城市河道清淤方式比选.docx
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城市河道清淤方式比选
第9章河道底泥清淤工程
9.1设计依据
9.1.1法律法规、标准
（1）《中华人民共和国环境保护法》
（2）《中华人民共和国环境影响评价法》
（3）《中华人民共和国水污染防治法》
（4）《中华人民共和国水法》
（5）《江河湖泊生态环境保护资金管理办法》（财建[2013]788号）
（6）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
（7）《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别标准》（GB5085.3-2007）
（8）《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
（9）《地下水质量标准》（GB/T14848-93）
（10）《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）
（11）《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）
（12）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
（13）《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）
（14）《景观娱乐用水水质标准》（GB12941-91）
（15）《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）
（16）《污水综合排放标准》（GB8978-96）
（17）《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）
（18）《疏浚工程质量检验评定标准》（JTJ324-96）
（19）《疏浚工程土石方计量标准》（JTJ/T321-96）
（20）《疏浚岩土分类标准》（JTJ/T320-96）
9.1.2规范性管理文件
（1）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
（2）《疏浚工程施工技术规范》（SL17-1990）
（3）《疏浚工程技术规范》（JTJ319-99）
（4）《疏浚工程用钢丝或织物增强的橡胶软管和软管组合件规范》（HG/T2490-2011）
（5）《疏浚用金属或织物增强橡胶软管和软管总成规范》（ISO28017-2011）
（6）《疏浚与吹填工程设计规范》（JTS181-5-2012）
（7）《水运工程测量规范》（JTJ131-2012）
（8）《航道整治工程技术规范》（JTJ312-2003）
（9）《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）
（10）《水环境监测规范》（SL219-2013）
（11）《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）
（12）《水域纳污能力计算规程》（SL348-2006）
（13）《抓斗挖泥船疏浚监控系统》（GB/T28965-2012）
（14）《绞吸/斗轮挖泥船疏浚监控系统》（GB/T28966-2012）
（15）《耙吸挖泥船疏浚监控系统》（GB/T29135-2012）
9.2内源污染概述设计依据
9.2.1内源污染控制要求
内源污染主要指的是河道内部沉积的淤泥，淤泥是由于工业废水、生活污水的大量排放，降雨形成的地面冲刷等原因造成的，严重的甚至淤积河道，不仅破坏了水系的生态系统，造成水体恶臭，影响了沿岸居民的生活环境，也削弱了河道的过水能力，增加了城市的洪涝灾害风险。
对内河进行清淤工程整治，可以有效地改善河道的生态环境，提高河道的行洪能力，对于提高城市的生态环境质量，增强城市的泄洪排涝能力具有显著意义。
底泥是水中各种污染物的源和汇，污染物通过大气沉降、废水排放、雨水淋溶等方式进入湖泊，大部分沉积于底泥中，富集成为水体内源污染物，其中积累的主要污染物有机物、氮磷化合物、重金属等，其含量比背景值高出几个数量级，对生态环境构成了严重威胁。
底泥中难降解的有机物除腐殖质和纤维素外，大多是毒性比较大的有机物，沉积于底泥后容易积累，导致长期的毒理效应。
难降解有机物中的多环芳烃PAH、多氯有机物、有机氯农药、有机染料等化合物的处理，目前仍然是国际上亟待解决的研究课题。
