河道堤防与涵闸管理可持续发展研究.pdf

105现 代 工 程 科 技Modern Engineering Technology第 3 卷第 4 期2024 年 2 月Vol.3 No.4Feb.2024河道堤防与涵闸管理可持续发展研究王 路凤台淮河河道管理局焦岗管理所，安徽淮南 232100摘 要：河道堤防和涵闸在水资源管理中扮演着重要角色，既用于防洪、蓄水，又用于供水、农田灌溉。为保障河道堤防与涵闸的可持续发展，探讨了其功能、可持续性原则、评估方法以及管理技术和策略。强调了环境影响评估、生态系统健康评估和可持续性指标的重要性，同时提出了创新工程方法、高效维护策略、洪水预警系统和减少灾害措施等关键管理技术和策略，以确保河道堤防与涵闸管理的可持续发展。关键词：河道堤防；涵闸；可持续发展；环境影响评估；生态系统健康中图分类号：TV523 文献标识码：AResearch on Sustainable Development of River Embankment and Culvert Sluice ManagementWang LuJiaogang Management Office of Fengtai Huaihe River Management Bureau,Huainan,Anhui 232100Abstract:River embankments and culverts play important roles in water resource management,not only for flood control and water storage,but also for water supply and farmland irrigation.To ensure the sustainable development of river embankments and culverts,their functions,sustainability principles,evaluation methods,management techniques and strategies were discussed.The importance of environmental impact assessment,ecosystem health assessment,and sustainability indicators was emphasized,while key management technologies and strategies such as innovative engineering methods,efficient maintenance strategies,flood warning systems,and disaster reduction measures were proposed to ensure the sustainable management of river embankments and culverts.Keywords:river embankments;culvert gate;sustainable development;environmental impact assessment;ecosystem health作者简介：王路（1980），男，凤台淮河河道管理局焦岗管理所所长，研究方向为河道工程管理。河道堤防和涵闸是重要的水资源基础设施，对维护水资源的安全和可持续利用至关重要。河道堤防和涵闸不仅用于防洪、调水，还能支持农田灌溉、供水和生态系统维护。随着气候变化和人口增长的压力增加，这些基础设施的管理变得愈加关键。为了确保这些设施的可持续性，需要关注其环境影响、生态系统健康，制定可持续性指标，并采用创新工程方法、高效维护策略、洪水预警系统和减少灾害措施等管理技术和策略。1 河道堤防和涵闸的作用河道堤防和涵闸是水资源管理和防洪工程中的重要基础设施，在水文学和生态系统中发挥着关键作用。河道堤防的主要作用之一是控制洪水，它充当了防止河流泛滥并将洪水引导到安全渠道的屏障。在洪水季节，堤防可以阻止水位上升，减轻洪水对周边地区的损害。涵闸是管理水资源的关键工具，可以用来调整水位，确保供水、灌溉和工业用水的平衡。通过精确控制水流，涵闸有助于满足不同领域对水的需求，促进水资源可持续利用。沿海地区和河口地带通常使用堤防来防止潮水和海浪侵蚀。这些堤防不仅保护了沿海地区免受洪水和海啸的侵害，还有助于维护土地的稳定性。河道堤防和涵闸可以帮助维持生态系统的健康。通过对水位和水流进行适当的控制，可以模拟河流的自然生态过程，有助于保护和维护水生生物栖息地。涵闸可用于灌溉农田，从而提高农业产量。通过定期供水，可以确保农田得到足够的水资源，有利于农业可持续性发展。涵闸可用于控制和调整水流速度，以减少污染物在水体中的扩散，从而提高水质1。