百合海鸥
黄河为害的根本症结是泥沙问题。异常的泥沙含量和淤积、冲蚀,不仅给防洪带来极大的困难,大大加重了洪水灾害后果,长期的河道淤积又构成了下游改道的可能性。同时也给黄河水资源的开发利用带来许多问题。目前黄河泥沙的处理主要的还是依靠河水(主要是洪水)携沙入海,这显然是以浪费大量可贵的水资源为代价的。已付诸实施的工程和技术措施,包括水库拦沙、放淤改土、淤筑堤背和挖沙疏浚等,只能是延缓泥沙的河道淤积。泥沙问题得不到有效的解决或控制,长治久安也就无从谈起。 黄河泥沙主要来源于黄土高原。黄土高原的水土保持治理,是一项恢宏而艰巨的国土整治、生态环境工程,因其直接减少泥沙入黄而成为治黄体系中的治本部分,受到治黄的高度重视。水土保持的工程、生物和农业等措施是相辅相成的,但工程措施有着更直接现实的、基础性的意义。遍布黄土高原的大小水库和坝系等,不仅直接拦蓄泥沙、改变微观地貌,而且直接改善微观生态环境,保证生物和农业措施的有效性和可持续性;在强烈的重力侵蚀状态下,非工程措施显得更为苍白无力;粗沙多沙来源区因人口和环境因素,水土保持治理更有赖于工程措施。可见无论是从国土整治生态建设出发,还是从水土保持减少入黄泥沙来看,黄土高原的水土保持工程措施都应是第一位的。这并不否认生物等措施的最终根本性的作用和意义。随着社会主义市场经济体制的建立与完善,经济效益对水土保持的反作用会越来越显著。特别是我国进入WTO后农业的变化对水土保持的影响,应进行专题。尽管水土保持工作经过数十年的实践取得一定的成效,入黄泥沙也有明显的减少,然而水土保持巨大的经济和投入,特别是缓慢的时效性、复杂的历史社会、人文背景因素,不能不令人感受到黄河问题的复杂与深沉。黄河不可能变清,黄土高原的水土流失开始于地质时期,黄河演变的背后是自然的演变过程;黄河不需要变清,通过水土保持配合水沙调节实现有效的控制,对黄河而言也许就是治本的唯一途径。 黄河水少沙多的观点,开始是从输沙减淤的角度分析得出的。进而又提出了外流域调水输沙和调水调沙的设想,目的是控制处理泥沙,消除或延缓泥沙在下游河道的淤积。长远考虑,通过南水北调增加黄河水量,更加有利于调水调沙提高黄河干流输沙能力。目前从外流域调水,显然没有利用黄河自身调节解决输沙问题更为现实和经济。调水调沙应当有广义和狭义的不同。广义上讲,人为径流变化形成的河道良性水沙运动过程都属于调水调沙的范畴。即将实施的调水调沙应当是狭义的概念,即为调沙而调水,是对水沙运动直接能动的反映。这一是要以牺牲相当量的宝贵的黄河水资源为代价;二是对下游河道整治工程有很大的依赖性。综合分析,调水调沙要做到四个同时:一是调水调沙要同时兼顾到下游及河口生态和社会用水等,为调沙而调水不应是一个孤立的实践过程。二是调水调沙要与河道整治工程规划和调整同时进行。调水调沙河床与水沙演变规律应在一定的河道整治工程作用范围内呈现,否则,调沙只能是简单的输沙尝试过程。三是调水调沙要与下游特别是河口地区的主动疏浚导流同时进行。下游的疏浚特别是河口的疏浚,对调水调沙实践有可能会起到决定性作用。四是远期南水北调参与黄河下游调水调沙实践的方式和有关技术问题,要同时提前进行研究。调水调沙不是解决黄河泥沙问题的唯一的手段。我们需要的应是:宏观上目的性很强、微观上多目标的、综合有效的调水调沙措施,亦即科学化、系统化的调水调沙实践。
吃货的晚宴
黄河治理方略 摘要:治黄方略为我国历代安民的决策课题。本文针对“水少沙多”这两点黄河难治的症结,指出减少入黄沙量的治本之策为采用现代工程措施,将黄土高原水土严重流失区整治成错落有致的相对平原,改变其侵蚀地理环境。同时提出了与外流域调水结合的综合治理方略,把黄河下游河道作为淮河及汉江上游洪水的入海通道,增加黄河过洪能力,小浪底水库也可乘机排沙入海。 关键词:黄河 治理方略 泥沙 1 引言 黄河对于中华民族的意义是包括长江在内的其它河流无法比拟的,她流经中国腹地,诞生了中华民族,炎黄子孙既得益于黄河与黄土的哺育而生息繁荣,又受害于黄河与黄土相伴造成的黄河下游河道“善淤、善决、善徙”而治水不止。