河道作为水资源循环、防洪排涝、生态平衡的重要载体,长期使用后会因泥沙沉积、杂物堆积形成淤泥。这些淤泥不仅会缩小河道断面,降低行洪能力,还会滋生细菌、释放污染物,影响水质和周边生态环境。因此,河道清淤是保障河道功能、改善水环境的关键工程。本文将详细解析当前常用的各类河道清淤技术,为相关工程实践提供参考。
机械清淤技术
机械清淤是借助机械设备直接清除河道淤泥的技术,具有效率高、适用范围广的特点,在各类河道清淤工程中应用广泛。
挖掘机清淤
挖掘机清淤主要适用于水深较浅(通常小于 3 米)、淤泥厚度较大且河道两岸有足够作业空间的场景。作业时,将挖掘机置于河岸或浮船上,通过机械臂前端的铲斗挖掘河道底部的淤泥,随后将淤泥直接装车运至指定堆放点或进行后续处理。
该技术的优点是操作灵活,能快速处理大量淤泥,设备普及率高,易于组织施工。但也存在明显缺点,挖掘过程中容易扰动河道底部沉积物,导致水体浑浊,可能使淤泥中的污染物扩散;同时,对于河道边角、复杂地形处的淤泥清理不够彻底,且大型挖掘机作业可能对河道边坡造成一定破坏。
抓斗式清淤船清淤
抓斗式清淤船适用于水深较大(一般 3 米以上)、淤泥较厚的开阔河道。清淤船漂浮于水面,通过机械装置操控抓斗深入河底抓取淤泥,再将淤泥提升至船上的储泥舱,之后运至岸边卸载。
其优点是能在较深水域作业,对两岸空间要求较低,可处理含水量相对较低的淤泥。不过,抓斗抓取淤泥时易出现漏抓现象,清淤效率受抓斗容量和操作速度限制,且抓斗升降过程中会导致大量泥水洒落,造成二次污染,清淤后的河道底部平整度较差。
水力清淤技术
水力清淤是利用水流的冲击力将淤泥松动、稀释,再通过管道将泥浆输送至指定地点,适用于淤泥质地较松软、含水量较高的河道。
射流泵清淤
射流泵清淤系统由高压水泵、射流喷头、泥浆泵和输泥管道组成。作业时,高压水泵产生的高压水流经射流喷头喷出,冲击河底淤泥使其形成泥浆,随后泥浆泵将泥浆通过输泥管道抽送至岸边的沉淀池或处理场。
该技术的优点是设备轻便,操作简单,对河道的扰动较小,能有效清理河道边角和狭窄区域的淤泥。但它对淤泥的冲击力有限,对于较坚硬或含有大量杂质的淤泥处理效果不佳,且需要充足的水源,能耗相对较高,输泥距离受管道长度限制。
绞吸式挖泥船清淤
绞吸式挖泥船是水力清淤中应用最广泛的设备之一,适用于各类大小河道,尤其在淤泥层较厚、水域开阔的场景中表现出色。挖泥船上配备有绞刀、泥浆泵和输泥管道,绞刀旋转切割、搅拌河底淤泥,使其与水混合形成泥浆,再由泥浆泵通过输泥管道将泥浆输送至远处的堆场。
其优点是清淤效率高,能连续作业,清淤深度和范围可灵活调节,输泥距离远(可达数千米),且清淤后的河道底部平整度较好。缺点是设备体积较大,在狭窄河道中作业受限,绞刀切割过程中可能会搅动河底的污染物,同时需要消耗大量电能,运行成本较高。
环保清淤技术
随着环保意识的增强,环保清淤技术逐渐受到重视,该技术在清淤过程中注重减少对河道生态环境的影响,最大限度降低污染物扩散。
环保绞吸式清淤
环保绞吸式清淤是在传统绞吸式清淤基础上改进而来,增加了防污染设备。例如,在绞刀头周围设置防扩散罩,防止淤泥和污染物在搅动过程中扩散到周围水体;同时,对抽取的泥浆进行即时处理,降低其中的污染物含量。
该技术适用于有水质保护要求的河道,如城市景观河道、饮用水源保护区附近河道等。其优点是清淤过程中污染控制效果好,能有效保护河道水质,清淤效率也较高。但设备成本较高,操作工艺相对复杂,对施工人员的技术要求较高。
