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摘要：生态清淤是保护水源、治理湖泊、缓解富营养化的最直接、最有效、最环保的措施。合适的清淤机械及施工工艺可确保生态清淤效果，杜绝施工过程中的 “二次污染 ”现象的发生。
关键词：生态清淤流泥 底泥管道输送 挖掘浓度 二次污染
中图分类号：S891+.5 文献标识码：A 文章编号：
太湖是一个浅水型、多湖湾的湖泊，周边地区经济发达、城市群密集。长期以来，污染物随入湖河流进入湖体，日积月累，逐渐形成大量污染底泥，成为太湖主要的内源污染。据调查，太湖底泥淤积面积 1547 km2，占全太湖面积的 66%，底泥总蓄积量为 19.12亿 m3，其中淤积的流泥量 2.33亿 m3。竺山湖、梅梁湖、贡湖和东太湖等主要湖湾区及重要入湖河口污染底泥淤积最为严重，普遍淤积深度达 0.8～1.5 m，淤积总量达 3.1亿 m3。污染底泥的长期淤积，不仅降低了湖泊的调蓄能力，而且造成水生态系统退化，湖体内源二次污染日趋严重。有关研究成果表明，太湖污染底泥释放的氮、磷量约占全湖总负荷量的四分之一。在特定的水文、气象等条件下，淤积在湖底表层的污染流泥还会引发“湖泛 ”现象，严重威胁太湖水源地供水安全。生态清淤就是在满足环保要求的前提下，利用合适的机械，清除污染底泥，削除湖泊的内污染源，以改善湖区水质和底栖环境，促进水生态系统的恢复。
1生态清淤的主要要求和目的
（1）清除表层污染严重的流泥和底泥，以削除太湖的内污染源，改善湖区水质和底栖环境。
（2）实施清淤时，须尽量减少泥沙搅动，并采取防扩散、泄漏措施，杜绝“二次污染”现象的发生。
（3）在清除淤积的污染流泥和底泥的同时，要保护湖底原状底泥不被破坏，以利水生植物、水生生物种群的生态重建。
（4）余水达标排放，加强余水的水质监测，适时采用物理、化学方法进行处理，确保回流入湖余水满足排放标准。
（5）对清淤的污染底泥进行安全处理，避免污染物对环境的次生污染。
2生态清淤方法
生态清淤施工是个复杂的系统工程，在要求和目的上明显区别于传统的河道疏浚施工，对一项具体的生态清淤工程，应综合考虑工程的地理环境、水体特征、污染物的种类、含量
等因素进行针对性的设计，工程特性不同，所采用的生态清淤技术也不同。
根据太湖生态清淤环保要求高、规模大、范围广、污染淤泥运送距离长等特点，选择水下清淤结合管道输送技术较为适宜。
3施工设备的选型
3.1设备选择的原则
合理选择清淤设备应遵循“目的决定、工况选型、效益兼顾 ”的原则，在清淤的目的明确后，在设备选型时要综合考虑生态环境、河道宽度、水深、土质、排泥（弃土）场、设备调遣条件、河道通航等要求。
3.2清淤设备的种类及比较
目前各类清淤工程施工中，采用的清淤设备类型繁杂，通过归纳与比较，可分为三类：
（1）传统疏浚设备
常规清淤设备包括抓斗、绞吸式、斗轮式、耙吸式等。该类清淤设备因未配备防扩散装置，施工搅动的悬浮泥沙量大且影响范围广，造成施工后回淤量较大。在施工过程中为达到设计标准，往往采取超挖的办法。该方法既破坏了原状土，又无法彻底清除污染物，同时扩散的污泥对水体造成了二次污染。
（2）环保绞吸式挖泥船
环保绞吸式挖泥船是在传统清淤设备的基础上进行改造和升级的挖泥船，其与普通绞吸式挖泥船的主要区别是配置了环保绞刀头。荷兰 IHC公司研制的长锥形罩壳式环保绞刀头，其构造外型呈长锥体，长度为 2m，四周设有 12个纵向刀片及横向刀片，内部为泥浆腔体，外部加设防护罩壳，壳内壁设有若干固定刀片，绞刀头刀片转动时与之相切，可有效清除杂草。通过液压油缸的调节，或使绞刀头绕铰接点转动，以确保不同深度、不同坡面下绞刀始终保持水平状态，且外罩底边围裙始终和泥面贴合，既防止了因绞刀扰动使底泥颗粒向罩外水体扩散造成二次污染，也有助于提高。
