膠東調(diào)水沉沙池清淤方式探討

鮑芳 王均喬

【摘要】本文通過對(duì)膠東調(diào)水工程沉沙池兩種清淤方式的指標(biāo)分析，總結(jié)各自的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)沉沙池現(xiàn)狀，提出了相應(yīng)泥沙處理方式。

【關(guān)鍵詞】沉沙池；清淤方式；探討

山東省膠東調(diào)水工程利用打漁張引黃閘引水，經(jīng)高、低輸沙渠與沉沙池連接，使黃河水在沉沙池經(jīng)過沉淀后以清水的形式進(jìn)入輸水河。沉沙池經(jīng)過二十多年的運(yùn)行，已嚴(yán)重老化，泥沙如何處理是面臨的一個(gè)重大課題，需要對(duì)泥沙處理方式進(jìn)行認(rèn)真總結(jié)研究，并提出相應(yīng)的對(duì)策。

1、膠東調(diào)水工程沉沙池概況

膠東調(diào)水工程沉沙池采用條渠形沉沙池。設(shè)計(jì)總沉沙面積36k㎡，設(shè)9個(gè)條渠分期使用，每條使用4-5年，總共可用40年。第一期修建2號(hào)沉沙池，修建了第二、第三兩條隔堤，長度分別為5930m與6530m。為減輕與防止周邊土地的洇堿，沿兩條隔堤的外側(cè)分別開挖截滲溝。

2、沉沙池泥沙分析

每個(gè)引水年度結(jié)束后，分別在沉沙池上、中、下游取泥沙土樣，分析淤積物顆粒組成。一九九二年八月山東省水利科學(xué)研究所對(duì)沉沙池沉積泥沙的顆粒組成進(jìn)行分析，中值粒徑上游為0.032mm，中游為0.097mm，下游為0.0llmm。通過每年泥沙沉積分布分析，了解上下游淤土性質(zhì)，用以指導(dǎo)泥沙處理方案的制定。

3、膠東調(diào)水工程引水沉沙方案的演變過程

膠東調(diào)水引水沉沙工程原設(shè)計(jì)方案包括輸沙渠和沉沙池兩部分，其中輸沙渠長6KM，分為高、低沙渠，高、低輸沙渠平行，三堤兩渠。在沉沙池使用初期利用低輸沙渠，黃河水自流進(jìn)入沉沙池，隨著沉沙池不斷淤高，自流引水能力逐步喪失，然后改用泵站揚(yáng)水，泵站后接高輸沙渠把黃河水送入沉沙池。

膠東調(diào)水工程自1989年11月通水，至1993年6月，經(jīng)過4個(gè)引水年度的運(yùn)行，2號(hào)沉沙池沉積泥沙530萬m3，上游段平均高程達(dá)11.0m（黃海高程）以上（平均淤高近3.0m），無論從引沙量還是引水年份都已超額完成自流沉沙任務(wù)，自流沉沙功能幾乎全部喪失，必須采取措施才能進(jìn)一步挖掘它的沉沙潛力。但是一方面由于資金不足，渠首泵站一直處于緩建狀態(tài)，設(shè)計(jì)揚(yáng)水沉沙功能不能實(shí)現(xiàn)；另一方面，隨著時(shí)間的推移，各種條件都在變化，人們的認(rèn)識(shí)也不斷擴(kuò)展變化，在泥沙處理方式上，也產(chǎn)生了另一種觀點(diǎn)─以挖待沉方案，即將沉沙池內(nèi)的泥沙清出，騰出庫容沉積泥沙。1992年下半年和1993年初，通過對(duì)其他大型引黃灌區(qū)的考察和社會(huì)調(diào)查，對(duì)揚(yáng)水沉沙方案和以挖待沉方案進(jìn)行對(duì)比論證，通過論證，決定采用多種清淤方式來探索以挖待沉方案的可行性。

4、沉沙池內(nèi)貼式清淤方案探討及實(shí)施

4.1 清淤方式的確定

以挖待沉方案確定以后，對(duì)于采用何種清淤方式，何種機(jī)具，清淤場(chǎng)、排淤場(chǎng)如何布置，曾做過多種方案比較。清淤部位首先是淤積嚴(yán)重、影響引水沉沙的上中游段。經(jīng)過對(duì)多家挖泥船和挖塘機(jī)施工隊(duì)伍考察，反復(fù)論證比較，鑒于當(dāng)時(shí)棄淤場(chǎng)地?zé)o法解決，作為應(yīng)急措施，不得已在沉沙池內(nèi)沿隔堤兩側(cè)各寬100m范圍內(nèi)貼棄淤，最后確定采用挖塘機(jī)施工。

