黃帝陵印池公園入水口處清淤方案比選

朱少文

(西安景天水利水電勘測設計咨詢有限公司，陜西 西安 710014)

1 引言

針對印池水下淤積嚴重、水流不暢，池水變質和水環境惡化的問題，經現場查勘，取樣檢測分析確定：印池水環境惡化是底泥內源污染所造成的，而水下大量的污泥淤積才是造成問題的根本。要改善印池以上存在的問題，清除底泥淤積迫在眉睫。只有清除底泥污染源，才能夠持續維持池水面積，保障蓄水總量，有效提升池區水體質量，不斷改善水環境，消除公園運行安全隱患，促進可持續發展。因此，清除印池入水口水下淤積，可為正常引水創造條件，也可為整個印池水下清淤積累經驗。

2 工程概況

印池公園于2011年建成開放，占地面積6.25萬m2。印池取水主要來自于沮河，入水口設置在印池西南角，排水口設置在印池東南角，水流自流出入，水面20萬m2。印池入水口處淤積情況日益嚴重，水質渾濁，部分區域已長滿草類植物。

印池公園存在問題日益突出，主要表現：一是水下淤積嚴重，進入池內水流不暢；二是池水變質，水環境惡化。印池存在的問題直接影響到公園周邊游客及市民休閑、游玩和健身，也有損于黃帝陵景區的整體形象。

3 水文

3.1 河流概況

沮河為北洛河右岸支流，發源于陜甘交界子午嶺東麓沮源關，由西向東在黃陵縣橋山鎮境內附近匯入北洛河，流域面積2488 km2，干流長140 km，河道平均比降3.00‰。沮河流域位于陜北黃土高原南部，地勢西高東低，一般海拔900 m～1400 m，流域植被良好，黃陵縣城以上森林覆蓋率達90.6%，其中橋山林區覆蓋率達98.1%。地形以店頭～建莊聯線為界，分為東西兩部：東部為川塬區，溝壑縱橫，沮河谷地經流水長期侵蝕，基巖出露，階地發育，谷道較寬，一般為300 m～500 m，海拔1000 m～1100 m左右。西部為土石山區，三面環山，南有雙廟梁，北有蛐蜒嶺，西有子午嶺，一般海拔1200 m～1600 m，最高峰雙廟梁海拔1763 m。主要支流包括：大東溝、燕尾溝、丁字溝、柳芽川、西溝、蛾兒溝、神仙溝、殺人溝、百藥溝、李章河、淤泥河、建莊川等。

黃帝陵印池公園水源來自于咀河，取水斷面以上控制流域面積為2269 km2，河道長度為135.54 km，河道平均比降為3.02‰。

3.2 徑流計算

由于印池公園位置與黃陵水文站位置較近，水文控制斷面以上流域面積相差小于5%，根據《延安地區實用水文手冊》相關規定，印池取水斷面處徑流量可直接采用黃陵水文站計算數據。

根據沮河黃陵水文站1967年～2013年天然徑流系列進行頻率計算，按矩法初步估算統計參數，然后采用P-Ⅲ型曲線適線，可得適線后黃陵站的統計參數見表1。

表1 沮河黃陵站年徑流特征值表 單位：億m3

印池公園由于淤積現狀存水量大約40萬m3，根據上述計算在P=95%的保證率下，日均來水量為11.78萬m3，完全滿足印池需水量要求。

4 清淤工程設計

4.1 工程設計原則

印池公園作為黃帝陵景區的一部分，景區內設施配套到位，環境優美，功能多樣，更是市民休息娛樂的重要場所。因此，池區清淤應遵循以下原則：

1)堅持環境友好

清淤不應擾動周邊水體和底泥，底泥輸送和污泥堆放處置必須保障安全、環保，避免二次污染；清淤過程不破壞池區周邊環境，不影響游客和市民正常游覽、休閑活動，保障環境友好和諧。

2)堅持以池為本

清淤過程中不放空池水，始終保持正常水面，維持正常蓄水位和蓄水量，不形成干池。既維護園區水生態環境，達到增水量、保水面、護水質的多重目的，又必須保障印池公園正常運營。

3)堅持經濟高效

應用清淤新技術、新工法，克服機械加人工的傳統作業方式的弊端，適應景區施工要求，提高工作效率，降低成本費用，保障高效、安全，保證工期要求。

4.2 清淤區平面布置

印池公園清淤平面尺度、深度按施工要求和水域沖淤情況設計，本次主要是在印池內進行清淤和疏挖工程，印池平面位置不變。根據印池現狀情況，治理范圍不擴大，不影響印池水域岸線。

4.3 清淤方案比選

隨著清淤疏浚技術的發展，清淤施工已經從傳統的人工清淤逐步轉向高度集約化、一體化的環保清淤。原始清淤辦法需要排空池中水，依靠自然蒸發淤泥水分，蒸發過程中淤泥散發難聞氣味極大影響周邊環境，而且工期無法保證。目前，清淤設備不斷創新，清淤工法不斷完善，清淤技術更加可靠。針對不同工況，最常用清淤技術方式主要有干挖清淤、水利沖挖清淤和水下清淤三種。

