港口航道工程施工疏浚物處置措施探討

麥居喜　劉路明　詹誠

摘要：文章以欽州港30萬噸級進港航道支航道工程為例，分析了航道施工疏浚物采用海洋傾倒和綜合利用兩種處置方式的環(huán)境影響。結(jié)果表明，利用疏浚物填海造地生態(tài)效益和經(jīng)濟效益顯著，疏浚物綜合利用對指導今后的港口航道工程建設(shè)具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：港口航道工程；疏浚物；綜合利用；環(huán)境保護

0引言

隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展，國際間貿(mào)易往來日益頻繁，作為對外開放的門戶和出口經(jīng)濟的橋頭堡——港口已成為沿海城市經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎，并在國民經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)重要位置。為增加運輸效率，港口增設(shè)、航道拓寬和挖深工作越來越多，促使疏浚行業(yè)的快速發(fā)展［1］。

疏浚物產(chǎn)生的主要來源是碼頭岸線、進港航道、錨地、港口清淤等港口工程設(shè)施建設(shè)進行的水下土石方開挖工程，主要成分包括淤泥、砂礫、有機物質(zhì)等［2］。受工程建設(shè)成本、陸地缺少存放地等因素影響，目前我國處理疏浚物的傳統(tǒng)處置方式主要是向海洋傾倒，每年向海洋傾倒的物質(zhì)中，疏浚物占比達95%以上［2］。根據(jù)我國海洋生態(tài)環(huán)境狀況公報統(tǒng)計，我國海洋疏浚物傾倒量從1997年的3 329×104 m3增長至2020年的突破2.6×108 m3［3］。隨著海洋傾倒量逐年增加，現(xiàn)有傾倒區(qū)不能滿足傾倒量增長的需求，傾倒區(qū)的擴容造成的生態(tài)破壞日益明顯。因此，日益增長的疏浚物傾倒需求與海洋環(huán)境保護之間的矛盾已成為港口發(fā)展的“瓶頸”。

疏浚物作為兼具資源和廢棄物屬性的物質(zhì)，有諸多有益用途［4］，合理利用可以變廢為寶。本文以欽州港30萬噸級進港航道支航道工程為例，分析傳統(tǒng)海洋傾倒的環(huán)境影響，并探討疏浚物綜合利用的施工方式，以期為港口航道工程施工疏浚物處置提供參考和意見。

1 工程概況

欽州港30萬噸級進港航道支航道工程，由30萬噸級進港航道接入至三墩外港作業(yè)區(qū)。該項目是我國南方及東南沿海地區(qū)煉油廠提供油源運輸保證的基礎(chǔ)工程。項目長8.5 km，設(shè)計有效寬度為320 m，底寬為314.4 m，底高程為-21.0 m，航道設(shè)計邊坡坡比為1∶7，疏浚工程量約為4 100×104 m3。

2 傳統(tǒng)疏浚物處置方式的環(huán)境影響分析

本項目原方案設(shè)計由4 500 m3以上耙吸船施工，通過耙吸船自挖、自航、自運將疏浚物外拋至疏浚物臨時傾倒區(qū)A和傾倒區(qū)B。傾倒區(qū)A面積約為21.0 km2海域，平均水深約為20 m；傾倒區(qū)B面積約為9.9 km2海域，平均水深約為23 m。根據(jù)采樣分析，疏浚物成分中細粉砂與黏土約占65%。

采用三維泥沙模塊預測施工期間懸浮泥沙影響范圍和程度，以此來分析本工程在施工過程對周邊海洋環(huán)境的影響。見表1和表2。

2.1 傾倒區(qū)拋泥施工懸沙遷移擴散預測

根據(jù)以上計算結(jié)果，可以得出如下結(jié)論：

（1）大潮期間最大懸浮物濃度增量等值線更長，而小潮期間等值線則更短。大潮時流速較大，因此泥沙被帶到更遠的地方，同時由于大潮期間流向比較集中，泥沙橫向擴散的范圍也窄；小潮期間流速較小，泥沙不容易被帶到遠處，小潮期間流向較大潮分散，泥沙在橫向擴散的范圍增加。

