顧光爐，張有鎖

（中交天航港灣建設工程有限公司，300450，天津）

一、深水水庫概述

永定河因上游流經(jīng)黃土高原，河水含沙量大，素有“小黃河”之稱。永定河流域目前正在運行的水庫達20余座，總庫容10余億m3。近年，流域內的水庫因河沙、工業(yè)固廢、生活垃圾等原因淤積嚴重、水質逐步變差。同時，水庫水深多在10～55 m之間，水深較深，尤以官廳水庫最為典型，其控制的流域面積約為4.3萬km2，占永定河流域總面積4.7萬km2的92.8%，隨著官廳水庫上游水利工程以及水土保持設施持續(xù)建成，從20世紀50年代至2000年，入庫水沙量呈逐步減少趨勢。年均水沙量雖然大幅度減少，但大洪水的含沙量沒有發(fā)生大的改變，最大含沙量仍可達400～500 kg/m3，高含沙大洪水可以攜帶大量泥沙推進至壩前。為有效解決水庫淤積及水質問題，需對深水水庫進行生態(tài)清淤。

官廳水庫泥沙淤積問題日趨嚴重，特別是在媯水河口形成攔門沙坎，輸水泄洪洞前形成沖刷漏斗，已經(jīng)影響到水庫效益的正常發(fā)揮和泄洪建筑物的安全。官廳水庫對控制永定河洪水、保證首都防洪安全起著極重要的作用，同時官廳水庫是北京市主要水源之一，對保證工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市供水發(fā)揮著巨大效益。因此,為保證官廳水庫長期正常運行，對水庫泥沙進行綜合整治勢在必行。

二、生態(tài)清淤概述

生態(tài)清淤，又名環(huán)保清淤，就是利用綜合評價清淤工程的地理環(huán)境、地質條件、水文特征、水體特征、污染物的種類、含量等因素，通過采取改善水體水質和水生態(tài)環(huán)境，清除表層污染嚴重的流泥和下部底泥等措施，保護庫底原狀底泥不被破壞，以利水生植物、水生生物種群的生態(tài)重建，同時確保余水達標排放，實現(xiàn)污染底泥的安全環(huán)保處置。施工中須盡量減少泥沙攪動，并采取防擴散、泄露措施，杜絕二次污染。

三、深水水庫生態(tài)清淤施工裝備

深水水庫生態(tài)清淤對施工裝備、人員、技術及生態(tài)環(huán)保要求較高。目前，國內較為成熟的施工設備主要有抓斗式挖泥船、鏟斗式挖泥船、絞吸式挖泥船、勁馬泵、DOP泵船等。

抓斗式挖泥船是利用操縱抓斗挖掘水庫底部泥、砂、石的挖泥船，一般為非自航、單機、單斗、泥駁裝運、拖輪拖駁拋卸。不同土質可選用不同型式的抓斗，挖深調節(jié)簡便，適應性強，最大挖深在10～80 m之間。

鏟斗式挖泥船是一種非自航的單斗式挖泥船，挖出的泥土卸入停靠在船旁的泥駁，滿載后運至卸泥區(qū)卸泥。通常備有輕重不同類型的鏟斗，以挖掘不同性質的土壤，還可以清理圍墾，打撈沉船物和排除水下障礙。

絞吸式挖泥船是內河、湖泊、港口等疏浚工程常用的一種船舶。分為普通型絞吸挖泥船和環(huán)保型絞吸挖泥船。挖泥、運泥、卸泥工作過程可以一次連續(xù)完成。環(huán)保絞吸式挖泥船因運輸方便、拆裝容易、擾動范圍小、裝備清理絞吸徹底、清淤效率較高等優(yōu)勢，一直受到國內外河湖治理專家的認可。調研顯示，目前國內除在江浙的2艘深水環(huán)保絞吸挖泥船最大挖深在16 m以上，其他72艘最大挖深均在16 m以內。國內某單位的一艘深水清淤船，最大挖深可達30 m，主要從事湖泊、河道、水庫及港口的清淤工程。在國外，專為深水河湖疏浚研制的B4035深水環(huán)保清淤挖泥船，動力源為柴油機，最大挖深35 m，水下泵由變頻驅動，絞刀橋架的長度可根據(jù)不同的挖深調整，分段式定位鋼樁。另外還有DCSD450型深水絞吸挖泥船（三纜定位）和DCSD500型深水絞吸挖泥船（三纜定位），最大挖深都達到了45 m和50 m。

勁馬泵是利用壓縮空氣為動力進行吸排。國外比較有代表性的是意大利勁馬公司生產(chǎn)的勁馬工程疏浚泵；國內比較有代表性的是江陰市水利機械施工工程有限公司生產(chǎn)的氣動泵，撫仙湖深水清淤項目采用江陰水利SJS180型氣動泵進行水下154 m疏浚作業(yè)，三峽水庫壩前清淤試驗采用江陰水利D600型氣動泵進行水下115 m疏浚作業(yè)。

DOP泵船是一種功能強大的疏浚工具，能快速有效地進行泥漿運輸，工作深度超過100 m，并能根據(jù)不同的工作環(huán)境匹配不同的絞刀頭。目前，DOP泵船硬鏈接最大挖深30 m、軟鏈接最大挖深100 m。

