[發明專利]一種與疏浚刀頭同步的底泥劃耕裝置

有效

• 申請號: 201410098492.2
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103821196A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 范成新;尹洪斌;葛春康;倪守高
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: E02F5/28
• 分類號: E02F5/28
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術領域

本發明屬于生態環境保護技術和機械設計領域，涉及一種與疏浚刀頭同步的底泥劃耕裝置。?

背景技術

底泥疏浚是一類從水體中取出或去除泥沙的應用最廣泛的工程技術手段。對于那些底泥已受污染、敏感性（如飲用水源）高或深度較大水體，濕法（即帶水）疏浚技術為首要選擇，其可選擇的疏浚刀頭主要有螺旋式和或圓盤式環保絞刀，以及刮掃吸頭等。除了追求按設計要求的垂向高精度疏浚外，泥沙的低擴散和低殘泥量、表面的平整度等，也是濕法疏浚對疏浚刀具及其裝備所追求的內容（李金貴、李進軍、楊建華、丁樹友，《污染底泥精確疏浚技術》，中國港灣建設，2004，(6)：11-20）。為防止疏浚中細顆粒泥沙擴散，還必須在疏浚刀具外加裝防擴散罩（張景明、王健、張晴波、陸欣華、張春華、鮑艷芳，“雙吸口環保疏浚絞刀頭裝置”，ZL?200520044977.X），這不僅是提高疏浚效率，還主要是使作業完全在疏浚刀頭罩的防護狀態下進行，一方面最大限度地保護疏浚水體水質，另一方面也提高對底泥表層有較高的疏浚質量。

高的疏浚質量是需要追求的，但往往會在疏浚后形成一密實性較高的底泥新生表層。如果是沉積物，則該層沉積底質的歷史將視疏浚深度的不同而有很多差別，可達數百年甚至上萬年。如以污染物去除為目的的淺水湖疏浚，對表層底泥的去除深度約20cm左右，就相當于去除了1000多年的沉積底泥；而對非污染區得工程性疏浚，其疏浚深度普遍在50cm以上，有時甚至達到2m，此時則相當于去除了近萬年的沉積物。由于某層位的底泥密實度除與自身物化性質有關外，還主要受沉積并堆積于其上的底泥層厚度的影響。長期的底泥壓實作用和有機質的早期成巖作用等，使得沉積底質密實性不斷增加、孔隙度或含水率不斷減小。據分析，沉積于千年至萬年前的沉積底質，其孔隙度往往低于0.60，有些甚至僅為0.3左右（范成新、周易勇、吳慶龍等，2013，《湖泊沉積物界面過程與效應》，北京，科學出版社）。即使疏浚后這樣的新生表層在水下暴露數年，除去沉降層外，其表層底泥的孔隙度變化也不大，因此，高密實性底泥在疏浚后暴露于水體底部的現象是必然存在的。

以低孔隙度為特征的密實性底泥，對水體底部著生型生物的生長相當不利。常見的湖泊、河流底部著生型生物是大型底棲生物和大型維管束植物，它們都是水體生態系統中具有重要生態位的生物種群。大型底棲動物（環節動物、軟體動物和節肢動物等）為了能在水底生存繁殖，將需通過在底泥中或其上的攝食、匍行、筑穴、鉆孔等生活行為方可存活下來（蔡永久、龔志軍、秦伯強，《太湖大型底棲動物群落結構及多樣性》，生物多樣性，2010，18?(1):?50-59）；大型維管束植物（如挺水植物、浮葉植物和沉水植物）的種子或營養繁殖體，由于其初期根、莖所生出的須根需要向底泥內部伸展，這就要依賴底質有較好的著生性，并通過萌發的根系扎入底泥，不僅將自己牢固定植于水域中適當位置，而且由根系從底泥中吸收養分維系自己的生長（黃蔚、陳開寧，《沉積物理化性質與沉水植物鮮重、多樣性指數及種的飽和度相關性分析》，湖泊科學，2010，22(4):545-551）。因此底泥的密實度過高，對著生型的大型底棲生物和大型維管束植物，都將難以在底泥中形成有效著生和成活。此外，疏浚后底泥表層過于平整也對生物的著生產生一定程度的影響。

絕大多數淺水湖和河流底部都生長有底棲生物，一些濱岸區還有大型維管束植物，而高質量濕法疏浚會增加底泥密實度以及使表層過于平整，不同程度地影響著底棲生物和大型維管束植物的著生性，使其在疏浚后一段時間難以得到恢復和生長（陸桂華、張建華、馬倩等，《太湖生態清淤及調水引流》，科學出版社，2012，188-196），對水體生態系統產生影響。隨著疏浚業的發展，生態和環保理念已貫穿于疏浚方案的制定、疏浚設備的選擇和疏浚施工等一系列過程，其中對于疏浚后，如何盡快恢復如底棲生物和水生植物等生物資源，將成為污染水體環保和生態疏浚效益評估的重要內容（房玲娣、朱威，2011，《太湖污染底泥生態疏浚規劃研究》，河海大學出版社，2-7）。雖然疏浚后人們仍可采用其他手段改善密實性底泥的適生性，但由于疏浚屬水下“隱蔽”工程，具有不可見性，疏浚以后再調集其他機械和動力裝置，在原來疏浚水域開展以水下底質疏松為目的的工程，不僅將產生很大的成本，實際操作起來將會很困難。如果尋找或建立一種可與疏浚作業同步方法對疏浚底泥進行密實性改善，必將推進行業的技術進步。