（2）由于工程疏浚泥工程量較大，引起工程區(qū)域的懸沙濃度增加幅度較大，疏浚泥拋卸引起的高濃度區(qū)主要集中在拋泥區(qū)附近。

2.2 水質(zhì)環(huán)境影響預測

在分區(qū)傾倒的情況下，傾倒區(qū)A分區(qū)疊加的最大影響面積為137.00 km2，垂直方向平均影響面積為76.55 km2，漂出的最遠距離離A區(qū)中心點為9.60 km；傾倒區(qū)B的分區(qū)疊加最大影響面積為123.45 km2，垂直方向平均影響面積為65.74 km2，漂出的最遠距離離B區(qū)中心點為12.60 km；影響的方向與拋泥區(qū)潮流主向一致。傾倒區(qū)內(nèi)水體在拋泥點附近短期產(chǎn)生高濃度懸沙，整個傾倒區(qū)及附近水域懸沙濃度狀況將超一類海水水質(zhì)標準。

2.3 底棲生物損失評估

傾倒區(qū)疏浚泥覆蓋厚度＞0.50 m的范圍，將會導致傾倒區(qū)內(nèi)的貝類和甲殼類等底棲生物全部死亡。在分區(qū)傾倒的情況下，A區(qū)的影響范圍約為21.3 km2，B區(qū)的影響范圍為10.1 km2。另一方面，在覆蓋高度＞0.50 m的范圍，底棲生物的死亡按50%死亡率估計，A區(qū)和B區(qū)的影響面積分別為6.3 km2和5.7 km2。

傾倒區(qū)底棲生物平均生物量為61.43 g/m2。經(jīng)核算，傾倒區(qū)A、傾倒區(qū)B的一次性底棲生物損失分別為1 695.468 t、970.594 t。底棲生物的商品價格按10 000元/t計算，則傾倒區(qū)A、傾倒區(qū)B底棲生物直接經(jīng)濟損失額分別為1 695.47萬元、970.59萬元。

疏浚物傾倒作業(yè)對傾倒區(qū)底棲生物只是造成一次性損失，按照《建設(shè)項目對海洋生物資源影響評價技術(shù)規(guī)程》（SC/T 9110-2007）規(guī)定，對生物資源損害的補償年限按不低于3倍計算（取3倍），則A傾倒區(qū)、B傾倒區(qū)底棲生物資源損害賠償額分別為5 086.41萬元、2 911.78萬元。A、B兩區(qū)合計為7 998.19萬元。

2.4 魚卵仔魚及成魚損失評估

按照《建設(shè)項目對海洋生物資源影響評價技術(shù)規(guī)程》計算，在分區(qū)傾倒情況下，傾倒區(qū)A損失魚苗共1.18×108尾，魚苗按市場價格0.3元/尾計算，生態(tài)補償金額約為1 065.09萬元；造成成魚損失67.024 t，按10 000元/t計算，生態(tài)補償金額201.07萬元。傾倒區(qū)B損失魚苗共8.82×107尾，生態(tài)補償金額約為794.06萬元。造成成魚損失45.708 t，生態(tài)補償金額約為137.13萬元。

綜上，本項目傾倒過程共造成漁業(yè)資源損失的生態(tài)補償金額共計約10 195.53萬元。

3 疏浚物資源化利用研究

3.1 疏浚物綜合利用設(shè)計方案

根據(jù)區(qū)域大欖坪物流園規(guī)劃，大攬坪2區(qū)和3區(qū)需要進行吹填造地，吹填區(qū)域四周已形成自然的圍堰，吹填平均厚度約為10 m，需外購吹填物料約3 500×104 m3。根據(jù)該吹填項目初步設(shè)計報告，采用開山土回填的方式吹填，投資約為110 600.75萬元。

為解決吹填區(qū)回填料不足、開山取土造價偏高的問題以及欽州港30萬噸級進港航道支航道工程疏浚土海洋傾倒造成海洋生態(tài)系統(tǒng)損失大的問題，欽州港30萬噸級進港航道支航道工程疏浚物改為吹填造地。

3.2 施工工藝

3.2.1 疏浚施工工藝流程

根據(jù)開挖層厚和航道現(xiàn)有水深情況，施工采用分層開挖。根據(jù)土質(zhì)及采用耙吸船大小來分層，施工時中小型耙吸船以1.5 m為一層，大型耙吸船施工時以2 m為一層，逐層下挖，力求使開挖航槽底平順不起陡坎和垅溝，邊坡形成達到設(shè)計邊坡要求。施工順序是先挖淺段，逐次加深，待挖槽各段水深基本相近后再逐步加深。見圖1。

3.2.2 吹填造地施工工藝流程

吹填造地施工工藝流程見圖2。

3.3 環(huán)境保護措施

（1）在疏浚施工時，采用先進測量定位儀器進行精確定位，做到精確施工，減少超挖、漏挖，避免施工船舶往復施工造成疏浚物擾動、擴散增加。

（2）耙吸船施工根據(jù)施工區(qū)水深情況及所挖的土質(zhì)，正確選取溢流方式。在水深淺的地方施工時，為確保船舶安全和防止水污染，可采取不裝艙溢流施工，待滿足船舶重載吃水后，再裝艙施工。耙吸船施工盡量減少溢流時間或?qū)⒋蟽蓚?cè)溢流口降低至船底，使溢出泥漿直接從船底排出，盡最大程度減少泥砂懸浮的影響范圍。

