中小河流清淤疏浚技术研究

于 博

(康平县自然资源保护与行政执法中心，辽宁 康平 110500)

0 引 言

中小河流治理工程是以生态护坡、清淤疏浚、堤防加固为主，以确保防洪安全、改善河流生态、提高防洪标准为目标的综合性治理项目。项目要以河道天然现状为基础，尊重原有的自然形态，考虑沟道流势合理性、干流或流域防洪规划，兼顾上下游、左右岸及区域防洪标准，因势利导的合理布设。针对不同河段的治理，应遵循后设计、先规划的原则，统筹整条河流治理防止出现洪水灾害转移。目前，关于中小河流的治理我国相关研究起步较晚，而类似河道的治理国外有许多可以借鉴的成功经验[1-2]。

为恢复河流原有的过水能力对河道淤积或设障采取清淤疏浚措施，河岸、边坡和河槽在疏挖后保持较好稳定性。对于需要扩挖的河段，应沿凸岸或滩地较宽的一侧扩挖，河线尽量保持顺直，原河道与疏挖段进出、口渐变连接，未经充分论证整治河段比降不得随意改变。工程中尽量利用疏挖土方修筑中上游拓浚河段的堤防，以此减少弃土占地，疏浚土料性质与堤身断面型式相协调。若土料性质不符合要求，则考虑黏粒含量多少将其堆放于堤脚临水侧或背水侧，在一定程度上提高堤身抗渗性和稳定性；此外，应妥善处理下游河段淤泥堆积的问题，以防出现二次污染的现象，条件允许时还可以考虑生态建设和护岸护砌，最大程度的降低对生态环境的破坏。通过实施清滩清障、生态护坡、河道扩挖、湿地保护等措施，有效改善水环境以及促进水体流动，提高河网水系连通性和河道的综合整治水平[3-6]。

1 清淤疏浚的作用

1.1 河道存在的问题

在治理方面低山丘陵区河道的投资规模较小，大多以投工投劳、分散、零星的小项目为主，项目初期虽取得一定成效，但随着时间的推移原有基础设施逐渐老化，加之缺乏全面的整治规划，中小河流现存问题依然突出，具体如下：

1)河岸防护薄弱。长期以来，在河岸防护建设上河道综合治理的投资较少，许多河段缺乏有效的护岸，且未能及时修复损坏后的原有护岸，尤其是凹岸存在严重的崩塌、淘蚀、冲刷等问题，加之许多跨渠桥阻水严重极易造成洪涝灾害。

2)河道淤积严重。流域内暴雨与干旱相互交替，加之毁林开荒、束窄河床、植被覆盖率较低等，区域泥石流频发；现状河道断面极不规整，河道内杂草丛生，甚至种植有农作物，河道常年淤积、堵塞情况较为严重[7]。

3)生态环境差。近年来，因小型加工业的快速兴起、房屋建筑及交通工程的不断发展，未经处理的生活垃圾、工业废渣和废水等大量排入河流，水环境污染、河水流动受阻等问题日趋突出，并严重影响着下游及沿河两岸居民的日常生活。下游河道流速减缓、比降减小、河床抬高，河流水体富营养化严重逐渐成为最大的“公共下水道”。河道被大量生长的水草和绿藻等完全覆盖，河底淤泥、水草与水面漂浮物连成一体，水体透明度、流动性明显下降，导致河流水环境恶性循环、水体自净功能减弱和生态系统受到严重破坏等问题。

4)工程管理不足。由于缺少刚性的考核指标和目标约束，“重建轻管”的现象仍普遍存在，加之后期管理不善及养护监管的疏忽，致使经过治理的河段没多久又回到原来的状态，虽投入大量的时间和资金却并未达到预期的效果。

因此，每到汛期河道洪水就暴涨暴落，普遍存在水打沙压、洪水冲刷沿河两岸农田的现象，给当地居民的生产生活带来严重影响，对沿河两岸农业发展和经济建设造成巨大损失。

1.2 清淤的作用

冲洪积开阔地与峡谷相间的河道多分布于低山丘陵区河道的中上游，而开阔河段人口、农田较集中。峡谷出口的开阔河段以及邻近进口的河段，易遭受洪水冲刷、洪水淹没和浸泡，并使得开阔河段河床下游淤积而上游冲刷，整体以淤积为主，呈淤积段长、冲刷段短的特征。淤积的冲洪积沉积物以砂粒、小块石、碎石等为主，大多为脉石英、砂岩和板岩，砾石所占比例达60%-70%，其磨圆度较好且粒径多为5-20cm，砂含量所占比例为5%-15%，以细、中砂为主，其他杂质及泥沙含量占比为5%-10%，一般为Ⅳ类开挖等级。下游河段淤积物主要由冲积堆积、淤积堆积、人工堆积等组成，其中冲积堆积有中、细砂和砂砾石；淤积堆积以淤泥质土、淤泥为主；人工堆积以粉质黏土、块石为主，还有建筑垃圾、生活垃圾和夹杂砖块等。在不同河段内三类淤积物所占比例有所差异，淤积堆积在大的转弯河段和滚水坝前明显增加，所占比例>40%。

