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挖槽疏浚在太湖生態(tài)清淤中應(yīng)用研究

2011-02-14 08:29沈愛(ài)春
中國(guó)水利 2011年8期
關(guān)鍵詞:湖底清淤底泥

沈愛(ài)春

(太湖流域管理局水文水資源監(jiān)測(cè)局,214024,無(wú)錫)

太湖水環(huán)境綜合治理作為國(guó)家工程已被提上議事日程,措施正在逐項(xiàng)落實(shí)。出于治理太湖局部?jī)?nèi)源需要,修復(fù)水生態(tài)的底泥清淤試點(diǎn)工作已經(jīng)展開(kāi)。太湖湖底大量的流泥應(yīng)是清淤的重點(diǎn),但是由于生態(tài)清淤技術(shù)的成本較高、規(guī)模較小、占用大量堆場(chǎng)、淤泥再次污染等問(wèn)題,建議太湖清淤與挖槽疏浚并舉的模式,以克服上述諸問(wèn)題,并擴(kuò)大內(nèi)源治理的效果。

一、太湖污染底泥特點(diǎn)

污染底泥分布廣泛。水利部太湖流域管理局《太湖污染底泥疏浚規(guī)劃總報(bào)告》(以下簡(jiǎn)稱總報(bào)告)研究表明,太湖底泥淤積面積1547 km2,占全太湖面積的66%,底泥總蓄積量為19.1億m3,其中淤泥量 16.8億 m3,流泥量2.33億m3,流泥量占總蓄積量的12%。

污染物富集于底泥表層的流泥中??倛?bào)告的研究結(jié)果同樣表明,底泥污染物質(zhì)含量較高的是竺山湖、梅梁湖、貢湖、東太湖等湖灣,在這些湖灣,底泥污染物分層含量一般呈上高下低的趨勢(shì),并且集中在底泥淺層0~20cm的區(qū)域。這個(gè)分層區(qū)域基本為流泥。

流泥極易受風(fēng)影響懸起,對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生不利影響。太湖北湖心區(qū)水面開(kāi)闊,長(zhǎng)年風(fēng)力要大于周邊地區(qū),沒(méi)有淤積,湖底幾乎為硬底。根據(jù)太湖流域管理局水文水資源監(jiān)測(cè)局現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況,由于太湖是典型的淺水型湖泊,在大風(fēng)天氣下,太湖湖水透明度會(huì)明顯降低,出現(xiàn)全湖性水質(zhì)變差的情況,在大風(fēng)天氣過(guò)去1~2天后,監(jiān)測(cè)太湖水質(zhì),全湖水質(zhì)有時(shí)仍會(huì)出現(xiàn)異常情況。由于太湖水面開(kāi)闊、水流緩慢,全湖區(qū)短歷時(shí)的水質(zhì)變劣,可以斷定和入湖河口的水質(zhì)沒(méi)有太多的關(guān)聯(lián)性,主要是大風(fēng)天氣產(chǎn)生波浪,攪起湖底表層富含污染物質(zhì)的流泥所致。南京地理與湖泊研究所研究認(rèn)為,太湖中幾乎所有的“湖泛”問(wèn)題均有底泥的參與。

在風(fēng)力作用下,流泥“行蹤不定”,風(fēng)力助推流泥向下風(fēng)湖區(qū)聚集。太湖盛行東南風(fēng),富含污染物的流泥有向北、向西等下風(fēng)湖區(qū)移動(dòng)的趨勢(shì)。太湖底泥以有機(jī)污染為主,處于風(fēng)向下風(fēng)的竺山湖、梅梁湖、貢湖等北部湖灣底泥中有機(jī)質(zhì)、總磷、總氮相比全湖均值含量要高,其最大值約為全湖平均值的7~8倍。北部湖灣內(nèi)源的過(guò)度積累,除沿岸河道的輸入外,還有湖灣位置及構(gòu)造特點(diǎn)易于接納上風(fēng)湖區(qū)輸入的污染物。太湖富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重,北部湖灣以及西部沿岸區(qū)大量聚集的藍(lán)藻并非全為原位生長(zhǎng),至少有一部分是從風(fēng)向的上風(fēng)湖區(qū)吹過(guò)來(lái)的。

二、太湖生態(tài)清淤理念

1.生態(tài)清淤的特點(diǎn)

早期,利用生態(tài)清淤技術(shù)清除底泥富含污染物的上覆層難以取得理想的效果。1997年?yáng)|太湖清淤時(shí),水色渾濁,透明度一度降到5cm以內(nèi),并且渾水大范圍擴(kuò)散,而在清淤前,100cm水深左右的湖區(qū)可以清澈見(jiàn)底,河口透明度可達(dá)100cm以上。利用生態(tài)清淤技術(shù)清除湖底上覆層底泥(一般選擇40cm左右,亦即富含污染物質(zhì)的表層底泥),出發(fā)點(diǎn)是有效去除表層的污染物質(zhì),達(dá)到去除多年累積于湖底污染物的目的。生態(tài)清淤時(shí),機(jī)器的動(dòng)作,極易攪動(dòng)湖底表層流泥,清淤機(jī)械在吸走部分泥漿水的同時(shí),也加劇了流泥的迅速懸起和擴(kuò)散。生態(tài)清淤相比河道拓浚,對(duì)湖底的攪動(dòng)作用已降低了很多,這也是生態(tài)清淤的關(guān)鍵技術(shù)要求,但是攪動(dòng)問(wèn)題是無(wú)法避免的。近年,生態(tài)清淤技術(shù)著力于如何避免機(jī)械動(dòng)作對(duì)表層流泥攪動(dòng)影響的研究,并取得一定效果。但是,生態(tài)清淤技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模作業(yè)。