在中华民族生存发展史中,有很大的篇幅都与黄河治理有关。在历朝历代,治黄方略如何制订均是我国安民的决策课题。倍受后人推崇的最早的治黄成功事例是传说中的大禹治水。他改进了共工和鲧“ 围堵障水”的作法,采用“疏川导滞”之策,平息了水患。这一传说,实际上是对先民治河的总结[1]。从周以后的文献记载中,可证实防御洪水的黄河大堤的雏形远在春秋战国时期以前即已存在。以后诸侯国家兴起,可以组织更多的人力、物力,从一时一地出发,在大河两侧出现各自为政、甚至以邻为壑的堤防。规模比较大的和比较长的就成为我国早期的长城了。文字记载十分确切的是在西汉汉哀帝即位之初贾让提出的治河三策,是继鲧、禹之后较早提出创见并且见于正史记载的重要治黄方略。贾让当时面对的黄河下游河道“河高出民屋”,已是“地上悬河”,堤防宽窄很不一致,布局更是混乱,所以他最不主张的下策是筑堤治河。三策中的上策主张放弃旧有河道,人工改道北流。他认为“此功一立,河定民安,千载无患,故谓之一策。”中策主张开渠引水,分洪入漳。“此诚富国安民,兴利除害,支数百岁,故谓之中策。”限于当时的社会经济条件,贾让三策均没能认真实现。东汉王景的宽河行洪之策得到了大规模实施。他选定行河路线较优的线路,自荥阳东至千乘海口千余里,修渠筑堤,并利用沿河大泽进行放淤,取得了无重大改道变迁的成就,一直倍受后人赞赏。但是这种安澜毕竟是相对的,大量的泥沙淤积,至少隋唐五代出现了泛滥决口,更不可能有“千年无恙”的史实。值得借鉴的是明朝潘季驯“束水攻沙”的治河理论与实践。他主张南北两岸“坚筑堤防”,努力完善堤防系统,如用缕堤束水攻沙,用遥堤约束洪水泛滥,用格堤阻止滩区行洪并促进滩地落淤;为防御大洪水,又修建滚水坝分泄水。并且在当时黄河南流的条件下,充分利用淮河之水,借助洪泽湖的调节能力“蓄清刷黄”。潘季驯治河实现了由分流到合流,由治水到治沙两个转折,抓住黄河泥沙淤积这个根本问题,显然这一点是很高明的。因此,在他之后的明、清治河举措,多遵循他的治河原则。他的治河思想和方法甚至影响至今。但黄河河床仍继续淤高,泥沙灾害日益积累,以致于1855年发生了铜瓦厢决口改道的剧变。 黄河治理开发真正取得巨大进展是最近50年的事,黄河已开始变成为人们兴利造福的河流。总结治黄成败经验和科学研究成果,认为采用“拦、排、放、调、挖,综合治理”等措施,标本兼治,近远结合,可以妥善解决泥沙问题;采取“上拦下排,两岸分滞”的方针,可以有效地控制洪水。将两者有机地结合起来,即形成一个防洪减淤的工程体系。显而易见,如此治黄已将黄河作为一个整体来考虑治理对策,人们对黄河的研究与治理实践进入了一个崭新的阶段。昔日千疮百孔的黄河大堤,而今变成了宏伟的“水上长城”,成为海河与淮河的分水岭,在人们的努力下,取得了连续52年伏秋大汛不决口的奇迹和综合治理开发的丰硕成果,治黄成就举世公认。然而黄河毕竟是世界上最难治理的河流,4000多年前的大禹治水以来,历经多少前辈的治河实践,一直未能改变黄河这条泥龙恣意游荡的脾气。史书上清晰出现着2600多年里黄河泛滥1500次、改道26次的记载。下游决口泛滥范围,北抵津沽,南达江淮,纵横25万km2。频繁的决口改道,给两岸群众带来了深重的灾害。而今,随着黄河流域人口急剧增长,经济建设迅速发展和人类活动强度大大增加,母亲河的忧患仍在。由于冲沙入海的水量大大削减,下游河床不断淤积抬高,行洪能力大大减弱,高滩滩面漫水机遇已与1855年铜瓦厢决口前的情况接近,河道已趋于预警高度,悬河形势极为严峻;严重威胁着下游两岸人民生命财产的安全。另一方面,却又生发出季节性断流的灾患,自1972年以来的27年中就有21年断流,尤其90年代,年年出现断流。影响到依靠黄河供水的城乡生活和工农业生产用水,不仅直接造成重大经济损失,还带来了诸多的生态环境问题[2,3],如加重了河口地区土地盐碱化,河口湿地生态系统退化,生物多样性减少,使黄河三角洲日渐贫瘠。黄河断流、洪涝灾害的环境恶化相互交加,黄河安澜中隐伏着危机,治黄事业无比艰巨又任重道远。