皇竹草生长和生理特性对疏浚土含水量变化的响应

【目的】研究在不同含水量疏浚土中皇竹草Pennisetum hydridum的生长、生理特性及动态变化规律,探明皇竹草在疏浚土上生长的最适含水量,为新近吹填疏浚土的生态固化提供理论依据。【方法】选用皇竹草为供试植物,通过盆栽试验,设置20%(T1)、30%(T2)、40%(T3)、50%(T4)4个含水量(w)处理,分析皇竹草的生长、养分吸收、水分蒸腾、叶片和根系生理特性。【结果】皇竹草在T2处理中生长表现最佳,T2处理的株高(152 cm)、单株干质量(88.51 g)以及单株氮、磷、钾吸收量(505.72、99.39、1703.45 mg)等数值均显著高于其他处理(P<0.05)。随着疏浚土含水量的增加,皇竹草的日耗水量、耗水速率、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均呈先升后降趋势,且均在T2处理达到最大值,并显著高于其他处理(P<0.05);皇竹草酶活性指标在T1和T4处理均高于其他处理,在T2处理达到最低。综合评价结果表明,皇竹草生长对疏浚土含水量(w)适应性强弱排序为:30%>40%>50%>20%。【结论】综合各项指标,30%(w)疏浚土含水量最有利于皇竹草的生长、养分吸收和蒸腾耗水,皇竹草在水淹胁迫(T3、T4)中的各项生长指标优于干旱胁迫(T1)。以上结果可供实际生产应用中疏浚土的浅层固化、植物资源利用等参考。

疏浚土配制喷播绿化基质的配比试验研究

航道疏浚土与日俱增,利用疏浚土配制喷播基质用于坡面绿化,可以实现疏浚土的资源化利用。以疏浚土为主要试验材料,采用L_(25)(5^(3))正交试验设计,在疏浚土中添加不同比例的聚丙烯酰胺(PAM)、高分子吸水性树脂(SAP)、稻草秸秆进行改良,并种植高羊茅进行盆栽试验,测定各试验组的物理结构特征、水分特征、化学性质、高羊茅出苗率等指标,分析PAM、SAP、稻草秸秆对疏浚土的影响,通过主成分分析法综合评价,得到基于疏浚土配制绿化喷播基质的配比。结果表明:在疏浚土中加入SAP能显著改善疏浚土的孔隙特性,降低土壤容重,提高疏浚土的持水能力;适量的PAM可以提高疏浚土中铵态氮的保留量,促进高羊茅种子的发芽,过量的PAM会抑制高羊茅种子的发芽;秸秆能显著提高疏浚土的养分含量,降低疏浚土的p H值;基质的最佳配比为每kg疏浚土内添加SAP 6 g、PAM 0.5 g、秸秆35 g。

黄河口有机质疏浚土压缩特性及改良利用研究

疏浚土是一种性质复杂和分布不均的材料,为研究含有机质疏浚土的压缩特性及相应的改良方案,通过试验确定了0%~11%有机质含量下天然疏浚土的工程指标,采用扫描电镜(SEM)和X射线荧光光谱分析(XRF)对疏浚土的微观结构及矿物成分进行了分析,并通过一维固结试验,分析了添加石灰、粉煤灰、火山灰等改良材料的疏浚土的压缩特性,探讨了有机质含量对改良效果的影响。研究表明:随着有机质含量的增大,天然疏浚土的界限含水率增大,密度减小,碱性由中碱性变为微碱性,天然疏浚土的压缩指数范围在0.10~0.32之间,压缩性和膨胀性越来越高;添加石灰和粉煤灰都可以有效提高疏浚土的抗压缩性,其中粉煤灰对各有机质含量的疏浚土均有明显改良效果,当其含量在15%以上时,可以大大降低疏浚土压缩性;火山灰添加后体积压缩系数、压缩指数反而增大,说明其对抗压缩产生了不利的影响。研究结果可为水运工程中疏浚土的建材化利用提供参考。

