實現中小河道全面治理的目標。

3 結 語

清淤疏浚對減少中小河流災害損失、降低治理河段洪水位等發揮著重要作用，對于低山丘陵區河道還可將生態建設、護岸護砌和清淤疏浚相結合，采取臺田治理措施。村屯中小河流清淤治理時，應考慮實際情況，因地制宜的選擇合適的施工工藝、機械設備和施工方案，這不僅有利于簡化施工過程、提高施工效率和降低工程成本，而且可有效防止二次污染，避免周邊居民受河道清淤的影響，保證施工安全與工程質量，并最終實現河道環境美化、水質改善、河道淤泥清除的目的。