该类型船配备了 GPS平面定位系统、视频及超声波测量系统，可有效对开挖过程进行监控，提高疏挖精度，减少漏挖及超挖。
（3）专用生态清淤设备
近几年来各国开始设计适用于生态清淤的专用设备。如美国达纳森公司的全液压驱动挖泥船，日本研制的专用于污染底泥疏挖的螺旋式挖泥装置和密闭旋转斗轮挖泥船，意大利研制的气动泵挖泥船。
3.3环保绞吸式挖船的优点
（1）有效清除污染源且不破坏湖底原状土
环保绞吸式挖泥船采用专用环保绞刀头清淤，环保绞刀装置配有固定叶片和导流槽、绞刀密封罩等装置。固定叶片转动后轻削淤泥，通过密封罩封闭悬浮与流动状淤泥的扩散，并使之通过导流槽导向吸入口，利用泥泵形成的真空，使污染物通过管道输送至指定地点，可彻底清除悬浮与流动状淤泥。
环保绞刀刀片为钝型结构，无法挖除硬地质，对湖底的原状土不形成破坏。
（2）对施工区周围水体的影响小
专用环保绞刀装置配有一个挡泥导板、固定叶片和导流槽、绞刀密封罩以及水平调节器等装置。密封罩降低了清淤扰动的范围，同时挡泥导板可柔性延伸，水平调节器可调节密封罩与泥面的接触角度，两者均增加了密封罩的防扩散效果，使清淤对周围水域环境的干扰影响减小到最低程度。
（3）长距离全封闭的管道输送技术
本工程输送系统采用全封闭管道输送技术，杜绝了常规清淤中产生的运输污染，扩展了堆场的选址空间。
4环保绞吸式挖泥船清淤工艺流程
4.1施工设备定位
将施工图电子文档输入环保清淤监测软件，根据 GPS卫星信号的指示，将环保绞吸式挖泥船在清淤施工区内定位。
挖泥船定位后调节船前桥架绞车钢缆，环保绞刀头呈垂直扇形匀速下放入水，待桥架绞车显示仪表及绞刀压力表（静压力）均有敏感幅变，结合测量数据，通过深度监控仪对绞刀下放深度进行精确复位，并调整环保绞刀头开挖倾角及防护罩水平密封，使其紧贴泥面。
4.2生态清淤
绞刀定位完成后，开始启动绞车液压马达，环保绞刀头低速旋转，切削挖掘淤泥，根据施工实际调节环保绞刀头的挡泥导板及水平调节器，使密封罩处于合理位置，将绞刀对周围水体的扰动范围限定在较小的范围内。
4.3
绞刀切削挖掘的淤泥通过挖泥船上离心泵的作用，抽吸并提升、加压，泥浆通过排泥管线（浮管、潜管、岸管）全封闭输送，吹填入堆泥场。如排距超过单船核定排距，需加设接力泵船。
5环保绞吸式挖泥船清淤的主要控制技术
5.1
GPS平面定位控制
该系统主要利用精度符合要求的 GPS全球定位仪配合专用软件组成湖泊生态清淤质量监测系统，在显示器上动态演示船舶位置，记录绞刀开挖轨迹。
根据开挖区形状特点，在平面开挖图设计开挖条幅并记录拐点坐标，将坐标文件导入湖泊生态清淤质量监测系统。利用 GPS全球定位仪，在显示屏上演示出绞刀在施工区平面上的位置，开挖过程中根据设计条幅，指导设备展开清淤施工，使绞刀在设计条幅内进行开挖，并对开挖轨迹进行记录，以便实时观察有无漏挖。
该系统平面控制利用 GPS定位，通过模拟动画，可直观地观察清淤设备的挖掘轨迹，所有的平面控制数据均集合至电脑储存记录，可实现质量追溯。
5.2开挖深度控制