速生植物根系固化浅层疏浚土的直剪试验

为研究速生植物对大面积疏浚土纳泥区浅层固化效果,选取2种常见速生禾本植物皇竹草和高丹草,在排干纳泥区上层覆水后,分区在粉质黏土为主的纳泥区种植,采集表层原状素土及根土复合试样,通过直接剪切试验量化分析2种植物根系对浅层疏浚土的固化效果,观察和比较2种植物的根系发育情况及力学特性。结果表明:1)皇竹草根系更加致密且抗拉强度更高,土体含根量为高丹草的2.1倍,根系抗拉强度为高丹草的1.6倍;2)皇竹草和高丹草均可显著提高土体的内摩擦角、黏聚力及抗剪强度,其固化后分别为素土的1.5~6.3、1.2~2.4及1.2~3.2倍;3)在土壤含水率相近且与植株水平距离相同的情况下,皇竹草的固土效果优于高丹草;4)皇竹草的土体固化效果随着与植株间水平距离的增大而明显减弱;5)2种植物均可促进浅层疏浚土的脱水。种植速生植物可作为大面积纳泥区浅层固化处理的辅助措施,符合我国“双碳”目标和绿色工程发展理念。

鸡粪和炉渣对疏浚土性质及皇竹草生长的影响

[目的]探究鸡粪和炉渣添加对疏浚土的改良效果,为疏浚土资源化利用提供理论依据。[方法]以疏浚土为供试土壤,皇竹草为供试植物开展盆栽试验,设置4个处理,分别为对照(CK)、添加5%鸡粪(T_(1))、添加5%鸡粪+5%炉渣(T_(2))、添加5%鸡粪+10%炉渣(T_(3)),分析不同处理对疏浚土理化性质、皇竹草生长及养分吸收的影响。[结果]与CK相比,3种处理均显著改善了疏浚土的理化性质。其中,T_(3)处理的容重显著低于其他处理,总孔隙度和毛管持水量显著高于其他处理;且土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量均为最高水平。鸡粪和炉渣添加显著促进皇竹草的生长及养分积累,T_(3)处理的促进效果最佳,株高、生物量及地上部和地下部的N,P,K积累量均最大,且显著高于其他处理。主成分分析方法综合评价结果显示:不同处理对疏浚土的改良效果排序为T_(3)>T_(2)>T_(1)。[结论]添加鸡粪或鸡粪+炉渣能显著改善疏浚土的理化性质,促进皇竹草生长和养分累积,且T_(3)处理对疏浚土的改良效果最佳。

基于疏浚土资源化利用技术的入库航道清淤工艺

随着使用年限的增加,入库航道处淤积越来越严重,为提高灌溉供水能力、满足水质需要、增强纳洪防洪能力,需及时对入库航道进行清淤。由于入库航道清淤疏浚土不像河、海区域那样进行水运抛卸,需要转运上岸处理,因此疏浚土处理工艺繁杂、成本较大,且普遍存在堆存区有限、环境污染而无法满足工程清淤要求情况,影响航道清淤的正常推进。本文针对入库航道清淤疏浚土处理困难的问题,通过结合疏浚土资源利用技术、优化清淤工艺达到正常推进清淤施工的目的,该工艺既可推进入库航道清淤的正常实施,又可满足资源的合理化利用,因此,在入库航道清淤工程中可以广泛推广。

长江镇江段疏浚土综合利用经验模式及问题对策

本文在分析国内外疏浚土综合利用现状的基础上,指出国内在疏浚土综合利用方面存在社会需求量大且利用率不高的问题。统计分析长江镇江段航道维护疏浚及疏浚土利用情况,从疏浚土利用工艺、运作流程两个方面介绍了长江镇江段疏浚土利用的模式,总结了疏浚土综合利用“镇江模式”在加强行业部门间合作、科学施工管理、严格供应和监管三个方面的有益经验,提出当前存在的问题并针对性提出建议。