太湖污染底泥堆放和處理已成為各方關(guān)注的重點(diǎn)。太湖污染底泥清出量大,需要占用很多土地。同時(shí),為避免二次污染,需要對(duì)污染底泥進(jìn)行處理。

2.生態(tài)清淤效果的有限性

受經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等因素制約,太湖可清淤范圍有限。根據(jù)總報(bào)告規(guī)劃,確定的疏浚面積近100 km2,占太湖有泥區(qū)約6%,疏浚區(qū)域包括太湖北部的竺山湖、梅梁湖、貢湖以及太湖東部的東太湖等,疏浚工藝以環(huán)保絞吸式挖泥船為主,并對(duì)23個(gè)重點(diǎn)入湖河口開(kāi)展抽槽疏浚。

生態(tài)疏浚短時(shí)間內(nèi)局部效果明顯,由于生態(tài)清淤的范圍有限,現(xiàn)有生態(tài)清淤理念難以有效去除太湖中廣泛分布、污染物含量較高的流泥。

清淤范圍基本圈定在北部三湖灣和東太湖區(qū)域。特別是北部三湖灣清淤后,由于太湖中流泥不斷的輸入,恐難較長(zhǎng)時(shí)間維持清淤初期的效果。

三、挖槽疏浚的思路及其主要優(yōu)點(diǎn)

1.挖槽疏浚的思路

開(kāi)闊水面挖槽需橫切或斜切東南風(fēng)向。由于太湖水淺,風(fēng)浪對(duì)表層流泥有搬動(dòng)能力,在向下風(fēng)湖區(qū)搬動(dòng)的過(guò)程中,風(fēng)一旦停止,搬動(dòng)的流泥會(huì)就近沉降。橫切或斜切風(fēng)向挖槽,就是要保證盡可能多地使被搬動(dòng)的流泥能在槽區(qū)范圍內(nèi)沉降。

風(fēng)浪對(duì)湖底有一定的作用深度,大風(fēng)天氣作用深度更大。挖槽深度要超過(guò)風(fēng)浪對(duì)湖底的作用深度,并留有余度,以保證挖槽區(qū)內(nèi)沉降的流泥不至由于風(fēng)力作用被再次懸起。

槽區(qū)除保證一定的深度外,還應(yīng)保證一定的寬度和長(zhǎng)度,能夠承接一定量的流泥,否則,一旦歸槽的流泥量比較大,槽區(qū)收集被風(fēng)浪懸起流泥的作用會(huì)很快消失。

北部湖灣部可在“口袋”口部挖槽。北部湖灣如“口袋”狀,口朝太湖區(qū),在“口袋”的口部挖槽,既能維持湖泊的開(kāi)放性,又能從湖底阻斷部分流泥的輸入。

風(fēng)向下游的近岸區(qū)可局部挖深,起收集流泥的作用。

2.主要優(yōu)點(diǎn)

①挖槽疏浚,收納流泥,可擴(kuò)大清淤效果,有利削減整個(gè)太湖內(nèi)源。挖槽形成的槽區(qū)起到收納、穩(wěn)定流泥的作用。不斷有流泥進(jìn)入槽區(qū)沉淀下來(lái),槽區(qū)一旦淤滿,對(duì)槽區(qū)進(jìn)行清淤,可形成太湖持續(xù)“抽脂”的固定模式,可在固定區(qū)域內(nèi)有效去除“行蹤不定”的流泥。槽區(qū)可對(duì)其周邊一定范圍流泥歸槽起拉動(dòng)作用。流泥比較多的區(qū)域,槽區(qū)會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)淤滿,更加說(shuō)明挖槽疏浚的必要性。

②清淤技術(shù)簡(jiǎn)單。挖槽疏浚不必再顧忌清淤技術(shù)的選擇,可廣泛選擇河道拓浚技術(shù),進(jìn)行大規(guī)模作業(yè),清淤成本降低。

③挖槽疏??山Y(jié)合其他工程建設(shè)大規(guī)模利用土資源的需求,降低生態(tài)清淤的成本,擴(kuò)大挖槽疏浚的范圍。結(jié)合太湖污染底泥治理,合理利用湖盆土資源是緩解建設(shè)用土緊缺狀況的有效途徑。挖槽疏浚,表層淤泥量相對(duì)較少,大多是湖底深層硬質(zhì)土壤,清出的有一定含水量的土壤晾干后,可進(jìn)行土資源的有效(或簡(jiǎn)單處理)利用。

