中小河流清淤疏浚技術(shù)研究

于 博

(康平縣自然資源保護(hù)與行政執(zhí)法中心，遼寧 康平 110500)

0 引 言

中小河流治理工程是以生態(tài)護(hù)坡、清淤疏浚、堤防加固為主，以確保防洪安全、改善河流生態(tài)、提高防洪標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)的綜合性治理項(xiàng)目。項(xiàng)目要以河道天然現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，尊重原有的自然形態(tài)，考慮溝道流勢(shì)合理性、干流或流域防洪規(guī)劃，兼顧上下游、左右岸及區(qū)域防洪標(biāo)準(zhǔn)，因勢(shì)利導(dǎo)的合理布設(shè)。針對(duì)不同河段的治理，應(yīng)遵循后設(shè)計(jì)、先規(guī)劃的原則，統(tǒng)籌整條河流治理防止出現(xiàn)洪水災(zāi)害轉(zhuǎn)移。目前，關(guān)于中小河流的治理我國(guó)相關(guān)研究起步較晚，而類似河道的治理國(guó)外有許多可以借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)[1-2]。

為恢復(fù)河流原有的過水能力對(duì)河道淤積或設(shè)障采取清淤疏浚措施，河岸、邊坡和河槽在疏挖后保持較好穩(wěn)定性。對(duì)于需要擴(kuò)挖的河段，應(yīng)沿凸岸或?yàn)┑剌^寬的一側(cè)擴(kuò)挖，河線盡量保持順直，原河道與疏挖段進(jìn)出、口漸變連接，未經(jīng)充分論證整治河段比降不得隨意改變。工程中盡量利用疏挖土方修筑中上游拓浚河段的堤防，以此減少棄土占地，疏浚土料性質(zhì)與堤身斷面型式相協(xié)調(diào)。若土料性質(zhì)不符合要求，則考慮黏粒含量多少將其堆放于堤腳臨水側(cè)或背水側(cè)，在一定程度上提高堤身抗?jié)B性和穩(wěn)定性；此外，應(yīng)妥善處理下游河段淤泥堆積的問題，以防出現(xiàn)二次污染的現(xiàn)象，條件允許時(shí)還可以考慮生態(tài)建設(shè)和護(hù)岸護(hù)砌，最大程度的降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。通過實(shí)施清灘清障、生態(tài)護(hù)坡、河道擴(kuò)挖、濕地保護(hù)等措施，有效改善水環(huán)境以及促進(jìn)水體流動(dòng)，提高河網(wǎng)水系連通性和河道的綜合整治水平[3-6]。

1 清淤疏浚的作用

1.1 河道存在的問題

在治理方面低山丘陵區(qū)河道的投資規(guī)模較小，大多以投工投勞、分散、零星的小項(xiàng)目為主，項(xiàng)目初期雖取得一定成效，但隨著時(shí)間的推移原有基礎(chǔ)設(shè)施逐漸老化，加之缺乏全面的整治規(guī)劃，中小河流現(xiàn)存問題依然突出，具體如下：

1)河岸防護(hù)薄弱。長(zhǎng)期以來，在河岸防護(hù)建設(shè)上河道綜合治理的投資較少，許多河段缺乏有效的護(hù)岸，且未能及時(shí)修復(fù)損壞后的原有護(hù)岸，尤其是凹岸存在嚴(yán)重的崩塌、淘蝕、沖刷等問題，加之許多跨渠橋阻水嚴(yán)重極易造成洪澇災(zāi)害。

2)河道淤積嚴(yán)重。流域內(nèi)暴雨與干旱相互交替，加之毀林開荒、束窄河床、植被覆蓋率較低等，區(qū)域泥石流頻發(fā)；現(xiàn)狀河道斷面極不規(guī)整，河道內(nèi)雜草叢生，甚至種植有農(nóng)作物，河道常年淤積、堵塞情況較為嚴(yán)重[7]。

3)生態(tài)環(huán)境差。近年來，因小型加工業(yè)的快速興起、房屋建筑及交通工程的不斷發(fā)展，未經(jīng)處理的生活垃圾、工業(yè)廢渣和廢水等大量排入河流，水環(huán)境污染、河水流動(dòng)受阻等問題日趨突出，并嚴(yán)重影響著下游及沿河兩岸居民的日常生活。下游河道流速減緩、比降減小、河床抬高，河流水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重逐漸成為最大的“公共下水道”。河道被大量生長(zhǎng)的水草和綠藻等完全覆蓋，河底淤泥、水草與水面漂浮物連成一體，水體透明度、流動(dòng)性明顯下降，導(dǎo)致河流水環(huán)境惡性循環(huán)、水體自凈功能減弱和生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞等問題。

