２００９年第６期江苏水利
浅谈太湖生态清淤施工
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
全太湖砸积的６６％，底泥总蓄积量为 ｌ９．１２亿ｍ３，其中淤积的流泥量２．３３
亿ｍ，。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ｍ，。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 太湖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 杨立怀李奇云
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太湖生态清淤方法
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２ ｍ，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，也有助于提高挖掘浓度。同时，设
定转动刀片外缘露出罩壳围裙以下
约３Ｏ ｃｍ，能有效的控制挖泥厚度以 适应薄层污染泥的疏挖。
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。 适用于内河和湖泊生态清淤的
船型，国内现有环保绞吸式挖泥船主
要为产量在３５０ ｍ３／ｈ ５００ ｍ３／ｈ，
吃水深度１．２５ ｍ，一次排距在２ ｋｍ～ ３ ｋｍ的挖泥船，在配备功率１１０ ｋＷ
的绞刀时，考虑吸管上部的防气蚀保
留水深后最小挖深为２．０ ｍ，满足太
湖生态清淤的工况要求。
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（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。
此类船型可满足生态清淤要求， 但目前在清淤业的运用实例较少，国
内也仅有少量的此类船型，且其产
量、排距等指标不能满足太湖生态清
淤的工况和规模要求。
综上所述，结合太湖生态清淤的
主要技术要求，采用环保绞吸式挖泥
船较为合适。 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 太湖底泥污染物中有很大一部
分重金属及有机污染物依附在悬浮
颗粒上，因此，清除悬浮颗粒是生态
清淤工程主要目的。常规清淤无法清
除悬浮状与流动状的淤泥，环保清淤
采用目前世界上技术最为成熟的环
保绞刀装置，使悬浮与流动状淤泥的 清除率高达９０％。
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人口，
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）先进的质量控制技术
质量控制采用目前流行的“湖泊
生态清淤监测系统”，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；高
程控制通过挖深指示仪和回声测深
仪，精确定位绞刀深度，严密检测悬
浮物清除状况。所有的质量控制数据
均集合至电脑储存记录。 （４）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。 开挖采用扇形横挖法作业，即挖
泥船将定位桩打设在湖底泥层中，实 现对船体中心定位，并通过定位桩台
车的液压轴臂的伸缩，实现定位桩台
车在船尾滑道内相对船体的位移，使
船体在反作用力下短线推进，每次推 进距离１．０ １．５ ｍ，最大推进距离３．５
ｍ，并依靠挖泥船前端左右绞车收放
锚缆，使船身以船尾定位桩为中心，
船长为半径，绞刀头呈左右扇形移
动，实现挖泥船扇形横挖法作业。
４．３管道输送
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 ２００９年第６期江苏水利
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。试验结果见表１。 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，试验结果见表２。
６．３挖泥船作业方式控制效果 挖泥船作业方式关系到工程的
质量和产量，但在生态清淤工程中，
重要的是关系到作业扰动对水体造 成的“二次污染”情况，为此对挖泥船
三种转速下的绞刀作业对水体的扰
动分别进行了４次测试，结果见表３。
测试结果表明，绞刀转速越快，悬
浮物扩散越严重，因此生态清淤工程
中挖泥船施工须采用三档慢速作业。 为掌握绞刀作业时对水体的影
响范围，在绞刀三档作业时对淤泥扩
散晴况进行了测试。即以绞刀摆动区
域为中心面（船体中心３５ ｍ Ｘ２ ｍ范 围），在中心面沿绞刀摆动路径布设
两个监测点位，在中心面边界（绞刀
摆动路径左右前后两端）布设两个监
测点位，离中心面边界左右两端各５
ｍ处布设两个监测点位，在顺风方向 离中心面边界１０ ｍ处布设一个监测
点位，详见图１。在不同条件模拟状
况下提取各监测点的水样，进行悬浮
颗粒含量测试，并描绘局部扰动出现 的淤泥扩散半径。监测点水样均采自
距水面１ ｍ深。
根据测试结果，绞刀扰动对水体
的总体影响很小，在平静湖面下绞刀
局部扰动最大扩散半径为５～１０ ｍ， 有风时顺风方向扩散距离会略为加
大。绞刀扰动测试数据见表４。
７结束语 表１ 平面控制模式试验成果表
试验区 控制方案 浅点数 浅埂数 结 论 Ｃ—ｌ Ａ型 ３８个 ５段 Ｃ－２ Ｂ型 ７个 ２段 ＧＰＳ控制系统定位、台车 Ｃ一３ Ｃ型 ２１个 ０段 前行模式控制效果最优。 Ｃ－４ Ｄ型 ３个 ０段
表２ 开挖高程控制模式试验成果表
试验区 控制方案 不合格点数 结 论 １ 人工测杆控制 １２ 高程控制通过人工测杆结合仪 ２ 仪器显示控制 ６ 器显示可减小风浪等外在因素 ３ 人工测杆结合仪器控制 ３ 的干扰
表３ 扰动测试数据统计表 （单位：ｍｇ／Ｌ）
＼方式 档 二档 三档 次数、、、、、
第１次ｓＳ １２５＿３６ ７５．１６ ４５．２３ 第２次ＳＳ ｌ３２．６３ ８３．１２ ３８．１２ 第３次ＳＳ １４１．０２ ８４．２０ ３７．５０ 第４次ＳＳ １１５－３６ １４．１２ ４１．１０
备注：绞刀转速一档为最快。
×７ ５ｎ— 一５ｎ— ×２ Ｘ３
图ｌ 扰动影响测试监测点分布图
表４ 绞刀扰动测试数据统计表 （单位：ｍｇ儿）
第一次测试 第二次测试 第三次测试 序号 试验点位 平均 数据（ｓｓ） 数据（ｓｓ） 数据（ｓｓ） １ Ｘ１ ４８．２３ ４７．２５ ４６．２５ ４７．２４ ２ Ｘｌ ４６＿３６ ４５．８４ ４６．５４ ４６．２５ ３ Ｘ２ ２５．２３ ２７．０３ ２６＿３５ ２６．２０ ４ Ｘ２ ２６．６３ ２６．７８ ２５．８７ ２６．４３ ５ Ｘ３ ２０．１６ １９．２２ １９．６５ １９．６８ ６ Ｘ３ １９．８３ １９．９７ １９．４２ １９．７４ ７ ）（４ ３８．６３ ３９．５５ ４０．１２ ３９．４３ ８ Ｘ５ ２３．９６ ２２．３６ ２１．６８ ２２．６７ ９ ）（６ １９．６３ １９Ｌ３３ ｌ８．８３ １９．２６ ｌ０ Ｘ， １８．５６ １８．９８ １９．０７ １８．８７ １１ 当日湖水 １８．８６ １９．０３ １８．５７ １８．８２
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。
实践证明，环保绞吸式挖泥船水下清 淤结合水下管道输送技术可实现较
好的生态清淤效果，还太湖健康的湖
体，并在经济上可行。 （作者单位：盐城市河海工程建
设监理中心 江苏兴水建设工程有
限公司） —冒同吼■
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