四、流泥歸槽的可能性和在太湖湖底形成流泥堆泥場(chǎng)的設(shè)想

1.流泥歸槽的可能性

太浦河入東太湖河口,1997年抽槽挖深,2003年調(diào)查發(fā)現(xiàn)已有一定程度的淤積,淤泥性狀為灰黑色居多,含水率較高,用抓斗抓上岸倒出后很快在地面上攤開(kāi),說(shuō)明槽區(qū)再次淤積以流泥為主。2003年調(diào)查貢湖時(shí)發(fā)現(xiàn),貢湖清淤湖區(qū)有回淤現(xiàn)象。

2.在太湖湖底形成流泥堆泥場(chǎng)的設(shè)想

太湖內(nèi)3個(gè)明顯的淤積帶猶如巨型水下堆泥場(chǎng),泥量占到太湖總蓄積量的2/3。3個(gè)蓄積帶底泥厚度平均超過(guò)1.5 m,最深處淤深9 m,假如3個(gè)淤積帶沒(méi)有淤泥,則均為相對(duì)的深水區(qū)域,南北兩個(gè)蓄積帶并有古河床之說(shuō)。由于水深達(dá)到一定深度,風(fēng)力產(chǎn)生的湖流就對(duì)其失去了搬移能力,沉降于槽區(qū)的流泥不致再被懸起。故而,除槽區(qū)自身對(duì)周邊流泥的拉動(dòng)作用外,在風(fēng)生流作用下,槽區(qū)不斷接納更大范圍特別是湖流上游區(qū)的流泥,顯然槽區(qū)在發(fā)揮著堆泥場(chǎng)的作用。

五、對(duì)湖灣水生態(tài)的影響

對(duì)湖灣實(shí)施單純的生態(tài)清淤,其生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)能力較強(qiáng),湖灣受損的水生態(tài)很快會(huì)得到太湖大水體的補(bǔ)充。挖槽疏浚在阻斷部分流泥向湖灣輸入的同時(shí),也一定程度割斷了槽區(qū)兩側(cè)底棲生物的交流與互補(bǔ),但是,由于湖灣“口袋”口部水面寬闊,湖灣口部挖槽只能是局部的,不會(huì)將湖灣和太湖大水體完全割斷,可以設(shè)想的是可能減緩了湖灣生態(tài)修復(fù)的時(shí)間。

六、主要結(jié)論和建議

1.主要結(jié)論

挖槽的目的就是收納流泥,讓“行蹤不定”的流泥有個(gè)穩(wěn)定的“居所”;形成有利于清除流泥的固定場(chǎng)所;或者在槽區(qū)形成流泥堆泥場(chǎng),使得富含污染物的流泥逐步集中,并穩(wěn)定于湖底,逐步減少流泥大范圍和水體反復(fù)混合的機(jī)會(huì),達(dá)到減弱太湖流泥作用于水體、降低水質(zhì)受流泥作用而惡化的目的。在槽區(qū)淤滿時(shí)亦可采取清淤的方式,將流泥吸出,持續(xù)發(fā)揮槽區(qū)收納流泥、穩(wěn)定流泥的作用。在太湖不同湖區(qū)挖漕后短期內(nèi)不一定能取得明顯的效果,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,相比于生態(tài)疏浚,挖槽疏?;蛟S會(huì)在更大范圍、更深層次解決表層淤泥的出路問(wèn)題,提高內(nèi)源治理的效果,并能更長(zhǎng)時(shí)間維持湖灣生態(tài)清淤的效果。

挖槽疏浚比生態(tài)清淤成本低廉,可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模作業(yè)。挖出的淤泥中含有大量的硬質(zhì)土,通過(guò)土資源的利用可減少堆場(chǎng),亦不需作防止二次污染的復(fù)雜處理。

2.建議

一般來(lái)說(shuō),大風(fēng)天氣條件下,無(wú)法開(kāi)展對(duì)太湖水質(zhì)的監(jiān)測(cè)工作。建議采取必要措施,創(chuàng)新監(jiān)測(cè)方式,監(jiān)測(cè)大風(fēng)天氣條件下太湖的水質(zhì)狀況及懸浮物含量,進(jìn)一步檢驗(yàn)流泥對(duì)太湖水環(huán)境影響的程度和流泥懸浮、移動(dòng)情況。

進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)太湖已清淤區(qū)域的調(diào)查,檢查其回淤情況,對(duì)比回淤淤泥和流泥的物理、化學(xué)特性,為持續(xù)改進(jìn)太湖生態(tài)清淤工作提供參考依據(jù)。

[1]水利部太湖流域管理局.太湖污染底泥疏浚規(guī)劃總報(bào)告[R].2007.

[2]成新,江溢,蔣英姿.太湖底泥與污染情況調(diào)查[G].太湖高級(jí)論壇交流文集,2004.

[3]水利部太湖流域管理局.太湖底泥與污染情況調(diào)查報(bào)告[R].2006.

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