2 可持续发展原则在河道堤防管理中的重要性2.1 综合管理和平衡可持续发展要求在河道堤防管理中综合考虑社会、经济和环境因素，确保决策平衡洪水控制、水资源供应、1062024 年 2 月第 3 卷第 4 期现 代 工 程 科 技106生态系统保护和社区利益之间的关系，避免狭隘的目标设定。综合性的管理能够确保资源的协调使用，从而提高效率，减少冲突，并在不同利益相关方之间建立合作关系。2.2 资源有效利用和适应性管理可持续发展原则强调最大程度地利用已有的基础设施，以减少不必要的支出和资源浪费。此外，河道堤防需要适应未来更加严重的洪水和气候变化风险。适应性管理意味着基础设施的设计和维护应考虑到气候变化带来的威胁，以减少风险，包括减少碳排放以降低气候变化风险。这不仅有助于资源的有效利用，还提高了系统的韧性。2.3 社会公平性和风险管理可持续发展原则要求考虑不同社区的需求和权益，确保资源分配和决策过程中的公平和包容，这有助于避免加剧社会不平等。同时，河道堤防管理也需要考虑风险，包括洪水风险和生态风险。采用风险评估和管理方法有助于降低洪水和生态风险，减少潜在的灾害风险和损失。长期规划也是关键，以确保河道堤防基础设施的持续有效性，从而减少未来的风险和损失。2.4 科学和技术创新可持续发展原则鼓励科学和技术创新，以改进河道堤防管理方法和基础设施设计。这包括使用更先进的洪水预警系统，以及采用生态修复技术来恢复受影响的生态系统，从而确保它们能够继续提供生态服务，如水质净化和生物多样性维护。同时，使用现代环境监测方法有助于实时了解环境状况，以及及时采取措施来应对潜在的问题，从而更好地实现可持续发展目标2-3。3 河道堤防与涵闸管理的可持续性评估3.1 环境影响评估环境影响评估是河道堤防和涵闸管理的关键环节，旨在全面了解这些基础设施对周围环境的潜在影响，以及采取适当的措施来减小不利影响，确保环境的可持续性。这个过程可以分为以下部分，包括评估内容、评估指标和评估方法。3.1.1 评估内容水体影响评估涉及监测和评估河道堤防和涵闸对水体的影响，包括水位变化、水流速度、水质改变和水资源可用性。土壤和地质影响评估包括监测河道堤防和涵闸对周围土壤和地质结构的影响，如土壤侵蚀、土壤质量下降和地质灾害。生态系统影响评估是评估河道堤防和涵闸对生态系统的影响，包括湿地和鱼类栖息地的破坏，以及采取恢复和维护生态系统的策略。3.1.2 评估指标水体影响评估指标为水位变化、水流速度、水质改变、水资源供应、洪水控制效能。土壤和地质影响指标包括土壤侵蚀率、土壤质量、地质灾害潜在性。生态系统影响指标包含湿地健康、鱼类栖息地的完整性、生物多样性状况。社会和文化影响指标包含就业机会、社会服务提供、文化遗产保护。3.1.3 评估方法通过实地监测和数值模型分析水文数据，包括洪水模拟、水质监测以及水资源供应评估。使用地质勘探和监测，以评估土壤侵蚀、土壤质量和地质灾害风险。采用生态学研究和栖息地评估，包括采用生态修复技术来保护和恢复生态系统。通过社会学调查、文化遗产保护方案和社会影响评估，以全面了解河道堤防和涵闸给社区和文化方面带来的影响。3.2 生态系统健康评估生态系统健康评估是河道堤防和涵闸管理中至关重要的一环，旨在确保水体生态系统的可持续性。关注水生生态系统中不同物种的生存状况和数量，以评估生态系统的多样性水平。这是生态平衡和生态系统稳定的关键因素。确保鱼类能够自由迁徙、繁衍和维持其种群，需要评估涵闸和堤防对鱼类通行性的影响。采取措施维护鱼类的通行性，如建立鱼类通行设施，有助于生态系统的健康。监测水体的水质参数，包括溶解氧、水温、污染物浓度等，以评估水体的健康状况。水质改变对生态系统有深远影响，因此水质评估至关重要。评估水生生态系统的整体健康，包括栖息地完整性和生物群落的状态。生态系统健康评估有助于了解生态系统是否能够提供所需的生态系统服务，如水质净化和生物多样性维护。考虑到水流不仅限于特定地点，流域级管理是必要的。需要协调流域内各项活动，包括土地利用规划、水资源管理和生态保护，以确保整个流域内生态系统的健康和可持续性。生态系统之间存在关联，如陆地生态系统与水生生态系统之间相互影响。因此，生态系统健康评估需要考虑这些相互关系，以全面理解生态系统的复107王 路：河道堤防与涵闸管理可持续发展研究管理科技杂性。3.3 可持续性指标的制定与评估方法河道堤防与涵闸管理的可持续性指标的制定与评估方法至关重要，因为它们有助于确保这些基础设施的长期有效性、社会责任和环境保护。需要制定综合性的指标，考虑经济、社会和环境因素。这包括制定目标，明确项目的可持续性愿景，以及定义衡量成功的关键指标。通过对项目的成本和收益进行分析，评估项目的经济可行性。这包括考虑投资回报率和资金的有效利用。评估基础设施的长期维护成本，以确保它们在未来可持续。评估社区参与程度，包括公众参与决策和项目实施的机会，确保项目不会破坏文化和历史遗产，同时尊重当地社区的价值观和文化。监测生态系统的健康状况，包括水体质量、生物多样性和土壤健康，确保项目不会引起水质恶化或污染，通过定期监测污染物水平来评估环境质量。持续的监测是可持续性评估的关键。这包括定期评估各项指标，以便及时发现问题，采取纠正措施，并追踪变化趋势。