新疏浚土吹填地区充泥管袋预留成河方案设计与探讨

针对传统新疏浚土吹填成陆区先吹填后开挖成河方法存在的不足,结合工程实例,研究新疏浚土吹填地区充泥管袋预留成河设计方案,提出了预留成河技术改进措施,对河道护坡结构进行了比选,并从沉降、边坡抗滑稳定二方面对预留成河设计方案进行定量评价,对比分析沉降、位移监测成果。提出的充泥管袋预留成河结构沉降和岸坡抗滑稳定均满足要求,可为后续类似工程提供实践经验和参考。

长江口疏浚工程中的疏浚土抛泥工艺优化措施

文章以长江口疏浚工程实例为背景,综合应用资料分析、数学物理模型等研究方法,探讨疏浚土抛泥工艺的应用特点,辨识其中的问题,进而提出在应用该项工艺时的优化措施。实践表明,疏浚土抛泥工艺优化措施具有可行性,抛泥流失问题得到有效的控制,综合应用效果较佳。

英国疏浚土有益利用进展及其对我国的启示

欧美、日本等发达国家在疏浚土有益利用方面起步较早,积累的经验也较丰富。以英国为例,分析疏浚土处置现状和特点,从技术和政策2个层面总结英国疏浚土有益利用的主要进展,并提出其对我国的启示。结果表明,英国拥有权责明晰的疏浚土管理体系和专门的疏浚土有益利用研究机构,十分注重疏浚土有益利用的技术指导和政策法规引导,近20 a来取得了Wallasea岛湿地修复、Thames河口泥沙环境维护等诸多典型成功案例。借鉴英国经验,现阶段乃至未来一段时期内,我国疏浚土有益利用工作应着重把握3大方面,即获取政府和各相关方的支持、建立专门的管理和研究机构、制定相关的政策和法规制度等。

混合粉质粘土和疏浚土填埋场防渗垫层的环境土工特性研究

充分利用疏浚土有机质含量高、吸附能力强和低透水性等特点,将其作为填埋场粘土衬垫的添加材料。等温吸附试验和扩散试验的结果表明:粉质粘土掺入疏浚土后,对金属离子的吸附能力得到增强,尤其对高价Cu2+的吸附能力显著提高,同时可以显著地降低Cu2+的扩散系数。研究表明,有机质对Cu2+的强吸附能力是Cu2+扩散系数降低的主要原因。粉质粘土掺入疏浚土后极大地提高了粘土衬垫的环境土工特性,非常适合作为填埋场粘土衬垫。

大型疏浚土充填袋筑堤技术研究

为缓解砂石资源紧缺、保护生态环境、降低工程造价和高效利用航道疏浚土,以大型疏浚土充填袋筑堤技术应用于连云港港徐圩港区围堤建设为工程实例,通过稳定性分析计算、离心模型试验开展了大型疏浚土充填袋筑堤技术的理论可行性研究,并结合原型试验提出了新型配套施工工艺,形成了相关成套技术。研究表明:袋体土工织物加筋作用良好,堤体及地基稳定性能够满足安全设计;控制疏浚土充填料初始含水率、采用泥浆泵与浓浆泵串联接力的施工工艺,能够提升大型疏浚土充填袋筑堤施工效率,满足正常围堤建设强度需要;低含水率疏浚土充填料排水较快、袋体实际有效厚度较为理想、堤体地基较为稳定,大型疏浚土充填袋筑堤具有其技术可行性。