为彻底清除污染流泥及底泥，又不扰动湖底原状土，开挖深度控制尤其重要。传统的人工测杆控制，虽然直观、准确，但需在开挖过程中不断的连续测量，工作强度大，且其准确性受一定的风浪影响。测深仪控制，可不间断显示挖深情况，但其受水体状况及水下杂物的影响，导致测量成果的不准确。测深仪结合人工测杆控制，有效的整合了二者的優点，正常开挖采用测深仪控制，采用人工测杆进行检查复核，确保开挖深度满足设计要求。
5.3挖泥船作业方式控制
为减小污染扩散，清淤时要求绞刀低台速、低转速运转作业，并保持均速、慢速横移。
6主要控制技术效果
6.1
GPS定位和台车前行航向定位控制效果
挖泥船开挖平面控制质量主要取决于测量定位的方式及挖泥船前行模式。测量定位方式主要有经纬仪、测距仪或全站仪测放出样标配合罗经定位和 GPS跟踪定位。挖泥船前行模式主要为八字桩前行和台车前行。为取得最佳的平面控制效果，在太湖竺山湖及西沿岸区北段生态清淤应急试验工程中进行了以下 4种控制模式的试验。A型：样标配合罗经定位、八字桩前行模式； B型：样标配合罗经定位、台车前行模式； C型： GPS平面控制系统定位、八字桩前行模式； D型： GPS控制系统定位、台车
前行模式。
6.2开挖高程控制效果
开挖高程控制的效果直接影响工程质量评定，为确保工程质量，并取得最佳的高程控制方式，在太湖竺山湖及西北沿岸区北段生态清淤应急试验工程进行了人工测杆、测深仪、人工结合仪器三种控制模式的试验。
7结束语
生态清淤是保护水源、治理湖泊、缓解富营养化的最直接、最有效、最环保的措施。合适的清淤机械及施工工艺可确保生态清淤效果，杜绝施工过程中的 “ 二次污染 ”现象的发生。
参考文献
[1] 周银明,王卫星.竺山湖生态清淤试验工程[J]. 浙江水利水电专科学校学报. 2009(01)
[2] 孙永,陈国朋,赵胜发.城市生态湖环保清淤工程的施工方案简述[J]. 治淮. 2007(10)
[3] 张冬娜.浅谈水库清淤工程管理[J]. 才智. 2010(23)
[4] 张利河,李敬义,支建党.绞吸式挖泥船在黄河下游挖河疏浚中的应用[J]. 水利水电科技进展. 2004(05)
关键词：生态清淤流泥 底泥管道输送 挖掘浓度 二次污染
中图分类号：S891+.5 文献标识码：A 文章编号：
太湖是一个浅水型、多湖湾的湖泊，周边地区经济发达、城市群密集。长期以来，污染物随入湖河流进入湖体，日积月累，逐渐形成大量污染底泥，成为太湖主要的内源污染。据调查，太湖底泥淤积面积 1547 km2，占全太湖面积的 66%，底泥总蓄积量为 19.12亿 m3，其中淤积的流泥量 2.33亿 m3。竺山湖、梅梁湖、贡湖和东太湖等主要湖湾区及重要入湖河口污染底泥淤积最为严重，普遍淤积深度达 0.8～1.5 m，淤积总量达 3.1亿 m3。污染底泥的长期淤积，不仅降低了湖泊的调蓄能力，而且造成水生态系统退化，湖体内源二次污染日趋严重。有关研究成果表明，太湖污染底泥释放的氮、磷量约占全湖总负荷量的四分之一。在特定的水文、气象等条件下，淤积在湖底表层的污染流泥还会引发“湖泛 ”现象，严重威胁太湖水源地供水安全。生态清淤就是在满足环保要求的前提下，利用合适的机械，清除污染底泥，削除湖泊的内污染源，以改善湖区水质和底栖环境，促进水生态系统的恢复。
1生态清淤的主要要求和目的
（1）清除表层污染严重的流泥和底泥，以削除太湖的内污染源，改善湖区水质和底栖环境。
（2）实施清淤时，须尽量减少泥沙搅动，并采取防扩散、泄漏措施，杜绝“二次污染”现象的发生。
（3）在清除淤积的污染流泥和底泥的同时，要保护湖底原状底泥不被破坏，以利水生植物、水生生物种群的生态重建。
（4）余水达标排放，加强余水的水质监测，适时采用物理、化学方法进行处理，确保回流入湖余水满足排放标准。