调查表明，河道底泥污染物的种类而言，主要有以下四方面：
（1）重金属：
包括Mn、Pb、Cd、Zn等。
重金属通过吸附、络合、沉淀等作用而沉积到底泥中，同时与水保持动态平衡。
当环境条件发生变化时，重金属极易再次进入水体中，成为二次污染源。
（2）营养元素：
经各种途径进入水体中的N、P等营养元素，相当一部分沉积到底泥中。
水生植物的生长会吸附部分营养成分，但大部分仍与水保持动态平衡。
当水体污染源得到一定控制后，N、P则可能主要来自底泥的释放，严重时可造成水体富营养化。
（3）难降解有机物：
聚芳香碳氢化合物（PAH）、聚氯联苯化合物等有机物，由于疏水性强、难降解，在底泥中大量积累。
通过生物富集作用，有毒有机物可以在生物体内达到较高的水平，从而产生较强的毒害作用，通过食物链危害到人类。
河底清淤的目的是清除河底受污染的底泥，受污染底泥中含有有机污染物和有毒有害物质，清除了受污染底泥即清除了污染水体的内源，减少了底泥中的污染物向水体中释放。
国内外河道、湖泊、水库底泥疏浚技术发展已趋成熟。
福州地势北沿山岭大多是陡立山，自西向东连成一线，依次是新店的湖顶山（601m）、新店与岭头交界的鲤鱼峰（606m）、七星坪（598m）和鼓山的珠顶峰（919m）。
新店片区九条河道均源自北峰山区，河道比降较陡，河道顺直，流速较快，尽管大多数河段多年未曾清淤，但相较于福州江北城区下游内河，淤塞情况稍好，河段穿越城郊结合部，周边部分农村、城中村片区存在生活污水及生活垃圾往河中倾倒的现象。
部分河道断面底泥淤积情况如下图所示：
新店溪部分河段马沙溪部分河段
夏坊溪部分河段汤斜溪部分河段
汤斜支流部分河段园后溪部分河段
解放溪部分河段杨廷溪部分河段
本次内源污染控制主要分为以下三个方面：
河道垃圾清理工程、清淤及疏浚工程。
本次项目涉及河道垃圾清理工程是指对沿河垃圾进行清理、河道内生物残体及漂浮物进行清理，并消除河道沿线生活垃圾污染；河道疏浚工程是对水体流动性较差、受阻断的河段进行疏通，形成较好的水力条件，增加水体流动性，同时提升河道行洪能力；河道清淤工程是对污染淤泥进行清除，淤泥是河道最大的内源污染源。
在河道清淤的同时，同步对沿河垃圾进行清理，在必要的河段进行生态疏浚，从而不仅达到控制内源污染的目的，亦可提升河道水文及人文功能。
9.2.2内源污染分布总说明
根据调查情况，将该区所有河流划分为清淤段、垃圾清理段、河道疏浚段，如内源治理总图所示。
图9-1内源污染分布总图
各河段需要清淤或疏浚的长度如下表所示。
表9-1各河段清淤疏浚量
序号
河道名称
全长
（m）
清淤长度
（m）
砂石、垃圾清理
长度（m）
备注
1
新店溪
2414
1395
607
2
马沙溪
2268
646
1420
3
厦坊溪
4287
1137
3150
4
解放溪
4905
3404
1501
5
汤斜溪
2361
1485
815
6
汤斜溪支流
1171
321
572
7
崇福寺溪
1285
1285
8
园后溪
656
660
9
杨廷溪
2645
2023
540
总计
22172
10412
10549
9.2.3河道底泥的检测与分析
9.2.4淤泥勘查及特征概述
底泥勘测与污染状况调查的主要内容：
对工程区底泥进行物理、化学指标分析，查明工程区内底质土层性质。
物理指标包括：
底泥常规的物理力学性质；化学指标包括：
底泥物理状态、营养盐、含水率，TN，TP，铜、锌、镍、铬等重金属及有机类污染物的含量及分布规律等，以了解工程区底质的污染程度和污染底泥的分布情况，为工程区污染底泥清淤范围、清淤深度、以及清淤量等的确定提供基础资料。
底泥层次划分及特征描述：
底泥从垂直方向根据污染程度一般分为污染底泥层（A）、污染过渡层（B）和正常湖泥层（C）。
污染底泥层（A层）：
污染最为严重的一层。
一般情况下，在有机质及营养盐严重污染地区，该层颜色为黑色至深黑色，其上部为稀浆状，下部呈流塑状，有臭味。
9.2.5采样设备
目前污染底泥的采样方式一般分为人力与机械二种。
对于工程区底泥物理力学指标测定所需样品的采集主要采用机械采样方式，采样设备包括工程钻机及污染底泥快速取土装置。
对于工程区底泥物理化学指标测定所需样品的采集，在风浪较小，环境条件较好，而且水深浅、污染底泥厚度较薄的湖泊河流可采用人力方式采样，由采样人使用安装在连接杆上的采样器进行采样。
人力方式底泥采样器主要有抓斗和柱状采样器两种。
抓斗取样深度一般为表层10cm，主要用于清淤工程区重点疏浚区域确定；柱状采样器可以采集不同深度底泥样品，主要用于底泥垂直污染特征研究，确定工程区污染底泥的疏挖深度。
9.2.6采样点布置与检测方法