特别是随着国民经济的发展和黄河的演变,对黄河治理和开发又提出了更高的要求,使治黄面临着许多问题。如何使治黄事业更为符合客观的自然规律和社会经济规律,亟待于我们继续探索和奋斗。本文在前人研究和实践基础上,就黄河的治理方略述一管见。2 减少入黄沙量的治本之策众所周知,黄河难治的症结在于沙多,而沙多的原因是黄土高原地区严重的水土流失。该地区西为祁连山余脉,西北为贺兰山,东至管涔山及太行山,北起阴山,南抵秦岭,共有64万km2,海拔1000~1500m,相对高差100~300m,这是世界上黄土覆盖最深厚、黄土地形最典型的地区。特殊的边界条件下,中游暴雨是黄土高原土壤强烈侵蚀以及水土严重流失的动力因素,“愈冲愈陡,愈陡愈冲”[4],使黄土高原被切割得支离破碎,沟壑纵横,每年来自黄土丘陵沟壑区的泥沙达10亿吨左右,土壤侵蚀模数可达20000t/(a·5km2),大量泥沙入黄,致使一些水库湮废失效,下游河道不断淤高,防洪压力日趋加重。不少人认为,黄土高原历史上曾经是植被良好的繁荣富庶之地,希望通过植树种草,改变黄土高原的生态环境,从而达到根治黄河的目的。但是也应认识到,黄河塑造出的华北大平原是中华民族繁衍生息的中心地带,黄河早在远古时期就是一条多沙河流。《左传》引用周诗:“俟河之清,人寿几何!”表明更早的年代黄河已是相当浑浊,因为黄河沙多的自然现象应该比这句周诗要早得多。她所流经的中游地区,特别是现代界定的严重水土流失区中的大部分地区,自古即是自然条件极为严酷、水蚀风蚀最为严重的地区。这可以《诗经·小雅·十月之交》为证:“烨烨震电,不宁不令。百川沸腾,山冢萃崩。高岸为谷,深谷为陵”。该诗生动地描绘了2000多年前大暴雨后山洪暴发时黄土高原土壤强烈侵蚀的自然景观。再如《禹贡》中所称:“禹别九洲, 随山浚川”,表明当时黄土高原地区土壤侵蚀已十分严重,大量泥沙入黄,使黄河下游河道淤积日益严重,人们才会产生“随山浚川”(亦即随着山去导滞,疏浚上游的河道)的设想。原始的或常规的生产方式很难保证植物生长有良好的立地条件,“皮之不存,毛将焉附”,因此,也就难以达到具有一定覆盖度的植被状况[5]。无论如何,对古代黄河中游地区植被状况的估计一定要考虑自然气候的制约影响。《诗经·大雅·云汉》描述了周宣王时大旱多年的情景:“旱既大甚,涤涤山川,旱魃为虐,如�NFDA4�如焚”。也就是说大地旱得好象起火燃烧,山川干枯。显然如此干旱的气候之下,很难存在良好的植被。我们认为,对于黄土高原地区的水土保持,必须跳出传统框框,采用现代工程措施,如修筑控制性拦沙工程、淤泥坝系及必要的挡土墙,变沟壑为平地;也包括人工定向爆破等措施,使一座座高耸的峁峁梁梁填充沟壑,变坡地为相对平原。同时,辅以必要的生物措施。这些措施把经多年治理如今仅占黄土高原地区总面积约20%、而入黄泥沙却占总入黄沙量80%左右的水土严重流失区,改造成一片片错落有致的相对平原[6]。在这种失去了侵蚀地理环境的“平原”之上,水土流失被遏制,该地貌类型区入黄泥沙可减少70~80%(实际上入黄泥沙不可能也不需要减少100%,否则将会使下游河道遭受较强的冲刷,特别是给河口三角洲地区带来很大麻烦)。 只有从最基本的流域单元入手,通过工程措施改变水土严重流失区的侵蚀地理环境,才是黄河治本之策,而且这决非很久之后才可能实现的事情,只要立即动手,分步实施,10多年足矣。在这些具备涵养水源条件的人造“黄土平原”上,再采取相应的生物措施,不远的将来就不难实现“再造山川秀美的西北地区”的宏伟目标。从现有的技术经济条件来说,这完全是可行的。面向21世纪我国经济发展向西部战略转移,从社会与生态环境协调的角度讲,这也是十分必要的。3 与外流域调水结合的综合治理方略 相传我国上古之时,“汤汤洪水方割,荡荡怀山襄陵,浩浩滔天”。然而,历经沧桑,黄河近代水资源日趋贫乏,其水量仅占全国河川径流量的2%,大量资料表明,水少是黄河下游河床不断淤积升高的主要动力因素,也是黄河难治的另一症结。