南美洲水电站泥沙清淤技术

河湖淤泥疏浚及淤泥处理处置技术研究随着城市化进程的加速，河湖淤泥成为城市环境治理中的一大难题。

河湖淤泥在水体内积聚过多，不仅影响水体的自然生态平衡，还会增加河道堤防的安全隐患。

为了有效处理和处置河湖淤泥，各地不断探索研究淤泥疏浚及淤泥处理处置技术，为环境保护和水资源管理提供有力支持。

一、河湖淤泥疏浚技术1. 机械疏浚法机械疏浚法是目前应用较为广泛的一种淤泥疏浚技术，其主要采用各种挖掘设备对水体中的淤泥进行挖掘和清理。

通过挖泥船、挖掘机等工具对淤泥进行疏浚，然后将淤泥转运到固定地点进行处理处置。

机械疏浚法具有作业效率高、能够快速清理淤泥等优点，但是也存在施工难度大、对水生态环境影响大等问题，需要在实际应用中充分考虑环境影响和生态平衡。

2. 生物疏浚法生物疏浚法是利用生物资源对淤泥进行清理和处理的一种疏浚技术。

通过引进具有深根系的水生植物，如芦苇、荷花等，将其种植在河湖淤泥区域，利用植物的根系吸收和固定淤泥，达到清理水体淤泥的目的。

生物疏浚法具有环保、生态友好的特点，但是由于生物疏浚效率较低，处理周期较长，因此在实际运用中需要结合其他疏浚技术进行配合。

二、淤泥处理处置技术1. 淤泥填埋处理淤泥填埋是将清理出的淤泥运输到指定区域，进行填埋处理的一种处置方法。

通过填埋处理可以有效减少淤泥对水体环境的影响，但是也会占用大量土地资源，并可能对地下水造成污染，因此在选择填埋处置地点时需谨慎考虑。

2. 淤泥堆肥处理淤泥堆肥处理是将清理出的淤泥与有机物质等进行混合，利用堆肥技术进行生物降解处理的一种方法。

通过堆肥处理可以将淤泥转化为有机肥料，实现资源的再利用，同时减少对土地资源的占用，是一种较为环保的淤泥处理处置技术。

3. 淤泥热干化处理淤泥热干化处理是利用高温干燥技术将淤泥进行脱水处理，使其含水率降低到一定程度，然后进行热解处理，将有机物质转化为无害的无机物质。

通过热干化处理可以减少淤泥的体积，降低运输和处置成本，但是需要消耗大量能源，同时处理过程中可能产生污染物排放，因此在实际运用中需要严格控制。

㊀收稿日期：２０１９－０６－２８㊀基金项目：国家重点研发计划项目（２０１８ＹＦＣ０４０７４０４）；国家自然科学青年基金资助项目（５１７０９０９４）；中央高校基本科研业务费项目（ＢＺＸ／１８Ｂ１０１－０４）㊀作者简介：刘增辉（１９８８ ），男，江苏徐州人，讲师，博士，主要从事疏浚设备与技术研究工作㊀通信作者：倪福生（１９６１ ），男，安徽无为人，教授，博士，主要从事疏浚设备与技术研究工作㊀Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｅｎｇｈｕｉ．ｌｉｕ＠ｈｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎʌ水文泥沙ɔ水库清淤技术研究综述刘增辉１，２，倪福生１，２，徐立群１，２，顾㊀磊１，２（１．河海大学机电工程学院，江苏常州２１３０２２；２．疏浚技术教育部工程研究中心，江苏常州２１３０２２）摘㊀要：我国水库数量多，淤损率高，严重影响水库的功能㊁安全和综合效益㊂从机械清淤和水力排沙清淤两个方面对水库清淤技术进行了综述，分析了不同清淤技术的适用条件㊁清淤特性及能耗特性，提出了需要开展环保疏浚㊁清淤物无害化处理与资源化利用㊁多种清淤方式有效联合等建议，以推动清淤技术科学发展，实现水库可持续利用㊂关键词：水库；清淤技术；环保疏浚；资源化利用中图分类号：ＴＶ６９７．３㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２０．０２．００２㊀ＡＲｅｖｉｅｗｏｆＲｅｓｅｒｖｏｉｒＤｒｅｄｇｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬＩＵＺｅｎｇｈｕｉ１，２，ＮＩＦｕｓｈｅｎｇ１，２，ＸＵＬｉｑｕｎ１，２，ＧＵＬｅｉ１，２（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ２１３０２２，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｒｅｄｇｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ２１３０２２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｔ：ＩｎＣｈｉｎａ，ｔｈｅｒｅａｒｅａｌｏｔｏｆｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ，ａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｒａｔｅｏｆｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｅｒｉｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｓｒｅｓｅｒｖｏｉｒｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｓａｆｅｔｙ，ａｎｄｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｂｅｎｅｆｉｔｓ．Ｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｄｒｅｄｇｉｎｇａｎｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｄｒｅｄｇｉｎｇ，ｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒｄｒｅｄｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｃｏｐｅ，ｄｒｅｄｇｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒｅｄｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｗｅｒｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｍｏｔｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｄｒｅｄｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄａｃｈｉｅｖｅｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｕｓｅｏｆｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ，ｔｈｅｒｅ⁃ｓｅａｒｃｈｗｏｒｋａｂｏｕｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｄｒｅｄｇｉｎｇ，ｈａｒｍｌｅｓｓｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｒｅｓｏｕｒｃｅｓｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｄｒｅｄｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ；ｄｒｅｄｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｄｒｅｄｇｉｎｇ；ｒｅｓｏｕｒｃｅｓｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ㊀㊀中国是世界上水库数量最多的国家，据‘第一次全国水利普查公报“［１］显示，截至２０１３年，我国水库总库容为９３２３亿ｍ３，占全国河川径流总量的２０％［２］㊂水库作为重要的综合水利枢纽，其各项功能的发挥为解决我国旱涝频发等问题㊁水资源高效利用㊁推动经济发展㊁维持社会稳定提供了重要保障㊂同时，我国水库平均年淤损率为２．３％，是世界上大型水库平均年淤损率的２倍 ４倍，水库淤积问题严重程度高居世界之首［２］㊂泥沙淤积导致的库容损失使水库的各项功能㊁安全保障及综合效益受到影响㊂因此，深入开展水库淤积相关问题的研究，成为摆在水利工作者面前的重要课题㊂多年来，我国在水库清淤方面开展了大量工作，取得了一系列研究成果㊂本文将从机械清淤和水力排沙清淤两个方面，对水库清淤技术方面的研究进行综合论述㊂１㊀机械清淤技术研究水库机械清淤技术是指利用机械设备将已经淤积或进入水库的泥沙清除出库，主要分为常规机械清淤技术和特殊机械清淤技术两类㊂１．