气动泵清淤
气动泵清淤利用压缩空气产生的气压差驱动泥浆流动。设备由空压机、气动泵、吸泥管和输泥管组成,吸泥管插入淤泥中,空压机产生的压缩空气进入气动泵,使泵内形成负压将泥浆吸入,再通过输泥管排出。
其优点是无机械旋转部件,不易堵塞,对淤泥中的杂质适应性较强,作业过程中噪音小,对周边环境影响小,适用于对噪音和污染要求严格的区域,如居民区附近的河道。缺点是气动泵的扬程和流量相对较小,清淤效率较低,适用于小规模清淤工程。
环保清淤技术
环保清淤技术是在清淤过程中充分考虑对生态环境的保护,尽量减少对河道水生生物、水质和周边生态系统的影响,是近年来河道清淤技术的发展方向。
环保清淤通常采用专用的环保清淤设备,这些设备具有精准定位和控制功能,能准确清除指定深度和范围的淤泥,避免过度清淤破坏河道底质。同时,在清淤过程中会采取一系列措施防止污染物扩散,如使用密封性能好的输泥管道、在作业区域设置围隔等。
环保清淤技术适用于生态敏感区域的河道,如湿地公园内的河道、水生生物保护区河道等。它不仅能清除淤泥,还能为后续的河道生态修复创造良好条件。但该技术成本较高,施工周期相对较长,对施工技术和管理水平要求严格。
生物清淤技术
生物清淤是利用微生物、水生植物等生物的代谢作用分解、吸收淤泥中的有机污染物,降低淤泥量,改善河道生态环境,是一种绿色、可持续的清淤方式。
微生物清淤
微生物清淤是向河道中投放功能性微生物制剂,这些微生物以淤泥中的有机物为营养源,通过代谢作用将其分解为无害的二氧化碳、水和无机盐等物质,从而减少淤泥中的有机物含量,降低淤泥体积。
该技术的优点是对环境无二次污染,能改善河道水质和生态系统,操作简单,运行成本低,适用于淤泥中有机物含量较高、污染程度较轻的河道。但微生物的活性受水温、pH 值、溶解氧等环境因素影响较大,清淤效果见效慢,需要较长的处理周期,且只能处理有机污染为主的淤泥,对无机泥沙的清除效果不佳。
水生植物清淤
水生植物清淤是在河道中种植具有净化能力的水生植物,如芦苇、菖蒲、水葫芦等。这些植物通过根系吸收淤泥中的氮、磷等营养物质,同时根系周围的微生物群落也能协同分解有机物,此外,植物的生长还能减缓水流速度,促进泥沙沉降,从而达到减少淤泥的目的。
其优点是生态友好,能美化河道景观,提高河道的生态功能,形成稳定的生态系统,长期效果好。但植物生长需要一定时间,清淤效率较低,适用于污染较轻、有足够修复时间的河道,且需要定期收割植物,否则枯萎腐烂后会再次污染水体。
各类技术的选择与发展
在实际河道清淤工程中,技术的选择需综合考虑河道的水文条件(水深、流速)、淤泥特性(厚度、成分、含水量)、周边环境要求(是否为生态敏感区、居民区)、工程成本和工期等因素。例如,对于工程量大、淤泥较厚的开阔河道,可选择机械清淤或绞吸式挖泥船清淤;对于生态敏感区或有水质保护要求的河道,优先采用环保清淤技术;对于污染较轻、修复周期长的河道,可结合生物清淤技术。
随着环保理念的深入和技术的进步,河道清淤技术正朝着高效化、环保化、智能化方向发展。未来,将更多地出现多种技术结合的复合清淤方式,如环保清淤与生物修复相结合,既能快速清除淤泥,又能长期维持河道生态平衡;同时,智能化设备的应用将提高清淤精度和效率,如通过无人机勘察河道淤泥分布,智能控制清淤设备作业,减少人为操作误差。
总之,河道清淤是一项复杂的系统工程,需根据具体情况选择合适的技术,兼顾清淤效果和生态保护,以实现河道的可持续利用。