长江口疏浚土掩埋对两种贝类存活的影响

疏浚土处置产生的土丘状浮泥，会掩埋原有底质，底栖生物被掩埋后或死亡，或垂直向迁移重新获得生存机会，而使底栖生物群落得以重建．为评价疏浚土掩埋对底栖生物存活的潜在影响，采用长江口深水航道工程疏浚土模拟掩埋尖紫蛤（Sanguinolaria acuta）、文蛤（Meretrix meretrix），观测两种贝类对不同埋深的反应及其存活情况．结果表明，文蛤和尖紫蛤被掩埋后均表现出垂向迁移行为，文蛤比尖紫蛤表现出了更强的垂向迁移能力，当掩埋深度为8cm时，可100％迁移至疏浚土表层，获得存活机会，而尖紫蛤仅50％左右个体的进出水管伸出疏浚土表层；疏浚土掩埋深度与尖紫蛤死亡率之间有极其显著正相关关系（R^2=0．967，P=0．007〈0．01），并求得4d—LC50 为6．9cm，95％置信区间5．2～8．6cm．试验所设置掩埋深度与文蛤死亡率之间没有表现出显著相关关系，难以通过统计方法获得文蛤的4d—LC50；借鉴毒理学中推定LOEC（最低有影响深度）的方法，推定文蛤的LOED为10cm．研究表明，疏浚土处置后的沉积厚度对底栖动物种群的存亡具有决定性作用，而底栖动物在被掩埋后表现出的垂向迁移能力大小也可影响自身种群及处置区整个底栖动物群落的最终重建几率，并且积极的管理策略对底栖群落重建意义重大．

疏浚土倾倒后悬浮泥沙扩散输移的数值模拟

疏浚土的处置是航道疏浚整治中需要解决的问题。疏浚土在倾倒区倾倒之后,大部分疏浚土会沉积在抛泥区附近,其余泥沙将在抛泥点的局部区域形成高浓度悬沙,在重力、波浪、潮流、风生流等因素作用下扩散输移。建立了平面二维潮流、悬沙浓度增量输移扩散的数学模型,采用有限单元法离散求解,研究了虾峙门口外航道整治工程中疏浚土倾倒后悬浮泥沙在水体中的扩散输移,以此分析抛泥后不同悬沙浓度增量的悬浮泥沙的扩散范围。虾峙门口外外海处设置了1#、2#、3#倾倒区,模型计算结果表明,各悬沙浓度增量的悬浮泥沙扩散最大面积的最小值及包络线面积的最小值均发生在3#倾倒区抛泥的工况,原因在于3#倾倒区位于外海,水深明显大于1#、2#倾倒区,其倾倒区容积最大。可见,在水动力条件相当的情况下,水深条件形成的各倾倒区容积对悬浮泥沙的扩散和输移是有影响的。倾倒区容积越大,对悬浮泥沙扩散和输移越有利。从经济因素来看,疏浚船的运输距离所发生的运费是不可忽略的,疏浚航道至1#、2#倾倒区的距离要短于至3#倾倒区的距离,把疏浚土运至1#和2#倾倒区的运行费用明显低于运至3#倾倒区的运行费。研究结果建议,选择1#和2#倾倒区为疏浚土倾倒区,并根据潮流方向灵活安排施工作业,可将1#倾倒区作为落潮时疏浚土的倾倒区,2#倾倒区作为涨潮时疏浚土的倾倒区。

疏浚土排水固结过程中水质分析与污染性评价

为了分析疏浚淤泥排水固结过程中水质的污染特点,首先分析了土样的粒径组成及变化规律,了解其颗粒在渣场内的分选落淤特点,然后测试了水中各种有机、无机污染物的浓度及其变化过程。研究表明,疏浚土以粉粒、黏粒为主,比表面积大,吸附能力强;堆泥场内设置溢流堤、纵向隔堤,形成一定水头差的环形流道,从而有利于颗粒的落淤分选和污染物的吸附悬浮。水体、悬浮物和污染物等在负压抽吸作用下汇集进入排水管网而迁移排出。水质pH值变化很小,符合地表水质量标准;真空预压法可阻隔、过滤、吸附悬浮物、污染物,降低SS值,有利于氮的溶解、富集,总氮(TN)浓度变化不大;管道阻隔吸附、尾水沉淀、水生植物过滤等处治工艺对磷的溶解、吸附效果好,总磷(TP)减少,总溶解磷(TDP)增大,排放的余水中总磷(TP)未超湖、库Ⅲ类水质标准值;水质污染综合指数由基本合格提升为合格。

