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探讨深水条件下的水库生态清淤的关键技术
2022年03月25日
摘 要：生态清淤工作，作为实现这一可持续目标的形式。具体工作开展，应做好前期工作、生态清淤过程质量控制以及后期工作开展效率，来优化水库生态清淤关键技术的运用效果。针对目前深水条件下水库生态清淤工作过程存在的问题，文章结合对益阳梓山村水库清淤实验区的地质勘测情况，分析了水库生态清淤技术的应用现状，针对深水条件下水库清淤的关键技术，前期工作、清淤以及后期工作开展要点。
关键词：深水条件；水库；生态清淤；底泥勘察
1. 研究深水条件下水库生态清淤关键技术的现实意义
当前阶段，生态清淤关键技术，通过生态环保理念的融入，成功实现了水库工程建设的可持续发展目标。然而，当水库生态清淤关键技术运用处在深水条件下，技术操作过程与作业效果就会受到影响。为此，研究人员应在明确生态清淤工作开展目标情况下，对关键技术运用进行优化控制。具体过程，就是利用清淤设备，如，环保绞吸式挖泥船或是气力泵船，来降低清淤工作开展可能带来的二次污染影响。脱水干化过程产生的余水，应达到排放要求；资源化过程，则应将工作重点放在建筑材料商，如制砖操作，应钝化有毒有害物质。与此同时。水库的生态清淤还要遵循可持续发展原则，将清淤底泥这一种废弃材料，通过资源化利用来转化为可利用资源。这样一来，水库工程建设就能以可持续发展状态作用于所处的水资源环境，进而推动所处地区现代化经济建设的全面发展进程。
2. 深水条件下水库生态清淤技术的应用现状
经对水库生态清淤实际工作开展情况进行分析，发现当水库受到上游径流携带物影响，运行过程就会有污染物质附着在细小土颗粒物表面，并常年以持续状态作用于库底沉积。长此以往，污染物质会随着水库运行过程经稀释作用于水体环境，进而严重影响水库的水质。为达到城镇供水安全控制需求，水库生态清淤工程得到了越来越多的重视，其不仅能够改善水库水质，还能提升水库兴利与库容的能力。
然而，水库生态清淤的前期工作、清淤施工以及底泥处置等工作内容，具有缓解工序繁琐以及技术难度高等问题。但目前，相关部门并没有提出一套完备且适用于深水作业环境的生态清淤技术。为此，相关建设者应对涉及测量、检测、勘察、生态清淤以及脱水干化与资源化的水库生态清淤关键技术进行梳理整合，以解决生态清淤技术无法有效作用于深水条件问题。这样一来，水库生态清淤工作开展效益就能达到预期。故，相关建设者应从前期工作、生态清淤以及后期处置，三个阶段入手，不断优化整合，以满足水库工程建设规模不断扩大、建设要求提升的行业发展需求。
3. 以梓山村水库清淤实验区为例探讨深水条件下水库生态清淤关键技术的应用控制策略
（1）前期工作。 处于深水条件的水库，生态清淤前期工作内容包括：水下地形测量、底泥厚度勘察、底泥勘察与理化分析以及计算判定清淤工程量。其中水下地形测量，可供选择的测量方式有两种，即多波束测深与单波束测深。前者，多用于水深超出5m 区域，可通过水深声波校正控制测量误差，以获取全覆盖的水下地形信息。当水库区域为浅水区与山体间狭小水道，则应采用单波束测深来测量水下地形。
底泥淤积厚度测量，应采用双频测探仪与浅地层剖面仪来完成厚度数据的标定与修正。底泥的勘察与理化，应在取样操作过程根据不同水库底泥的土性进行土层设计。经流泥取样装置获得的底泥芯样，应经室内理化试验进行分析，已确定取样点位置底泥污染物的深度分布，进而判断芯样代表区域的清淤深度。在判定计算清淤工程量过程中，需利用网格法，即对水库整个水域面积作出网格划分，以保证每个网格设置一个底泥勘察取样点，以获取相应的污染物质沿深度方向分层形状。如此，就可确定网格区域内清淤量的计算。此后，还要对各个网格清淤量数据进行汇总，以确定整个库区底泥清淤工作总量。