清淤后淤泥的处理方式要求了解河道底泥的分部特征，生态疏浚与传统意义上的工程疏浚有着明显的区别，它是在河道水生态系统中底泥受到污染的背景下，运用发展生态理论实施的生态修复工程，其本质是以工程、环境、生态相结合来解决城市河道水体的可持续发展或称河道“生态位”的修复。
在污染底泥沉积层，采用工程措施，通过底泥的疏挖最大可能地将储积在该层中的污染营养物质移出水体以外，清除污染水体的内源，减少底泥污染物向水体的释放，改善水生态循环，遏制河道稳定性的退化，并为水生生态系统的恢复创造条件。
该技术在实施中必须注重生物多样性和物种的保护，以不破坏水生生物自我修复繁衍为前提，同时又为生物技术介入创造有利条件。
沿河道从上游到下游，每隔1000米左右钻探一个孔取泥样，进行分析。
图9-2底泥采样点分布图
底泥勘测可测定的物理力学指标、测定方法和使用设备详见下表。
根据情况选择相应的检测项目。
表9-2底泥勘测物理力学指标试验方法及设备表1
序号
试验
名称
现场
试验
室内
试验
主要仪器设备
采用标准
1
含水量试验
烘干法
电热烘箱（控制温度为105~110℃）、电子天平（最小0.01g）
《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）
2
重度
试验
灌水法（用于原状砂砾质）
环刀法（用于粘性土）
环刀、电子天平（最小0.01g）
《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）
3
比重
实验
不适宜
根据颗粒大小采用比重瓶法、浮秤法、虹吸筒法。
比重瓶、恒温水槽（±1℃）、砂浴电炉等
《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）
4
颗粒分析实验
目测度量法（用于碎石土）
筛析法（粒径≤60mm）比重计法（粒径<0.075mm）
分析筛、电子天平（最小0.01g）、比重计等
《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）
5
界限含
不适宜
液限（76g液限仪）塑限
液、塑限联合测定仪、
《土工试验方法标准》
表9-3底泥检测指标试验方法及设备表2
类型
类别
测定项目
测定方法
依据标准
上
覆
水
物理
性状
水温
温度计法或颠倒温度计测定法
GB13195-91
溶解氧（DO）
便携式溶解氧仪法
《水和废水监测分析方法》
pH
便携式pH计法
《水和废水监测分析方法》
透明度
塞氏盘法
《水和废水监测分析方法》
氧化还原电位（ORP）
铂电极法
《水和废水监测分析方法》
叶绿素a（Chla）
分光光度法
《水和废水监测分析方法》
营养
成分
TN
碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法
GB11894-1989
TP
钼酸铵分光光度法
GB11893-1989
氨氮（NH4+-N）
纳氏试剂分光光度法
HT535-2009
总有机碳（TOC）
非分散红外吸收法
GB13193-91
间
隙
水
物理
性状
pH
便携式pH计法
《水和废水监测分析方法》
ORP
便携式ORP计法
《水和废水监测分析方法》
营养
成分
TN
碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法
GB11894-1989
TP
钼酸铵分光光度法
GB11893-1989
TOC
非分散红外吸收法
GB13193-91
氨氮即测
纳氏试剂分光光度法
KCl提取-纳氏试剂分光光度法
HT535-2009
柱
状
沉
积
物
物理
性状
含水率
烘干法
《沉积物质量调查评估手册》
粒径
筛分析法与消光法
SL42-92
营养
成分
有机质
油浴外加热-重铬酸钾容量法
《土壤元素的近代分析方法》
TP
SMT总磷测定法
TN
半微量开氏法
GB7173-1987
重金属
Hg
硝酸-盐酸消解，原子荧光法
GB17378.5-2007
As
王水消解，原子荧光法
GB17378.5-2007
Pb
硝酸-高氯酸消解，火焰原子吸收分光光度法
GB17378.5-2007
Cu
硝酸-高氯酸消解，火焰原子吸收分光光度法
GB17378.5-2007
Ni
盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸消解，火焰原子吸收分光光度法
GB17378.5-2007
Zn
硝酸-高氯酸消解，火焰原子吸收法
GB17378.5-2007
Cr
硝酸-高氯酸消解，无火焰原子吸收分光光度法
GB/T17137-1997
Cd
硝酸-高氯酸消解，火焰原子吸收分光光度法