区域维护性疏浚土处置方案探讨——以广州港为例

维护性疏浚土的处置已严重制约着港口航道建设,成为急需解决的关键问题。对于区域维护性疏浚土的处置,需要综合考虑疏浚土的产生地、产生量、产生时段、性质和处置场所的距离、处置方式、处置能力、区域规划等因素,制定科学合理有序的统一规划。以广州港为例,探讨了区域维护性疏浚土处置方案,分析了广州港近五年维护性疏浚土的产生量、区域分布、可选择的处置方式和区域性综合处置方案。

分布式传感光纤测量疏浚土大型充填袋变形

港工建设中采用航道疏浚土作为新型筑堤材料的关键技术研究,对于解决资源短缺和环境制约等问题具有重要意义。由于无法应用传统点式监测技术测量充填袋充填、加载中袋体的受力及变形过程,针对高含泥量疏浚土大型充填袋袋体受力及变形监测等工程实践问题,通过室内标定试验和现场原型试验,开展了传感光纤选型、胶结固定及保护方式、测量精度及误差分析、工程原型应用测试等分布式光纤传感技术应用于高含泥量疏浚土大型充填袋受力及变形测量的可行性研究。试验研究表明,疏浚土大型充填袋袋体受力及变形监测中应选用柔性护套应变传感光纤,以柔性胶固定;选择合适的传感光纤能够使袋体受力及变形的测量精度达到±30με,监测空间分辨率0.1 m,最大应变测量范围30 000με;分布式光纤传感技术是疏浚土大型充填袋袋体受力及变形监测的可靠新型测量方法。

固化剂固化疏浚土的渗透性与微观机理研究

用水泥和石灰等胶结剂及激发剂构成的固化剂对上海市横沙岛东滩的疏浚土进行改良,在不同养护龄期和固化剂掺量的条件下,用自配固化剂对岛区疏浚土进行了渗透试验。分析了固化疏浚土的渗透系数与固化剂掺量、养护龄期之间的关系,得到了疏浚土渗透系数在不同固化剂掺入比和龄期下的变化规律。结果表明:固化疏浚土的渗透系数随固化剂掺量和龄期的增加而明显变小,但在同一龄期下,当固化剂掺量继续增加时,其渗透系数变化不大。并利用电镜扫描(SEM)对不同固化剂掺量和不同龄期下的固化疏浚土的微观结构进行观测,获得了疏浚土固化前后的微观结构SEM图,结合SEM图对疏浚土固化前后的微观结构变化做了定性的对比和分析,从固化疏浚土微观结构中发现固化疏浚土中含有水化硅酸钙(C-S-H)、氢氧化钙晶体、无定形文石、钙矾石等能够填充孔隙的胶结物,并从微观上解释了固化剂固化疏浚土的固化机理。

龙口港航道扩建工程疏浚土输移研究

采用目前国际上广为应用的DELFT3D软件技术,建立潮流、风浪和泥沙即时耦合计算的二维数学模型,研究龙口港航道扩建工程疏浚土扩散问题。模型建成后,通过实测潮流、潮位和长时段地形变化资料,对模型进行有关参数的率定。在计算成果与实测资料达到相似要求后,首先对疏浚土形成的漂浮水质点运动进行分析,得出了漂浮水质点运移轨迹及影响范围,然后对疏浚土形成的悬移泥沙进行模拟,分析了疏浚土随潮流运动扩散输移而引起的悬浮泥沙的可能分布及影响范围。研究结果表明,抛泥区距港区和航道较远,不会对港区、航道造成影响。

日本港口疏浚土综合利用现状及典型案例

随着港口工程的快速发展,如何有效利用产生的大量疏浚土成为当今的研究热点。通过对日本疏浚土处置现状的调研和疏浚土利用科研成果及成功经验的解读,了解日本疏浚土综合利用概况及典型工程应用情况,借鉴成熟的疏浚土综合利用的技术和政策制度。