因水体污染和长期的沉积，中小河流普遍存在发黑发臭的现象，污染物含量从上游至下游相对增加，并由砂质层转变成淤积段。在河道内淤积体形成不规则的河心洲和边滩，通过对河道的整平、治理河段中心洲和边滩的清淤疏浚等完成清障处理，结合具体情况清障厚度多为0.3-2.0m，以低于0.5m枯水位为清除深度。遵循尽量保留老土层、适当清除中间层、优先清除严重污染表层的原则，对河道内淤泥实行清除整治。河道清障能够减少洪灾损失、降低滞洪影响和洪水位，有利于扩大河道行洪断面，对农村开阔河段具有明显的效果。此外，中小河流治理还可与污水收集处理系统的建设相结合，通过建设规整河道边界防止构筑物侵占河道，以此改善水体环境以及提高区域河段水质[8]。

2 河流清淤疏浚技术

2.1 清淤技术方案

将常规清淤施工按照是否涉水划分为带水、干水两种作业方式，其中直接利用机械设备吸悬浮淤泥和从水底挖泥的带水作业模式，具有不影响船舶正常航行、操作方便且施工效率高等优点，但这种方式的供需较为复杂、所应用的设备较多；而干水作业具有效果好、清淤较为彻底、质量易于控制等优点。根据环保、工期等诸多因素以及河道场地实际情况、清淤深度、水文特征，目前低山丘陵区中小河流清淤疏浚方案主要有：

1)带水清淤船清淤：清淤船疏淘比较适用于河面较宽、不断流的河道，其基本原理是利用泵将河水与淤泥搅拌成的泥浆吸走。该方案的清淤效率高、技术先进，且能够同时开展挖运吹施工，但清淤过程中河道要有一定的水深，对水体产生的影响较大。目前，在平原区河道和部分低山丘陵区下游河段，该清淤方式的应用较为普遍。

2)干水机械清淤：对于条件允许的河道可以利用推土机、挖掘机等机械，在河道内或河岸上直接疏挖，这种机械清淤方案能够有效避免二次污染，且具有较高的清淤效率，但受河道宽度与河流水深限制，施工过程中不同机械设备相互干扰。

目前，机械清淤比较适用于低山丘陵区河道的中上游段清淤，可利用自卸汽车将挖掘机反铲开挖的弃料输送至弃渣场。为充分利用宝贵的土地资源，应遵循少占或不占耕地的原则，在荒地或荒山上建设弃渣场；条件允许时尽量选用弃土造田，以增大耕地面积。从工程实践出发，许多项目并未充分发挥清淤的作用：①方案审批时严格限制了清淤工程投资，一般不超过工程总投资的5%或100万元。②由于通往渣场的临时便道工程量较大、难以寻找渣场荒地或荒山、征地意见难以一致、实施过程中业主不重视等原因，通常无法达到预期的清淤要求。③洪水灾害转移未充分发挥清淤的效用，主要是将淤积严重、较为狭窄河段的堆积物运移至淤积较轻、比较宽阔的河段。

对此，应考虑中小河流洪水标准普遍较低、河流两岸多为良田、开阔河段农田和淤积物集中的现状，以及淤积物主要组成成分和中上游河段的特性，将生态建设、护岸护砌与河流清淤相结合实行台田治理：先剥离厚度为0.8-1.0m的农田耕作层，集中堆放，再往农田上搬运、摊平河道淤积物，后回填压实0.3m厚的黏土耕作层，以发挥保水作用，精细平整剩余耕作层后恢复农田。由此以来，既不必征用渣场地就可以消纳河道淤积物，又可节省弃渣运输及道路修建费；此外，可以实现减少灾害损失、降低洪水位和提高农田洪水标准的目标，为机械化作业提供有利条件，但也会增加一定的工程费用。目前，虽然在中小河流治理中台田施工的应用较少，但已普遍应用于水电站库区建设工程。例如，2009年沅水一级支流辰水的末级水电站成功应用了台田施工技术：通过挖平库区米家庄附近的一座小山丘，抬高了8.8km2水田，在减少水田征用的同时还新增了1.07km2的水田，台田施工取得了满意的成效。然而，将台田施工应用于中小河流治理中应与国土部门协调、沟通。