（5）对清淤的污染底泥进行安全处理，避免污染物对环境的次生污染。
2生态清淤方法
生态清淤施工是个复杂的系统工程，在要求和目的上明显区别于传统的河道疏浚施工，对一项具体的生态清淤工程，应综合考虑工程的地理环境、水体特征、污染物的种类、含量
等因素进行针对性的设计，工程特性不同，所采用的生态清淤技术也不同。
根据太湖生态清淤环保要求高、规模大、范围广、污染淤泥运送距离长等特点，选择水下清淤结合管道输送技术较为适宜。
3施工设备的选型
3.1设备选择的原则
合理选择清淤设备应遵循“目的决定、工况选型、效益兼顾 ”的原则，在清淤的目的明确后，在设备选型时要综合考虑生态环境、河道宽度、水深、土质、排泥（弃土）场、设备调遣条件、河道通航等要求。
3.2清淤设备的种类及比较
目前各类清淤工程施工中，采用的清淤设备类型繁杂，通过归纳与比较，可分为三类：
（1）传统疏浚设备
常规清淤设备包括抓斗、绞吸式、斗轮式、耙吸式等。该类清淤设备因未配备防扩散装置，施工搅动的悬浮泥沙量大且影响范围广，造成施工后回淤量较大。在施工过程中为达到设计标准，往往采取超挖的办法。该方法既破坏了原状土，又无法彻底清除污染物，同时扩散的污泥对水体造成了二次污染。
（2）环保绞吸式挖泥船
环保绞吸式挖泥船是在传统清淤设备的基础上进行改造和升级的挖泥船，其与普通绞吸式挖泥船的主要区别是配置了环保绞刀头。荷兰 IHC公司研制的长锥形罩壳式环保绞刀头，其构造外型呈长锥体，长度为 2m，四周设有 12个纵向刀片及横向刀片，内部为泥浆腔体，外部加设防护罩壳，壳内壁设有若干固定刀片，绞刀头刀片转动时与之相切，可有效清除杂草。通过液压油缸的调节，或使绞刀头绕铰接点转动，以确保不同深度、不同坡面下绞刀始终保持水平状态，且外罩底边围裙始终和泥面贴合，既防止了因绞刀扰动使底泥颗粒向罩外水体扩散造成二次污染，也有助于提高。
该类型船配备了 GPS平面定位系统、视频及超声波测量系统，可有效对开挖过程进行监控，提高疏挖精度，减少漏挖及超挖。
（3）专用生态清淤设备
近几年来各国开始设计适用于生态清淤的专用设备。如美国达纳森公司的全液压驱动挖泥船，日本研制的专用于污染底泥疏挖的螺旋式挖泥装置和密闭旋转斗轮挖泥船，意大利研制的气动泵挖泥船。
3.3环保绞吸式挖船的优点
（1）有效清除污染源且不破坏湖底原状土
环保绞吸式挖泥船采用专用环保绞刀头清淤，环保绞刀装置配有固定叶片和导流槽、绞刀密封罩等装置。固定叶片转动后轻削淤泥，通过密封罩封闭悬浮与流动状淤泥的扩散，并使之通过导流槽导向吸入口，利用泥泵形成的真空，使污染物通过管道输送至指定地点，可彻底清除悬浮与流动状淤泥。
环保绞刀刀片为钝型结构，无法挖除硬地质，对湖底的原状土不形成破坏。
（2）对施工区周围水体的影响小
专用环保绞刀装置配有一个挡泥导板、固定叶片和导流槽、绞刀密封罩以及水平调节器等装置。密封罩降低了清淤扰动的范围，同时挡泥导板可柔性延伸，水平调节器可调节密封罩与泥面的接触角度，两者均增加了密封罩的防扩散效果，使清淤对周围水域环境的干扰影响减小到最低程度。
（3）长距离全封闭的管道输送技术
本工程输送系统采用全封闭管道输送技术，杜绝了常规清淤中产生的运输污染，扩展了堆场的选址空间。
4环保绞吸式挖泥船清淤工艺流程
4.1施工设备定位
将施工图电子文档输入环保清淤监测软件，根据 GPS卫星信号的指示，将环保绞吸式挖泥船在清淤施工区内定位。
