水库清淤及淤积泥沙处理技术

水库清淤及淤积泥沙处理技术

刘琪

新疆克孜尔水库管理局  新疆拜城县  842300

摘要：实施水库清淤工程可以增强水库的防洪及兴利能力，从而保证库区及下游居民的生命及财产安全。在进行清淤工程的同时，工作人员要加强对水库库容的长期监测，及时掌握库容淤积情况，在淤积泥沙未对水库产生严重影响之前及时清淤。

关键词：水库清淤；淤积泥沙；处理技术

1水库清淤技术

1.1 冲刷清淤法

常用的冲刷清淤方法有滞洪排沙、泄空排沙及集中冲刷等。滞洪排沙适用于中小型洪水来临的浑水水库，当洪水到来时，及时开启闸门，利用洪水的冲击，将大量水中泥沙及部分淤积泥沙排出水库。运用此种方法清淤时，必须控制水库水位，使洪水不漫滩或少漫滩，同时要掌握开闸泄洪时机，及时开闸，尽可能加大下泄量。泄空排沙适用于淤积泥沙黏性较小或淤积泥沙尚未充分压实固结的水库，在洪水入库前放空水库，然后利用在泄洪过程中产生的沿程冲刷及溯源冲刷将淤积泥沙排出水库。集中冲刷适用于平枯年间没有额外储备库水进行排沙的水库，在洪水来临之际，趁着泄洪的机会利用水流的冲击，使泥沙从泄洪孔排出。

1.2 放空干清法

放空干清法主要分为挖掘法及抽取泥浆法，挖掘法是在对水库存水进行放空后，采用挖掘机及推土机进入水库进行陆地工作，从而清除水库淤泥。在使用该方法进行清淤前要先进行淤泥厚度勘测，从而确定挖掘机挖掘深度，以防在清淤过程中破坏水库防渗层。挖掘法清除的淤积料可直接堆放或用渣土运输车运输，方便进行后续的泥沙处理。抽取泥浆法是在水库放空后，使用高压水枪对淤积料进行冲刷从而形成泥沙浆，然后使用泥浆泵直接将泥沙浆排出库外。放空干清法清淤效率高，在清淤过程中可实现对清淤情况的实时把控，并且可顺带对库岸边坡进行清理，能保证对水库清淤见底，清淤完成后无需对水库淤积情况再次查验。但其缺点也很明显：适用性较窄，仅适用于有条件对水库进行放空的中小型水库，且雨天对清淤工作影响较大，难以确保清淤工期。

1.3 虹吸清淤法

虹吸清淤法主要是利用虹吸现象将上游水库中的淤积泥沙排到下游区域。在上游水库至下游排淤区域架设虹吸式放水涵管或浮动软管，清淤时先将管内空气从出水口排出，从而形成虹吸，水库的淤积泥沙会随水流从涵管进水口持续流向下游排水口。研究表明，该方法所排每立方米浑水中通常可含 100~150 kg 泥沙，最高可含 700 kg 以上泥沙。缺点是排沙速率由上下游水位差决定，只能清除坝前一定范围的淤积泥沙，且清淤所需水量较大。但可在下游出水口建立沉淀池，将沉淀后的清水用于农田灌溉，以此来节约用水。此方法无需泄空水库，不受枯水少雨季节影响，可根据各地农田浇灌情况实现常年持续排沙。因此该方法比较适用于临近农田且淤积类型为坝前锥形淤积的水库。

1.4 挖泥船清淤法

挖泥船清淤法主要分为 2 种，一种是铰吸式，另一种是气力泵式。铰吸式挖泥船凭借旋转的铰刀铰松并带动淤积在库底的泥沙，随后由泥浆泵将泥沙浆泵送至指定区域，其作业水深一般在 30 m 以内。对于水质要求较高的水库，铰吸式挖泥船可搭配装配有导泥挡板、绞刀密封罩、绞刀水平调节器等装置的环保绞刀来降低铰刀对淤积物产生的扰动。清淤时铰刀始终平贴于库底，密封罩将扰动严格限制在罩内区域，以防污染物扩散污染库水，同时密封罩的存在也起到提高排出浆液含沙率的作用。铰吸式挖泥船优点是集挖泥、输泥和卸泥一体化，耗水量少，清淤效率较高，清淤过程中不影响水库的正常运行，且可通过选配不同部件适应多种清淤环境。气力泵式挖泥船主要由柴油发电机、泥浆泵、吸淤管、空气压缩机、固液分离装置、排泥管及船体等部件组成。气力泵式挖泥船可在较深水域进行清淤，同时清淤时可将淤积料及水进行初步分离，并将余水返还水库，耗水较少，清淤效率高，而且且操作简便，泵体扇叶不直接与泥沙浆接触，部件磨损率较低，经久耐用且便于维护。铰吸式及气力泵式挖泥船均采用分体式设计，安装拆卸方便，适用范围广。

