水庫(kù)清淤資源化利用難點(diǎn)及方向探索

李 偉，王 蕭，范瑞朋

（中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津 300222）

我國(guó)現(xiàn)有各類水庫(kù)約9.8 萬座，為減輕水旱災(zāi)害，滿足城鄉(xiāng)飲水安全、防洪安全、糧食安全、能源安全等起到重要作用。現(xiàn)有水庫(kù)90%修建于20 世紀(jì)50—70 年代，經(jīng)過數(shù)十年的運(yùn)行，普遍存在不同程度的淤積，降低水庫(kù)供水保障能力和興利效益，削弱水庫(kù)防洪功能，損害水生態(tài)環(huán)境。2012 年，水利部對(duì)山西、陜西、貴州、江西4 個(gè)典型省份水庫(kù)淤積情況進(jìn)行調(diào)查分析。調(diào)查顯示：山西省和陜西省的水庫(kù)淤積率達(dá)到34%，1978—1998 年間陜西省因淤積報(bào)廢的水庫(kù)達(dá)到438 座，其中中型水庫(kù)達(dá)到10 座。南方水庫(kù)淤積問題整體好于北方，但是多數(shù)以上的水庫(kù)存在淤積問題，如江西省現(xiàn)有水庫(kù)9793 座，其中6376 座水庫(kù)存在淤積問題。

水庫(kù)淤積問題已成為水利發(fā)展的“短板”之一。在水利部強(qiáng)調(diào)“固底板、補(bǔ)短板、鍛長(zhǎng)板”的基調(diào)下，解決水庫(kù)淤積問題已刻不容緩。

1 水庫(kù)淤積的危害

1.1 影響水庫(kù)功能發(fā)揮

水庫(kù)功能包括防洪功能、供水、灌溉、發(fā)電、水生態(tài)及水環(huán)境功能。①淤積造成水庫(kù)進(jìn)水口於堵，妨礙泄水、輸水設(shè)施正常運(yùn)用。②淤泥中含有大量厭氧細(xì)菌，在發(fā)酵過程中產(chǎn)生一些酸性或堿性物質(zhì)，對(duì)大壩具有腐蝕作用。長(zhǎng)此以往水庫(kù)的根基會(huì)變得脆弱，影響大壩安全。③水庫(kù)淤積后會(huì)導(dǎo)致大壩受力結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，不利于大壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。④水庫(kù)淤積會(huì)縮短發(fā)電設(shè)備的使用壽命，主要是因?yàn)榇箢w粒泥沙進(jìn)入水輪機(jī)，影響水輪機(jī)的壽命。

1.2 影響水庫(kù)水質(zhì)及水生態(tài)環(huán)境

（1）河流泥沙大多以懸移質(zhì)推進(jìn)，推進(jìn)過程中會(huì)吸附大量污染物，后隨水流向前運(yùn)動(dòng)，遇到大壩時(shí)，水流流速降低，懸移質(zhì)泥沙開始大量沉淀和再懸浮。在這個(gè)過程中污染物也會(huì)在水庫(kù)前沉淀和再懸浮。這些潛在的污染源會(huì)持續(xù)向水中釋放污染物 （鐵、錳、氨氮、總氮和總磷，甚至包含重金屬等有害污染物），這些釋放的污染物對(duì)水質(zhì)的影響是潛在、巨大的。

（2）底泥中釋放的氮、磷是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵影響因子；底泥中的厭氧細(xì)菌繁殖是造成黑臭水體的原因之一。

（3）水庫(kù)淤積的泥沙本質(zhì)上就是一顆不定時(shí)的化學(xué)炸彈，水庫(kù)排沙時(shí)期，下游水體會(huì)產(chǎn)生物理和化學(xué)特性的變化，其主要變化指標(biāo)是含沙量、溶解氧濃度、污染物等，排沙導(dǎo)致的微顆粒泥沙增多和水體溶解氧下降，會(huì)嚴(yán)重影響到下游魚類等水生動(dòng)植物安危。

2 傳統(tǒng)淤泥處置存在問題

水庫(kù)清淤項(xiàng)目的資金來源是最大的問題，傳統(tǒng)水庫(kù)清淤項(xiàng)目資金來源主要為政府財(cái)政支出，淤泥處置方式以傳統(tǒng)脫水外運(yùn)消納為主。傳統(tǒng)淤泥外運(yùn)消納存在消納場(chǎng)地少、污染轉(zhuǎn)移、資源浪費(fèi)、雙向投資等問題。