(1)干挖清淤

干挖清淤是作業區排干水后，采用挖掘機進行開挖，挖出的淤泥直接由渣土車外運或者置于岸上的臨時堆放點，這種方案清淤徹底，質量易于保證且對技術要求不高，產生淤泥含水率低，易于后續處理，但效率較低，工期難以保障，且影響公園正常運營，易造成周邊環境污染。

(2)水力沖挖清淤

水力沖挖清淤采用水力沖挖機組的高壓水槍沖刷底泥，將底泥擾動成泥漿，流動的泥漿匯集到事先設置好的低洼區，由泥泵吸取、管道輸送，將泥漿輸送至岸上的堆場或集漿池內。水力沖挖具有機具簡單，輸送方便，施工成本低的特點，但這種方法形成的泥漿濃度低，為后續處理增加了難度，施工環境惡劣，工作效率低，工期長。

(3)水下清淤

水下清淤一般包括：抓斗式清淤、斗輪式清淤和絞吸式清淤等幾種方法。抓斗式挖泥船對于極軟弱的底泥，容易造成表層浮泥經攪動后又重新回到水體之中；斗輪式清淤在清淤過程中會產生大量污染物擴散，逃淤、回淤情況嚴重，淤泥清除率在50%左右，清淤不夠徹底，容易造成大面積水體污染；絞吸式清淤是一個挖、運、吹一體化施工的過程，采用全封閉管道輸泥，不會產生泥漿散落或泄露，且施工不受天氣影響，同時采用GPS和回聲探測儀進行施工控制，可提高施工精度。

結合印池清淤工程特點，絞吸式水下清淤相對比較適用。

4.4 淤泥處置方案比選

淤泥處置是河湖清淤的重要環節，根據印池現場查勘，水下淤泥處置擬采用兩種方式。

方案一：淤泥就近處置

經過現場踏勘，印池公園進水口處西北200 m處有一人工池塘，水深3 m，面積約3404.9 m2，將其作為最終淤泥堆場，可以沉淀存放約8000 m3堆泥。采用絞吸式挖泥船進行水下絞吸作業，可以直接將泥漿輸送至人工池塘，然后加入絮凝劑，加速淤泥沉淀，達到就近處置的目的。

(1)修筑沉淀池。利用人工水塘進行淤泥堆放，在水塘出水口處利用編織袋構筑長20 m，高度3 m，底寬4 m，上寬2 m梯形圍堰；排干塘內存水；拆除原有設備等，清理完成后將水塘作為最終淤泥堆場。

(2)淤泥輸送。根據印池底泥淤積情況，按照實際工況和區位，絞吸池底污泥，運用密封管道直接輸送至堆泥場地。

(3)上清液回收。利用水泵對沉淀池上清液抽回湖內再次利用，淤泥沉淀固化。

(4)淤泥堆場整理。徹底清除區域底泥后，使人工水塘沉淀約2.5 m基礎泥層，為來年種植觀賞荷花，形成新的景觀點打下基礎。

主要優點：①施工效率高；②成本小；③工期短；④避免了外運過程污染；⑤無需要堆場，減少了占地賠償，避免了二次污染。

主要缺點：利用棄置人工池塘作為沉淀池堆放淤泥，需要管理單位協調。

方案二：淤泥外運

利用脫水機械進行淤泥脫水固化后，裝入封閉式卡車內集中外運到指定填埋場進行消納處理。在運送淤泥時，隨時派人將道路上灑落的淤泥清掃干凈。

(1)修筑沉淀池。用于加藥攪拌。

(2)機械脫水固化。管輸至板框壓濾機或疊螺離心壓濾機，進行脫水固化，形成泥餅。

(3)泥餅外運。利用專用車輛將脫水固化后的泥餅運至指定棄土場堆放填埋。

(4)恢復場地。撤離機械，拆除沉淀池，恢復綠植。

主要優點：①技術方案成熟；②避免了二次污染。

主要缺點：①成本高；②工藝復雜，工期長；③棄運場地需要占地賠償；④夜間運輸擾民較為嚴重。

上述兩種處理方案比較，印池淤泥處置推薦采用方案一，即利用印池進水口西北方向的人工池塘就地進行淤泥處置。

4.5 方案比選結論

在施工過程中既要保證印池清淤的有效、高效進行，又要解決淤泥堆放過程中的二次污染問題，并且減小工程對周邊環境及游客參觀的影響，故經過現場踏勘及清淤方案和淤泥處置方案比選，推薦采用水下絞吸清淤，淤泥就近處置的方案。

5 結語

印池在黃帝陵景區位置重要，具有獨特的意義，是當地政府依托資源、挖掘內涵，高起點、大手筆地著力打造的以拓展旅游范圍、豐富游覽內容的文化旅游亮點項目；也是改善城區生態環境、推動區域經濟、社會、環境和諧發展的生態景觀工程；更是服務黃陵市民休閑、健身，提高群眾生活質量、提升城市品位的民生工程。印池公園清淤工程的實施能夠保障公園正常運行，有利于黃帝陵景區整體形象的提升。