工作交流 苏南地区平原河网河道淤泥处理方案的 优选研究及防治对策 刘亦飞 顾爱民 王泽宏。黄晓庆 （１．江苏省昆山市张浦水利站，昆山２１５３００；２．江苏省泰州市姜堰区水利局；泰州２２５５００； ３．江苏省扬州市宝应县京杭运河管理处，宝应２２５８００；４，江苏省扬州市宝应县水务局，宝应２２５８００） 摘要：科学可行的河道淤泥处理方案对改善和恢复河道的基本功能、保障农田水利工程的良性运行十分重要． ．以苏南地区平原河网河道淤泥的疏浚工程为例，分析淤泥产生的原因，探索河道淤泥整治对策，并以施工安全、 施工进度、群众积极性、环境协调性、资源利用率、政府扶持力度、效益回报和投资成本为主要评价指标，对不同 河道淤泥处理方案进行优选和评价。结果表明，淤泥制砖方案综合效益最优，且可依托广阔的用砖市场，应用价 值良好，更适合用作苏南地区平原河网河道淤泥处理方案。研究成果可为城市河道的淤泥处理提供一定的借鉴． 也为统计学模型在工程方案优选中的应用提供了实践依据。 关键词：河道；淤泥处理；淤泥制砖：苏南地区 中图法分类号：ＴＵ４１１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７３—９２６４（２０１４）Ｏ５—６５—０３ 河道淤泥是一种大量存在的高含水软黏土，表现为 低强度，高压缩性，常呈流塑状态ｎ 。为了保障河道功能 的正常发挥与水利工程的良性运行，我国每年都要花费 巨大的人力和财力对河道进行定期或不定期的清淤处 响了河道发挥其正常功能。根据实地勘察资料，苏南地 区平原河道的淤积深度平均达４２ ｃｍ，淤积量达０．４１亿 ｍ ，约占江苏省平原河网总淤积量的７．１％。苏南地区平 原河网河道淤泥的产生大致有５个来源：（１）城乡生活 理。目前，淤泥处理问题已成为研究热点，我国学者针 对淤泥的资源化利用 和无害化处理 开展了很多工 作，取得了丰富的成果。然而，关于采用科学的统计学 方法系统地对比与评价不同淤泥处理方案的研究还鲜 见报道。本文以苏南地区平原河网河道淤泥的疏浚工程 为例，以施工安全、施工进度 群众积极性、环境协调 性、资源利用率、政府扶持力度、效益回报和投资成本 为主要评价指标，引入主成分分析模型，对４种淤泥处 理方案进行优选与评价，旨在为河道淤泥的科学处理提 供实践依据。 污水直接排入河道；（２）降雨形成的地面冲刷水排入河 道；（３）农田流失水土进入河道；（４）自然降尘沉积；（５） 流速缓慢导致的水体悬浮物质沉降。 ２河道淤泥处理方案 方案１：输淤肥田造田。河道淤泥中富含氮、磷、钾 等营养元素，可用泥浆泵从已经排干的河道中将淤泥抽 出，一方面可输送至低洼地进行人工造田，另一方面可 将淤泥稀释或过滤后输送至稻田，进行土壤改良，这种 肥田沃土方案既可有效解决河道淤泥问题，也降低了疏 浚成本。然而，输淤肥田造田在苏南地区平原河网河道 淤积处理中的应用存在两方面的问题：一是若扬程过 大，距离过长，只能采用泵组抽淤泥，增加处理成本；二 是肥田造田的淤泥只能是无毒的淤泥，因此前期的检测 及有毒污泥的填埋需要消耗部分人力和物力。 方案２：淤泥低温干化。淤泥低温干化是指采用低于 污泥燃点的外来热源将污泥中的水分蒸发掉的过程。一 般来说，淤泥的干化需要消耗的电能在总处理成本的 ８０％左右，因此，热能问题成为淤泥低温干化方案实施 的瓶颈。本方案拟采用热电厂与水泥厂排放的烟气与河 １苏南地区平原河网河道淤泥现状 苏南河网地区地势平坦，地形以圩区、平原为主， 水网密布，河道纵横，河道担负有防洪、灌溉、航运、排 涝、旅游、生态等很多功能，是生态环境的重要载体， 河流比降小，水流缓慢；苏南地区降水充沛，年降雨量 最大１ ０Ｏ０ ｍｍ左右，水资源比较丰富。同时，苏南地区 是我国经济最发达地区之一，随着社会经济的高速发 展，人口密度和城市化水平都大幅提高，群众对于水资 源的数量、质量及河道生态有了更高的要求，但由于各 种自然因素和人为因素，河床抬高，河道淤积，严重影 道淤泥进行净能量交换，烟气的温度一般在１２０￣Ｃ～ 收稿日期：２０１４—０３—３１ 第一作者简介：刘亦飞，男，工程师 第２４卷第５期２ｏ１４年１Ｏ月中国防汛抗旱 ６５ 工作交流 ２００￣Ｃ，利用烟气的余热干化淤泥，既可减少烟气造成的 处理办法，且近年来，绍兴市针对淤泥制砖开展了专项 热污染，同时淤泥能够吸附烟气中的烟尘与二氧化硫 （ＳＯ ），减轻大气负担，两者相辅相成，具有巨大的经济 与环境效益。 方案３：堆肥处理。堆肥处理是指通过微生物作用， 研究，并取得了成效。依托广阔的用砖市场，淤泥制砖 具有广阔的应用前景。 ３方案的评价与优选 本文中涉及河道淤泥方案的优选问题是典型的高 控制并促进污泥中的可降解有机物转化为腐殖质的生 物化学过程。其优点在于：与输淤肥田造田方案相比， 所生产的淤泥肥料对土壤的危害性更小，肥效更好，符 合我国建设资源节约型与环境友好型社会的发展目标； 维数据处理问题，以往的研究中多采用投影寻踪分类模 型 、熵权系数评价模型 、神经网络模型“ 来解决此类 问题，虽原理科学，但使用略显繁琐。事实上，利用基于 ＳＰＳＳ软件的主成分分析模型就能很好地进行淤泥处理 方案的优选。如表１所示，本文选取的主要评价指标为 施工安全、施工进度、群众积极性、环境协调性、资源利 用率、政府扶持力度、效益回报和投资成本。其中效益 回报与投资成本为估算值，其余均为专家打分值（满分 １００分）。 