１㊀常规机械清淤技术（１）空库干挖㊂空库干挖清淤技术要求在非汛期降低库水位或放空水库，采用常规的挖掘机械进行淤泥㊁沙土的挖掘与运输㊂比如，美国Ｃｏｇｓｗｅｌｌ水库曾采用空库干挖方式进行清淤，并利用所挖泥沙进行工程应用［３－４］㊂空库干挖清淤技术的优点是耗水量小㊁清淤量可控性强㊁清淤彻底，对环境影响相对较小，缺点是需耗费外部动力装备，清淤范围小㊁清淤成本高㊂（２）挖泥船清淤㊂挖泥船清淤技术是指利用挖泥船对水库指定区域进行清淤，主要优点是耗水量小㊁机动性强，不受水库调度影响，缺点是清淤能力有限，汛期容易再次淤积，清淤成本较高㊂基于各种类型挖泥船工作特点［５］，最适宜水库清淤的挖泥船主要有绞吸㊃５㊃第４２卷第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀人㊀民㊀黄㊀河㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．２㊀㊀２０２０年２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＹＥＬＬＯＷ㊀ＲＩＶＥＲ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｆｅｂ．，２０２０㊀㊀式挖泥船㊁耙吸式挖泥船及ＤＯＰ（ＤａｍｅｎＯｎｄｅｒｗａｔｅｒＰｏｍｐ，荷兰语，即达门水下泵）挖泥船，本文重点介绍这三类挖泥船㊂绞吸式挖泥船结构见图１，由绞刀头切削水下淤泥㊁砂砾及岩石等介质，在绞刀头的旋转运动作用下形成固液两相混合物，进而在舱内泵的抽吸作用下途经绞吸管道输送至舱内泵，最终途径排泥管输送到预定地点排放与处理［５］㊂绞吸式挖泥船的类型㊁尺寸及功率范围很广，绞刀头功率从２０ｋＷ到８５００ｋＷ不等，最大挖深可达４５ｍ，最小挖深通常由浮箱的吃水而定［６］㊂绞吸式挖泥船生产能力不仅受切削功率㊁横移功率和水流速度的影响，而且也取决于绞刀头的直径㊂在切削工况准许的情况下，增大切削厚度㊁步幅尺寸及绞刀头尺寸可提高产量㊂图１㊀绞吸式挖泥船我国许多湖库分布在城市周围，受环境工况及运输条件等限制，小型绞吸式挖泥船较为适合㊂同时，这些湖库多为饮用水源地，且底泥中多含有一定程度污染物，因此对其清淤时要求有较高的控制精度，以免清淤过程中造成底泥扩散影响水质㊂基于此，环保绞吸挖泥船应运而生，其在普通绞吸式挖泥船基础上增加了环保绞刀头㊁产量计㊁浊度计㊁高精度导航定位系统㊁多功能数据采集控制器及挖深指示仪等设备，使得系统定位精度和挖深精度大幅提高，可减少超挖疏浚工程量㊂环保绞刀头具有导泥挡板㊁绞刀防护罩㊁绞刀水平调节器，可使绞刀切削轮廓始终与疏浚底泥贴平，被切削的底泥在绞刀防护罩内扰动，既可提高泥泵吸入的混合物含泥量，提高疏浚效率，又可减少底泥挖掘过程中的扩散，避免二次污染㊂此外，采用管道输送串联接力泵船加压技术，可实现底泥的全封闭㊁远距离㊁无堵塞稳定输送，同时可避免底泥在输送过程中泄漏所造成的二次污染㊂耙吸式挖泥船结构见图２，其作业过程为下放耙管，启动泥泵，进而将耙头继续放至与泥层贴合，开始疏浚挖掘作业；挖掘泥沙被泥泵抽吸入泥舱，直至装满泥舱，此时舱内泥水混合物的液面高度由溢流筒调定，但不能超过船舶的最大吃水深度；满舱后，等待吸泥管泥沙抽吸干净，关停泥泵，吊起耙管，加大航速驶向排泥区或吹填区；抵达抛泥区后，采用预定排泥方式排空泥舱疏浚物，然后再次驶返挖掘区域，开始新的作业循环㊂自航耙吸式挖泥船具有自航能力，其调节灵活度高㊁调度费用低㊁输泥距离不受限制，且挖深大（最大挖深可达１５５ｍ），因此应用范围十分广泛［７］㊂针对不同水库的边界条件，可选择不同型号和尺寸的耙吸式挖泥船进行清淤作业，以及选择虹抛岸吹或者管路输送的方法将所挖掘的泥沙运输上岸［８］㊂图２㊀耙吸式挖泥船耙头是自航耙吸船的吸口，是疏浚设备中最重要的部件之一㊂最常见的耙头为荷兰ＩＨＣ耙头和美国加利福尼亚耙头，这两种耙头都是依据泥泵水流造成冲刷的原理研发的，如今通常为这些耙头装配高压射流喷嘴，根据土层挖掘难度考虑是否启动高压冲水泵㊂此外，为高效疏浚淤泥和黏土，设计了淤泥耙头；为高效疏浚硬黏土和密实沙，设计了主动耙头［９］㊂位于偏远地区的水电站，山区公路不易通行㊂传统的挖泥船受船体尺寸和挖掘深度限制，很难适用于上述山区大坝或水库的清淤工程，而荷兰达门疏浚设备公司研制的ＤＯＰ挖泥船（见图３）是最适合的，原因是它易于拆卸和运输，其最大的组件也不会超过一个标准集装箱（２４３８ｍｍˑ１２１９２ｍｍˑ２８９６ｍｍ），并且质量不大，可以用小型起重机装配㊂新推出的达门ＤＯＰ系列挖泥船分别采用ＤＯＰ１５０㊁２００㊁２５０㊁３５０标准，疏浚能力为６００ ２４００ｍ３／ｈ㊂由于使用了潜水式疏浚泵，因此ＤＯＰ挖泥船能够轻松地到达其他挖泥船无法到达的深度，疏浚深度可达１００ｍ㊂此外，国内还引进了全电动ＤＯＰ挖泥船，这对㊃６㊃图３㊀ＤＯＰ挖泥船于偏远山区水库的疏浚维护特别有 吸引力 ［１０］㊂１．