模型试验发现,洪水机遇减少是黄河下游近些年河床萎缩、过洪能力很低的主要原因[7]。从水资源角度讲,黄河是惟一流经干旱缺水的西北、华北地区的一条源远流长的大河,流域内地域广阔,环境多样,土地与矿藏丰富,因水资源贫乏而制约着发展,因此黄河治理不仅要考虑防洪,而且还要考虑水资源问题。花园口以上多年平均径流深77mm,相对于全国平均径流深276mm的28%,黄河下游地区水资源严重短缺属长期性、区域性、资源性缺水,因此,缓解黄河下游水资源供需矛盾的根本措施是开源,即从外流域调水济黄,增补黄河有效水资源量,这是适应发展的长期战略措施。为此可利用黄河以南所处的优越地理位置,基本上沿南水北调中线方案线路,自汉江丹江口水库始,沿途把汉江、淮河上游可引之水经河南南阳、平顶山、许昌等地,在郑州以西桃花峪上游(如孤柏嘴附近)自流引入黄河,并利用东平湖和拟建的桃花峪水利工程加以调节。尔后,通过现有的下游引黄工程,包括引黄济津、引黄入冀(现有的共产主义引黄工程和位山引黄入冀工程供水能力已经很大)、引黄济青工程,向河南、山东、河北相关地区供水,兼顾南水北调中线、东线方案的调水作用。从而减轻黄河水供需压力,达到解决下游断流、保证输沙用水量、改善下游河道淤积状况之目的。如果调水规模有保证,不但能缓解河北有关地区用水紧张局面,还可再通过河北水系的局部调整接济京津,满足原中线南水北调方案对京津的供水要求。在此前提下,黄河流域来水可主要考虑本流域中上游用水,相应缓解了黄河中上游水资源短缺的不利局面。并且小浪底水库可按照“高水高用”的原则,相机调水北上。 从丹江口水库调水入黄,沿途干渠应与淮河流域的河流和集水区域平交,与该流域的防洪体系相结合,形成“串联水库”,除发挥相应的供水作用外,特别是在淮河、汉江流域的暴雨期,还将产生其他巨大的社会经济效益。其一,通过优化调度,将淮河、汉江流域无法承受的洪量调入黄河,把黄河下游河道作为淮河上游各大支流的洪水入海通道,淮河、汉江的防洪压力遂大为减轻。其二,调洪水入黄,可冲刷黄河下游河道,扩大主槽断面面积,提高过洪能力,减少下游河道淤积。赵业安等专家的研究结果[8]及我们开展的模型试验资料[7]表明,黄河下游有“大水带大沙”及“大水出好河”的规律,水少沙多是黄河下游河道淤积的根本原因,且水沙搭配不相适应是造成黄河下游河道淤积抬高的又一主要原因。因此[9],只有调洪水入黄,使流量与含沙量相适应,“大水带大沙”时,才能取得最好的输沙减淤效果。其三,小浪底水库的库容,是发挥综合利用效益的保证[10],小浪底水库可借分洪调水之机集中排沙,利用大水排沙入海,相应增加了水库极为宝贵的库容。加大了水库调节能力,极大地提高水库的综合利用效益。 总之,如此调水对黄河防洪减淤乃至整个黄河治理都能产生巨大效益,同时对改善黄河下游特别是三角洲地区的生态环境具有重要意义。大量泥沙填海造陆,不断扩大河口三角洲国土面积,并有利于当地海上石油变为陆地开采,其意义甚为深远。 为弥补汉江下游枯水期用水,可修建引江济汉工程,即从荆江沙市附近自高而下向汉江下游开渠调水,为节省渠道长度,并便于调蓄,引江济汉工程可经过长湖。初步选在沙洋镇以下作为入汉江江口,入江口位于规划梯级之一的兴隆枢纽上游,以便于调节。荆江年均径流量大且较稳定,汛期长达半年之久,故引水补汉是有保证的,同时洪水期还可减轻荆江防洪压力。4 结语 治理黄河方略必须针对“水少沙多”这一症结进行科学制订。为使黄土高原地区入黄沙量大大减少,应采用现代工程措施,将水土严重流失区整治成一片片错落有致的相对平原,改变其侵蚀地理环境。这一治本之策无疑是行之有效的。 为缓解黄河流域特别是下游地区水资源供需矛盾,应从汉江、淮河上游调水入黄,冲沙减淤,改善生态环境,兼顾南水北调中线、东线工程的供水作用,并通过黄河以南构成的“串联水库”的调度,把黄河下游河道作为淮河及汉江上游洪水的入海通道,扩大黄河下游河道过洪断面,同时将小浪底水库乘机所排泥沙输送入海,提高该水库的综合效益。 