其缺点在于所需发酵时间很长，且淤泥中存在大量的病 原微生物、重金属、放射性元素等有毒有害物质，若处 理不善，容易诱发二次污染。 方案４：淤泥制砖。淤泥制砖是指在黏土中加入约 ６０％的淤泥，所制成的红砖无论从外观标准还是技术指 标都能达标。直接利用淤泥制砖不失为一种变废为宝的 表１主成分模型主要计算指标 由于投资成本非“越大越优”指标，因此需以负值的 形式代人软件计算。基于“特征值大于１，累积贡献率大 于８０％”的原则… ，用ＳＰＳＳ １４．０软件对表ｌ中指标进 行主成分提取，比较 和 相应的绝对值大小，哪个大 主要反映了群众积极性（置），环境协调性（ 利用率（Ｘ ），政府扶持力度（ ），资源 ），投 ），效益回报（ 资成本（ ），贡献率 为６３．１７８％；第２个主成分 主 要反映了施工安全（Ｘ ）和施工进度（Ｘ ），累积贡献率 ｒＴ达到８９．９４２％，保留了大量的原始信息。 则是反映了哪个参数，结果如表２所示，第１个主成分 表２主要主成分系数与贡献率 图１所示为不同方案主成分模型评价值，以“评价 值越高，方案综合效益越优”为原则，不同淤泥处理方 案的优劣次序从优至劣依次为：方案４，方案２，方案３， 方案１，其中方案４评价值远高于其他处理，方案２与方 ２ 案３评价值相差不大，方案ｌ评价值最低。因此，根据上 述分析，方案４为主成分模型计算所得最优方案，可作 为苏南地区平原河网河道淤泥处理方案。 ４淤泥防治对策 （１）消除向河床排放污水现象。对于沿岸排污口要 ： 喜－ 喜 Ｏ 全部截流，小污水渗漏孔也要彻底清理。 （２）淤泥应当及时清理。淤泥需要及时进行处理，尤 其应在夏季之前，以防止高温作用引起淤泥的腐败，加 大后续清理难度。 （３）加强河道和城市污水管理。加强污水排放与环 境保护相关知识的宣传，环保部门与水利部门相关机构 图１不同方案主成分模型评价值 应建立有效的管理机制和监督机制，加大排污惩罚力 ６６ 中国防汛抗旱第２４卷第５期２ｏ１４年１０月 工作交流 度，以保障污水的截留、淤泥的清运和水流的清洁。 （４）加大科研投入。有针对性地加强淤泥治理和资 源化利用方面的基础研究和应用研究，以理论指导实 践，以实践丰富理论。 ［３］蒋正武，田润竹，严希凡，等河道淤泥自保温烧结多孔砖 生产技术Ｕ］．新型建筑材料，２０１２（３）：１７－１９＋３９ ［４］唐锋英．河道淤泥烧结自保温砖生产与工程应用Ｕ］上海 建材，２０１２（５）：１４—１７． ５结论与讨论 由主成分模型分析结果可知，淤泥制砖方案为综合 效益最优方案。淤泥制砖创造效益很直接，可趋利避 害，变废为宝，减轻占地矛盾和群众负担，建议作为苏 南地区平原河网河道淤泥处理方案，且绍兴地区在中小 型河流淤泥资源化利用方面积累了一定的经验，技术可 行，可操作性强。其余方案如输淤肥田造田、堆肥处理、 【５】李朝方，赖炳秀．深圳市河道淤泥污染程度分析Ｕ］．ｅｅ国农 村水利水电，２００６，（９）：４７—５０ 【６Ｊ徐海涛，王加仟，昊其胜，等．增塑荆对河道淤泥塑性的影 响卟新型建筑材料，２００８，（９）：２６—２８． ［７］张长英，刘宝玉，张治昊，等．黄河口引黄灌区清淤泥沙对 环境的危害方式与治理措施［『１ｌ水利科技与经济，２０１０ （１）：５６—５７． ［８］Ｓｈａｏ ｘ Ｈ，Ｈｏｕ Ｍ Ｍ，Ｃｈｅｎ Ｌ Ｈ，ｅｔ ａ１．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ ｄｒａｉｎａｇｅ ｄｅｓｉｇｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｐｕｒｓｕｉｔ Ｕ］．Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｒｏｃｅｄｉａ， ２０１２，１６，Ｐａｒｔ Ｂ：７４７－７５２． 低温干化等可因地制宜，作为辅助方案，以灵活地解决 河道淤泥问题。 另外，主成分模型也可处理区间指标。假设区间的 中间值为最优，那么实际值与中间值的差值越小说明实 ［９】邵光成，郭瑞琪，蓝晶晶，等．避雨栽培条件下番茄灌排方 案熵权系数评价卟排灌机械工程学报，２０１２，３０（１５５）： ７３３－７３７，７４４． 际值越优，即Ｉ实际值一中间值Ｉ越小越优，用ＳＰＳＳ软件 计算时区间指标以“一Ｉ实际值一中间值Ｉ”的形式代入。涉 及算法问题，此处不再赘述，进一步研究可加强此类模 型的探索，以期为工程方案的优选提供可靠的支撑。 参考文献 ［１ Ｊ李建望．河道淤泥流动化处理及其稳定性研究【Ｄ】：苏州科 技学院，２００９． ［１０］张云霞．投影寻踪小波神经网络及其应用的研究【Ｄ］．西 安：西北工业大学，２００２ ［１ １］Ｗａｎｇ Ｆ，Ｄｕ Ｔ，Ｑｉｕ ｔｋ Ｄｅｆｉｃｉｔ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｏｆ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｔｏｍａｔｏ ｂａｓｅｄ Ｏｌｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ Ｕ］． Ｎｏｎｇｙｅ Ｇｏｎｇｃｈｅｎｇ ｘｕｅｂａｏ／Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１ １，２７（１）：７５—８０． ［１２］王峰，杜太生，邱让建．