4.2 內(nèi)貼式清淤規(guī)劃

1993年5月，成立了沉沙池清淤工作小組，負(fù)責(zé)制定清淤方案、施工管理等工作。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、規(guī)劃，對(duì)施工任務(wù)、施工布置、施工隊(duì)伍的確定、施工管理等諸方面都進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)劃。清淤范圍為沉沙池上、中游段，長度約4KM。排淤場(chǎng)分別布置在沉沙池內(nèi)部兩側(cè)，鋪底寬度約100m，平均淤高7m，可容納泥沙280萬m3。

4.3 內(nèi)貼式清淤施工情況

根據(jù)挖塘機(jī)清淤方案設(shè)計(jì)，沉沙池挖塘機(jī)內(nèi)貼式清淤，從1993年6月開始實(shí)施，選定了禹城水利工程公司（簡稱禹城隊(duì)）和博興管理處施工隊(duì)（簡稱博興隊(duì)）兩家施工隊(duì)伍。博興隊(duì)承擔(dān)了1號(hào)、2號(hào)排淤場(chǎng)的施工任務(wù)，組織了26臺(tái)挖塘機(jī)，上工人數(shù)200人；禹城隊(duì)承擔(dān)3號(hào)排淤場(chǎng)的施工任務(wù)，組織45臺(tái)挖塘機(jī)，上工人數(shù)426人。1993年博興隊(duì)完成清淤量70.1萬m3，禹城隊(duì)完成58.64萬m3，合計(jì)完成128.7萬m3，保證了1993年度的引水任務(wù)順利完成。

4.4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)分析

1993年挖塘機(jī)清淤帶有試驗(yàn)性質(zhì)，不僅要驗(yàn)證挖塘機(jī)清淤的可行性，還要取得有關(guān)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。為此設(shè)計(jì)了一套施工情況報(bào)表，要求每10天填報(bào)一次，其中開機(jī)臺(tái)數(shù)、時(shí)數(shù)、上工人數(shù)等都是現(xiàn)場(chǎng)管理人員計(jì)報(bào)，耗電量、耗油量按實(shí)際使用數(shù)計(jì)算，清淤工程量是驗(yàn)收測(cè)量數(shù)，電費(fèi)按當(dāng)年價(jià)格0.3元/kwh、柴油2160元/噸計(jì)。

通過表1看出，1993年施工中博興隊(duì)由于組織領(lǐng)導(dǎo)比較有力，進(jìn)場(chǎng)早，行動(dòng)快，抓住施工的有利時(shí)機(jī)，施工效率高，能源費(fèi)為0.46元/m3，而禹城隊(duì)進(jìn)場(chǎng)較晚，正逢雨季，在行動(dòng)上沒有抓住有利時(shí)機(jī)，棄淤場(chǎng)圍堰制作困難，窩工嚴(yán)重，施工陷于被動(dòng)，且淤泥顆粒細(xì)、透水性差、長時(shí)間不沉淀固結(jié)，施工效率低，能源費(fèi)為0.93元/m3。

5、沉沙池挖泥船外清方案的實(shí)施

5.1 挖塘機(jī)內(nèi)貼式清淤的局限性

從1993年開始的挖塘機(jī)內(nèi)貼式清淤，開發(fā)了2號(hào)沉沙池的自流沉沙能力，但從已經(jīng)完成和已經(jīng)鋪工的排淤場(chǎng)分布來看，主要沉積泥沙的中上游段沉沙面積減少近一半，不宜再擴(kuò)大排淤場(chǎng)地。為確保膠東調(diào)水工程的正常運(yùn)行，必須對(duì)沉沙池的泥沙處理提出新的辦法。