4)工程管理不足。由于缺少剛性的考核指標(biāo)和目標(biāo)約束，“重建輕管”的現(xiàn)象仍普遍存在，加之后期管理不善及養(yǎng)護(hù)監(jiān)管的疏忽，致使經(jīng)過治理的河段沒多久又回到原來的狀態(tài)，雖投入大量的時(shí)間和資金卻并未達(dá)到預(yù)期的效果。

因此，每到汛期河道洪水就暴漲暴落，普遍存在水打沙壓、洪水沖刷沿河兩岸農(nóng)田的現(xiàn)象，給當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活帶來嚴(yán)重影響，對(duì)沿河兩岸農(nóng)業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)造成巨大損失。

1.2 清淤的作用

沖洪積開闊地與峽谷相間的河道多分布于低山丘陵區(qū)河道的中上游，而開闊河段人口、農(nóng)田較集中。峽谷出口的開闊河段以及鄰近進(jìn)口的河段，易遭受洪水沖刷、洪水淹沒和浸泡，并使得開闊河段河床下游淤積而上游沖刷，整體以淤積為主，呈淤積段長(zhǎng)、沖刷段短的特征。淤積的沖洪積沉積物以砂粒、小塊石、碎石等為主，大多為脈石英、砂巖和板巖，礫石所占比例達(dá)60%-70%，其磨圓度較好且粒徑多為5-20cm，砂含量所占比例為5%-15%，以細(xì)、中砂為主，其他雜質(zhì)及泥沙含量占比為5%-10%，一般為Ⅳ類開挖等級(jí)。下游河段淤積物主要由沖積堆積、淤積堆積、人工堆積等組成，其中沖積堆積有中、細(xì)砂和砂礫石；淤積堆積以淤泥質(zhì)土、淤泥為主；人工堆積以粉質(zhì)黏土、塊石為主，還有建筑垃圾、生活垃圾和夾雜磚塊等。在不同河段內(nèi)三類淤積物所占比例有所差異，淤積堆積在大的轉(zhuǎn)彎河段和滾水壩前明顯增加，所占比例>40%。

因水體污染和長(zhǎng)期的沉積，中小河流普遍存在發(fā)黑發(fā)臭的現(xiàn)象，污染物含量從上游至下游相對(duì)增加，并由砂質(zhì)層轉(zhuǎn)變成淤積段。在河道內(nèi)淤積體形成不規(guī)則的河心洲和邊灘，通過對(duì)河道的整平、治理河段中心洲和邊灘的清淤疏浚等完成清障處理，結(jié)合具體情況清障厚度多為0.3-2.0m，以低于0.5m枯水位為清除深度。遵循盡量保留老土層、適當(dāng)清除中間層、優(yōu)先清除嚴(yán)重污染表層的原則，對(duì)河道內(nèi)淤泥實(shí)行清除整治。河道清障能夠減少洪災(zāi)損失、降低滯洪影響和洪水位，有利于擴(kuò)大河道行洪斷面，對(duì)農(nóng)村開闊河段具有明顯的效果。此外，中小河流治理還可與污水收集處理系統(tǒng)的建設(shè)相結(jié)合，通過建設(shè)規(guī)整河道邊界防止構(gòu)筑物侵占河道，以此改善水體環(huán)境以及提高區(qū)域河段水質(zhì)[8]。

2 河流清淤疏浚技術(shù)

2.1 清淤技術(shù)方案

將常規(guī)清淤施工按照是否涉水劃分為帶水、干水兩種作業(yè)方式，其中直接利用機(jī)械設(shè)備吸懸浮淤泥和從水底挖泥的帶水作業(yè)模式，具有不影響船舶正常航行、操作方便且施工效率高等優(yōu)點(diǎn)，但這種方式的供需較為復(fù)雜、所應(yīng)用的設(shè)備較多；而干水作業(yè)具有效果好、清淤較為徹底、質(zhì)量易于控制等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)環(huán)保、工期等諸多因素以及河道場(chǎng)地實(shí)際情況、清淤深度、水文特征，目前低山丘陵區(qū)中小河流清淤疏浚方案主要有：

1)帶水清淤船清淤：清淤船疏淘比較適用于河面較寬、不斷流的河道，其基本原理是利用泵將河水與淤泥攪拌成的泥漿吸走。該方案的清淤效率高、技術(shù)先進(jìn)，且能夠同時(shí)開展挖運(yùn)吹施工，但清淤過程中河道要有一定的水深，對(duì)水體產(chǎn)生的影響較大。目前，在平原區(qū)河道和部分低山丘陵區(qū)下游河段，該清淤方式的應(yīng)用較為普遍。