２㊀特殊机械清淤技术（１）水力虹吸清淤㊂水力虹吸清淤技术［１１］基于虹吸挖泥船㊁吸头和水下抽沙管道等组成系统，利用水库上下游水位差产生的虹吸作用进行清淤，其系统示意见图４［１２］㊂为提高清淤效率，可借助机械设备进行泥沙搅拌，增大悬浮泥沙浓度㊂在大坝下泄水流无含沙量限制时，该技术适用于坝前的小规模清淤，山西田家湾水库和法国Ｒｉｏｕｍａｊｏｕ水库等［４，１３］曾采用过该技术㊂其主要优点是成本低，设备可拆卸㊁易运输，可结合农田灌溉排沙；主要缺点是有机碎屑容易阻塞管道且清淤范围有限（最大为坝前３ｋｍ）㊂图４㊀水力虹吸清淤系统示意（２）气力泵清淤㊂环保疏浚［１４－１６］是去除河湖㊁水库内源污染的有效手段㊂传统的疏浚方法往往存在疏挖精度低㊁悬浮物易扩散㊁底泥含水率高等问题，这都严重限制了环保疏浚行业的发展和疏浚底泥的处理处置㊂而气力泵生态清淤同步脱水固化技术［１７］可使深水湖库的内源污染底泥大幅削减，疏浚精度可控制在１０ｃｍ之内，该技术已于２０１６年在福建省山美水库生态环保疏浚工程中得到良好应用［１８－１９］，主要包含环保疏浚系统㊁预处理除渣系统㊁调理改性系统㊁脱水固结系统和资源化利用系统㊂采用的特种气力泵生态清淤船装备可对湖库底泥进行高精度疏浚，有效防止超挖㊁漏挖等不良现象产生㊂气力泵清淤系统主要由泵体㊁进出气管㊁排料管㊁空气分配器㊁空气压缩机及水平输料管等组成，其中泵体作为最关键的部件，呈长圆柱状㊂气力泵整个工作过程分为三个阶段：①排气阶段，气力泵气阀打开，抽出泵内空气，随后气力泵气阀关闭；②进料阶段，气力泵进料口阀门打开，泥㊁沙及小石块等物料在水的压力与真空负载作用下快速进入泵体，当泵体内物料填充一定时间后，气力泵进料口阀门自动关闭；③进气阶段，气力泵气阀打开，通入压缩空气不断挤压泵体内的物料，将其由排料口排出，物料排完后排料阀门自动关闭，气力泵气阀再次打开，把残余压缩空气排出泵体，从而继续下一个工作循环㊂底泥通过疏浚管道输送至岸上后，经过预处理过滤除渣㊁催化剂改性反应㊁压滤机脱水固化后，可形成４５ ６５ｍｍ厚的硬质泥饼，可作为烧制陶泥和生态砖的原材料［２０］㊂该技术适用于环保要求严㊁疏浚深度大㊁泥浆含水率高的湖库疏浚项目，可有效降低湖库内源污染，推动疏浚底泥的减量化㊁稳定化和资源化㊂（３）射流船清淤㊂射流船清淤工作原理见图５，水泵抽吸河水泵送至高压水仓，然后由喷嘴阵列喷出高速射流，喷射到喷射区１中，泥沙不断悬浮，逐渐变成水沙混合层㊂随着涡流的持续搅动，原本密度不一的水沙混合层逐渐变成密度均匀的固液悬浮混合层，即过渡区２㊂由于过渡区的密度大于周围水的密度，因此在密度差的作用下混合层开始移动，形成所谓的密度流，带动过渡区２向输运区３不断移动，直到输运到指定清淤地点，完成一次清淤工作［２１］㊂图５㊀射流船清淤工作原理射流船只需借助水流自身动力将悬浮泥沙输送至预定地点，而无需依靠泥泵的抽吸及管路的输送作用，因此整个清淤过程成本相对较低，然而其对工况要求则更高㊂射流船只能应用于深槽㊁深潭等比较狭窄且位能较低的航道，同时疏浚物的主要成分必须是泥或者细砂［２２］㊂针对上述工况，射流船可发挥其能耗低㊁成本小㊁效率高及操作便捷等特长㊂目前，为了扩大应用范围，射流船正逐步通过增大流量和功率等向着大型化发展，且射流船将不再受船型限制，通过将射流装备添加到多功能疏浚船舶或者拖轮上，既可降低成本，又可弥补应用范围狭小的不足㊂（４）射流泵清淤㊂射流泵清淤技术是指运用伯努㊃７㊃利效应［２３］在吸头内产生吸力，从水下抽取水和泥沙的混合物，并经管路运输到指定地点排放，见图６［２４－２５］㊂由图６可知，高压水管内高压水流经喷嘴时流速会增大，混合腔内会出现负压，在负压作用下吸泥管吸入水和泥沙混合物，并与喷嘴射流混合后通过喉管㊁扩散管及排泥管排到指定地点㊂射流泵的主要优点是构造简单且容易加工㊁尺寸和质量均较小㊁价格低㊁安装维修便捷㊁无运动部件㊁便于启闭㊁安全可靠性高，与离心泵串联工作可实现污泥或泥沙的深水清淤；主要缺点是效率较低［２６－２７］㊂图６㊀射流泵结构及原理（５）气动冲淤㊂正常水流挟沙能力弱㊁输沙量少的根源在于水流紊动能力弱，因此水流输沙能力提高的关键在于如何提高水流紊动特性与泥沙上扬速度［２８］㊂而气动冲淤技术是指向河底通入空气，引起气㊁水㊁沙的充分混合，进而产生联合运动，提高水流紊动能力，最终实现冲淤效果㊂现有气动冲淤技术主要包括掺气耙冲淤和通气管路冲淤两大类㊂掺气耙的发展阶段见图７，主要包括单面齿耙㊁双面齿耙㊁掺气耙和改进型掺气耙４个阶段，工效依次提高㊂改进型掺气耙的工作原理：耙体随牵引船移动时将淤泥耙起，并随水流进入到涡流室；布置于涡流室后侧的高压水嘴喷射高压水流对淤泥进行搅动，使淤泥变成较细颗粒，进而形成固液气三相混合的悬浮层，提高水流的输沙能力，达到清淤目的［２９］㊂掺气耙清淤船具有成本低㊁效率高的特点，在维持沿海挡潮闸闸下航道容积㊁防止闸下航道淤积等方面发挥了很大作用㊂自１９８０年起，掺气耙清淤船开始致力于里下河四大港和连云港善后闸下游等航道的清淤保航工作［２９］㊂经过长期施工，减轻了挡潮闸下游的航道淤积，提高了航道排水能力，节约了清淤用水量㊂２００５年８月，江苏省盐城市王港闸下航道利用４套掺气耙清淤设备进行了清淤，共运行１３７４船时，平均工效为６２０ｍ３／船时，成功攻克了困扰其他机械清淤方式的施工难题，避免了 