5.2 沉沙池清淤十年規(guī)劃

為使沉沙池的開發(fā)運(yùn)用逐步走向良性循環(huán)的道路，在總結(jié)自身經(jīng)驗(yàn)及借鑒其他引黃灌區(qū)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了“化整為零、臨時(shí)占用、合理補(bǔ)償、適時(shí)還耕”的新思路。按這一思路就是租用沉沙池附近一定面積的低洼鹽堿地作排淤場(chǎng)，每年給予一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，三、四年左右淤完后立即還耕。根據(jù)這一思路，1996年清淤工作小組提出了沉沙池清淤十年規(guī)劃及第一期實(shí)施意見。經(jīng)實(shí)地勘察，選擇了沉沙池附近七塊條形排淤場(chǎng)，這些場(chǎng)地基本上平行隔堤布置，垂直隔堤方向200m左右，可容納泥沙1077萬m3，已鋪工未淤完的內(nèi)貼排淤場(chǎng)還可放淤190萬m3，共可容納1267萬m3，基本滿足10年使用。根據(jù)沉沙池的淤積情況以及內(nèi)貼排淤場(chǎng)的潛力，在第一期施工規(guī)劃中，中游仍以挖塘機(jī)清淤，上游和下游在沉沙池外開辟三塊排淤場(chǎng)，采用挖泥船清淤，工期三年。

表2中電費(fèi)按0.7元/kwh，柴油2300元/T計(jì)。

5.3 挖泥船外清方案的實(shí)施

1996年5月，經(jīng)與當(dāng)?shù)卣畢f(xié)商，達(dá)成臨時(shí)租地協(xié)議，租用土地435.6畝。根據(jù)沉沙池十年規(guī)劃和第一期實(shí)施意見，進(jìn)行了挖泥船排淤場(chǎng)設(shè)計(jì)，三塊排淤場(chǎng)可放淤255萬m3。

通過投標(biāo)選定博興黃河河務(wù)局、濱州地區(qū)海河管理局、水電十三局一分局三家施工隊(duì)分別承擔(dān)1號(hào)、3號(hào)、4號(hào)排淤場(chǎng)的施工任務(wù)。由于黃河長時(shí)間斷流，沉沙池上游無水，博興黃河河務(wù)局施工隊(duì)挖泥船無法使用，迫不得已改用大功率挖塘機(jī)施工，組織挖塘機(jī)11臺(tái)。濱州地區(qū)海河局和水電十三局一分局分別組織兩條80m3/h的挖泥船。經(jīng)過三年的艱苦拼博，1998年底三塊排淤場(chǎng)地基本達(dá)到還耕要求，經(jīng)實(shí)測(cè)完成工程量234.7萬m3。

5.4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)分析

挖泥船施工前，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套進(jìn)度報(bào)表，施工時(shí)各施工隊(duì)每10天報(bào)一次施工情況，將開機(jī)臺(tái)數(shù)、時(shí)數(shù)、排距、耗油（電）量等指標(biāo)據(jù)實(shí)上報(bào)。

6、兩種清淤方式的特點(diǎn)

挖塘機(jī)作業(yè)機(jī)動(dòng)靈活，進(jìn)出場(chǎng)方便快捷；排淤場(chǎng)圍堰要求不高，可以分期填筑，大大降低圍堰的填筑費(fèi)用；各種施工條件要求不高，清淤綜合單價(jià)較低。但挖塘機(jī)清淤受水位影響較大，無水不能干，水多了也不能干，并且運(yùn)距較近，尤其是內(nèi)貼式清淤減少了沉沙池沉沙面積，會(huì)影響沉沙效果，不能無限制地?cái)U(kuò)大內(nèi)貼排淤場(chǎng)。

挖泥船外排式清淤既可滿足清淤需要，又可以改造沉沙池外側(cè)的低洼鹽堿地，適合水下清淤，引水時(shí)不影響正常施工；清淤場(chǎng)地比較規(guī)整，沒有挖塘機(jī)施工那樣留下許多隔堰。但挖泥船清淤對(duì)排淤場(chǎng)圍堰要求很高，需一次筑高，不能分期填筑，且圍堰填筑標(biāo)準(zhǔn)要求高，否則在施工后期潰壩的危險(xiǎn)性很大。排淤場(chǎng)臨時(shí)租用土地、需支付較高的土地占用費(fèi)，且清淤單價(jià)較高。

7、結(jié)語

根據(jù)兩種清淤方式的特點(diǎn)和沉沙池泥沙淤積的情況，可以采用上游挖塘機(jī)施工；中游使用挖泥船清淤；下游先采用挖塘機(jī)施工，后期利用挖泥船清淤。這樣采用挖塘機(jī)和挖泥船互相配合，取長補(bǔ)短，可以達(dá)到最佳工作效果。在沉沙池的不同運(yùn)用階段，不同部位，靈活機(jī)動(dòng)地采取多種清淤方式，為膠東調(diào)水工程開辟一條新的沉沙池清淤之路，使膠東調(diào)水工程發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。