2)干水機(jī)械清淤：對(duì)于條件允許的河道可以利用推土機(jī)、挖掘機(jī)等機(jī)械，在河道內(nèi)或河岸上直接疏挖，這種機(jī)械清淤方案能夠有效避免二次污染，且具有較高的清淤效率，但受河道寬度與河流水深限制，施工過程中不同機(jī)械設(shè)備相互干擾。

目前，機(jī)械清淤比較適用于低山丘陵區(qū)河道的中上游段清淤，可利用自卸汽車將挖掘機(jī)反鏟開挖的棄料輸送至棄渣場(chǎng)。為充分利用寶貴的土地資源，應(yīng)遵循少占或不占耕地的原則，在荒地或荒山上建設(shè)棄渣場(chǎng)；條件允許時(shí)盡量選用棄土造田，以增大耕地面積。從工程實(shí)踐出發(fā)，許多項(xiàng)目并未充分發(fā)揮清淤的作用：①方案審批時(shí)嚴(yán)格限制了清淤工程投資，一般不超過工程總投資的5%或100萬元。②由于通往渣場(chǎng)的臨時(shí)便道工程量較大、難以尋找渣場(chǎng)荒地或荒山、征地意見難以一致、實(shí)施過程中業(yè)主不重視等原因，通常無法達(dá)到預(yù)期的清淤要求。③洪水災(zāi)害轉(zhuǎn)移未充分發(fā)揮清淤的效用，主要是將淤積嚴(yán)重、較為狹窄河段的堆積物運(yùn)移至淤積較輕、比較寬闊的河段。

對(duì)此，應(yīng)考慮中小河流洪水標(biāo)準(zhǔn)普遍較低、河流兩岸多為良田、開闊河段農(nóng)田和淤積物集中的現(xiàn)狀，以及淤積物主要組成成分和中上游河段的特性，將生態(tài)建設(shè)、護(hù)岸護(hù)砌與河流清淤相結(jié)合實(shí)行臺(tái)田治理：先剝離厚度為0.8-1.0m的農(nóng)田耕作層，集中堆放，再往農(nóng)田上搬運(yùn)、攤平河道淤積物，后回填壓實(shí)0.3m厚的黏土耕作層，以發(fā)揮保水作用，精細(xì)平整剩余耕作層后恢復(fù)農(nóng)田。由此以來，既不必征用渣場(chǎng)地就可以消納河道淤積物，又可節(jié)省棄渣運(yùn)輸及道路修建費(fèi)；此外，可以實(shí)現(xiàn)減少災(zāi)害損失、降低洪水位和提高農(nóng)田洪水標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)，為機(jī)械化作業(yè)提供有利條件，但也會(huì)增加一定的工程費(fèi)用。目前，雖然在中小河流治理中臺(tái)田施工的應(yīng)用較少，但已普遍應(yīng)用于水電站庫(kù)區(qū)建設(shè)工程。例如，2009年沅水一級(jí)支流辰水的末級(jí)水電站成功應(yīng)用了臺(tái)田施工技術(shù)：通過挖平庫(kù)區(qū)米家莊附近的一座小山丘，抬高了8.8km2水田，在減少水田征用的同時(shí)還新增了1.07km2的水田，臺(tái)田施工取得了滿意的成效。然而，將臺(tái)田施工應(yīng)用于中小河流治理中應(yīng)與國(guó)土部門協(xié)調(diào)、溝通。

2.2 工程實(shí)踐應(yīng)用

文章以康平縣村屯河道清淤疏浚工程為例，簡(jiǎn)要分析河道清淤設(shè)計(jì)方案。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘察，康平縣村屯河道存在的主要問題有：河道水環(huán)境是鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、居民安居樂業(yè)的重要載體，現(xiàn)有村屯河道“臟、亂、差”現(xiàn)狀情況，已成為嚴(yán)重影響居民生活品質(zhì)提升的制約因素之一；康平縣村屯河道多年未經(jīng)治理，河道破損、落淤嚴(yán)重、過水?dāng)嗝鏈p小、流速緩慢，在汛期來水時(shí)，排水能力低下，對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民的生活造成不同程度的影響；跨渠建筑物存在阻水情況，跨渠建筑物中的22座涵洞均存在不同程度的淤積損壞，對(duì)河道水流下泄存在影響，汛期造成嚴(yán)重壅水，淹沒道路、農(nóng)田、林地[9]。