本文提出的治黄方略,不仅把黄河作为一个整体来研究治理对策,而且还把临近流域作为一个系统加以考虑,防洪与用水问题等统筹兼顾,最大限度实现黄淮海平原的水资源优化调配。参考文献[1]谢鉴衡,赵文林。黄河泥沙问题的历史和现状。黄河泥沙。赵文林主编。黄河水利出版社,1996.[2]张俊华,张红武,陈书奎等。黄河下游断流影响、原因及对策。见:中国水利水电工程技术进展。邵维文主编。北京: 海洋出版社,1999.[3]姚文艺,赵业安等。黄河下游河道断流初探。水科学进展,1999,(2).[4]谢家泽。关于黄河下游治理问题。谢家泽文集。北京:中国科学技术出版社,1995.[5]张红武。黄河问题的对策。科学时报,.[6]张红武,张俊华,姚文艺。根治黄河不是梦幻。科技日报, 1997.[7]张红武,江恩惠等。黄河高含沙洪水模型的相似律。郑州:河南科学技术出版社,1994.[8]赵业安,潘贤娣等。黄河下游河道冲淤情况及基本规律。见:黄河水利研究所科学研究论文集。(第一集,泥沙·水土保持). 河南科学技术出版社,1989.[9]赵业安,潘贤娣。泥沙研究在黄河治理开发中的战略地位。黄河泥沙。赵文林主编。 黄河水利出版社,1996.[10]张俊华,张红武。小浪底库区泥沙淤积及下游减淤作用研究。见:中国水利水电工程技术进展。邵维文主编。北京: 海洋出版社,1999.
徐珊珊11
河道清淤施工论文
从小学、初中、高中到大学乃至工作,大家总免不了要接触或使用论文吧,论文是一种综合性的文体,通过论文可直接看出一个人的综合能力和专业基础。那要怎么写好论文呢?以下是我整理的河道清淤施工论文,仅供参考,希望能够帮助到大家。
河道具有旅游、通航、排涝防洪等众多功能。河道的流畅程度直接影响河道的泄洪防洪作用,尤其是每年的汛期,对于河道流畅程度的要求更高。但是,由于受到河道自身因素、两岸建筑以及架设桥梁的影响,给河道清淤施工增加了很大的难度。因此,为了保证和道德流畅以及保障附近居民的生命和财产安全,应该做好河道的清淤工程,切不可马虎大意。
一、河道清淤工程的意义
做好河道清淤工作是保证地区防汛安全、地区建设以及经济发展的重要工作。但是,许多地区河道清淤工作存在以下问题:河堤堤脚附近的串钩滩面非常低,当出现洪水漫滩现象时,则会导致在河堤堤脚出现大量的积水,严重的威胁河堤的安全,尤其是土质疏松的地区,在遇到这种现象时,不仅会威胁河堤的安全,同时还会威胁地区的安全;一些砂质土堤岸存在部分沙基,如果水流量过大或者水位过高,都会导致河堤出现溃堤的风险,严重的威胁河堤的安全;淤泥堆积过多,会将河床抬高,影响了河道的泄洪能力,降低河道的防洪标准;缺乏对河槽的治理,导致河道存在许多风险路段。由于河道工程存在上述问题,一旦河道淤积严重导致泄流不畅甚至是不通,将会导致洪水直接冲击河堤,严重的威胁当地居民的生命与财产安全。由此可见,通过做好河道清淤工程,能够有效的减少河道内的淤泥,提高河道的泄洪能力,稳定河槽,消除险情,保证当地居民的生命和财产安全,同时促进当地建设以及经济的可持续发展。
二、河道清淤工程的施工技术分析
(一)前期准备工作
河道清淤工程的前期准备工作主要包括以下几个方面:
1、施工规划
在进行河道清淤工程施工之前,应该做好施工规划工作,施工规划应根据河道的具体状况,严格的按照相关的规定以及要求,合理的安排施工强度、工期以及用地范围等,同时还应该科学的布置安全、卫生以及防火等文明施工工作,防止清淤施工对当地居民的生活带来不必要的麻烦。
2、放样与测量工作
施工测量的准确性对清淤施工的安全性与准确性具有直接的影响,因此在前期准备工作中,监理人员、设计人员应该做好里程桩、工程坐标以及其他相关测量工作,同时做好施工前测量工作的交底。
3、机械器具准备
河道清淤工程施工逐渐的向机械化方向发展,施工机械在河道清淤工程中发挥至关重要的作用,甚至清淤工作无法进行,因此,为了保证河道清淤工程施工能够顺利有序地进行,在施工之前必须根据河道清淤工程的`实际状况准备合适的机械设备,保证设备的维修性、灵活性以及适用性,进而保证河道清淤工程施工能够稳定、高效地进行。