挖泥船定位后调节船前桥架绞车钢缆，环保绞刀头呈垂直扇形匀速下放入水，待桥架绞车显示仪表及绞刀压力表（静压力）均有敏感幅变，结合测量数据，通过深度监控仪对绞刀下放深度进行精确复位，并调整环保绞刀头开挖倾角及防护罩水平密封，使其紧贴泥面。
4.2生态清淤
绞刀定位完成后，开始启动绞车液压马达，环保绞刀头低速旋转，切削挖掘淤泥，根据施工实际调节环保绞刀头的挡泥导板及水平调节器，使密封罩处于合理位置，将绞刀对周围水体的扰动范围限定在较小的范围内。
4.3
绞刀切削挖掘的淤泥通过挖泥船上离心泵的作用，抽吸并提升、加压，泥浆通过排泥管线（浮管、潜管、岸管）全封闭输送，吹填入堆泥场。如排距超过单船核定排距，需加设接力泵船。
5环保绞吸式挖泥船清淤的主要控制技术
5.1
GPS平面定位控制
该系统主要利用精度符合要求的 GPS全球定位仪配合专用软件组成湖泊生态清淤质量监测系统，在显示器上动态演示船舶位置，记录绞刀开挖轨迹。
根据开挖区形状特点，在平面开挖图设计开挖条幅并记录拐点坐标，将坐标文件导入湖泊生态清淤质量监测系统。利用 GPS全球定位仪，在显示屏上演示出绞刀在施工区平面上的位置，开挖过程中根据设计条幅，指导设备展开清淤施工，使绞刀在设计条幅内进行开挖，并对开挖轨迹进行记录，以便实时观察有无漏挖。
该系统平面控制利用 GPS定位，通过模拟动画，可直观地观察清淤设备的挖掘轨迹，所有的平面控制数据均集合至电脑储存记录，可实现质量追溯。
5.2开挖深度控制
为彻底清除污染流泥及底泥，又不扰动湖底原状土，开挖深度控制尤其重要。传统的人工测杆控制，虽然直观、准确，但需在开挖过程中不断的连续测量，工作强度大，且其准确性受一定的风浪影响。测深仪控制，可不间断显示挖深情况，但其受水体状况及水下杂物的影响，导致测量成果的不准确。测深仪结合人工测杆控制，有效的整合了二者的優点，正常开挖采用测深仪控制，采用人工测杆进行检查复核，确保开挖深度满足设计要求。
5.3挖泥船作业方式控制
为减小污染扩散，清淤时要求绞刀低台速、低转速运转作业，并保持均速、慢速横移。
6主要控制技术效果
6.1
GPS定位和台车前行航向定位控制效果
挖泥船开挖平面控制质量主要取决于测量定位的方式及挖泥船前行模式。测量定位方式主要有经纬仪、测距仪或全站仪测放出样标配合罗经定位和 GPS跟踪定位。挖泥船前行模式主要为八字桩前行和台车前行。为取得最佳的平面控制效果，在太湖竺山湖及西沿岸区北段生态清淤应急试验工程中进行了以下 4种控制模式的试验。A型：样标配合罗经定位、八字桩前行模式； B型：样标配合罗经定位、台车前行模式； C型： GPS平面控制系统定位、八字桩前行模式； D型： GPS控制系统定位、台车
前行模式。
6.2开挖高程控制效果
开挖高程控制的效果直接影响工程质量评定，为确保工程质量，并取得最佳的高程控制方式，在太湖竺山湖及西北沿岸区北段生态清淤应急试验工程进行了人工测杆、测深仪、人工结合仪器三种控制模式的试验。
7结束语
生态清淤是保护水源、治理湖泊、缓解富营养化的最直接、最有效、最环保的措施。合适的清淤机械及施工工艺可确保生态清淤效果，杜绝施工过程中的 “ 二次污染 ”现象的发生。
参考文献
[1] 周银明,王卫星.竺山湖生态清淤试验工程[J]. 浙江水利水电专科学校学报. 2009(01)
[2] 孙永,陈国朋,赵胜发.城市生态湖环保清淤工程的施工方案简述[J]. 治淮. 2007(10)
[3] 张冬娜.浅谈水库清淤工程管理[J]. 才智. 2010(23)
[4] 张利河,李敬义,支建党.绞吸式挖泥船在黄河下游挖河疏浚中的应用[J]. 水利水电科技进展. 2004(05)