基于品质主成分分析的温室番茄 亏缺灌溉制度Ｕ］．农业工程学报，２０１１（１）：７５—８Ｏ 【２】顾欢达，顾熙河道淤泥的轻质化处理及其工程性质Ｕ１．环 境科学与技术，２０１０（９）：６３—６６． Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｅｄｉｍｅｎｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｒｉｖｅｒｓ ｉ ｎ Ｓｏｕｔｈ ｏｆ Ｊ ｉａ ｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉ ｎｃｅ Ｌｉｕ Ｙ￣ｆｅｉ ，Ｇｕ Ａｉｍｉｎ￣，Ｗａｎｇ Ｚｅｈｏｎｇ￣，Ｈｕａｎｇ Ｘｉａｏｑｉｎｇ’ （１．Ｚｈａｎｇｐｕ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｓｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｋｕａｎｓｈａｎ Ｃｉｔｙ，Ｋｕｎｓｈａｎ ２１５３００； ２．Ｊｉａｎｇｙａｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｂｕｒｅａｕ ｉｎ Ｔａｉｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ，Ｔａｉｚｈｏｕ ２２５５００； ３．Ｔｈｅ ｏｆｉｆｃｅ ｏｆ Ｂｅｉｊｎｇ—Ｈｏｎｇｚｈｏｕ ｉｃａｎａｌ ｉｎ Ｂａｏｙｉｎｇ Ｃｏｕｎｔｙ．ｂａｏｙｉｎｇ ２２５８００； ４．Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｂｕｒｅａｕ ｎ ｉＢａｏｙｉｎｇ Ｃｏｕｎｔｙ，ｂａｏｙｉｎｇ ２２５８００４） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｒｉｖｅｒ ｄｒｅｄｇｉｎｇ ａｎｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｒｅｍｏｖａｌ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｎ ｓｏｕｔｈ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｄｅｐｏｓｉｔ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｒｉｖｅｒ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ａ ｍｕｌｔｉ－ｆａｃｔｏｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｒｅｍｏｖａｌ ａｔ ｖａｒｉｏｕｓ ｗａｔｅｒｗａｙｓ ｗａｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｉｓｓｕｅｓ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆｒｉｅｎｄｌｉｎｅｓｓ，ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ ｓｕｐｐｏｒｔ，ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｃｏｓｔｓ ａｎｄ ｐａｙｂａｃｋ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ａｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗａｓ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｎ ｓｏｕｔｈ ｐｌａｉｎ ｏｆ Ｊｉａｎｇｓｕ ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｗｉｔｈ ｂｒｉｇｈｔ ｍａｒｋｅｔｉｎｇ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｂｅｎｅｆｉｓ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｒｔｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｉｄｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｒｅｍｏｖａｌ ａｔ ｕｒｂａｎ ｒｉｖｅｒｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅ ｔｏ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｊｅｃｔ ｓｃｈｅｍｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒｗａｙ；ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ 责任编辑马啸 第２４卷第５期２０１４年１０月中国防汛抗旱 ６７