港死闸废 ［３０］㊂图７㊀掺气耙发展阶段㊀㊀通气管路冲淤是指在河床铺埋管路，管路上留有通气孔，空压机将一定压力的气体泵送至通气管路，气泡不断从通气孔冒出，形成上升流挟泥沙上扬，其中沉降速度相对较小的泥沙可以在较弱的水流条件下输送较远的距离㊂针对黄河各水库深度不一的特性，罗勇等［２８］建议在潼关段河底水深较小区域使用时，可选用压力低㊁气量大的空压机；在小浪底水库坝前水深大且要求提高输沙浓度时，可选用气压高的空压机㊂２㊀水力排沙清淤技术研究水力排沙清淤技术是基于合理的水库协调调度方式和时机，利用水库形貌及大坝泄洪设施等条件排沙出库㊂水力排沙清淤主要有３种渠道：异重流排沙㊁滞洪排沙和水力冲沙［３１－３２］㊂２．１㊀异重流排沙技术异重流在水库中的运动过程见图８［３３］㊂含有大量泥沙的浑水进入壅水区后，不断沉降的粗颗粒泥沙便会淤积在进口，逐步形成淤积三角洲；而挟带细颗粒泥沙的浑水开始潜入库底，进而形成底部异重流㊂底部异重流带着泥沙沿库底河床向坝前运行，清水不断掺入，最后流经坝前排沙洞排沙出库㊂图８㊀异重流运动示意当自然异重流动力不足㊁无法高效排沙出库时，塑造异重流便尤为重要［３４］㊂成功塑造异重流的关键是确保水沙边界条件及各水库联合调度方式满足异重流持续运行的临界条件［３５－３７］㊂以黄河为例，在汛前调水调沙过程中，万家寨㊁三门峡与小浪底水库联合调度，㊃８㊃成功塑造了异重流并最终实现排沙出库［３８－４０］㊂汛前塑造异重流总体上可减少水库淤积，特别是在经常发生峰低量小且含沙量高的洪水年份，对保持水库库容尤为重要㊂２．２㊀滞洪排沙技术滞洪排沙［３１］是指水库在汛期低水位运行甚至空库迎汛，当洪水大量入库时，细颗粒泥沙来不及沉积便被水流带至坝前排出库㊂黄河三门峡水库［４１］和新疆头屯河水库［４２］都曾采用过滞洪排沙技术恢复水库库容，提升水库防洪能力㊂大量实测资料表明，实施滞洪排沙时若开闸不及时，则会导致水位壅高；若下泄流量小或滞洪时间长，则水位下降速度慢，浑水在库内滞留过久，将会导致泥沙过多沉降，降低排沙效率［４３－４４］㊂因此，洪水初期排沙效率最高，应第一时间且最大泄流量开闸放水；经过一定时间后，排沙效率降低，此时应减小泄流流量，以节省弃水量㊂滞洪排沙技术弃水量大，因此为充分利用水资源，需将滞洪排沙过程与农田灌溉用水过程有机结合，将排泄的洪水最大限度地进行资源化利用㊂２．３㊀水力冲沙技术水力冲沙技术是指利用自然水力条件或人为水力条件扰动水库的淤积泥沙，以实现冲刷出库，常见的有泄空冲沙和横向冲蚀等方式㊂泄空冲沙具有很强的周期性，适用于季节性利用的水库，其主要利用泄空形成的沿程冲刷和溯源冲刷带走淤积在水库中的泥沙㊂杏子河王瑶水库［４５］和黄河青铜峡水库［４６］都曾多次采用泄空冲沙技术排出大量泥沙，使得水库有效库容得到大幅恢复，同时对库区河道主槽断面形态进行了有效改善㊂横向冲蚀［４７］是指在水库两侧适当高程开挖高渠，或利用滩槽高差开挖小沟槽，引入上游水流进行横向冲沙㊂２００１年，新疆屯头河水库利用横向冲蚀拉沙恢复库容１９１万ｍ３，冲蚀后的渠道扩展至６０ １８０ｍ宽㊁４ １７ｍ深，为后续冲蚀速率的提高创造了有利条件［４２，４８］㊂３㊀结㊀语（１）机械清淤技术发展较为成熟，理论上可实现各种类型水库的清淤，但受成本限制，主要适用于中小型水库或大型水库的局部清淤㊂水力排沙清淤技术利用自然或人为创造的水动力条件进行清淤，排沙能力强㊁效率高，但对水库水动力条件要求较高，适用范围具有一定的局限性㊂（２）为实现水库高效清淤，应进一步研究水库清淤技术的联合运用方式㊂单一水库清淤技术的适用范围和清淤效果存在局限性，若对不同的方法进行优化联合，则有助于发挥更显著的清淤效果㊂如：随着挖泥船等机械清淤设备的不断发展，针对大型水库展开水力排沙和库尾机械挖沙的综合清淤方式研究，以满足整个水库长期高效的清淤需求；当坝前水动力条件无法实现高效冲沙时，可考虑采取强人工干预措施（射流冲刷或气动冲淤）的水库泥沙动态调控技术；开展高速射流冲刷