GB17378.5-2007
有毒有害有机物
有机磷农药
气相色谱法
GB/T14552-2003
有机氯农药
气相色谱法
GB/T14550-2003
PAHs
气相色谱-质谱法
《水和废水监测分析方法》
PCBs
气相色谱-质谱法
《水和废水监测分析方法》
清淤后淤泥的处理方式要求了解河道底泥的分部特征，生态疏浚与传统意义上的工程疏浚有着明显的区别，它是在河道水生态系统中底泥受到污染的背景下，运用发展生态理论实施的生态修复工程，其本质是以工程、环境、生态相结合来解决城市河道水体的可持续发展或称河道“生态位”的修复。
在污染底泥沉积层，采用工程措施，通过底泥的疏挖最大可能地将储积在该层中的污染营养物质移出水体以外，清除污染水体的内源，减少底泥污染物向水体的释放，改善水生态循环，遏制河道稳定性的退化，并为水生生态系统的恢复创造条件。
该技术在实施中必须注重生物多样性和物种的保护，以不破坏水生生物自我修复繁衍为前提，同时又为生物技术介入创造有利条件。
9.2.7淤泥性质分析
对布置的23样点进行淤泥的检测分析，分析指标包括：
含水率、pH、有机质、铜、锌、铅、铬、镉、镍、砷、汞等指标，结果如下表所示。
表9-4淤泥监测分析表
检测
指标
含水率
pH
有机质
铜
锌
铅
铬
镉
镍
砷
汞
单位
%
无量纲
g/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
1#
86.8
7.31
121
59.8
717
未检出
66.2
未检出
14.0
11.1
0.056
2#
58.1
7.02
81
46.7
411
未检出
50.8
未检出
8.1
8.4
0.046
3#
79.1
7.28
165
55.4
610
未检出
57.6
未检出
7.2
9.9
0.052
4#
29.2
7.09
52
18.3
84
未检出
33.9
未检出
10.4
6.4
0.041
5#
52.2
7.01
128
19.9
56
未检出
32.4
未检出
3.4
5.1
0.036
6#
26.8
7.04
132
10.6
54
未检出
30.3
未检出
4.0
5.2
0.034
7#
74.8
7.16
74
25.1
219
未检出
56.1
未检出
6.0
3.7
0.042
8#
90.3
6.96
101
29.5
519
未检出
40.1
未检出
9.3
11.3
0.034
9#
80.6
7.13
139
27.5
123
未检出
58.3
未检出
6.9
7.3
0.042
10#
73.8
7.16
166
58.8
44
未检出
72.9
未检出
8.6
9.8
0.057
11#
89.4
7.09
158
42.6
136
未检出
28.1
未检出
10.7
6.7
0.027
12#
82.4
7.09
92
45.1
223
未检出
38.7
未检出
7.5
6.2
0.042
13#
80.4
7.06
103
22.2
408
未检出
74.3
未检出
6.7
6.0
0.041
14#
84.6
7.05
71
36.2
166
未检出
56.7
未检出
11.7
5.2
0.045
15#
88.4
7.04
193
36.5
312
未检出
51.5
未检出
10.0
6.3
0.021
16#
86.4
7.00
83
29
84
未检出
37.6
未检出
7.2
8.8
0.066
17#
86.7
6.84
89
28.1
74
未检出
59.8
未检出
9.7
5.8
0.062
18#
82.7
6.91
96
29.2
100
未检出
32.8
未检出
8.9
42.0
0.037
19#
82.7
7.00
128
21.7
70
未检出
28.9
未检出
9.4
10.3
0.034
20#
80.7
6.96
166
29.5
450
未检出
31.1
未检出
8.8
6.6
0.035
21#
80.7
6.96
166
29.5
450
未检出
31.1
未检出
8.8
6.6
0.035
22#
80.7
6.96
166
29.5
450
未检出
31.1
未检出
8.8
6.6
0.035
23#
80.7
6.96
166
29.5
450
未检出
31.1
未检出
8.8
6.6
0.035
参照《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质（GB/T23486-2009）》，及《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质（GB/T25031-2010）》相关指标，其中重金属等指标均满足相关回用的要求，表明该区域河道底泥经后续脱水等工艺处理后可用于园林绿化用途或制砖。
