胶东调水沉沙池清淤方式探讨

鲍芳 王均乔

【摘要】本文通过对胶东调水工程沉沙池两种清淤方式的指标分析，总结各自的优缺点，针对沉沙池现状，提出了相应泥沙处理方式。

【关键词】沉沙池；清淤方式；探讨

山东省胶东调水工程利用打渔张引黄闸引水，经高、低输沙渠与沉沙池连接，使黄河水在沉沙池经过沉淀后以清水的形式进入输水河。沉沙池经过二十多年的运行，已严重老化，泥沙如何处理是面临的一个重大课题，需要对泥沙处理方式进行认真总结研究，并提出相应的对策。

1、胶东调水工程沉沙池概况

胶东调水工程沉沙池采用条渠形沉沙池。设计总沉沙面积36k㎡，设9个条渠分期使用，每条使用4-5年，总共可用40年。第一期修建2号沉沙池，修建了第二、第三两条隔堤，长度分别为5930m与6530m。为减轻与防止周边土地的洇碱，沿两条隔堤的外侧分别开挖截渗沟。

2、沉沙池泥沙分析

每个引水年度结束后，分别在沉沙池上、中、下游取泥沙土样，分析淤积物颗粒组成。一九九二年八月山东省水利科学研究所对沉沙池沉积泥沙的颗粒组成进行分析，中值粒径上游为0.032mm，中游为0.097mm，下游为0.0llmm。通过每年泥沙沉积分布分析，了解上下游淤土性质，用以指导泥沙处理方案的制定。

3、胶东调水工程引水沉沙方案的演变过程

胶东调水引水沉沙工程原设计方案包括输沙渠和沉沙池两部分，其中输沙渠长6KM，分为高、低沙渠，高、低输沙渠平行，三堤两渠。在沉沙池使用初期利用低输沙渠，黄河水自流进入沉沙池，随着沉沙池不断淤高，自流引水能力逐步丧失，然后改用泵站扬水，泵站后接高输沙渠把黄河水送入沉沙池。

胶东调水工程自1989年11月通水，至1993年6月，经过4个引水年度的运行，2号沉沙池沉积泥沙530万m3，上游段平均高程达11.0m（黄海高程）以上（平均淤高近3.0m），无论从引沙量还是引水年份都已超额完成自流沉沙任务，自流沉沙功能几乎全部丧失，必须采取措施才能进一步挖掘它的沉沙潜力。但是一方面由于资金不足，渠首泵站一直处于缓建状态，设计扬水沉沙功能不能实现；另一方面，随着时间的推移，各种条件都在变化，人们的认识也不断扩展变化，在泥沙处理方式上，也产生了另一种观点─以挖待沉方案，即将沉沙池内的泥沙清出，腾出库容沉积泥沙。1992年下半年和1993年初，通过对其他大型引黄灌区的考察和社会调查，对扬水沉沙方案和以挖待沉方案进行对比论证，通过论证，决定采用多种清淤方式来探索以挖待沉方案的可行性。

4、沉沙池内贴式清淤方案探讨及实施

4.1 清淤方式的确定

以挖待沉方案确定以后，对于采用何种清淤方式，何种机具，清淤场、排淤场如何布置，曾做过多种方案比较。清淤部位首先是淤积严重、影响引水沉沙的上中游段。经过对多家挖泥船和挖塘机施工队伍考察，反复论证比较，鉴于当时弃淤场地无法解决，作为应急措施，不得已在沉沙池内沿隔堤两侧各宽100m范围内贴弃淤，最后确定采用挖塘机施工。

4.2 内贴式清淤规划

1993年5月，成立了沉沙池清淤工作小组，负责制定清淤方案、施工管理等工作。经现场勘测、规划，对施工任务、施工布置、施工队伍的确定、施工管理等诸方面都进行了详细规划。清淤范围为沉沙池上、中游段，长度约4KM。排淤场分别布置在沉沙池内部两侧，铺底宽度约100m，平均淤高7m，可容纳泥沙280万m3。

4.3 内贴式清淤施工情况

根据挖塘机清淤方案设计，沉沙池挖塘机内贴式清淤，从1993年6月开始实施，选定了禹城水利工程公司（简称禹城队）和博兴管理处施工队（简称博兴队）两家施工队伍。博兴队承担了1号、2号排淤场的施工任务，组织了26台挖塘机，上工人数200人；禹城队承担3号排淤场的施工任务，组织45台挖塘机，上工人数426人。1993年博兴队完成清淤量70.1万m3，禹城队完成58.64万m3，合计完成128.7万m3，保证了1993年度的引水任务顺利完成。

