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

张新宙 

新疆石河子市水利工程管理服务中心  新疆石河子 832000

摘要：水是生命之源，而河道作为江河水系的重要组成部分，承载着供水、防洪、生态调节等多重功能，对社会经济的可持续发展起着至关重要的作用。然而，随着人类经济活动的不断扩大和城市化进程的加快，河道受到了污染和淤积的威胁。河道淤积不仅影响了水资源的有效利用，还加剧了洪涝灾害的发生频率，威胁到沿岸居民的生命和财产安全，对水环境的健康产生了严重影响。为了解决河道淤积问题，水利工程中的河道清淤治理技术应运而生。基于此，本文将探讨水利工程中河道清淤治理技术的应用，以期为我国水利工程的可持续发展提供科学的指导和技术支撑。

关键词：水库；清淤；泥沙处理；技术

1水库淤积泥沙资源化利用途径分析

目前，国内外淤积泥沙资源化利用途径主要有四类。一是建筑材料，包括直接用于建筑砂石料，利用清淤粗泥沙与白灰和其他添加剂等压制灰砖，利用清淤细泥沙烧制砖瓦、陶粒、水泥等，压制免烧砖，以及利用淤沙熔制高级饰面玻璃等；二是堆肥利用，淤泥中含有大量的有机质和植物生长所需的营养物质，可以将其进行堆肥利用，或用于园林绿化与农业填肥；三是清淤固堤与防洪建设，我国许多河段由于泥沙淤积严重导致防洪问题突出，利用清淤或放淤等手段加固加高堤防是淤积泥沙利用的一种重要途径，同时清淤固堤也避免了河床淤积—水位抬高—加高堤防的恶性循环，是河岸两利的办法；四是堆积造地与维持生态，堆积造地是泥沙最原始的作用与功能之一，为人类提供了赖以生存的土地资源。

2水利工程中河道清淤治理技术

2.1机械清淤技术

在水利工程中，机械清淤技术是一种高效、精准的河道清淤手段，其应用过程可分为准备阶段、实施阶段和监测评估阶段。1）准备阶段。在这个阶段，需要进行详尽的水文地质勘查和数据收集工作。通过对河道的地质情况、水文特性等进行深入了解，可以为后续的机械清淤工作提供精准的基础数据。此外，还需要进行沉积物的取样与分析，以确定河道底床的泥沙类型、含量等参数，这些数据将指导后续机械清淤的具体实施方案。2）实施阶段。相关人员应根据前期准备阶段的数据，选择合适的机械设备和工艺方案。不同地区的河道地质特征不同，因此机械清淤的具体方案需要因地制宜。在实施过程中，先将清淤区域进行围堰封闭，以隔离清淤区域与周围水域，减少对环境的干扰。随后，选择适当的机械设备，如挖掘机、吸泥船等，进行淤泥的开采和吸取。在清淤过程中，需要根据河道的特性和实际情况，合理调整机械设备的工作方式和深度，以确保清淤的效果。清淤过程中产生的泥沙可通过输送带或管道输送至合适的处理场地进行处理，如沉砂池、沉淀池等。在机械清淤的过程中，需要高度关注施工现场的安全问题。对于操作人员而言，应确保其具备相关技能和经验，能够熟练操作设备，保障作业的顺利进行。同时，设置必要的安全警示标志和隔离措施，以避免工作区域对非操作人员造成威胁。机械清淤过程中可能存在的风险，如坍塌、机械设备故障等，需要事先制定应急预案，以确保施工过程的安全性。3）监测评估阶段在机械清淤的实施过程中，数据的收集和监测是至关重要的。相关人员可以通过安装传感器和监测设备，实时监测清淤过程中的水质、水位、泥沙含量等关键参数。随后，利用先进的遥感技术，获取清淤区域的高分辨率影像，用于监测施工的进度和效果，这些监测数据可通过远程传输方式实时传送至监测中心，为工程管理提供科学依据[2]。