（1）消納場(chǎng)地少。隨著水保、環(huán)保政策的嚴(yán)格實(shí)施，疏挖的淤泥需消納至固定的場(chǎng)地進(jìn)行集中管理處置，以減少環(huán)境污染。但規(guī)劃的消納場(chǎng)地存在位置偏遠(yuǎn)、數(shù)量少、容量小、消納制約因素多等問題，清淤工程實(shí)施過程中，常常面臨著無場(chǎng)可消或運(yùn)輸距離遠(yuǎn)的問題，消納場(chǎng)地成為制約清淤工程實(shí)施的重要因素，同時(shí)也增加清淤成本。以已實(shí)施完成的北京市南沙河清淤工程為例，最近的淤泥消納場(chǎng)距離清淤場(chǎng)地50 km 左右，造成清淤單價(jià)達(dá)200 元/m3，運(yùn)輸成本成為影響清淤工程的因素之一。

（2）污染轉(zhuǎn)移。經(jīng)過多年沉淀，水庫(kù)底泥中往往包含一定的污染物。以洋河水庫(kù)水生態(tài)修復(fù)工程為例，洋河水庫(kù)內(nèi)的沉積物存在重金屬污染、氨氮超標(biāo)等問題。清淤上岸的淤泥內(nèi)存在污染物，即使運(yùn)送至消納場(chǎng)地，也相當(dāng)于一種污染轉(zhuǎn)移。

（3）資源浪費(fèi)：淤泥是一種資源，淤泥的資源化利用是“推動(dòng)綠色發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生”的重要途徑。例如，淤泥中存在的砂石，經(jīng)回收后可作為建筑用砂利用；產(chǎn)生的淤泥經(jīng)處理后可用于堆肥、綠化土、礦坑修復(fù)、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田、制作免燒磚等。

（4）雙向投資：清淤本身需要產(chǎn)生的費(fèi)用，淤泥運(yùn)輸、處置、消納、環(huán)境保護(hù)、水土保持、占地移民等環(huán)節(jié)同樣需要產(chǎn)生費(fèi)用，這樣對(duì)項(xiàng)目的投資影響很大。

3 資源化利用優(yōu)勢(shì)及存在問題

3.1 資源化利用優(yōu)勢(shì)

相比傳統(tǒng)的處置方式，淤泥資源化利用優(yōu)勢(shì)巨大，是我國(guó)未來發(fā)展的方向。根據(jù)已實(shí)施完成、正在實(shí)施的水庫(kù)清淤工程（如表1），長(zhǎng)蕩湖、玄武湖、恒山水庫(kù)、南沙河、宿鴨湖水庫(kù)、山夾岙水庫(kù)傳統(tǒng)淤泥外運(yùn)消納單方造價(jià)在73～200 元不等，資金來源全部為財(cái)政支出為主；而使用淤積資源化利用的工程以洋河水庫(kù)為例，清淤單方造價(jià)約67 元。同時(shí)，資源化利用產(chǎn)生的收益可完全用于清淤施工，且可產(chǎn)生一定的額外收益。

表1 淤泥處置方案比選

3.2 資源化利用存在問題

以某水庫(kù)清淤工程為例，說明資源化存在問題：

（1）技術(shù)問題。某水庫(kù)清淤物內(nèi)泥沙占比約94%；某水庫(kù)內(nèi)部分區(qū)域存在重金屬污染、營(yíng)養(yǎng)鹽污染及存在較為嚴(yán)重的氟化物污染。在清淤過程中如何減少對(duì)水體的擾動(dòng)、盡量避免因淤泥擾動(dòng)造成水庫(kù)上覆水體的污染是清淤的難點(diǎn)之一；資源化利用過程中如何實(shí)現(xiàn)泥沙分離、淤泥固化，使回收的砂石滿足建筑用砂標(biāo)準(zhǔn)是資源化的難點(diǎn)之一。

（2）市場(chǎng)問題。水庫(kù)清淤總量812 萬m3，工期為2年，產(chǎn)生建筑用砂約1246 萬t，產(chǎn)生泥餅約273 萬t。項(xiàng)目周期短，短時(shí)間產(chǎn)生的淤泥量大，產(chǎn)生的資源化產(chǎn)品難以與本地市場(chǎng)需求進(jìn)行同步匹配，需積極開拓周邊建設(shè)需求體量大的市場(chǎng)。