4.4 经济技术指标分析

1993年挖塘机清淤带有试验性质，不仅要验证挖塘机清淤的可行性，还要取得有关的经济技术指标。为此设计了一套施工情况报表，要求每10天填报一次，其中开机台数、时数、上工人数等都是现场管理人员计报，耗电量、耗油量按實际使用数计算，清淤工程量是验收测量数，电费按当年价格0.3元/kwh、柴油2160元/吨计。

通过表1看出，1993年施工中博兴队由于组织领导比较有力，进场早，行动快，抓住施工的有利时机，施工效率高，能源费为0.46元/m3，而禹城队进场较晚，正逢雨季，在行动上没有抓住有利时机，弃淤场围堰制作困难，窝工严重，施工陷于被动，且淤泥颗粒细、透水性差、长时间不沉淀固结，施工效率低，能源费为0.93元/m3。

5、沉沙池挖泥船外清方案的实施

5.1 挖塘机内贴式清淤的局限性

从1993年开始的挖塘机内贴式清淤，开发了2号沉沙池的自流沉沙能力，但从已经完成和已经铺工的排淤场分布来看，主要沉积泥沙的中上游段沉沙面积减少近一半，不宜再扩大排淤场地。为确保胶东调水工程的正常运行，必须对沉沙池的泥沙处理提出新的办法。

5.2 沉沙池清淤十年规划

为使沉沙池的开发运用逐步走向良性循环的道路，在总结自身经验及借鉴其他引黄灌区成功经验的基础上，提出了“化整为零、临时占用、合理补偿、适时还耕”的新思路。按这一思路就是租用沉沙池附近一定面积的低洼盐碱地作排淤场，每年给予一定的经济补偿，三、四年左右淤完后立即还耕。根据这一思路，1996年清淤工作小组提出了沉沙池清淤十年规划及第一期实施意见。经实地勘察，选择了沉沙池附近七块条形排淤场，这些场地基本上平行隔堤布置，垂直隔堤方向200m左右，可容纳泥沙1077万m3，已铺工未淤完的内贴排淤场还可放淤190万m3，共可容纳1267万m3，基本满足10年使用。根据沉沙池的淤积情况以及内贴排淤场的潜力，在第一期施工规划中，中游仍以挖塘机清淤，上游和下游在沉沙池外开辟三块排淤场，采用挖泥船清淤，工期三年。

表2中电费按0.7元/kwh，柴油2300元/T计。

5.3 挖泥船外清方案的实施

1996年5月，经与当地政府协商，达成临时租地协议，租用土地435.6亩。根据沉沙池十年规划和第一期实施意见，进行了挖泥船排淤场设计，三块排淤场可放淤255万m3。

通过投标选定博兴黄河河务局、滨州地区海河管理局、水电十三局一分局三家施工队分别承担1号、3号、4号排淤场的施工任务。由于黄河长时间断流，沉沙池上游无水，博兴黄河河务局施工队挖泥船无法使用，迫不得已改用大功率挖塘机施工，组织挖塘机11台。滨州地区海河局和水电十三局一分局分别组织两条80m3/h的挖泥船。经过三年的艰苦拼博，1998年底三块排淤场地基本达到还耕要求，经实测完成工程量234.7万m3。

5.4 经济技术指标分析

挖泥船施工前，我们设计了一套进度报表，施工时各施工队每10天报一次施工情况，将开机台数、时数、排距、耗油（电）量等指标据实上报。

6、两种清淤方式的特点

挖塘机作业机动灵活，进出场方便快捷；排淤场围堰要求不高，可以分期填筑，大大降低围堰的填筑费用；各种施工条件要求不高，清淤综合单价较低。但挖塘机清淤受水位影响较大，无水不能干，水多了也不能干，并且运距较近，尤其是内贴式清淤减少了沉沙池沉沙面积，会影响沉沙效果，不能无限制地扩大内贴排淤场。

挖泥船外排式清淤既可满足清淤需要，又可以改造沉沙池外侧的低洼盐碱地，适合水下清淤，引水时不影响正常施工；清淤场地比较规整，没有挖塘机施工那样留下许多隔堰。但挖泥船清淤对排淤场围堰要求很高，需一次筑高，不能分期填筑，且围堰填筑标准要求高，否则在施工后期溃坝的危险性很大。排淤场临时租用土地、需支付较高的土地占用费，且清淤单价较高。

7、结语

根据两种清淤方式的特点和沉沙池泥沙淤积的情况，可以采用上游挖塘机施工；中游使用挖泥船清淤；下游先采用挖塘机施工，后期利用挖泥船清淤。这样采用挖塘机和挖泥船互相配合，取长补短，可以达到最佳工作效果。在沉沙池的不同运用阶段，不同部位，灵活机动地采取多种清淤方式，为胶东调水工程开辟一条新的沉沙池清淤之路，使胶东调水工程发挥最大的经济效益和社会效益。