作用下泥沙起动㊁悬移㊁扩散及多相流动问题的研究，以提高坝前泄流浓度，实现坝前高效清淤㊂（３）机械清淤的工程扰动量较大，经常会产生污染物扩散，因此应大力进行生态环保疏浚技术研究，提高控制精度㊁降低二次污染将是未来清淤技术的发展方向之一㊂对于供水水库而言，近年来用于改善水库水质的机械环保疏浚技术日渐兴起㊂在环保疏浚过程中，除了清淤过程中需特别控制污染物的扩散外，做好输送工作以避免出现二次污染也同等重要，这通常需要在疏浚设备上安装特殊装置㊂此外，污染物输送到指定地点后，后续处理方法主要包括过滤㊁除害㊁脱水及固化等㊂如何安全㊁高效㊁经济地对污染物进行处理，是未来环保疏浚继续努力的方向㊂（４）采用合理的清淤技术可将水库泥沙输送至合适的场地进行沉沙㊁分选，进而分别用作改良土壤㊁建筑材料㊁制作砖块及防汛大块石等，实现水库泥沙资源利用的最大化㊂但对于有污染的湖库底泥而言，如何对其进行减量（减少污染底泥含量）化㊁稳定化和无害化处理，从而进一步资源化利用，已成为当前研究的热点㊂参考文献：［１］㊀中华人民共和国水利部．第一次全国水利普查公报［Ｊ］．中国水利，２０１３（７）：６４．［２］㊀邓安军，陈建国，胡海华，等．水库淤损控制与库容恢复研究综述［Ｊ］．人民黄河，２０１９，４１（１）：７－１１．［３］㊀ＰＡＬＭＩＥＲＩＡ，ＳＨＡＨＦ，ＡＮＮＡＮＤＡＬＥＧ，ｅｔａｌ．ＲｅｓｅｒｖｏｉｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎＶｏｌｕｍｅＩ：ｔｈｅＲＥＳＣＯＮＡｐｐｒｏａｃｈ［Ｒ］．Ｗａｓｈ⁃ｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ：ＷｏｒｌｄＢａｎｋ，２００３：７－１４．［４］㊀谢金明，吴保生，刘孝盈．水库泥沙淤积管理综述［Ｊ］．泥沙研究，２０１３（３）：７１－８０．［５］㊀倪福生．国内外疏浚设备发展综述［Ｊ］．河海大学常州分校学报，２００４，１８（１）：１－９．［６］㊀刘厚恕．国外挖泥船发展新态势［Ｊ］．船舶，２００９，２０（６）：１－７．［７］㊀于再红，刘厚恕．国内外中小型耙吸挖泥船动力配置综述［Ｊ］．船舶与海洋工程，２０１０（３）：４１－４６．［８］㊀吴鹏，王刚．疏浚土长距离管道输送技术在环保疏浚工程中的应用［Ｊ］．水运工程，２０１７（增刊２）：３３－３５．㊃９㊃［９］㊀冯沛洪，胡京招，李忠，等．新建６５００ｍ３耙吸挖泥船疏浚系统技术研究［Ｊ］．中国港湾建设，２０１９，３９（１）：７４－７７．［１０］㊀金云珠．达门环保型标准化疏浚设备用于挖泥船改建工程［Ｃ］ʊ中国疏浚协会．２０１４中国（国际）水务高峰论坛河湖健康与生态文明建设大会论文集．北京：中国疏浚协会，２０１５：１５０－１５８．［１１］㊀陕西省水利水土保持厅．水库排沙清淤技术［Ｍ］．北京：水利电力出版社，１９８９：１５１－１５８．［１２］㊀谢金明．水库泥沙淤积管理评价研究［Ｄ］．北京：清华大学，２０１２：７８－８０．［１３］㊀ＢＲＡＢＢＥＮＴＥ．ＲｅｓｅｒｖｏｉｒＤｅｓｉｌｔｉｎｇＭｅｔｈｏｄｓ［Ｊ］．ＨｙｄｒａｕｌｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈ，１９８８，１（１）：１－３２．［１４］㊀张丹，张勇，何岩，等．河道底泥环保疏浚研究进展［Ｊ］．净水技术，２０１１，３０（１）：１－３．［１５］㊀金相灿，李进军，张晴波．湖泊河流环保疏浚工程技术指南［Ｍ］．北京：科学出版社，２０１３：２１－２８．［１６］㊀刘小强，秦俊．大型深水水库环保疏浚方案设计及工程应用［Ｊ］．中国港湾建设，２０１８，３８（１２）：３８－４３．［１７］㊀夏函杰，张雄金．气力泵在生态清淤中的应用［Ｊ］．江苏水利，２００２（１２）：１８．［１８］㊀颜少清．山美水库库区清淤疏浚工程的技术探讨［Ｊ］．科技致富向导，２０１５（１７）：１７１．［１９］㊀颜少清．山美水库库区底泥及清淤疏浚技术［Ｊ］．江淮水利科技，２０１６（３）：３６－３８．［２０］㊀江恩慧，曹永涛，董其华，等．黄河泥沙资源利用的长远效应［Ｊ］．人民黄河，２０１５，３７（２）：１－５．［２１］㊀王楠，何炎平，黄超．射流清淤船技术进展［Ｊ］．船海工程，２０１３，４２（３）：１－６．［２２］㊀王楠．射流清淤船关键技术研究［Ｄ］．上海：上海交通大学，２０１３：３－６．［２３］㊀孙金华，李云，樊宝康，等．基于Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ效应的便携式清淤机设计及试验［Ｊ］．水利水运工程学报，２００９（１）：２９－３３．