關(guān)于湖南省洞庭湖區(qū)內(nèi)湖水系清淤工藝及清淤物料的處置探討

周立忠

（湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)劃研究總院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

1 項(xiàng)目背景

洞庭湖內(nèi)湖水系包括垸內(nèi)內(nèi)湖、內(nèi)河（又稱啞河）、溝渠等，是洞庭湖區(qū)排澇體系的重要組成部分，承擔(dān)著調(diào)蓄澇水、撇排洪水、減少洪澇災(zāi)害的任務(wù)。

根據(jù)2019—2021 年遙感影像調(diào)查，157 處內(nèi)湖主體水域1 km2以上的有94 個(gè)，面積為560.98 km2。

與2013 年全國(guó)水利普查結(jié)果比較：82 處湖泊基本維持原狀；46 處湖泊水域衰減萎縮較為嚴(yán)重，周邊被開(kāi)發(fā)利用為水田、魚(yú)塘，但仍保留部分主體水域，其中水域面積萎縮超過(guò)50%的湖泊有18 處；29 處湖泊全部開(kāi)發(fā)利用為水田、魚(yú)塘、旱地等，基本無(wú)主體水域。

按照湖南省委、省政府的指示精神，擬對(duì)洞庭湖進(jìn)行清淤疏浚，通過(guò)擴(kuò)容、活水、疏通等方式，降低旱化洲灘高程、形成生態(tài)補(bǔ)水湖、改善通航條件、實(shí)現(xiàn)水系連通、改善水質(zhì)等，其中內(nèi)湖水系的清淤是主要的子項(xiàng)目。

2 內(nèi)湖水系存在的問(wèn)題

垸內(nèi)缺水比較嚴(yán)重的區(qū)域主要集中在洞庭湖腹地四口水系區(qū)域，缺水比較嚴(yán)重的縣（市）主要包括安鄉(xiāng)、華容、南縣。每年冬春枯水季節(jié)（11 月—次年5 月），尤其是春灌期（4、5 月份），沿線閘（站）的可引水量減少或根本引不到水，致使該地區(qū)經(jīng)常發(fā)生大面積春旱，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水得不到保障。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，湖區(qū)水資源供需矛盾將更加突出，供水缺口逐步加大。由于圍墾和泥沙淤積，減少了垸內(nèi)調(diào)蓄水量和水源；此外，受不規(guī)范的人類活動(dòng)和單一的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)影響，垸內(nèi)內(nèi)湖、啞河、排渠等被侵占，水體流動(dòng)能力差，垸內(nèi)區(qū)域表現(xiàn)出較差的水資源配置能力。改善內(nèi)湖水環(huán)境，是解決洞庭湖水安全問(wèn)題的有效手段。

淤積物大部分是淤泥，少量的砂石、磚塊和垃圾等，為恢復(fù)河道功能、提高行洪排澇能力、增強(qiáng)水體流動(dòng)性、改善水質(zhì)，有必要對(duì)內(nèi)湖水系進(jìn)行疏浚整治。

3 工程措施

本次指的內(nèi)湖水系包括洞庭湖北部地區(qū)、東洞庭湖地區(qū)、湘資尾閭、沅南地區(qū)、沅澧地區(qū)和松澧地區(qū)六大片。清淤整治內(nèi)湖總計(jì)45 處，面積為140.5 km2，疏浚量為14 050 萬(wàn)m3；清淤整治河渠總計(jì)55 條（其中內(nèi)河13 條，連通渠42 條），長(zhǎng)度為263.3 km，清淤量為1 006.2 萬(wàn)m3。

4 清淤施工工藝介紹

對(duì)于大規(guī)模清淤，選擇合適的施工工藝，及時(shí)有效地清除淤泥是最關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題。結(jié)合各地的經(jīng)驗(yàn)、已有的技術(shù)裝備，內(nèi)湖水系清淤可以選擇的工藝見(jiàn)表1。

表1 內(nèi)湖水系清淤工藝表

5 清淤方式的選擇

本工程區(qū)域夏、冬季較長(zhǎng)，春、秋季較短，且雨季時(shí)間較長(zhǎng)，雨量較大。季節(jié)變化對(duì)施工效果和進(jìn)度影響較大。內(nèi)湖水位年內(nèi)變幅超過(guò)2 m，大多數(shù)時(shí)段內(nèi)湖水深超過(guò)1.5 m。排干水很困難，因此，不宜采用排干水法施工。溝渠深（2～3）m,枯水期水深1 m 左右，上下游都建有控制閘，可以抽干。清淤溝渠的岸邊均為樹(shù)木、草坪及道路，具有臨時(shí)堆放渣土的條件。