各種清淤設備的優(yōu)缺點及單價對比見表1。

表1 各種清淤設備對比

綜上，目前深水水庫生態(tài)清淤裝備尤以絞吸挖泥船最為合適。

四、深水水庫生態(tài)清淤施工工藝

針對深水水庫生態(tài)清淤施工工藝，以環(huán)保絞吸挖泥船為典型工藝進行探討，總體工藝流程如圖1。

圖1 深水水庫生態(tài)清淤的總體工藝流程圖

1.詳細勘察

永定河流域的水庫多數(shù)建設于20世紀六七十年代，已運行數(shù)十年，因上游來沙淤積、工業(yè)固廢及生活垃圾的排放，使得庫底地質發(fā)生了較為明顯的變化。因此，在施工前，應對水庫的土質、水文、水質、地形等進行充分勘察，必要時還需進行數(shù)值模擬及物模實驗，通過勘察才可對清淤施工區(qū)域進行分塊分層清淤設計，為后續(xù)高效率實施清淤提供詳實的基礎資料。

2.垃圾預處理

在開始清淤施工之前，有必要組織自行駁船及人工清理施工區(qū)，清除塊石、漁網(wǎng)、漁柵欄、木柵欄、鐵絲網(wǎng)、沉沒的木船、木樁等，以保證清淤施工作業(yè)順利進行。

3.鋪設管線

①進入各納泥區(qū)的陸地管線要沿現(xiàn)有的圍埝、土堤鋪設，如果遇到道路可建筑坡道或坡路下埋，以不礙道路暢通為原則。②在堆場中距泄水口最遠處布設堆場排泥管口，以延長泥漿流程，創(chuàng)造較好的沉淀條件。③排泥口伸入納泥區(qū)內一定距離，避免泥漿回流造成對圍埝的沖刷。④水上管線盡量以水下潛管為主，一方面可減少因管道鋪設帶來的政策協(xié)調問題，另一方面不影響水庫的正常運行。

4.船舶定位

當船舶被拖至施工區(qū)域后，定位和移位方式可采用三纜定位和定位樁定位。

5.施工作業(yè)

清淤施工作業(yè)時，一定要按照前期勘察的地形、土質，并結合圖紙進行施工，施工班組和質檢情況要做好每日記錄，并在平面圖上做好標記。

五、深水水庫生態(tài)清淤注意事項及解決途徑

1.清淤設備選擇

目前，國內實施的生態(tài)清淤多數(shù)是淺水清淤，使用的設備多數(shù)為小型環(huán)保絞吸挖泥船，對于深水清淤的文獻報道較少。因此，如何選用價格低、效率高、生產(chǎn)效能好的深水生態(tài)清淤裝備是實施深水生態(tài)清淤的關鍵。應選擇符合國家環(huán)境保護相關標準的施工設備，動力源盡量選擇新能源；水下施工機具要選擇環(huán)保設備，即盡可能減少對水體、底泥的擾動，防止污染物擴散。

2.做好成本測算

根據(jù)對目前國內相關項目的調研，要充分使用數(shù)模、物模等理論分析軟件，結合水庫勘察成果，實施一庫一策一成本，確保施工成本測算完整、全面、精細，價格透明。

3.現(xiàn)場工作要求

永定河流域深水水庫均為陸地內的水庫，不具備內河航運功能，沒有適宜通航的條件。因此，選擇清淤裝備時首先要充分考慮施工現(xiàn)場周邊是否有適宜船舶組裝的平整場地；第二，要考慮船舶是否可以拆裝，且便于在狹窄山路運輸；第三，陸地上應滿足船舶用電的需求；第四，在施工區(qū)域做好船舶防突風的應急預案，選擇合適的避風錨地。

4.施工作業(yè)要求

生態(tài)清淤是實施深水水庫清淤項目的關鍵，在清淤作業(yè)中，應嚴格控制破壞環(huán)境行為的發(fā)生。施工設備的固液垃圾處理要實現(xiàn)資源化、無害化、全閉合的管理；施工作業(yè)時，施工區(qū)域要使用隔污簾，以保證底泥攪動的擴散控制在一定范圍內；機具向底泥下部施工時，要注意原底質的情況，不可破壞原底質的生態(tài)平衡。

5.納泥區(qū)選擇

不同的施工工藝對納泥區(qū)的選擇要求不同，因此，在方案編制和限產(chǎn)踏勘時，對水庫周邊土地的考察要細致全面，要提前對地形進行測量，選擇用地爭議小、地形平坦、改造容易且道路運輸便捷的地方作為納泥區(qū)，保證實施的連續(xù)性、高效性。

6.余水處理

要對生態(tài)清淤施工產(chǎn)生的余水進行有效處理，滿足或高于國家污水排放標準。

7.考慮季節(jié)影響

永定河流域地處北方，季節(jié)影響明顯。尤其是進入冬季，流域氣溫均在-10℃及以下，河道及水庫均結冰，對船舶作業(yè)時間及效率影響較大。因此，在工期排布上要充分考慮冬季低溫影響作業(yè)的情況，以保證工作效率和生產(chǎn)效益的最大化。

六、結 語

針對永定河流域的水庫特點，結合工程現(xiàn)場的實際情況，對深水水庫生態(tài)清淤項目堅持一庫一策的原則，優(yōu)先選擇一種或兩種生態(tài)清淤的聯(lián)合方案，不僅可以優(yōu)化施工時間，節(jié)約建設成本，同時還可有效提高生產(chǎn)效率，保證施工質量。因此，單一的生態(tài)清淤方式已經(jīng)不能滿足目前深水水庫項目的需求，水利建設工作者需多調研、多研究，進一步優(yōu)化方案，細化措施，方可實現(xiàn)既定的建設及環(huán)保目標?！?/p>