黄帝陵印池公园入水口处清淤方案比选

朱少文

(西安景天水利水电勘测设计咨询有限公司，陕西 西安 710014)

1 引言

针对印池水下淤积严重、水流不畅，池水变质和水环境恶化的问题，经现场查勘，取样检测分析确定：印池水环境恶化是底泥内源污染所造成的，而水下大量的污泥淤积才是造成问题的根本。要改善印池以上存在的问题，清除底泥淤积迫在眉睫。只有清除底泥污染源，才能够持续维持池水面积，保障蓄水总量，有效提升池区水体质量，不断改善水环境，消除公园运行安全隐患，促进可持续发展。因此，清除印池入水口水下淤积，可为正常引水创造条件，也可为整个印池水下清淤积累经验。

2 工程概况

印池公园于2011年建成开放，占地面积6.25万m2。印池取水主要来自于沮河，入水口设置在印池西南角，排水口设置在印池东南角，水流自流出入，水面20万m2。印池入水口处淤积情况日益严重，水质浑浊，部分区域已长满草类植物。

印池公园存在问题日益突出，主要表现：一是水下淤积严重，进入池内水流不畅；二是池水变质，水环境恶化。印池存在的问题直接影响到公园周边游客及市民休闲、游玩和健身，也有损于黄帝陵景区的整体形象。

3 水文

3.1 河流概况

沮河为北洛河右岸支流，发源于陕甘交界子午岭东麓沮源关，由西向东在黄陵县桥山镇境内附近汇入北洛河，流域面积2488 km2，干流长140 km，河道平均比降3.00‰。沮河流域位于陕北黄土高原南部，地势西高东低，一般海拔900 m～1400 m，流域植被良好，黄陵县城以上森林覆盖率达90.6%，其中桥山林区覆盖率达98.1%。地形以店头～建庄联线为界，分为东西两部：东部为川塬区，沟壑纵横，沮河谷地经流水长期侵蚀，基岩出露，阶地发育，谷道较宽，一般为300 m～500 m，海拔1000 m～1100 m左右。西部为土石山区，三面环山，南有双庙梁，北有蛐蜒岭，西有子午岭，一般海拔1200 m～1600 m，最高峰双庙梁海拔1763 m。主要支流包括：大东沟、燕尾沟、丁字沟、柳芽川、西沟、蛾儿沟、神仙沟、杀人沟、百药沟、李章河、淤泥河、建庄川等。

黄帝陵印池公园水源来自于咀河，取水断面以上控制流域面积为2269 km2，河道长度为135.54 km，河道平均比降为3.02‰。

3.2 径流计算

由于印池公园位置与黄陵水文站位置较近，水文控制断面以上流域面积相差小于5%，根据《延安地区实用水文手册》相关规定，印池取水断面处径流量可直接采用黄陵水文站计算数据。

根据沮河黄陵水文站1967年～2013年天然径流系列进行频率计算，按矩法初步估算统计参数，然后采用P-Ⅲ型曲线适线，可得适线后黄陵站的统计参数见表1。

表1 沮河黄陵站年径流特征值表 单位：亿m3

印池公园由于淤积现状存水量大约40万m3，根据上述计算在P=95%的保证率下，日均来水量为11.78万m3，完全满足印池需水量要求。

4 清淤工程设计

4.1 工程设计原则

印池公园作为黄帝陵景区的一部分，景区内设施配套到位，环境优美，功能多样，更是市民休息娱乐的重要场所。因此，池区清淤应遵循以下原则：

1)坚持环境友好

清淤不应扰动周边水体和底泥，底泥输送和污泥堆放处置必须保障安全、环保，避免二次污染；清淤过程不破坏池区周边环境，不影响游客和市民正常游览、休闲活动，保障环境友好和谐。

2)坚持以池为本

清淤过程中不放空池水，始终保持正常水面，维持正常蓄水位和蓄水量，不形成干池。既维护园区水生态环境，达到增水量、保水面、护水质的多重目的，又必须保障印池公园正常运营。

3)坚持经济高效

应用清淤新技术、新工法，克服机械加人工的传统作业方式的弊端，适应景区施工要求，提高工作效率，降低成本费用，保障高效、安全，保证工期要求。

4.2 清淤区平面布置

印池公园清淤平面尺度、深度按施工要求和水域冲淤情况设计，本次主要是在印池内进行清淤和疏挖工程，印池平面位置不变。根据印池现状情况，治理范围不扩大，不影响印池水域岸线。

4.3 清淤方案比选

随着清淤疏浚技术的发展，清淤施工已经从传统的人工清淤逐步转向高度集约化、一体化的环保清淤。原始清淤办法需要排空池中水，依靠自然蒸发淤泥水分，蒸发过程中淤泥散发难闻气味极大影响周边环境，而且工期无法保证。目前，清淤设备不断创新，清淤工法不断完善，清淤技术更加可靠。针对不同工况，最常用清淤技术方式主要有干挖清淤、水利冲挖清淤和水下清淤三种。