本項(xiàng)目最大清淤厚度約1 m，綜合以上分析，本項(xiàng)目清淤施工方式分以下幾種情況實(shí)施：

1）溝渠清淤。開(kāi)始前期，采用長(zhǎng)臂挖機(jī)將石塊、磚頭和垃圾等雜物清理干凈，無(wú)利用價(jià)值的運(yùn)送到垃圾處理站，有利用價(jià)值的分類堆放、合理使用，再利用現(xiàn)有閘門控制水位、采用分段施工的方式，用中小型泵吸船配土工管袋進(jìn)行清淤，用小規(guī)格的土工管袋沿著現(xiàn)有渠頂?shù)缆返耐鈧?cè)布置（保證單車道通行，農(nóng)閑時(shí)節(jié)占用部分田面），排出來(lái)的余水，通過(guò)現(xiàn)有通道返回溝渠，保證清淤船的通行，等淤泥干化后用裝載機(jī)裝環(huán)保車，運(yùn)輸?shù)缴鷳B(tài)島或其他可以消納的地方（如生態(tài)制磚廠），也可以與當(dāng)?shù)卣?、農(nóng)戶協(xié)商，把肥力高的淤泥撒布在附近農(nóng)田。

2）湖泊清淤。本工程需進(jìn)行清淤的湖泊水面均較大，工程量相對(duì)集中，推薦采用大型泵吸船配土工管袋清淤方式用于湖心島堆砌。

6 泵吸船配土工管袋清淤方法介紹

利用壓縮空氣為動(dòng)力進(jìn)行吸排淤泥的方法，將圓筒狀下端的開(kāi)口泵筒在重力作用下沉入水底，陷入底泥后，在泵筒內(nèi)施加負(fù)壓，軟泥在水的靜壓和泵筒的真空負(fù)壓下被吸入泵筒，泥漿濃度達(dá)30%。然后通過(guò)壓縮空氣將筒內(nèi)淤泥壓入排泥管，淤泥經(jīng)過(guò)排泥閥、輸泥管而輸送至指定的混合器上，添加藥物（速凝劑和絮凝劑）后灌入土工管袋，土工管袋將淤泥的土體顆粒留下，余水在壓力作用下排出，且不會(huì)污染附近水域。在淺水區(qū)也可以作業(yè)，還可層層疊碼，形成管袋島。

泵吸式清淤的裝備相對(duì)簡(jiǎn)單，靠簡(jiǎn)單的甲板船就能工作，可以配備小中型的船只和設(shè)備，適合進(jìn)入小型河道、中小型湖泊進(jìn)行施工。

南京水科院和安徽瑞迪工程科技有限公司聯(lián)合研制的泵吸式清淤設(shè)備，配備剖面分析儀，可進(jìn)行精準(zhǔn)的水下地形測(cè)量，主要設(shè)備性能見(jiàn)表2。

表2 泵吸式清淤設(shè)備主要設(shè)備性能表

土工管袋是本工法順利實(shí)施的主要材料，利用土工布加工成扁平形袋子（預(yù)留充填袖口），通過(guò)人工鋪設(shè)就位，將泵管出口插入袖口進(jìn)行充填，達(dá)到一定程度后扎緊袖口，讓其排水固結(jié)。土工管袋的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 土工管袋的主要技術(shù)參數(shù)表

7 結(jié) 語(yǔ)

本次內(nèi)湖和溝渠總清淤量為15 056.2 萬(wàn)m3，采用泵吸船配扁平土工管袋對(duì)淤泥進(jìn)行高效脫水技術(shù)，修筑生態(tài)島45 座，消納淤泥約15 000 萬(wàn)m3（固化后體積約9 000 萬(wàn)m3）。具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：

1）主要施工設(shè)備相對(duì)較簡(jiǎn)單，節(jié)省棄料外運(yùn)費(fèi)用。

2）施工效率高，可全天候作業(yè)，多個(gè)工作面同時(shí)作業(yè)。

3）能耗低，低碳環(huán)保，能避免外運(yùn)泥漿，污染小，余水可直接排放。

4）生態(tài)效益好，通過(guò)堆疊成形，充分利用垂直空間。湖心島在后期進(jìn)行綠化，為鳥(niǎo)和鱉等提供新的安身之所。

5）可操作性好，避免了征地拆遷補(bǔ)償、占用基本農(nóng)田等棘手的事情，工期可控性好。

經(jīng)綜合分析比較，本文推薦的施工方案技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，值得推廣和應(yīng)用。