(二)河道清淤工程的常用施工技术分析
河道清淤工程的施工技术应该因地制宜,根据当地的实际情况,综合分析后选择合适的清淤施工技术。目前,河道清淤工程经常采用的施工技术主要包括以下几个方面。
1、抓、运、抽清淤施工技术
对于小型船舶能够顺利通过的河道,通常采用挖运抽施工方案,采用抓斗挖泥船开挖淤泥,抓斗挖泥船挖掘的土方可以直接入停泊在自航泥驳中,当自航泥驳装满之后,行驶至河道的吸泥船,利用排泥管把吸泥船中的土方吸运到指定的排泥场。该种清淤施工技术的优点在于受运输距离的影响相对较小,并且不受排泥场位置的限制。同时,其缺点在于挖运设备在施工的过程中会产生相互影响,施工相对不灵活。
2、小型绞吸式挖泥船施工技术
该种清淤施工技术通常适用于小型船舶能够通行的河道,该种清淤施工技术利用小型绞吸式挖泥船开挖淤泥,采用封闭式管道进行土方输送。该种清淤施工技术的优点在于能够实现挖、运、吸的一体施工,不仅施工效率非常高,施工质量也非常好。同时,这种清淤施工技术的调遣不灵活,受到桥梁、河宽等因素的影响。
3、泥浆泵施工技术
泥浆泵施工技术通常适用于宽度在5~10m左右的河道,这种河道的断面相对较窄,并且河道内存在许多生活垃圾,其他大中型设备行驶不便,针对这种状况通常采用泥浆泵施工技术,在具体施工的过程中应该进行分段施工,分别在河道的两端建筑临时的围堰,然后把该河段内的水排干,先采用人工的方式将河道内的垃圾清理干净,之后采用泥浆泵把淤泥运送至指定的弃土场。该种清淤施工技术的优点在于能够实现挖、运、吸的一体施工,施工效率非常高。同时,缺点在于受排距的影响非常大,并且河道中的生活垃圾以及其他障碍物都会影响泥浆泵的生产效率。
4、湿土上岸施工技术
湿土上岸施工技术是在和堤防外口线3m距离的位置,开挖一条深度为、底宽约1m的小沟,施工作业利用小型挖土机,根据河道设计的具体状况进行开挖施工,开挖的土方、淤泥等可以用作河堤防护,在开挖施工的过程中应该采用分层开挖的方式,堤防填筑施工应该遵循以下原则:荷载分层、匀速提升、自下而上、交叉作业,严格的按照上述原则进行施工能够有效地解决10m宽河道的治理。这种清淤施工技术同时还能够有效地解决河道挖泥船设备在河道出行不便的问题,在实践应用中具有非常好的效果。
(三)淤泥处理
河道清理出来的淤泥,如果不能够采取有效的措施进行妥善的处理,将会对环境造成二次污染,尤其是许多淤泥中含有许多的有害污染物,如果任意堆放在自然环境中,长时间的尝试会导致有害物质的挥发或者挥着雨水渗入到土壤中,影响居民的生活用水,威胁人们的生命健康,同时还会威胁农作物的正常生长,河道中的淤泥采用挖泥船清理出来后,运送到指定的地点进行处理,而对于河道清理出来的淤泥,通常采用以下两种方式进行处理:一方面,对于污染严重的河道淤泥,应该和经过干化处理之后的用于制砖的工业废渣和淤泥进行统一,然后进行集中焚烧,对于富含有机物的淤泥,通过发酵处理之后,可以用作肥料使用;另一方面,对于没有经受过污染的河道淤泥,将其直接堆放在指定的位置,通过自然风干之后可以用作道路铺垫以及农田土壤补充等。
总而言之,河道作为重要的水利,在国民经济发展、地区建设以及防洪排涝等方面发挥着至关重要的作用,加强河道清淤力度,对于提高河道的泄洪、防洪、排灌等能力具有非常重要的意义。由于不同的河道其环境条件、地质条件以及周边建筑等状况都存在一定的差别,为了提高清淤工作效率,应该根据河道的具体状况,做好前期的准备工作,因地制宜的采用合适的清淤施工技术,并做好淤泥的处理工作,防止对环境造成二次污染。
1城市中小河道现状
我国的河流分布广、数量多,流域面积达到10000万m2以上的中小型河流有50000多条[1],城市中小河流担负着防洪排涝、景观旅游、生态平衡等多种功能,是城市建设的重要组成部分。但是随着城市化进程速度的加快,城市经济发展迅速,人口快速增长,城市中小河流的污染、淤积情况也在不断加剧,水质不断降低,主要有以下表现:
(1)许多中小河流长期接纳城市污水,城市河道淤积严重,局部地段河底较高、甚至封堵,淤泥污染严重,河水生态系统遭到破坏,不利于水体的自我修复;
(2)由于城市中小河流上游截流等原因致使补给水源较为匮乏,客水量小,所以稀释能力差,加上水流不畅,交换能力和自净能力下降,致使污染物大量沉积,形成淤泥,淤泥中污染物长期淤积于河床底部又再次释放引起内源污染。同时,河道淤积也会导致河道的行洪能力降低,灾害风险提升,一旦到了汛期,遇到大雨暴雨时,极有可能引发雨水漫溢,甚至导致洪灾[2]。因此城市中小河流清淤工作刻不容缓。
2清淤技术分析
城市中小河道的清淤方法与大江大河、港口航道的清淤方法有所不同,其具有河道窄、河水浅、单个断面清淤工程量小、河道两岸建筑物多、大型机械船通行困难、清淤对象含有各种垃圾等特点。根据这些特点,常被用于城市中小河道清淤的施工方案有搭设围堰排干河水的干槽清淤和利用船只进行的水下清淤,其中,干槽清淤又根据设备的选择分为干挖法清淤、泥浆泵法清淤和水力冲刷法清淤,水下清淤根据设备的不同分为绞吸式挖泥船清淤、抓斗式挖泥船清淤及斗轮式挖泥船清淤[3]。分类如图1所示。
干槽清淤
干槽清淤,指通过构筑临时围堰,将部分河道水流排干,在干槽区域进行施工。其中,适用于对干槽进行清淤的施工方式又分为干挖法、泥浆泵法及水力冲挖法[4]。
干挖法清淤干挖法清淤指采用挖掘机对排干水后的作业区直接进行开挖,挖出的淤泥直接由渣土车外运或者放置于岸上的临时堆放点。淤泥含水量较大的情况下,采取晾晒或掺土搅拌的方法使淤泥含水量得到控制。干挖法清淤的优点是清淤直观、彻底,对于设备、技术要求不高,产生的淤泥含水率低,易于后续处理。
泥浆泵法清淤泥浆泵法清淤指在实施人工简单清理河道垃圾后,利用泥浆泵直接将淤泥打运至沿岸弃土场。泥浆泵法清淤适合用在断面窄的河道,其优点是设备调遣方便,挖运吸一体,施工质量较好,不足之处是,前期必须进行人工清理河道垃圾,否则会影响设备运行。
水力冲刷法清淤水力冲刷法清淤指采用高压水枪冲刷底泥,使泥浆汇集到事先设置好的低洼区,再由泥浆泵吸取、管道输送,将泥浆输送至岸上的堆场或集浆池内。水力冲刷法清淤尤其适合做过河底硬化的河道,可以保护硬化的河底不被机械破坏。但是这种方法相较于干挖清淤,其形成的泥浆浓度低,不便后续处理。
综合上述3个施工方式,干槽清淤适用于流量较小的河道,其优点是施工状况直观、质量易于保证,也可以解决清淤对象中含有复杂垃圾的情况。缺点是,由于要排干河道中的流水,很多河道只能在非汛期进行施工,工期受到一定限制,同时,增加了临时围堰施工的成本,机械、车辆的进出对河道边坡和生态系统也会造成一定影响,需要增加后期恢复边坡的成本。
水下清淤
水下清淤,指具备一定水深的情况下,由船只作为施工平台,将清淤设备装配在船上,在水面上操作清淤设备进行淤泥开挖。水下清淤可以通过绞吸式挖泥船、抓斗式挖泥船、斗轮式挖泥船进行。
绞吸式挖泥船清淤绞吸式挖泥船利用装在船前的桥梁前缘绞刀的旋转运动,将河床底泥进行切割和搅动,并进行泥水混合,形成泥浆,通过船上离心泵产生的吸入真空,使泥浆沿着吸泥管进入泥泵吸入端,经全封闭管道输送至堆场中。绞吸式清淤是一个挖、运、吹一体化施工的过程,采用全封闭管道输泥,不会产生泥浆散落或泄漏,但泥浆浓度偏低,导致泥浆体积增加,会增大淤泥堆场占地面积。
抓斗式挖泥船清淤抓斗式挖泥船通过挖泥船前臂抓斗伸入河底,利用油压驱动抓斗插入底泥并闭斗抓取水下淤泥,之后提升回旋并开启抓斗,将淤泥直接卸入靠泊在挖泥船舷旁的驳泥船中,开挖、回旋、卸泥循环作业。清出的淤泥通过驳泥船运输至淤泥堆场。抓斗式挖泥船灵活机动,不受河道内垃圾、石块等障碍物影响,适合开挖较硬土方或中央带较多杂质垃圾的土方,但抓斗式挖泥船对极软弱的底泥敏感度差,容易造成表层浮泥经搅动后又重新回到水体之中。
