林 馳 宗 政 尹 勇 尤寬山

一、引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，大量的建筑垃圾、生活垃圾和工業(yè)廢水排入河道中，無(wú)形中增大了清淤疏浚的難度。不僅打破了生態(tài)平衡，而且導(dǎo)致了水體污染物的過(guò)量排放，這就需要對(duì)疏浚河道中的泥土進(jìn)行清理。

當(dāng)前河道的清淤方式主要有傳統(tǒng)清淤和環(huán)保清淤兩大類(lèi)。傳統(tǒng)清淤的方式主要是用抓斗清淤或者是用泥漿泵進(jìn)行清淤,盡管用抓斗進(jìn)行清淤比較簡(jiǎn)便，對(duì)操作者的要求也不高，但在清淤時(shí)的精度難以控制，并且對(duì)上層的浮泥和中層的淤泥清理也不夠徹底，在抓斗上升的過(guò)程中大量懸浮狀的污染物也會(huì)泄露至上部未被污染的水中，且不容易控制挖深，導(dǎo)致有些地方挖深超大，破壞了河道底部未被污染的硬土，對(duì)河流水體生態(tài)影響較大。泥漿泵清淤需要將清淤段河水全部抽干，再用水泵把淤泥沖稀，最終用泥漿泵將泥漿通過(guò)泥漿管道抽除，這種清淤方法需抽除的泥漿量大，而且河底淤泥裸露，散發(fā)出臭味，影響周邊居民生活環(huán)境、河道通航和配水等功能。

環(huán)保清淤是通過(guò)清淤疏浚，清除河道內(nèi)的淤泥、懸浮物、污染物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，減少底泥中污染物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放，達(dá)到恢復(fù)水體自凈能力、改善水環(huán)境、提高水體水質(zhì)的目的。同時(shí)整個(gè)清淤的過(guò)程，對(duì)河道生態(tài)系統(tǒng)、周?chē)h(huán)境的破壞和影響程度也能降低到最小。

二、清淤船舶的布局

清淤船舶主要由底泥收集裝置、臂架系統(tǒng)、排泥管、船體、尾部螺旋槳組成。河底泥土收集裝置安放于清淤臂架系統(tǒng)的前端，收集后的泥土通過(guò)排泥管排放至外部，見(jiàn)圖1。

三、河底淤泥收集裝置構(gòu)成

河底淤泥收集裝置主要是由左右驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、螺旋集料器、左右過(guò)濾格柵、吸泥口、清理口、無(wú)堵塞泥漿泵、泥泵馬達(dá)等部分構(gòu)成，見(jiàn)圖2。置于過(guò)濾格柵內(nèi)部的螺旋收集裝置收集的泥土可以通過(guò)無(wú)堵塞泥漿泵吸走并通過(guò)排泥管排到外部；左、右過(guò)濾格柵通過(guò)安裝在其兩端的左、右馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，在工作的時(shí)候可以在泥漿中滾動(dòng)以帶動(dòng)船體向前運(yùn)動(dòng)。泥漿泵系統(tǒng)是在引進(jìn)美國(guó)埃里考特泵技術(shù)基礎(chǔ)上通過(guò)消化、吸收并研制成功的疏浚無(wú)堵塞泥漿泵，已在杭州西湖、紹興等河湖清淤中得到很好應(yīng)用。主要特點(diǎn)有：操作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、沒(méi)有二次污染、排料濃度較高（30%～50%）、排運(yùn)距離較遠(yuǎn)（700m，附加增壓裝置可達(dá)3000m）。

四、清淤裝置的工作原理

圖1 清淤船舶整體布局圖

該收集裝置在工作時(shí)，過(guò)濾格柵兩端的馬達(dá)可以分別驅(qū)動(dòng)左、右過(guò)濾格柵，在工作船清淤時(shí)可以輔助控制船體方向。過(guò)濾格柵的直徑在制造的時(shí)候，可以根據(jù)工況的需求制作，這樣可以有效地控制該裝置對(duì)河道下層無(wú)污染或少污染底泥的擾動(dòng)。由于小型河道一般都穿過(guò)人們聚居區(qū)，相應(yīng)的生活垃圾也多，如舊衣服、編織袋等，如果舊衣服、編織袋被吸入泥泵或者排泥管就很容易堵塞，影響其正常工作，過(guò)濾格柵之間的檔距為6～8cm，可以很好地過(guò)濾上述生活垃圾以及大石塊。

位于過(guò)濾格柵中間的螺旋收集裝置，可以把經(jīng)過(guò)格柵過(guò)濾后的淤泥及泥漿、浮泥等從旋挖頭兩側(cè)推向中間吸泥口，通過(guò)泥漿泵吸走并經(jīng)排泥管排至外部。河底淤泥收集裝置是通過(guò)臂架系統(tǒng)固定于船體之上，臂架系統(tǒng)的一端通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸固定，靠近臂架前端的位置通過(guò)液壓油缸連接在船體橫梁上面，旋挖精度由控制臂架系統(tǒng)下潛角度來(lái)控制旋挖頭深入水下深度，從而較為精確地控制清淤深度減少超挖量，清淤量可以控制。臂架下水深度可以通過(guò)一個(gè)角度傳感器反饋至駕駛室中，操作者能夠根據(jù)自己需要控制清淤的深度。并且清淤裝置的旋挖頭深度調(diào)好后，可以維持在這一深度，清淤后的河底也相對(duì)平整。作業(yè)后能把污染物釋放最嚴(yán)重的呈黑色的上層浮泥基本清除干凈，并且保留了污染物含量比較少的呈灰白色的原狀底泥，清淤效果好、效率高，超挖量較少，對(duì)河道生態(tài)的影響較小，清淤總量和清淤質(zhì)量均達(dá)到了環(huán)保清淤目的。

