[实用新型]一种与疏浚刀头同步的底泥划耕装置

说明书

技术领域

本实用新型属于生态环境保护技术和机械设计领域，涉及一种与疏浚刀头同步的底泥划耕装置。 

背景技术

底泥疏浚是一类从水体中取出或去除泥沙的应用最广泛的工程技术手段。对于那些底泥已受污染、敏感性（如饮用水源）高或深度较大水体，湿法（即带水）疏浚技术为首要选择，其可选择的疏浚刀头主要有螺旋式和或圆盘式环保绞刀，以及刮扫吸头等。除了追求按设计要求的垂向高精度疏浚外，泥沙的低扩散和低残泥量、表面的平整度等，也是湿法疏浚对疏浚刀具及其装备所追求的内容（李金贵、李进军、杨建华、丁树友，《污染底泥精确疏浚技术》，中国港湾建设，2004，(6)：11-20）。为防止疏浚中细颗粒泥沙扩散，还必须在疏浚刀具外加装防扩散罩（张景明、王健、张晴波、陆欣华、张春华、鲍艳芳，“双吸口环保疏浚绞刀头装置”，ZL 200520044977.X），这不仅是提高疏浚效率，还主要是使作业完全在疏浚刀头罩的防护状态下进行，一方面最大限度地保护疏浚水体水质，另一方面也提高对底泥表层有较高的疏浚质量。

高的疏浚质量是需要追求的，但往往会在疏浚后形成一密实性较高的底泥新生表层。如果是沉积物，则该层沉积底质的历史将视疏浚深度的不同而有很多差别，可达数百年甚至上万年。如以污染物去除为目的的浅水湖疏浚，对表层底泥的去除深度约20cm左右，就相当于去除了1000多年的沉积底泥；而对非污染区得工程性疏浚，其疏浚深度普遍在50cm以上，有时甚至达到2m，此时则相当于去除了近万年的沉积物。由于某层位的底泥密实度除与自身物化性质有关外，还主要受沉积并堆积于其上的底泥层厚度的影响。长期的底泥压实作用和有机质的早期成岩作用等，使得沉积底质密实性不断增加、孔隙度或含水率不断减小。据分析，沉积于千年至万年前的沉积底质，其孔隙度往往低于0.60，有些甚至仅为0.3左右（范成新、周易勇、吴庆龙等，2013，《湖泊沉积物界面过程与效应》，北京，科学出版社）。即使疏浚后这样的新生表层在水下暴露数年，除去沉降层外，其表层底泥的孔隙度变化也不大，因此，高密实性底泥在疏浚后暴露于水体底部的现象是必然存在的。

以低孔隙度为特征的密实性底泥，对水体底部着生型生物的生长相当不利。常见的湖泊、河流底部着生型生物是大型底栖生物和大型维管束植物，它们都是水体生态系统中具有重要生态位的生物种群。大型底栖动物（环节动物、软体动物和节肢动物等）为了能在水底生存繁殖，将需通过在底泥中或其上的摄食、匍行、筑穴、钻孔等生活行为方可存活下来（蔡永久、龚志军、秦伯强，《太湖大型底栖动物群落结构及多样性》，生物多样性，2010，18 (1): 50-59）；大型维管束植物（如挺水植物、浮叶植物和沉水植物）的种子或营养繁殖体，由于其初期根、茎所生出的须根需要向底泥内部伸展，这就要依赖底质有较好的着生性，并通过萌发的根系扎入底泥，不仅将自己牢固定植于水域中适当位置，而且由根系从底泥中吸收养分维系自己的生长（黄蔚、陈开宁，《沉积物理化性质与沉水植物鲜重、多样性指数及种的饱和度相关性分析》，湖泊科学，2010，22(4):545-551）。因此底泥的密实度过高，对着生型的大型底栖生物和大型维管束植物，都将难以在底泥中形成有效着生和成活。此外，疏浚后底泥表层过于平整也对生物的着生产生一定程度的影响。

绝大多数浅水湖和河流底部都生长有底栖生物，一些滨岸区还有大型维管束植物，而高质量湿法疏浚会增加底泥密实度以及使表层过于平整，不同程度地影响着底栖生物和大型维管束植物的着生性，使其在疏浚后一段时间难以得到恢复和生长（陆桂华、张建华、马倩等，《太湖生态清淤及调水引流》，科学出版社，2012，188-196），对水体生态系统产生影响。随着疏浚业的发展，生态和环保理念已贯穿于疏浚方案的制定、疏浚设备的选择和疏浚施工等一系列过程，其中对于疏浚后，如何尽快恢复如底栖生物和水生植物等生物资源，将成为污染水体环保和生态疏浚效益评估的重要内容（房玲娣、朱威，2011，《太湖污染底泥生态疏浚规划研究》，河海大学出版社，2-7）。虽然疏浚后人们仍可采用其他手段改善密实性底泥的适生性，但由于疏浚属水下“隐蔽”工程，具有不可见性，疏浚以后再调集其他机械和动力装置，在原来疏浚水域开展以水下底质疏松为目的的工程，不仅将产生很大的成本，实际操作起来将会很困难。如果寻找或建立一种可与疏浚作业同步方法对疏浚底泥进行密实性改善，必将推进行业的技术进步。