2.2 工程实践应用

文章以康平县村屯河道清淤疏浚工程为例，简要分析河道清淤设计方案。经过现场勘察，康平县村屯河道存在的主要问题有：河道水环境是乡村经济发展、居民安居乐业的重要载体，现有村屯河道“脏、乱、差”现状情况，已成为严重影响居民生活品质提升的制约因素之一；康平县村屯河道多年未经治理，河道破损、落淤严重、过水断面减小、流速缓慢，在汛期来水时，排水能力低下，对工农业生产和居民的生活造成不同程度的影响；跨渠建筑物存在阻水情况，跨渠建筑物中的22座涵洞均存在不同程度的淤积损坏，对河道水流下泄存在影响，汛期造成严重壅水，淹没道路、农田、林地[9]。

工程治理方案以村屯河道天然现状为基础，本着安全可靠、技术可行、实事求是、经济合理的原则，并且考虑沟道流势的合理性，因势利导，兼顾上下游及左右岸，统筹布置，力求防洪效益、环境效益及经济效益相结合。主要建设包括清滩、清障、扩挖、边坡防护、阻水建筑物拆除重建、穿堤涵管建设等，根据年度资金安排逐步开展16条河流的河道清淤、土方开挖和浆砌石护坡工作，总长度为6.037km，具体如下：

1)河道工程。①土石方开挖：覆盖层用59kW推土机推至开挖线边堆存，下部砂卵石开挖采用1m3反铲挖掘机挖装10-20t自卸汽车运至弃渣场堆存。根据现场施工情况，若开挖土料满足回填土土质要求，这部分开挖土可将利用的土料堆放在一起，以备填筑时利用。②土石方填筑：1m3挖掘机装车，5-10t自卸汽车运料至现场后，卸至填筑点，59kW推土机铺料平整，蛙式振动碾碾压夯实。(不利用开挖土)

2)护砌工程。①浆砌石墙：主要工程内容为护脚基础开挖、浆砌石护坡的砌筑、土方回填。②土方开挖：采用1m3挖掘机开挖，放置河道中用于基础回填及堤坡恢复填筑，多余土方采用8t自卸汽车运输至堤防填筑段，运距3km。③浆砌石墙砌筑：采用自卸汽车运输所需材料至料场，采用1t翻斗车运输至工作面附近，人工倒运至工作面，人工采用铺浆法砌筑块石。④土方回填：回填料来源于河道清淤土料，采用1m3挖掘机装8t自卸汽车运输至工作面，74kW推土机摊平，74kW拖拉机压实，边角地段采用2.8kW蛙式打夯机补夯。

3)生态建设工程。主要工程内容为栽种绿篱、栽植灌木，采用8t自卸汽车运输所需苗木至工作面附近，人工倒运至工作面，人工种植。

渠底清淤、基础开挖采用1m3挖掘机，每500m渠段配置1台挖掘机；砌石采用1t机动翻斗车运抵作业面；堤坡填筑、堤防加高培厚采用1m3挖掘机配合74kW推土机集料，74kW拖拉机压实，局部采用2.8kW蛙夯机压实。河道清淤整形土方开挖工程量为20471m3，土方回填7719m3，清淤31556m3，浆砌石工程量为7753m3、砂垫层531m3，绿篱6490m，灌木5645株，总工期3个月。

通过对河道的清理疏浚、堤岸的修复，恢复河道的基本功能，减小洪涝灾害威胁，并对跨河桥、穿堤涵等配套工程实行改造，解决排涝及百姓出行问题，改善居住环境条件。未来2-3a时间逐步完成中小河道向生态景观河道的转变，为村庄人居环境整治做好保障工作，并最终实现中小河道全面治理的目标。

3 结 语

清淤疏浚对减少中小河流灾害损失、降低治理河段洪水位等发挥着重要作用，对于低山丘陵区河道还可将生态建设、护岸护砌和清淤疏浚相结合，采取台田治理措施。村屯中小河流清淤治理时，应考虑实际情况，因地制宜的选择合适的施工工艺、机械设备和施工方案，这不仅有利于简化施工过程、提高施工效率和降低工程成本，而且可有效防止二次污染，避免周边居民受河道清淤的影响，保证施工安全与工程质量，并最终实现河道环境美化、水质改善、河道淤泥清除的目的。