（2）清淤试验区基本地质条件。 清淤实验区位于益阳市梓山
湖水库库内坝首附近，库内水下地形左高右低，水下地形高程一般36~45m，勘察期水深从左至右一般深约2.2~21.2m，最深处位于水库近右岸坝前附近。根据钻孔揭露，上部为灰褐、灰黑色淤泥（仅局部为淤泥质粉质粘土），厚0.7~2.9m，呈软~ 流塑状，钻进快，取芯困难；中部为灰褐色粉质粘土（局部夹薄层含泥砂卵砾石），厚0~2.5m，多呈软塑状，局部呈可塑状，分布不均。下部为棕黄、棕红色含少量砾的粉质粘土，一般呈硬塑状，具网纹状结构，厚度大于3m。
（3）清淤试验区岩土工程地质特性。 基本查明清淤实验区淤泥及下部土层的分布和特性，共取原状土样作室内物理力学试验9组（其中由于淤泥多呈流塑状，取原状样困难，仅取到一组淤泥质粉质粘土），标贯试验9 次。根据试验成果及现场勘察，将清淤实验区的主要土层工程地质特性简述如下：
① 全新统淤泥、淤泥质粉质粘土：含水量高，含较多腐植质，多具明显的臭味，大部分呈流塑状，局部呈软塑状，钻进快，取芯困难，实验区河床大部分有分布，但分布不均。
②全新统粉质粘土：弱透水性，一般可软~ 可塑状，现场标贯N63.5=4~6 击，允许承载力一般为135~145KPa 左右，部分河床有分布，但厚度较不稳定。
③中更新统含少量砾的粉质粘土：弱透水性，多呈硬塑状，局部可塑状，现场标贯N63.5=10~12 击，允许承载力一般为190~210KPa 左右，承载力高，抗冲刷能力较强。
（4）生态清淤实施设备。当清淤施工方案确定后，应先着手底泥扰动悬浮物的扩散控制，即利用环保绞吸式挖泥船与气力泵船设备进行生态清淤操作。此过程，具体设备的选择应根据水库水深条件进行确定，其中，梓山村水库清淤实验区水深从左至右一般深约2.2~21.2m，适用于环保绞吸式挖泥船在水深30m 范围内清淤。其工作效率比气力泵船设备运行效果好，但超出30m，生态清淤则应采用气力泵船，因为该设备挖深高达100m。
（5）后期工作。水库生态清淤的后期工作重点，底泥快速脱水干化，应根据底泥作用状态选用处理方法。如底泥的含水率较高，脱水干化处理应采用真空预压法或是机械脱水法。前者可利用真空负压将底泥孔隙水排除，但其运用需要较大临时堆场，处理效果一般。梓山村水库清淤实验区生态清淤可采用机械脱水法，设置专门处理厂，即通过板框式压滤机来提高设备作用于泥浆的适应性与过滤压力，进而提高工程的脱水率。具体工作原理，就是将设置有滤液通路的滤板与滤框平行交替排列。由于每组滤板与滤框存在滤布，因此，可用压紧机构进行滤板与滤框压紧处理。这样一来，就可完成滤板间压滤室的构成控制。经对实际设备运用情况进行分析，发现经机械脱水法处理后的水库底泥土体具有强度高特点，可作用于建筑材料、地表修复、路堤填筑以及农田改造等方面。
4. 结束语
综上所述，结合在益阳梓山村水库实验区生态清淤关键技术的运用，应通过底泥勘察、淤积厚度测量以及清淤工程量计算等工作，来降低深水环境的问题影响。事实证明，只有这样，才能使生态清淤工作开展达到预期，且在完成脱水干化处理后运用于建筑材料、农田改造以及路堤填筑等领域。这是实现水库资源化建设目标的关键，研究人员应将其作为重点科研对象，以不断推动行业的可持续性发展。
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