［２４］㊀第二航务工程局设计研究院科研所．喷射式挖泥船在连云港码头基槽清淤工程中的应用［Ｊ］．水运工程，１９７６（８）：１４－１８．［２５］㊀ＬＩＵＭｅｎｇ，ＺＨＯＵＬｉｎｇｊｉｕ，ＷＡＮＧＺｈｅｎｇｗｅｉ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＣａｖｉｔａｔｉｏｎＩｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｉｎａＣｅｎｔｒａｌＪｅｔＰｕｍｐｗｉｔｈａＬａｒｇｅＡｒｅａＲａｔｉｏａｔＮｏｒｍａｌＣａｖｉｔａｔｉｎｇＣｏｎｄｉ⁃ｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｕｌｔｉｐｈａｓｅＦｌｏｗ，２０１９（１１６）：１５３－１６３．［２６］㊀冯旭松，向清江，吉锋，等．基于模糊控制的疏浚泥射水抽真空装置真空度可调设计［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０１７，３５（１２）：４１－４６．［２７］㊀邹晨海，李红，向清江，等．射流泵装置性能预测方法研究［ＥＢ／ＯＬ］．［２０１９－０４－２６］．ｈｔｔｐ：／／ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３２．１８１４．ＴＨ．２０１９０４２６．１６４７．００８．ｈｔｍｌ．［２８］㊀罗勇，窦希萍，罗肇森．气动冲淤法治理黄河泥沙的一点思考［Ｊ］．水利学报，２００７，３８（增刊１）：２７６－２８２．［２９］㊀许德智，蔡洪卿，陆体成，等．挡潮闸下港道清淤机具的改进及应用［Ｊ］．海洋工程，２００１，１９（２）：７４－７８．［３０］㊀陆体成，张勇，张建德．掺气耙清淤机具在王港闸下港道淤积治理中应用［Ｃ］ʊ左其华，窦希萍．第十四届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集．北京：海洋出版社，２００９：１２４９－１２５０．［３１］㊀曹慧群，李青云，黄茁，等．我国水库淤积防治方法及效果综述［Ｊ］．水力发电学报，２０１３，３２（６）：１８３－１８９．［３２］㊀刘孝盈，吴保生，于琪洋，等．水库淤积影响及对策研究［Ｊ］．泥沙研究，２０１１（６）：３７－４０．［３３］㊀王增辉．多沙河流水库异重流与溯源冲刷过程的数值模拟研究［Ｄ］．武汉：武汉大学，２０１６：１０－１２．［３４］㊀李涛，邹健，张俊华，等．拟焦沙模拟低含沙量异重流运动初步分析［Ｊ］．水科学进展，２０１８，２９（６）：１０２－１０８．［３５］㊀李珍，台树辉．对小浪底水库首次人工塑造异重流的探讨［Ｊ］．水力发电，２００６，３２（２）：６１－６２．［３６］㊀徐建华，董明军，李晓宇，等．２００６年调水调沙期间小浪底库区异重流分析［Ｊ］．人民黄河，２００７，２９（６）：１７－１９．［３７］㊀王婷，曲少军，胡跃斌．２０１７年第１号洪水期间小浪底水库异重流分析［Ｊ］．人民黄河，２０１７，３９（１２）：２７－３０．［３８］㊀李向阳，许立祥，解赞琪，等．２０１４年汛期小浪底库区异重流演进规律分析［Ｊ］．水资源与水工程学报，２０１７，２８（６）：１６３－１６７．［３９］㊀毕东升，蔡彬，张乐天．小浪底水库人工塑造异重流成因分析［Ｊ］．人民黄河，２０１０，３２（８）：２２－２４．［４０］㊀李国英．黄河干流水库联合调度塑造异重流［Ｊ］．人民黄河，２０１１，３３（４）：１－２．［４１］㊀吴保生，邓玥．三门峡水库非汛期控制运用水位对库区泥沙冲淤的影响［Ｊ］．水力发电学报，２００７，２６（２）：９３－９８．［４２］㊀许杰庭，王绍琴，于进江，等．新疆头屯河水库排沙减淤技术的研究与应用［Ｊ］．泥沙研究，２００９（３）：４５－４９．［４３］㊀张银利，高波，安勇平．水库排沙的几种措施［Ｊ］．黑龙江水利科技，２００７，３５（４）：２２５－２２６．［４４］㊀李昆鹏，马怀宝，王瑞，等．三门峡水库降水冲刷机理与规律研究［Ｊ］．人民黄河，２０１２，３４（１０）：３７－４０．［４５］㊀李国安．浅析王瑶水库运行方式与排沙减淤效果［Ｊ］．陕西水利，２００９（６）：１２２－１２３．［４６］㊀范静．青铜峡水库坝前淤积体水力冲刷的数值模拟［Ｄ］．天津：天津大学，２００６：１－５．［４７］㊀康锋．山区性水库的排沙减淤技术研究［Ｄ］．乌鲁木齐：新疆农业大学，２００９：３７－４９．［４８］㊀高柯，张敏，许杰庭．横向冲蚀排沙技术在头屯河水库中的运用［Ｊ］．人民珠江，２００５，２６（３）：６２－６３．ʌ责任编辑㊀翟戌亮ɔ㊃０１㊃。