（3）運(yùn)輸問題。短時(shí)間銷售資源化利用產(chǎn)品，需對(duì)接外地目標(biāo)市場(chǎng)，公路運(yùn)輸不適宜進(jìn)行大批量、長(zhǎng)距離運(yùn)輸，需積極對(duì)接鐵路運(yùn)輸單位，采用鐵路+陸運(yùn)相結(jié)合的方式進(jìn)行運(yùn)輸。

（4）啟動(dòng)資金問題。資源化產(chǎn)品收益可用于平衡清淤工程投資，但在未產(chǎn)生收益前需投入大量資金，包括清淤費(fèi)用、移民占地投資、淤泥處置設(shè)備投入、資源化場(chǎng)地建設(shè)等，這部分投入較大，前期需通過融資的方式解決。

4 資源化問題解決途徑

2021 年11 月10 日，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布的《關(guān)于鼓勵(lì)和支持社會(huì)資本參與生態(tài)保護(hù)修復(fù)的意見》（國(guó)辦發(fā)［2021］40 號(hào)）中提出：鼓勵(lì)和支持社會(huì)資本參與生態(tài)保護(hù)修復(fù)項(xiàng)目投資、設(shè)計(jì)、修復(fù)、管護(hù)等全過程，圍繞生態(tài)保護(hù)修復(fù)開展生態(tài)產(chǎn)品開發(fā)產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、科技創(chuàng)新、技術(shù)服務(wù)等活動(dòng)，對(duì)區(qū)域生態(tài)保護(hù)修復(fù)進(jìn)行全生命周期運(yùn)營(yíng)管護(hù)。該文件的頒布為水庫(kù)清淤資源化利用指明道路，可通過引入社會(huì)資本方的形式解決資源化利用中的技術(shù)問題、市場(chǎng)問題、運(yùn)輸問題及啟動(dòng)資金的問題。

以某水庫(kù)清淤工程為例，水庫(kù)清淤工程采用政企合作的模式，引進(jìn)一家專業(yè)環(huán)保行業(yè)的投資運(yùn)營(yíng)商。該社會(huì)資本方具有豐富的污水處理技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，可解決洋河水庫(kù)清淤過程中重金屬污染、營(yíng)養(yǎng)鹽污染及氟化物污染等問題；該資本方擁有源自德國(guó)的先進(jìn)底泥資源化技術(shù)，在全球范圍內(nèi)擁有數(shù)十座大型底泥資源化處理廠，可在節(jié)省成本的基礎(chǔ)上解決泥沙分離及淤泥固化等問題；該社會(huì)資本方與國(guó)鐵系統(tǒng)有深厚扎實(shí)的合作基礎(chǔ)，全國(guó)范圍內(nèi)與中建、中鐵等大型施工單位有長(zhǎng)期合作，通過鐵路將資源化產(chǎn)品運(yùn)送至北京、雄安等市場(chǎng)進(jìn)行銷售，同時(shí)可與中建、中鐵等大型施工單位簽訂相關(guān)協(xié)議，保證資源化產(chǎn)品的收益，解決資源化產(chǎn)品運(yùn)輸與市場(chǎng)問題。

政府在該過程中嚴(yán)格落實(shí)監(jiān)管責(zé)任，履行監(jiān)管職責(zé)，嚴(yán)格按照河道整治方案組織施工，嚴(yán)控棄砂利用總量，嚴(yán)防私挖亂采，確保工程合法合規(guī)。

5 結(jié)語

（1）水庫(kù)泥沙淤積防治是一項(xiàng)需長(zhǎng)期研究的技術(shù)問題，關(guān)系到水庫(kù)運(yùn)行安全及綜合經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮。水庫(kù)淤積防治不僅依賴于各種清淤技術(shù)的進(jìn)步，更依賴于建立良好的運(yùn)轉(zhuǎn)體制，用需求推動(dòng)研發(fā)，動(dòng)員全社會(huì)力量參與，充分發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)淤積治理的可持續(xù)發(fā)展。

（2）當(dāng)前資源化利用產(chǎn)品比較單一，能產(chǎn)生收益的產(chǎn)品還是以砂為主。社會(huì)資本方更多的關(guān)注短期效益，易將一個(gè)清淤項(xiàng)目做成采砂項(xiàng)目。要解決這個(gè)問題，政府要加強(qiáng)監(jiān)管的同時(shí)，可通過與相關(guān)高校及科研機(jī)構(gòu)合作，結(jié)合水庫(kù)地域特征，研發(fā)高附加值的資源化產(chǎn)品，推動(dòng)綠色發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生。