圖2 河底淤泥收集裝置圖

工作移位由裝在船體后部?jī)蓚?cè)的兩個(gè)尾部液壓螺旋槳驅(qū)動(dòng)，可通過(guò)分別控制兩個(gè)螺旋槳的前進(jìn)和后退來(lái)控制船的轉(zhuǎn)彎、調(diào)頭、前進(jìn)、后退，操作方便。

五、河道清淤過(guò)程及效果

由于所要清淤的河道首先要考慮通航條件，必須在帶水的情況下施工，經(jīng)過(guò)客戶多方技術(shù)調(diào)查和比較，業(yè)主選擇江蘇省水里機(jī)械制造有限公司最新研發(fā)的“新型河底淤泥收集裝置”技術(shù)作為核心技術(shù)，以解決河道淤積物繞纏板結(jié)、施工必須帶水作業(yè)，以及防止產(chǎn)生對(duì)水體和周?chē)h(huán)境二次污染的難題。

清淤船平臺(tái)是清淤施工重要的工作平臺(tái)。由于所需清淤的河寬約8～14 m，此次作業(yè)平臺(tái)由260型（型寬2700×型長(zhǎng)8500×型深1100）清淤船進(jìn)行改裝，通過(guò)陸路汽車(chē)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。動(dòng)力設(shè)備以及河底淤泥收集裝置等全部按圖布置完成。其中，排泥管為公司統(tǒng)一外購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，安全性符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)陸路運(yùn)抵作業(yè)區(qū)域后，組織專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員在水上自行組裝。

操作人員按照設(shè)計(jì)的清理標(biāo)準(zhǔn)逐步推進(jìn)，當(dāng)遇河道漂浮物或者大型固體物時(shí)，由人工輔助清理，歸堆打包后用汽車(chē)運(yùn)至指定堆土區(qū)。根據(jù)業(yè)主的要求，在施工區(qū)域1.5km以外空曠地區(qū)設(shè)置泥漿沉淀池，并在堆土區(qū)填筑土圍堰修建泥漿沉淀池、清水過(guò)濾池、泥漿堆積池，用梯田形式逐級(jí)將泥沉淀，將清水導(dǎo)出排至附近的下水道內(nèi)。通過(guò)這次清淤工程觀察：（1）設(shè)備運(yùn)行正常,作業(yè)行進(jìn)較平穩(wěn)，水體有少量氣泡冒出，無(wú)明顯擾動(dòng)，濁度未見(jiàn)明顯變化。（2）當(dāng)遇水面漂浮物或者大型固體物時(shí)，需由指定人員及時(shí)清理，歸堆打包后用汽車(chē)運(yùn)輸至指定堆放區(qū)。（3）流量穩(wěn)定、出泥流暢、滿管連續(xù)、高濃度時(shí)出現(xiàn)脈沖，夾雜土塊流出、泥漿呈流塑狀。（4）定時(shí)抬起臂架時(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)濾格柵上纏繞很多垃圾，尤以編織袋、塑料包裝袋、舊衣服等不易分解的生活垃圾居多，達(dá)到了對(duì)易堵塞泵及管道物質(zhì)過(guò)濾的目的。

施工結(jié)束后業(yè)主對(duì)該河道清淤項(xiàng)目組織了檢測(cè)、驗(yàn)收，結(jié)論如下：（1）清淤后的河底標(biāo)高均在0.3m，清淤后河床比較平坦，并且沒(méi)有破壞底層未被污染的土層，符合開(kāi)始的設(shè)計(jì)要求，效果明顯。（2）水質(zhì)有所改善，河道黑臭現(xiàn)象消失，已從原先的Ⅴ類(lèi)提升至Ⅳ類(lèi)，滿足一般的用水要求。（3）清淤施工過(guò)程對(duì)周邊居民影響小，尤其是建筑物、臨岸道路無(wú)損傷，群眾滿意度達(dá)到95%以上。（4）淤積物外送后經(jīng)過(guò)濾固化，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響小，其中部分固化物用于綠化種植等基肥使用。（5）在清淤過(guò)程中基本沒(méi)有出現(xiàn)泥漿泵、排泥管堵塞的問(wèn)題，極大地縮短了作業(yè)時(shí)間。

六、結(jié)論

河道在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的過(guò)程中，因人為因素和自然因素往往會(huì)發(fā)生泥沙淤積，河道淤積會(huì)對(duì)河道的使用產(chǎn)生負(fù)面影響，不僅會(huì)對(duì)河流的行洪、供水、排水、航運(yùn)和生態(tài)景觀功能產(chǎn)生影響，而且還會(huì)對(duì)周?chē)用竦纳瞽h(huán)境因素產(chǎn)生不利影響，影響人民的生產(chǎn)生活。新型生態(tài)清淤裝置不僅有效地減小了傳統(tǒng)生態(tài)清淤時(shí)的堵管、堵泵等額外工作量，并且能夠?qū)拥子倌嗲謇砩疃榷靠刂?，使清理過(guò)的河底較為平坦且不會(huì)破壞到底層的未污染的土層。新型生態(tài)清淤裝置在施工時(shí)完全浸沒(méi)在水下施工，不會(huì)對(duì)上層水造成二次污染，在城市河道清淤時(shí)可以確保對(duì)周邊居民的影響降到最低。隨著我國(guó)“河長(zhǎng)制”制度的實(shí)施，城市河道的清淤工作勢(shì)在必行，而新型生態(tài)清淤裝置首次用在河道疏浚清淤施工，達(dá)到了預(yù)期要求，為今后城市小型河道起到了良好的示范作用■

（作者單位：江蘇省水利機(jī)械制造有限公司 225000）