斗轮式挖泥船清淤斗轮式挖泥船利用专用斗轮挖掘机开挖水下淤泥,开挖后的淤泥通过挖泥船上的大功率泥泵吸入并进入输泥管道。经全封闭管道输送至指定卸泥区。同绞吸式挖泥船类似,采用全封闭管道输泥,不会产生泥浆散落或泄漏,但斗轮式清淤在清淤工程中逃淤、回淤情况严重,清淤不够彻底,容易造成大面积水体污染。综合上述3个施工方式,利用机械船进行的水下清淤适合泥层厚度大的河道,其优点是施工过程不受天气影响,清淤过程不会对河道通航产生影响,施工精度高;缺点是因强烈搅动底泥,容易造成底泥中污染物扩散,同时逃淤、回淤现象也比较严重。总体来说,在有条件可以将河道部分排干的情况下选择干槽清淤,清淤效果最为显著,在不能够排干的情况下,通过小型清淤船清淤也可以成为一种选择。
3施工应用
工程概况
清河发源于北京西山碧云寺,流经海淀区、朝阳区、昌平区,横跨中关村科技园区,紧邻五环路和奥林匹克森林公园,在顺义区境内入温榆河,全长,流域范围北至西三旗,南至西直门外,西至玉泉山,东至温榆河,总流域面积21000万m2,是北京市北部主要城市排水河道。主要支流为北旱河、万泉河、小月河及仰山大沟、东小口沟等。清河规划20年一遇洪水流量为158~556m3/s,50年一遇洪水流量为190~690m3/s。经过多年运行,河道内出现了大量渣土垃圾及淤泥,严重影响河道行洪安全,影响景观环境,为了治理和还清清河,保障过流能力,营造良好的水环境,建设宜居生态环境,需要对清河进行清淤工程建设。
清淤方案分析
本次主要工程任务是对清河淤积较严重的5段进行清淤,恢复河道设计断面。确定施工方案考虑以下几个因素。
1)工期:施工工期为2014年4月11日~2014年5月20日,为北京市的非汛期。
2)河流情况:清河是北京市北部主要城市排水河道,河水较浅,流速缓慢。
3)淤积情况:工程段淤泥平均厚度为45cm,河道内含有大量渣土垃圾及少量生活垃圾,淤泥情况复杂。
4)排泥场:施工所在位置附近无法落实排泥场,需要将清除的淤泥直接装到渣土车进行外运。
5)对外交通:工程对外交通线路自巡河路可连接至八达岭高速、北五环、黑泉路,主要外来物资、施工机械可通过上述道路运抵施工现场,同时将淤泥通过上述道路转运到弃料场。根据上述河道特点和施工条件,此次清河清淤工程选择搭设围堰,排干部分河道,进行干槽清淤,同时也采用干挖清淤法,利用挖掘机进入河道直接对淤泥进行开挖。
施工
各段清淤时均采用机械为主人工配合的方式清理,此次施工,在前期工作:测量定点、修建河道两岸施工马道及洗车池、搭设围堰及围堰内抽水结束后,先由挖掘机将淤泥集中(人工配合将零散淤泥集中),再由装载机运输到马道附近集料,由挖掘机按淤泥∶土=1∶掺拌土,最后由车辆运输到渣土消纳场所。为保证车辆运输不对市区环境造成污染,施工现场车辆出入口分别设置洗车槽,同时铺设无纺布,并安排专人进行车辆清洗工作,对每辆渣土外运车辆须经打扫车轮、车厢后方可放行。在渣土运输的区间段内安排清洁人员,随时对车辆散落下来的土块、泥块进行清扫,并安排专人进行巡视、值班、组织路口交通。
4结论
城市中小河道的清淤工程既有传统清淤的“疏通”目的,也就是解决排涝、防洪、灌溉功能保障的目的,也有改善河道水质,促进生态系统健康,提升河道景观的深层目的。因此,从清淤的前期工作、方案制定、工艺选择、工程实施的所有环节中,必须保证这种“多目的”清淤的特征。在清淤方法多种多样的情况下,依据清河河道、水流等的特点,进行各方面的分析论证,成功地利用“干挖清淤法”的清淤方式,实现了清河清淤的目的,取得了很好的效果,实现了“水清岸绿,循环流畅,生态健康,人水和谐”的目标。为城市中小河道清淤积累了经验。
参考文献
[1]张晓兰.我国中小河流治理存在的问题及对策[J].水利发展研究,2005(1):68-70.
[2]包建平.中小河道治理中的清淤及淤泥处理技术[J].水资源保护,2015,31(1):56-68.
[3]沈建强.小河道清淤工程的几种施工方案的探讨[J].浙江水利水电专科学校学报,2011,23(4):45-57.
[4]杨闽.城市中小河流淤泥探测仪的研究与应用[D].安徽:安徽农业大学,2012.
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