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合性措施,作为清除对象的 “淤积物” 包含泥沙、底泥、污染底泥及各种影响水体功能的水底物质,
治理目的和措施则会因为水体的不同、产生危害的类型不同而大相径庭。
从学科体系的角度,大江大河干流泥沙问题是以水力学和流体力学理论为基础,侧重于研究泥沙
在水流作用下 的运 动形 式、泥 沙的输 移强 度和数 量,以 及 由 此 引 起 的 河 床 演 变 和 对 水 利 工 程 的 影
响 [25] 。富营养化湖泊治理更多是以湖沼科学、环境化学、生态学为基础,治理上环境工程的措施更加
常用 [26] ,但涉及到湖泊环保清淤则与水利工程的内涵更加接近。水库的环保清淤与湖泊富营养化治理
的学科内涵较为接近,而解决淤塞问题的清淤则属于 “工程清淤” [27 - 28] ,属于水利工程的范畴。对于
城市河道的治理更多体现出综合性,涉及学科范围广,但涉及的防洪排涝、活水交换、内源治理等工
作更依赖于水利工程学科。从这些属性来看, “底泥清淤” 的学科主干大多数扎根于水利工程,但也
有较多的根系发源于环境工程、环境化学、生态学的分支,具有非常鲜明的多学科交叉特征。
近些年 “底泥清淤” 所产生的 “淤积物” 的去向问题越来越得到关注。干流水库坝前和库尾淤积
的泥沙颗粒级配差异较大,适宜级配的泥沙可以作为建筑材料直接使用 [29] ;河湖底泥则大多以黏土、
粉土颗粒居多,清淤产物为 “泥浆” [30] 或 “淤泥” [31] ,通常要经过脱水、固化等措施转化为接近于土
的中间材料,然后寻找后续利用或处置的途径 [16] 。遭受污染的底泥则需要考虑二次污染的风险。虽然
脱水、固化、建材等等的使用途径渐趋成熟 [32] ,但面对短期大量发生的 “淤积物” 能够全量、经济
地进行利用或处置的方法较为缺乏,“淤积物” 的处理、处置以及全量的资源化利用已经成为底泥清
淤的主要瓶颈。
“淤积物” 处理、处置在学科上似乎属于工程废弃物处理的范畴,涉及环境工程废弃物处理、处
置与资源化的学科领域;泥浆脱水、淤泥固化又涉及到岩土工程、环境岩土工程的学科领域;将 “淤
积物” 转化为建筑材料使用时又涉及到建筑材料科学的领域。总体来看,学科的主干更多地是在环境
工程范畴,也与岩土工程、建筑材料科学有较多的交叉。
本文系统整理了底泥清淤针对的问题、采取的方法及产生的效果相关研究和工程实例,讨论了河
湖库淤积治理中底泥清淤的概念、内涵、类型和发展方向。
2 河湖库类型、功能与底泥清淤的分类
2.1 河湖库类型与功能分类 将河流、湖泊和水库作为具有同一性的水体而称之为 “河湖库”,河
流、湖泊、水库都会根据不同特点进行分类,针对底泥清淤可定义为:对河流湖泊水库底部妨碍水体
功能而需要从水体中移除 “淤积物” 所进行的清除工程以及清除产物的处理、处置利用和二次污染防
治的措施,与底泥清淤相关的分类需要考虑河流、湖泊、水库的功能。
河流可根据不同的特点进行分类 [33 - 34] ,如从人类利用河流的方式和河流生态系统为人类提供服务
的功能两方面考虑,不同河流的主要功能可能体现在供水、发电、航运、灌溉、生态保护、休闲娱
乐、文化和历史等一种或多种。湖泊也有多样的分类方式 [35 - 37] ,如考虑湖泊的社会功能,则不同湖泊
可能在供水、农业灌溉、水产养殖、旅游休闲、生态保护、发电和能源等领域特长突出或兼备多种。
而水库大多数是人工修建而形成,也有各种分类方法 [38 - 40] ,如按照水库的主要用途,可以分为灌溉
型、发电型、防洪调蓄型、供水型等,而大多数水库具有多种用途,可称为多用途水库。
按照河湖库为人类提供服务的功能来进行分析,发现这些功能的产生与河湖库的一些基本性质有
一定的关系。这些基本性质可以分为物理的、化学的以及生物的性质。所谓物理性质,主要是指表征
河湖库几何形态(湖盆、库盆、河床断面)的容积、水量、深浅、高差等,这些性质决定了其调蓄、通
航、灌溉、发电等功能;化学性质主要是河湖库的水质,与保障供水关系密切;生物性质主要是水体
中赋存的生物种类以及数量,即水生态系统,与生态保护、休闲娱乐、文化和历史传承有密切关联。
实际上河湖库的物理、化学、生物性质是互相联系、互相影响的,尤其是化学的性质与生物性质联系
尤为密切。因此,河湖库的功能大多数依赖于其物理、化学、生物性质,而 “淤积” 对其功能的影响
也大多体现在对这些基本性质的损害。从这个角度看, “底泥清淤” 的内涵可以理解为 “为了保护或
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