1.5水力清淤

水力清淤是一种采用高压水枪喷出高速水流，将土体切割、粉碎，使之湿化、崩解，形成泥浆和泥块的混合液，再由泥浆泵及其输泥管输送到指定位置堆填，以达到对散粒、淤泥等土体进行挖掘、运输、堆填目的施工工艺方法。考虑到水库黄土胶泥对年淤积固结程度高，高压水枪距离工作面较远，可能会出现高压水枪的水柱在到达冲挖面时动力不足的情况，所以该方法不可行。

2淤积泥沙处理

2.1 清淤前泥沙处理技术

常用的清淤前泥沙处理技术主要包括化学处理、生物修复、生态修复及综合修复等技术。清淤时需根据污染物特性、各种方法的特点及清淤工程的实际需求，选择合适的方法阻断污染物的扩散并消除其毒性。化学处理是指依靠向水体或淤积层投加化学修复药剂，利用其与污染物发生化学反应促进污染物降解或抑制淤积层污染物释放的淤积泥沙处理技术。生物修复是指通过投加外援微生物或激活土著微生物等方式，利用微生物的代谢活动降解和减轻淤积层污染物的毒性，实现对污染淤积泥沙的治理。生态修复主要指采用水生植物、生态绿岛、曝气增氧等综合手段进行污染淤积泥沙修复的技术。综合修复技术是指综合采用微生物、生物、化学、生态甚至物理修复等技术手段实现污染淤积泥沙的治理，发挥不同技术优势，联合作用以提高综合修复效果，以克服单一手段带来的一些弊端。

2.2 清淤后泥沙处理技术

清淤后泥沙处理技术是指采用疏浚设备将淤积泥沙疏浚至岸边或运移至指定场地，通过淤积泥沙预处理及脱水，使得淤积泥沙能够“减量化、稳定化、无害化和资源化”地处理，主要包括化学固化法、机械分离法、土工管袋脱水法等。化学固化法就是在水库清淤泥沙浆中加入固化剂并充分搅拌，固化剂、水及空气充分反应后固化，会使泥沙浆高含水率、低强度的特性得到显著改善。该方法的优点是固化后的产物可用于工程建设，无需长期占用堆放场地，能以较低的成本带来较大的经济效益。该方法的缺点是固化后的泥沙需要养护处理，养护周期相对较长，根据添加的固化剂不同，需要 3~20 d 左右的养护时长，对养护场地面积及使用时间要求较高。机械分离法是将清淤产生的泥沙浆体，通过垃圾分选机筛除泥沙浆中垃圾杂物后，将泥沙浆送入泥沙分离池，将分离出的泥浆液送入沉淀池进行二次脱水浓缩。采用泥浆泵或小型绞吸式挖泥船将沉淀池底部浓缩泥浆送入添加疏水剂和疏水固化剂的拌合系统，拌合后送入脱水固化设备。脱水后可分离出含水率小于等于 40%的泥饼及退水，泥饼可用于其他工程，退水经化学处理符合库水相关要求后可还库。本方案的优点是淤积泥沙中的含沙可分离并资源化利用，泥饼无需养护，可直接资源化利用。土工管袋脱水法是利用管袋的孔隙过滤作用达到泥沙与水分离的目的。向泥沙浆中添加净水剂，搅拌均匀后装入土工管袋，随后将管袋堆放在阶梯式储水场地靠上的阶梯部位，利用管袋的过滤作用、管袋的相互挤压作用及水体自重作用达到泥沙与水的分离，泥沙被拦截于袋内，水体流入储水池，管袋内泥沙可收集作为填筑材料，池内水体处理达标后可用于附近农田灌溉。土工管袋脱水法经济便捷，且在脱水过程中无噪音产生，但由于淤积泥沙渗透系数低，土工管袋脱水法效率较低，工期较长，根据类似经验，需要一年甚至更长时间。适用于工期较为宽松的项目以及干燥少雨、有长期可用堆放场地的地区。

3结语

水库在水利工程上具有重要作用。首先，水库的滞洪与蓄洪作用使其广泛应用在防洪工程中，为民生安全提供保障；其次，水库可为附近地区提供灌溉及生活用水并可对库区及下游进行径流调节；此外，水库在渔业养殖及水坝水利发电方面能够产生较为可观的经济效益。

参考文献

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