（3）合理選擇排泥管路由，方便對排泥管進行維護；定期對排泥管連接口進行巡視檢查、維修，避免出現(xiàn)泥漿泄漏污染環(huán)境。

（4）在吹填排泥管口安裝消能器，以減少吹填施工水流對吹填砂的沖擊影響，有利于提高吹填質(zhì)量，確保吹填場地的平整度，并且有利于泥砂的沉降，降低環(huán)境污染。

（5）在遠離吹填管線排泥口的位置設(shè)置吹填排水口，加大泥漿在吹填區(qū)內(nèi)的流程，保證吹填污水有足夠的沉淀距離；同時在吹填區(qū)內(nèi)合適的位置設(shè)置柵欄，以降低吹填區(qū)內(nèi)的泥漿流速，提高沉降效果，避免流出含泥量大的污水造成污染。

（6）排水口采用溢流堰閘板形式，隨時調(diào)節(jié)排水口溢流標高，保持堰頂溢流面與泥面高差＞0.5 m，降低排出水的泥漿濃度，防止水體二次污染。見圖3。

（7）為降低耙吸船在臨時儲泥坑傾倒疏浚土造成的泥漿懸浮物擴散，在儲泥坑四周設(shè)置防污簾，降低懸浮物的擴散距離和范圍，避免懸浮物大面積擴散造成污染。

4 不同利用方案環(huán)境影響及經(jīng)濟效益對比分析

（1）經(jīng)對海洋傾倒方案進行預測，在整個傾倒區(qū)及附近水域懸沙濃度均有較大增加，區(qū)域水質(zhì)超過相應(yīng)海水水質(zhì)標準要求。而采取綜合利用的方案，通過優(yōu)化施工工藝、采取嚴格的環(huán)保措施后，監(jiān)測結(jié)果表明，懸浮物等監(jiān)測因子在本監(jiān)測海區(qū)均未超標，吹填區(qū)域附近海域環(huán)境質(zhì)量沒有發(fā)生明顯變化。

（2）經(jīng)預測，海洋傾倒方案造成的生物損失較大，生態(tài)補償金額約為10 195.53萬元。而綜合利用方案吹填區(qū)影響范圍要小于海洋傾倒范圍，生態(tài)監(jiān)測結(jié)果表明，吹填海域的葉綠素a含量和初級生產(chǎn)力均處于較低水平，施工過程中本海區(qū)浮游動物多樣性指數(shù)H及均勻度J均屬于中上等水平，與施工前對比變化不大。

（3）采取欽州港30萬噸級進港航道支航道疏浚物綜合利用后，大攬坪2區(qū)和3區(qū)吹填建設(shè)節(jié)約了開山采石費用約110 600.75萬元，同時也避免了開山采石對陸域生態(tài)系統(tǒng)的破壞，總體經(jīng)濟效益顯著。

5 結(jié)語

本文以欽州港30萬噸級進港航道支航道工程疏浚為例，充分利用航道疏浚物進行吹填造地，使航道疏浚物變廢為寶，節(jié)省了海洋傾倒疏浚物造成漁業(yè)資源損失的生態(tài)補償費和開山取土吹填造地費用，緩解了欽州港吹填造地砂源不足的問題，避免了傾倒疏浚物對海洋環(huán)境造成的生態(tài)破壞，經(jīng)濟效益、環(huán)境保護效益顯著，對指導今后的港口航道工程建設(shè)具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

［1］蕭爾釧.分析港口航道疏浚工程施工技術(shù)［J］.珠江水運，2022（7）：60-62.

［2］楊文超.推動疏浚物資源化利用向多樣化精細化產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展［J］.環(huán)境經(jīng)濟，2021（7）：22-25.

［3］邢 瑜，楊天件，廖 巖，等.海洋疏浚物資源化利用的思考與建議［J］.環(huán)境保護，2022（13）：50-53.

［4］宋 爽，王召偉，韓建波，等.污染疏浚物處置方法國際研究與應(yīng)用進展［J］.海洋環(huán)境科學，2021（5）：805-812.

作者簡介：麥居喜（1987—），工程師，主要從事港口航道工程規(guī)劃、建設(shè)管理及項目前期策劃工作。