工程治理方案以村屯河道天然現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，本著安全可靠、技術(shù)可行、實(shí)事求是、經(jīng)濟(jì)合理的原則，并且考慮溝道流勢(shì)的合理性，因勢(shì)利導(dǎo)，兼顧上下游及左右岸，統(tǒng)籌布置，力求防洪效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益相結(jié)合。主要建設(shè)包括清灘、清障、擴(kuò)挖、邊坡防護(hù)、阻水建筑物拆除重建、穿堤涵管建設(shè)等，根據(jù)年度資金安排逐步開展16條河流的河道清淤、土方開挖和漿砌石護(hù)坡工作，總長(zhǎng)度為6.037km，具體如下：

1)河道工程。①土石方開挖：覆蓋層用59kW推土機(jī)推至開挖線邊堆存，下部砂卵石開挖采用1m3反鏟挖掘機(jī)挖裝10-20t自卸汽車運(yùn)至棄渣場(chǎng)堆存。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，若開挖土料滿足回填土土質(zhì)要求，這部分開挖土可將利用的土料堆放在一起，以備填筑時(shí)利用。②土石方填筑：1m3挖掘機(jī)裝車，5-10t自卸汽車運(yùn)料至現(xiàn)場(chǎng)后，卸至填筑點(diǎn)，59kW推土機(jī)鋪料平整，蛙式振動(dòng)碾碾壓夯實(shí)。(不利用開挖土)

2)護(hù)砌工程。①漿砌石墻：主要工程內(nèi)容為護(hù)腳基礎(chǔ)開挖、漿砌石護(hù)坡的砌筑、土方回填。②土方開挖：采用1m3挖掘機(jī)開挖，放置河道中用于基礎(chǔ)回填及堤坡恢復(fù)填筑，多余土方采用8t自卸汽車運(yùn)輸至堤防填筑段，運(yùn)距3km。③漿砌石墻砌筑：采用自卸汽車運(yùn)輸所需材料至料場(chǎng)，采用1t翻斗車運(yùn)輸至工作面附近，人工倒運(yùn)至工作面，人工采用鋪漿法砌筑塊石。④土方回填：回填料來源于河道清淤土料，采用1m3挖掘機(jī)裝8t自卸汽車運(yùn)輸至工作面，74kW推土機(jī)攤平，74kW拖拉機(jī)壓實(shí)，邊角地段采用2.8kW蛙式打夯機(jī)補(bǔ)夯。

3)生態(tài)建設(shè)工程。主要工程內(nèi)容為栽種綠籬、栽植灌木，采用8t自卸汽車運(yùn)輸所需苗木至工作面附近，人工倒運(yùn)至工作面，人工種植。

渠底清淤、基礎(chǔ)開挖采用1m3挖掘機(jī)，每500m渠段配置1臺(tái)挖掘機(jī)；砌石采用1t機(jī)動(dòng)翻斗車運(yùn)抵作業(yè)面；堤坡填筑、堤防加高培厚采用1m3挖掘機(jī)配合74kW推土機(jī)集料，74kW拖拉機(jī)壓實(shí)，局部采用2.8kW蛙夯機(jī)壓實(shí)。河道清淤整形土方開挖工程量為20471m3，土方回填7719m3，清淤31556m3，漿砌石工程量為7753m3、砂墊層531m3，綠籬6490m，灌木5645株，總工期3個(gè)月。

通過對(duì)河道的清理疏浚、堤岸的修復(fù)，恢復(fù)河道的基本功能，減小洪澇災(zāi)害威脅，并對(duì)跨河橋、穿堤涵等配套工程實(shí)行改造，解決排澇及百姓出行問題，改善居住環(huán)境條件。未來2-3a時(shí)間逐步完成中小河道向生態(tài)景觀河道的轉(zhuǎn)變，為村莊人居環(huán)境整治做好保障工作，并最終實(shí)現(xiàn)中小河道全面治理的目標(biāo)。

3 結(jié) 語

清淤疏浚對(duì)減少中小河流災(zāi)害損失、降低治理河段洪水位等發(fā)揮著重要作用，對(duì)于低山丘陵區(qū)河道還可將生態(tài)建設(shè)、護(hù)岸護(hù)砌和清淤疏浚相結(jié)合，采取臺(tái)田治理措施。村屯中小河流清淤治理時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)際情況，因地制宜的選擇合適的施工工藝、機(jī)械設(shè)備和施工方案，這不僅有利于簡(jiǎn)化施工過程、提高施工效率和降低工程成本，而且可有效防止二次污染，避免周邊居民受河道清淤的影響，保證施工安全與工程質(zhì)量，并最終實(shí)現(xiàn)河道環(huán)境美化、水質(zhì)改善、河道淤泥清除的目的。