目前，我国江河底泥污染物治理面临着严峻的形势，特别是长江三峡航道回水区底泥淤积情况十分严重，采用传统工程疏浚方式则会引起底泥的再悬浮导致底泥向水体释放营养盐，造成水体富营养化，因此，急需一种合理、切实可行的环保疏浚方案以减少底泥污染物向水体的释放。为此，针对长江航道疏浚过程中，抓斗式和绞吸式挖泥设备存在环保效益差等问题，论文从挖泥设备的结构型式、运行参数和环保改造开展研究，以确定对底泥污染物释放影响最小的疏浚方式，并对疏浚方法与疏浚设备进行环保改进，以期找到一种适合长江三峡航道回水区淤积底泥的环保疏浚方案。论文系统阐述了抓斗式和绞吸式挖泥设备的工作原理和特点，针对斗容8m3抓斗挖泥设备和生产率500m3/h绞吸式疏浚设备的技术特性和环保改造要求，进行了环保抓斗和绞刀模型结构设计，确定了模型的动态试验参数；通过抓斗式和绞吸式疏浚设备疏浚模拟试验，系统研究环保疏浚设备的关键运行参数（抓斗开度、抓泥频率和飘斗角以及绞刀横移速度和转速）；在此基础上进行了疏浚设备的环保改进。研究得出了如下主要结论：1）抓斗开度、抓泥频率和飘斗角对底泥污染物的释放均有一定程度的影响。抓斗开度为180°时，疏浚后底泥中氨氮、总氮和有机物累积释放量最小，最大累计释放量分别为0.89g/m3、1.88g/m3和67g/m3，其次为190°和150°。抓泥频率为40次/h时，疏浚后底泥中氨氮、总氮和有机物的累积释放量最小，最大累计释放量分别为0.81g/m3、1.58g/m3和59g/m3，其次为50次/h和60次/h。飘斗角为0°时，疏浚后底泥中氨氮、总氮和有机物的累积释放量最小，最大累计释放量分别为0.72g/m3、1.33g/m3和52g/m3，其次为10°和20°。同时，不同影响因素下，疏浚后0.5h内营养盐氮（氨氮和总氮）的释放速率差异明显，0.5h后营养盐氮释放速率差异不大，并且随着时间推移，营养盐氮释放速率降低的趋势变缓，于3h后趋于稳定并接近于零。因此，以环保疏浚为目的的抓斗式底泥疏浚的适宜抓斗开度、抓泥频率和飘斗角分别为180°、40次/h和0°。2）加装拦泥幕墙时，疏浚后上覆水中氨氮、总氮和有机物浓度累计释放量比未加装拦泥幕墙时分别减少53%、48%和52%。表明拦泥幕墙有助于减小抓斗疏浚中底泥污染物的释放，但不能完全避免上覆水中污染物浓度的增加。3）绞刀横移速度和转速对疏浚泥浆浓度均有一定影响，其中绞刀横移速度对疏浚泥浆浓度的影响较大。分析得出，以提高绞刀疏浚设备疏浚效率为目的的绞刀转速和横移速度分别为40r/min和0.2m/min。4）采用螺旋绞刀疏浚时，疏浚后上覆水中氨氮、总氮和有机物累计释放量比采用普通绞刀疏浚时分别减少6%、14%和15%。采用加装罩壳的普通绞刀疏浚时，底泥中污染物累计释放量比未加装罩壳普通绞刀疏浚时分别减少11%、17%和28%。而采用加装罩壳的螺旋绞刀疏浚时，底泥中污染物累计释放量比未加装罩壳螺旋绞刀疏浚时分别减少9%、13%和23%。采用加装罩壳的螺旋绞刀疏浚时，底泥中污染物累计释放量比未加装罩壳普通绞刀疏浚时分别减少14%、24%和35%。同时，采用螺旋绞刀与普通绞刀加罩壳疏浚时，疏浚后1h内氮释放速率都较采用普通绞刀和未加罩壳疏浚时小。1h后，不同绞刀型式下，营养盐氮释放速率差异不大，并且随着时间推移，营养盐氮释放速率降低的趋势变缓，于5h后趋于稳定并接近于零。表明加装罩壳和采用螺旋绞刀进行疏浚都有利于减小疏浚中底泥污染物的释放，而单独加装罩壳比单独采用螺旋绞刀疏浚能显著降低疏浚中底泥污染物的释放。可见，螺旋绞刀外加装罩壳疏浚为最佳环保改造方案。本研究为长江三峡航道回水区淤积底泥环保疏浚施工方案提供了理论依据和技术支撑，研究成果具有重要的理论意义与实用价值。