河湖淤泥处置工程方案河湖是人类重要的水资源，然而由于产业和城市化的快速发展，河湖污染也日益严重。

其中，河湖淤泥问题受到了广泛关注。

河湖淤泥是沉积于河床和湖底的一种淤泥物质。

它通常由粉砂、泥沙、腐殖质等组成，是一种富含养分的有机物。

然而，淤泥也带有大量的重金属、病菌和其他污染物，具有很高的生态风险和环境危害。

因此，淤泥处置成为了河湖治理的重要任务之一。

下面，本文将介绍河湖淤泥处置工程的方案和技术。

河湖淤泥处置工程方案河湖淤泥处置工程包括淤泥清淤、运输、处理和处置四个环节。

1. 淤泥清淤淤泥清淤是处置工程的第一步，其目的是将淤泥从水中清理出来。

淤泥清淤一般使用清淤船或挖泥浆船进行。

船只的工作原理是通过泵吸入淤泥并将其运送到岸边等处理场地。

淤泥清淤前需进行水深测量，以确定需要清淤的淤泥厚度和体积。

2. 运输淤泥清淤后，需要通过船只、汽车等运输工具将其运输到处理场地。

在运输中需要注意淤泥的稳定性，避免淤泥分层、泄漏等问题。

同时，运输路线和方式也需要根据实际情况进行规划，以确保安全、高效和经济。

3. 处理淤泥处理是河湖淤泥处置工程的关键环节之一。

淤泥的处理方式有很多种，包括生物法、物理法、化学法等。

不同的处理方式适用于不同的淤泥特性和处理目标。

生物法是一种通过微生物代谢产生酶解反应分解淤泥的技术，其优势是处理成本低、对生态环境影响小。

物理法一般采用离心、过滤、振荡等技术进行分离和处理。

物理法的优势是处理速度快、操作简单。

化学法则是通过添加化学药剂进行淤泥分解和沉淀等过程，其优势是处理效果显著。

需要注意的是，不同处理方式的使用结果会受到多种因素的影响，如淤泥含水量、温度、PH值等。

因此，处理方案需要根据实际情况进行计算和设计，以确保处理效果达到预期目标。

4. 处置处理完淤泥后，需要将处理后的产物进行合理处置。

淤泥产物包括沉淀物、气体和液体等。

其中，沉淀物和液体需要进行封存或分类处理，以避免延续污染。

气体需要进行收集或净化，以充分利用其能源价值。

河道清淤技术交底1. 背景河道清淤是维护河流健康的重要措施，有效清除淤泥和杂物可提高水域流通能力，防止水患发生。

本文档将交底河道清淤的技术要点。

2. 清淤工具常用的清淤工具有以下几种：- 挖机：适用于大规模淤泥的清除，具有快速、高效的特点；- 抽水机：用于排水，可有效降低清淤过程中水位；- 清淤船：适用于水面上的淤泥清理，具备灵活性和机动性。

3. 清淤流程河道清淤的流程分为以下几个步骤：1. 确定清淤范围和目标：根据实际情况确定清淤的具体范围和目标，如水深、淤泥的种类和厚度等。

2. 准备工作：组织人员和设备，采取安全措施，确保施工过程安全可靠。

3. 挖掘淤泥：使用挖机进行淤泥的挖掘和清理，根据实际情况调整挖掘深度和清理频率。

4. 排除淤泥：使用抽水机排除淤泥中的水分，降低施工现场的水位。

5. 运送和处理：将清理出的淤泥进行妥善处理，遵守环境保护的相关法规。

6. 清淤后的维护：及时巡查和清理河道，保持河流畅通。

4. 安全注意事项在进行河道清淤工作时，需要注意以下安全事项：- 工作人员需佩戴防护用具，如安全帽、安全鞋等，确保人身安全；- 操作清淤设备时，严禁超负荷使用，避免设备故障或意外发生；- 对施工现场进行合理的隔离和标识，防止他人误入危险区域；- 严禁乱倒和乱丢淤泥，遵守环保法规，保护环境。

5. 监督与检查在河道清淤过程中，需要进行监督与检查，确保工作质量和安全。

- 按照相关法规和标准进行监督与检查；- 定期检查清淤施工现场，确保工作符合要求；- 遇到问题及时处理，确保工程顺利进行。

6. 总结河道清淤是保障河流畅通和防止水患发生的重要工作。

在进行清淤工作时，需要合理安排工具和流程，注意安全事项，并进行监督与检查。

通过科学的河道清淤技术，我们能够维护好河流的生态环境，造福人民。

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