[发明专利]基于疏浚泥初始状态控制的堆场有效容积最优控制方法

说明书

本发明专利基于疏浚泥初始状态控制的堆场有效容积最优控制方法，是一种针对水利、港口码头、航道工程建设中产生的低浓度、高粘粒含量的疏浚泥，快速降低其含水量，实现堆场有效容积的最优化控制方法。通过对泥浆初始含水量的控制，使泥浆沉积速率和沉积稳定浓度达到最优值，实现堆场高含水量疏浚泥的快速泥水分离，并利用堆场内外水位差产生的自重排水效应，排除疏浚沉积形成的富裕水。本发明充分利用了疏浚泥自身初始状态对沉积速率和沉积完成时的浓度的最优化控制，达到大幅度减少堆场用地面积和用地时间。工艺简单，成本低廉，适用于工程实际。

技术领域

本发明属于港口、航道和水利工程技术领域，是一种对水利、港口码头、航道工程建设中产生的疏浚泥通过控制初始状态促使泥水快速分离，达到堆场有效容积的最优化控制，适用于低浓度疏浚泥大面积综合处置工程。

背景技术

为了改善河流湖泊的水质、保证河道正常的泄洪能力和内陆航道的畅通，我国每年都要开展大规模的疏浚清淤工程，同时各种航道、河道的拓宽以及港口新建、扩建等工程项目的开展，不可避免地产生大量的疏浚泥。据不完全统计，我国每年废弃的各类疏浚泥达到数亿立方米，疏浚泥处理的工程量巨大。将疏浚泥吹入堆场进行集中处理，是目前港口、航道和水利工程中常用的一种方法。由于疏浚泥在疏浚过程中经过绞吸、耙吸扰动而形成的疏浚泥含水量高、沉淀慢，俗称“一分泥九分水”。若没有对疏浚泥堆场进行合理设计，堆场有限的库容将因为存储了大量水分而不能被充分利用，必然造成堆场使用大面积的土地资源，大幅度提高工程造价。

如何使疏浚泥在堆场吹填过程中实现快速沉积，并排除沉积过程中产生的富裕水，进而提高堆场容积有效利用率，是大幅度减少堆场用地面积的关键。目前常见的快速泥水分离技术包括添加促沉剂的化学方法或使用离心机等设备的物理方法，然而这两种方法处理的泥浆容量小、成本高，无法大面积应用于港口航道和水利工程产生的大量疏浚泥的处理。大量室内和现场试验证明，疏浚泥的初始含水量与液限的关系是影响疏浚泥自然沉积稳定时间的关键因素。因此，对于大面积的疏浚泥堆场，可以合理控制疏浚泥堆场的初始状态，大幅度减少疏浚泥沉积时间，从而在疏浚施工期内快速排出富裕水，实现疏浚泥堆场有效容积利用的最优化控制。

经对现有的技术文献检索发现，为了促使疏浚泥加快沉积排水，东南大学提出了《高含水量疏浚淤泥堆场透气真空快速泥水分离方法》的发明专利(专利号：ZL200710132092.9)，以及广州四航工程技术研究院提出了《吹填淤泥浅表层的快速加固的抽排水系统》的实用新型专利(专利号：ZL 200520065698.1)，在堆场设计时需要考虑沉淀富裕水深和风浪超高，上述专利主要是针对疏浚泥堆场中如何尽快排出疏浚泥沉积过程中形成的表面水。然而需要指出的是，上述专利均未考虑如何提高泥水自然沉积速率，从而加速表面水的生成。

因此，本发明将充分利用疏浚泥自身初始状态对沉积速率的影响规律，实现疏浚泥堆场有效容积利用的最优化控制，减少能耗，提高堆场的利用率。

发明内容

鉴于现有技术中存在上述技术问题，本发明的目的是，针对疏浚泥产生量大、含水量高、沉淀慢、传统堆场处理方法占用土地多、占用时间长的缺陷，提出通过将疏浚泥初始含水量控制在所需沉淀稳定时间最短的八倍液限，实现快速沉积降低疏浚泥含水量，同时在堆场中预设的空间排水体系，快速排除沉积过程形成的表面水，实现堆场有效容积的最优化控制。本发明采用的技术方案如下所述。本发明提供一种基于疏浚泥初始状态控制的堆场有效容积最优控制方法，所述方法包括如下步骤：

(1)疏浚前先在围堰内布设空间排水体系，其中包括和空间排水体系连通并穿过围堰底部延伸至围堰外部，且低于堰内底部高程的排水管；