关于湖南省洞庭湖区内湖水系清淤工艺及清淤物料的处置探讨

2023-04-08周立忠

湖南水利水电 2023年5期

关键词：管袋沟渠洞庭湖

周立忠

（湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司，湖南长沙 410007）

1 项目背景

洞庭湖内湖水系包括垸内内湖、内河（又称哑河）、沟渠等，是洞庭湖区排涝体系的重要组成部分，承担着调蓄涝水、撇排洪水、减少洪涝灾害的任务。

根据2019—2021 年遥感影像调查，157 处内湖主体水域1 km2以上的有94 个，面积为560.98 km2。

与2013 年全国水利普查结果比较：82 处湖泊基本维持原状；46 处湖泊水域衰减萎缩较为严重，周边被开发利用为水田、鱼塘，但仍保留部分主体水域，其中水域面积萎缩超过50%的湖泊有18 处；29 处湖泊全部开发利用为水田、鱼塘、旱地等，基本无主体水域。

按照湖南省委、省政府的指示精神，拟对洞庭湖进行清淤疏浚，通过扩容、活水、疏通等方式，降低旱化洲滩高程、形成生态补水湖、改善通航条件、实现水系连通、改善水质等，其中内湖水系的清淤是主要的子项目。

2 内湖水系存在的问题

垸内缺水比较严重的区域主要集中在洞庭湖腹地四口水系区域，缺水比较严重的县（市）主要包括安乡、华容、南县。每年冬春枯水季节（11 月—次年5 月），尤其是春灌期（4、5 月份），沿线闸（站）的可引水量减少或根本引不到水，致使该地区经常发生大面积春旱，工农业生产和居民生活用水得不到保障。随着社会经济的快速发展，湖区水资源供需矛盾将更加突出，供水缺口逐步加大。由于围垦和泥沙淤积，减少了垸内调蓄水量和水源；此外，受不规范的人类活动和单一的经济结构影响，垸内内湖、哑河、排渠等被侵占，水体流动能力差，垸内区域表现出较差的水资源配置能力。改善内湖水环境，是解决洞庭湖水安全问题的有效手段。

淤积物大部分是淤泥，少量的砂石、砖块和垃圾等，为恢复河道功能、提高行洪排涝能力、增强水体流动性、改善水质，有必要对内湖水系进行疏浚整治。

3 工程措施

本次指的内湖水系包括洞庭湖北部地区、东洞庭湖地区、湘资尾闾、沅南地区、沅澧地区和松澧地区六大片。清淤整治内湖总计45 处，面积为140.5 km2，疏浚量为14 050 万m3；清淤整治河渠总计55 条（其中内河13 条，连通渠42 条），长度为263.3 km，清淤量为1 006.2 万m3。

4 清淤施工工艺介绍

对于大规模清淤，选择合适的施工工艺，及时有效地清除淤泥是最关键的技术问题。结合各地的经验、已有的技术装备，内湖水系清淤可以选择的工艺见表1。

表1 内湖水系清淤工艺表

5 清淤方式的选择

本工程区域夏、冬季较长，春、秋季较短，且雨季时间较长，雨量较大。季节变化对施工效果和进度影响较大。内湖水位年内变幅超过2 m，大多数时段内湖水深超过1.5 m。排干水很困难，因此，不宜采用排干水法施工。沟渠深（2～3）m,枯水期水深1 m 左右，上下游都建有控制闸，可以抽干。清淤沟渠的岸边均为树木、草坪及道路，具有临时堆放渣土的条件。

本项目最大清淤厚度约1 m，综合以上分析，本项目清淤施工方式分以下几种情况实施：

1）沟渠清淤。开始前期，采用长臂挖机将石块、砖头和垃圾等杂物清理干净，无利用价值的运送到垃圾处理站，有利用价值的分类堆放、合理使用，再利用现有闸门控制水位、采用分段施工的方式，用中小型泵吸船配土工管袋进行清淤，用小规格的土工管袋沿着现有渠顶道路的外侧布置（保证单车道通行，农闲时节占用部分田面），排出来的余水，通过现有通道返回沟渠，保证清淤船的通行，等淤泥干化后用装载机装环保车，运输到生态岛或其他可以消纳的地方（如生态制砖厂），也可以与当地政府、农户协商，把肥力高的淤泥撒布在附近农田。

2）湖泊清淤。本工程需进行清淤的湖泊水面均较大，工程量相对集中，推荐采用大型泵吸船配土工管袋清淤方式用于湖心岛堆砌。

6 泵吸船配土工管袋清淤方法介绍

利用压缩空气为动力进行吸排淤泥的方法，将圆筒状下端的开口泵筒在重力作用下沉入水底，陷入底泥后，在泵筒内施加负压，软泥在水的静压和泵筒的真空负压下被吸入泵筒，泥浆浓度达30%。然后通过压缩空气将筒内淤泥压入排泥管，淤泥经过排泥阀、输泥管而输送至指定的混合器上，添加药物（速凝剂和絮凝剂）后灌入土工管袋，土工管袋将淤泥的土体颗粒留下，余水在压力作用下排出，且不会污染附近水域。在浅水区也可以作业，还可层层叠码，形成管袋岛。

泵吸式清淤的装备相对简单，靠简单的甲板船就能工作，可以配备小中型的船只和设备，适合进入小型河道、中小型湖泊进行施工。

南京水科院和安徽瑞迪工程科技有限公司联合研制的泵吸式清淤设备，配备剖面分析仪，可进行精准的水下地形测量，主要设备性能见表2。