9.3清淤工程量
9.3.1设计原则
根据整个河道的走势，确保河流通畅，允许存在深潭浅滩，局部河段纵坡可以平缓或水平；保留河道的现状流势，避免大量开挖、回填；对于有防洪排涝达标要求的河段，可根据两岸地面高程及防洪排涝要求合理确定防洪排涝水位线，根据防洪排涝流量相应确定河道清淤疏浚的纵、横断面；对于未污染的泥土充分进行利用，回填基坑或两边河岸，对于污染严重的底泥进行安全处理，避免污染物对环境的再污染。
9.3.2设计思路
各河道规划布置控制尺寸详见总体布置。
河道清淤疏浚工程结合现有河势按设计断面尺寸进行，有宽有窄，清淤疏浚后断面尺寸原则要求不小于规划设计布置控制尺寸。
1、清淤深度确定：
清淤深度按照以下两个参数进行确定：
①规划河底标高h1，②经结构专业复算不造成驳岸坍塌的最大清淤深度h2。
原则上按照规划河底标高进行清淤，但是在清淤过程中，如果按照规划河底标高进行清淤会造成驳岸坍塌，则按照不造成驳岸坍塌的最大清淤深度确定，即清游标高=max（h1，h2）。
在清淤过程中，不管按照规划标高进行清淤，还是按照不造成驳岸坍塌的最大清淤深度进行清淤，都有可能不能完全地消除内源污染，在实际操作过程中，内源污染按照工程最大可实施条件进行削减，剩余不能削减的内源污染通过提升河道自净能力进行稳定化处理或削减后用砂石回填至规划标高。
2、清淤思路：
对可行船的河道拟采用挖泥船进行清淤，淤泥通过船外运至弃土点；对无法行船的河道进行分段围堰形式，排除河水后进行人工水力冲刷清淤或机械清淤，淤泥通过运输车辆外运至弃土点。
弃土点应在初步设计前与当地政府协商确定。
3、清淤流程：
清淤前河床断面测量→选定清淤方式→清除淤泥→土方外运→清淤后河床断面测量→核定工程量
4、冲淤、沉淀或脱水、外运：
①河水排干后使用高压水枪冲刷河底淤泥，经高压水枪搅拌均匀的淤泥用泥浆泵抽吸至沉淀池。
②若遇到河道内块状沉渣，则采用挖掘机清挖和人工铲的方式将其集中外运。
③施工段内淤泥抽送至沉淀池后，需充分沉淀后再装车以减少淤泥含水量，根据具体淤泥的量和河道清淤确定是否需要机械脱水。
④淤泥外运时，拆除部分现状驳岸和栏杆，清淤完毕后按原状恢复。
⑤采用泥浆车将浮泥运至指定地点按规定弃置或综合利用。
5、暗涵清淤步骤：
现场勘察及钻探→增设工作井→排气通风→井室清捞→下游抽水降水→围堰施工→暗涵清淤。
9.3.3河道断面勘测
为了解该流域现状过水断面排涝能力，并掌握河道底泥淤积情况，通过测量比对现状河道断面标高与规划河底标高，从而计算出清淤体积，通过比对现状河道宽度与规划河宽，从而确定出河道修整的程度。
本次断面纵横比例都为1∶100，断面测图用GPS-RTK、结合全站仪采集距离及高程数据，断面内业用CASS7.1绘制。
外业设站时，仪器对中误差不大于5mm，测量方向为垂直于河道的直线，范围为河道及两侧各20m，断面之间的间隔为100~200米左右，在有拐弯的地方适当加密。
测量断面位置详见下图，测量数据详见清淤量计算的相关表格。
图9-3断面测量位置示意图
9.3.4清淤深度的确定
清淤深度按照以下两个参数进行确定：
（1）规划河底标高h1
根据《福州市城区排涝规划（江北城区）》，新店溪、马沙溪、夏坊溪、杨廷溪、解放溪规划河底标高已列出，如下表所示。
表9-5规划河底标高
序号
河道名称
河宽（m）
规划标高（m）
1
新店溪
15
4.0~31.1
2
马沙溪
8~12
4.4~19.9
3
厦坊溪
5~13
4.9~18.6
5
杨廷溪
15
10.1~24.6
4
解放溪
7
4.2~32.1
（2）结合实际查勘的淤泥深度，并经结构专业复算不造成驳岸坍塌的清淤深度h2。
原则上按照规划河底标高进行清淤，但是在清淤过程中，如果按照规划河底标高进行清淤会造成驳岸坍塌，则按照不造成驳岸坍塌的最大清淤深度确定。
在清淤过程中，不管按照规划标高进行清淤，还是按照不造成驳岸坍塌的最大清淤深度进行清淤，都有可能不能完全地消除内源污染，在实际操作过程中，内源污染按照工程最大可实施条件进行削减，剩余不能削减的内源污染通过提升河道自净能力进行稳定化处理。
9.3.5清淤工程量
根据测量的断面数据，分段计算该片区各河道的清淤量，并进行汇总，如下表所示。
表9-6总工程量统计
序号
河道名称
清淤疏浚长度（m）
清淤量（m3）
1
新店溪
2002
22032
2
马沙溪
2066
10097
3
厦坊溪
4287
17118
4
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