(1)干挖清淤

干挖清淤是作业区排干水后，采用挖掘机进行开挖，挖出的淤泥直接由渣土车外运或者置于岸上的临时堆放点，这种方案清淤彻底，质量易于保证且对技术要求不高，产生淤泥含水率低，易于后续处理，但效率较低，工期难以保障，且影响公园正常运营，易造成周边环境污染。

(2)水力冲挖清淤

水力冲挖清淤采用水力冲挖机组的高压水枪冲刷底泥，将底泥扰动成泥浆，流动的泥浆汇集到事先设置好的低洼区，由泥泵吸取、管道输送，将泥浆输送至岸上的堆场或集浆池内。水力冲挖具有机具简单，输送方便，施工成本低的特点，但这种方法形成的泥浆浓度低，为后续处理增加了难度，施工环境恶劣，工作效率低，工期长。

(3)水下清淤

水下清淤一般包括：抓斗式清淤、斗轮式清淤和绞吸式清淤等几种方法。抓斗式挖泥船对于极软弱的底泥，容易造成表层浮泥经搅动后又重新回到水体之中；斗轮式清淤在清淤过程中会产生大量污染物扩散，逃淤、回淤情况严重，淤泥清除率在50%左右，清淤不够彻底，容易造成大面积水体污染；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露，且施工不受天气影响，同时采用GPS和回声探测仪进行施工控制，可提高施工精度。

结合印池清淤工程特点，绞吸式水下清淤相对比较适用。

4.4 淤泥处置方案比选

淤泥处置是河湖清淤的重要环节，根据印池现场查勘，水下淤泥处置拟采用两种方式。

方案一：淤泥就近处置

经过现场踏勘，印池公园进水口处西北200 m处有一人工池塘，水深3 m，面积约3404.9 m2，将其作为最终淤泥堆场，可以沉淀存放约8000 m3堆泥。采用绞吸式挖泥船进行水下绞吸作业，可以直接将泥浆输送至人工池塘，然后加入絮凝剂，加速淤泥沉淀，达到就近处置的目的。

(1)修筑沉淀池。利用人工水塘进行淤泥堆放，在水塘出水口处利用编织袋构筑长20 m，高度3 m，底宽4 m，上宽2 m梯形围堰；排干塘内存水；拆除原有设备等，清理完成后将水塘作为最终淤泥堆场。

(2)淤泥输送。根据印池底泥淤积情况，按照实际工况和区位，绞吸池底污泥，运用密封管道直接输送至堆泥场地。

(3)上清液回收。利用水泵对沉淀池上清液抽回湖内再次利用，淤泥沉淀固化。

(4)淤泥堆场整理。彻底清除区域底泥后，使人工水塘沉淀约2.5 m基础泥层，为来年种植观赏荷花，形成新的景观点打下基础。

主要优点：①施工效率高；②成本小；③工期短；④避免了外运过程污染；⑤无需要堆场，减少了占地赔偿，避免了二次污染。

主要缺点：利用弃置人工池塘作为沉淀池堆放淤泥，需要管理单位协调。

方案二：淤泥外运

利用脱水机械进行淤泥脱水固化后，装入封闭式卡车内集中外运到指定填埋场进行消纳处理。在运送淤泥时，随时派人将道路上洒落的淤泥清扫干净。

(1)修筑沉淀池。用于加药搅拌。

(2)机械脱水固化。管输至板框压滤机或叠螺离心压滤机，进行脱水固化，形成泥饼。

(3)泥饼外运。利用专用车辆将脱水固化后的泥饼运至指定弃土场堆放填埋。

(4)恢复场地。撤离机械，拆除沉淀池，恢复绿植。

主要优点：①技术方案成熟；②避免了二次污染。

主要缺点：①成本高；②工艺复杂，工期长；③弃运场地需要占地赔偿；④夜间运输扰民较为严重。

上述两种处理方案比较，印池淤泥处置推荐采用方案一，即利用印池进水口西北方向的人工池塘就地进行淤泥处置。

4.5 方案比选结论

在施工过程中既要保证印池清淤的有效、高效进行，又要解决淤泥堆放过程中的二次污染问题，并且减小工程对周边环境及游客参观的影响，故经过现场踏勘及清淤方案和淤泥处置方案比选，推荐采用水下绞吸清淤，淤泥就近处置的方案。

5 结语

印池在黄帝陵景区位置重要，具有独特的意义，是当地政府依托资源、挖掘内涵，高起点、大手笔地着力打造的以拓展旅游范围、丰富游览内容的文化旅游亮点项目；也是改善城区生态环境、推动区域经济、社会、环境和谐发展的生态景观工程；更是服务黄陵市民休闲、健身，提高群众生活质量、提升城市品位的民生工程。印池公园清淤工程的实施能够保障公园正常运行，有利于黄帝陵景区整体形象的提升。