排泥场管口出泥浓度与泄水口退水浓度测定方法在疏浚工程中的应用

张传伟 张俊峰 陈志刚

一、工程概况

中运河（大王庙～二湾）骆马湖堤防工程，是国务院确定的治淮19项骨干工程之一沂沭泗河洪水东调南下续建工程的重要组成部分，位于沂沭泗水系的南侧，途经江苏省徐州市的邳州市、新沂市、睢宁县和宿迁市的宿豫区、宿城区。中运河承泄了南四湖经韩庄运河下泄的洪水、沂河经江风口分入邳苍分洪道的洪水和韩庄运河、中运河区间洪水,具有防洪、排涝、航运、调水等功能。

中运河（大王庙～二湾）扩大工程，全长41.4km。中运河堤防级别为2级，防洪标准为50年一遇，其中，大王庙～房亭河段设计流量为6500m3/s，房亭河～二湾段设计流量为6700m3/s。主要控制点水位：大王庙27.89m，运河镇26.33m，二湾24.83m。

中运河、骆马湖堤防工程中运河（窑湾～二湾）河道扩挖工程，位于邳州市和宿迁市宿豫区境内。沿一期工程开挖的浅槽向右侧扩挖，河道扩挖范围为泓道桩号 13+350～13+700、0+360～6+400，泓道扩挖总长6.361km，设计泓底高程为19.33m（国家85高程），设计泓底宽：桩号13+350～13+700为 300m， 桩 号0+360～6+400段为 240m(不含老泓)。工程主要内容为河道扩浚、排泥场围堰填筑、弃土区平整、排水沟开挖和水土保持工程等。

二、工程地质

根据《中运河（窑湾～二湾）河道扩挖工程河道地质纵剖面图》分析工程标段开挖范围内河底高程以上部分以软塑状的粘性土（①2、②4层）为主，河底主要位于软塑的粘性土（②4层）中。在桩号1+200～6+400断面河底高程以上有部分③2层土质分布。

根据工程地质勘察综合成果表①2、②4、③2土层描述情况如下：

①2 层（Q4al～pl）：棕黄、灰黄、褐黄色重、中粉质壤土、粉质粘土，土质软，上部为地表耕作土，部分地段为堆填土，杂砂粒、碎砖块等，局部含铁锰质。

②4 层（Q4al～pl）：黄、棕黄、灰黄、褐黄、灰褐色重壤土、粉质粘土、砂质粘土，局部夹壤土或砂壤土薄层，含砂粒，可塑～软塑状态。

③2 层（Q4al～pl）：灰黄、褐黄、灰色中、轻粉质壤土、砂壤土。

三、控制泥浆浓度要求

江河054号800m3/h绞吸式挖泥船挖泥浓度一般在15%～22.5%，为提高挖泥船挖泥功效，控制挖泥浓度不低于20%。

减少吹填区的泥沙流失，控制泄水口排出水流的泥浆浓度在挖泥船设计泥浆浓度的10%以内。

四、排泥场管口出泥浓度与泄水口退水浓度测定方法

1.投入使用的仪器

500ml量筒2个、1000g电子天平秤1个、搅动棒1个、计算器1个、15kg取样桶2个、漏斗1个，测前对上述仪器设备进行校正。

2.测定泥浆浓度公式原理

根据泥浆总体积为泥浆中所有水的体积和泥浆中所有土颗粒的体积之和这一原理进行公式推导。

3.泥浆浓度计算式推导

式中：

g总——泥浆加容器质量，g；

g容器——容器质量，g；

g泥浆——泥浆质量，g；

g水——泥浆中所有水的质量，g；

g土——泥浆中所有土颗粒的重量，g；

V总——泥浆的体积，cm3；

V水——泥浆中所有水的体积，cm3；

V土——泥浆中所有土颗粒的体积，cm3；

γ水——当地水的密度，g/cm3；

Gs土——土粒比重，g/cm3；

KO——泥浆体积浓度，%；

根据本工程地质资料及结合本实验，计算式（7）中Gs土=2.74g/cm3，γ水=1.0g/cm3，g总在试验中可以测出泥浆加容器质量，g容器在试验中可以测出容器质量，V总可以从量筒刻度上直接读出泥浆体积，以此可以计算出泥浆浓度。

4.排泥场管口出泥浓度测定

（1）取样：用取样筒从排泥场管口出泥口取泥浆，须取挖泥船正常挖泥时的均匀泥浆，挖泥船施工时每天均测量三次。

（2）测定方法：用搅动棒将取样桶内的泥浆搅均匀，通过漏斗倒入量筒中。测出泥浆质量及体积，并做好记录，计算出泥浆浓度。

（3）当每次试验取一定体积的泥浆溶液时，可以得到关于y=kx-b的函数。

（4）在本试验中每次试验取溶液体积均为500ml，得到含泥量函数式如下：

依据上式，可以在图上作出关系式图形，以便快速查出泥浆的含泥量。函数关系式见图1。

5.泄水口退水浓度测定

（1）取样：用取样筒在退水明渠前端进行取样，每天取样三次。

（2）测定方法：同出泥口测定方法相同。

6.注意事项

（1）配备专人负责测定。

（2）出泥口泥浆取样应取挖泥船正常挖泥时的均匀泥浆，泄水口退水取样应在退水明渠前端取样。

（3）测定中发现排泥管出口浓度低于挖泥船控制浓度时，应及时通知水下疏浚施工组，采取措施，提高挖泥浓度。

（4）测定中发现泄水口退水浓度高于控制浓度时，应及时抬高水位，控制排泥场内泥浆流失，满足退水要求。但严禁抬水位过高，避免高水位危及围堰安全。

（5）设立值班点，密切跟踪排泥场内水位变化情况。

（6）取样时注意安全，采取措施，避免滑落水中。

（7）测定数据资料应有专人及时整理分析。

7.数据分析整理

对泥浆测定所得的数据进行汇总、分析，整理测定成果，为挖泥船提高功效及控制排泥场退水浓度控制提供数据。

五、结束语

利用泥场管口出泥浓度与泄水口退水浓度测定方法解决了测定浓度等待时间长的难题，也为挖泥船提高功效，有效控制排泥场退水泥浆淤积附近河道和沟渠，使排泥场退水达标排放起到指导作用。该方法简便快捷，在本工程中广泛使用并取得了良好的效果，值得推广应用■