2.2生物清淤技术

在生物清淤技术应用的过程中，植物扮演着重要角色。植物的根系能够渗透底泥，通过气根系统释放氧气，刺激河床底泥中的微生物代谢活动。在植物的协同作用下，水中的底泥有机质逐渐降解，有机物的分解产物可以提供植物生长所需的养分。因此，应选择适应水域环境的水生植物，如芦苇、莲藕等，通过其强健的根系系统，能够有效地降解和稳定底泥。植物的生长过程中，能够吸收水中的养分，降低水中底泥的富营养化程度，防止底泥中营养物质过度释放。在实际应用中，应筛选植物种类，选择适应当地水域特征和水质状况的水生植物，确保其在生态系统中的适应性和稳定性。随后，通过生物学手段，引导植物在水域中形成稳定的生态群落，在协同作用下实现对底泥的降解和减量。此外，在生物清淤技术应用中，微生物发挥着关键作用。微生物通过降解有机物，减少沉积物中的有机质含量，对水域环境的修复具有显著效果。通过引入具有降解能力的微生物群落，如硝化细菌等好氧细菌，加速河道底泥中有机物的降解。微生物通过代谢过程将有机物分解为较简单的无机物，同时产生二氧化碳和水，实现对有机物的有序清除。在微生物降解的过程中，可以通过生物学手段，选择对特定有机物有较强分解能力的微生物种类，提高降解效率。随后，通过微生物群落的建立，形成相对稳定的微生物菌落，保持河道水域的生态平衡。在具体的实施中，首先，进行生物清淤技术的前期调查和评估，充分了解底泥的污染状况和水域的生态特征。其次，根据评估结果，制订科学的生物清淤方案，明确引入生物要素的类型、数量和分布

[3]。

2.3探索多种底泥资源化利用途径

2.3.1制作生态砖

水库清淤底泥中黏土和淤泥含有高硅质矿物，浸水后易发生软化、泥化，塑性指数大，适宜制备免烧建材产品。原料中钙含量比较低，可在后续生产中添加高活性钙源，提高反应料中钙的含量。底泥制作的免烧生态砖可用于人行步道、花园等场景。试点工程的生态砖规划用于水库库滨带生态修复工程环湖路人行道、路缘防护，以及北京市灾后恢复重建项目。同时，底泥还可制作包括混凝土实心砖、混凝土多孔砖、混凝土空心砖、普通混凝土小型空心砌块、透水路面砖和透水路面板等建筑砌材。

2.3.2制作人工骨料

采用研磨－碱激发－强制搅拌技术，将清淤底泥与添加剂均匀混合制备成浆体，经中高温初步养护后，通过人工破碎获得人工骨料。产品具有坚硬、强度高、抗腐蚀等特点，可作为建材骨料，应用于路面、桥梁、隧道、坝基、渠道、港口码头、堤坝等建筑项目中。试点工程中制作的人工骨料规划用于水库库滨带生态修复工程的生态护坡、道路等分项工程。同时，北京市建筑用砂石骨料年需求量较大，人工骨料可参照建筑废弃物再生粗细骨料利用，在北京市建筑市场中推广应用。

2.3.3制作绿化用土

水库底泥大部分区域重金属生态危害指数处于轻微以下程度，营养盐大部分处于中度到重度污染状态，底泥中磷、氮含量达到营养土水平。采用好氧发酵技术对水库底泥进行一定程度的改良，保留其氮、磷等营养成分，可制成适于景观植物生长的绿化种植土。产品可满足水库库滨带生态修复工程绿化、生态护坡等绿化用土需求。试点工程中主要探索底泥资源化利用路径，可消纳底泥方量有限。工程剩余底泥通过真空预压、板框压滤、土工管袋等方式脱水干化后，运送至周边填埋，可改造出集中连片的耕地或园地。
结语

水库清淤工程充分分析各项需求，参考已有清淤工程设备选型、疏挖工艺、纳泥场选择、余水排放和底泥处置等经验，结合水库水深大、清淤规模大、周边消纳场地有限等特点，制定了分期清淤实施方案。通过试点清淤工程的实施，探索不同装备、脱水工艺、资源化利用的技术路线，并加强全过程监测，积累清淤过程参数，可为北方大型水库清淤高时率、大泥量连续作业提供参考。

参考文献

[1]杨建民，张跃武.京津冀协同发展下水库水源地保护思考[J].北京水务，2016（1）：48-50．

[2]乔建华.防御海河“23·7”流域性特大洪水经验启示[J].中国水利，2023（18）：9-12.

[3]刘世海，胡春宏，李希霞，等.近50a来水库上游流域泥沙输移平衡研究[J].水土保持通报，2010（3）：128-132+172.