这种监测有助于确保项目对经济、社会和环境的影响是可控的，而且符合可持续性目标。关键利益相关方包括政府、社区、专业机构和私营部门，应该在制定和评估可持续性指标过程中积极参与。这有助于确保各方的意见和关切得到充分考虑，并提高指标的接受度和可操作性。4 管理技术和策略4.1 创新工程方法创新工程方法在河道堤防和涵闸系统的设计、建设和维护中起着至关重要的作用。这些方法旨在提高系统的稳健性、可持续性，并最大程度地减少对环境的负面影响。利用现代计算机技术，工程师可以创建精确的三维模型，模拟水文和水力条件，以更好地了解水体行为。这有助于设计更精确、符合实际情况的堤防和涵闸系统，减少设计误差。使用地理信息系统（Geograhpic Information System，GIS）技术，可以更好地分析和可视化地理空间数据，从而更好地规划和设计堤防和涵闸系统。GIS可用于确定最佳位置、评估土地利用、水资源管理等方面。可持续材料的使用包括选择环保、可再生和低碳排放的材料，以减少对自然资源的过度开采。例如，使用可再生木材或回收材料可以降低对森林资源的依赖，并降低能源消耗。采用低碳材料可以减少碳足迹，有助于减少对气候变化的负面影响。创新的施工方法可以降低对环境的影响。例如，使用低噪声设备和合适的施工工艺，以减少对野生动植物和生态系统的干扰。施工过程中采取水资源管理措施，如沉淀池和植被修复，有助于控制泥沙和污染物的排放，保护水体质量。考虑气候变化因素是创新工程方法的一部分。工程师需要考虑未来气候条件，包括更加频繁和强烈的降雨、洪水和海平面上升。这可能需要不断调整设计和建设，以适应不断变化的气象条件4。4.2 高效维护策略高效维护策略在河道堤防和涵闸系统的管理中起着至关重要的作用，旨在确保这些系统的可靠性和可持续性。定期巡视和检查是高效维护策略的基础。资深工程师和维护人员应定期巡视堤防和涵闸系统，检查结构物、设备和周围环境的状况。这些巡视和检查应遵循预定的时间表，以确保不会忽略关键维护任务。通过视觉检查和仪器测量，可以及早发现结构损坏、渗漏、沉降或其他问题。这有助于及时采取纠正措施，以防止问题进一步恶化。当检查时发现问题后，高效维护策略要求及时采取维修和保养措施。这包括修补破损部分、更换受损设备或进行根本性维护工作，以确保系统的正常运行。预防性维护也是关键部分，包括定期更换易损件和维护设备，以防止突发故障。利用现代技术，如遥感和监测系统，可以提高维护的效率和准确性。遥感技术可以用于检测地表沉降、渗漏和结构变形。监测系统可以实时监测水位、水流和其他关键参数。这些技术可以提前发现潜在问题，从而采取早期干预措施，降低灾害风险，减少维护成本。数据记录和分析是高效维护的关键步骤。维护人员应记录巡视和检查的结果，并进行数据分析以追踪结构和设备的性能。这有助于制定维护计划、预测维护需求和优化维护策略。基于数据分析，可以制定长期维护计划，确保系统长期可靠。4.3 洪水预警系统建立强大的洪水预警系统是确保河道堤防和涵闸系统的可持续性和社区安全的基础。这个系统整合了气象监测、水文数据收集、模型预测、实时监测和通信系统，旨在及早预警和应对潜在的洪水事件。洪水预警系统的第一步是密切监测气象条件。气象监测站和卫星数1082024 年 2 月第 3 卷第 4 期现 代 工 程 科 技108据可用于跟踪降雨量、风向和其他气象参数。实时气象数据的采集和分析有助于预测未来的降雨事件，提前发现洪水潜在的触发因素。水文数据的收集是另一个关键元素。这包括监测河流和湖泊的水位、流速和水质。水文传感器和监测站可用于定期测量这些参数，提供关于水体状况的重要信息。这些数据有助于识别潜在的洪水风险，尤其是在降雨后水位上升的情况下。使用水文模型和气象模型，可以对洪水事件进行预测和建模。这些模型基于历史数据、当前气象条件和水文参数，可帮助预测未来几小时或几天内的洪水潜在情况。这种预测有助于提前采取必要的措施，以减少损害。洪水预警系统需要实时监测和通信能力。实时监测包括监控水位、降雨、气象条件等参数，并将数据传输到中央监测中心。通信系统需要确保当局、应急机构和公众能够及时接收洪水预警信息。这可以通过各种通信渠道，包括短信、社交媒体、广播等来实现。当洪水预警系统发出警报时，必须有详细的紧急响应计划。这包括堤防和涵闸系统的维护和加固，以确保其在洪水来临时的稳定性。此外，社区需要制定疏散计划，确保居民能够安全撤离潜在危险区域5。4.4 减少灾害措施减少灾害措施在河道堤防和涵闸管理中是至关重要的，旨在减少洪水和其他自然、人为灾害的风险，以确保社区的安全和资源的可持续利用。为降低洪水风险，必须谨慎采取土地规划。这包括确保不在高洪水风险区域内进行建设，尤其是居住区、工业区和农业区。严格规范和强制执行建设规范，以确保建筑物和基础设施在洪水事件中的抵御能力。土地规划还应将洪水风险因素考虑在内，以避免在容易受灾区建设。湿地、森林和其他生态系统对于降低洪水风险至关重要。这些生态系统具有吸收和储存水分、减缓洪水流速、保护土壤免受侵蚀的作用。因此，保持这些生态系统的健康至关重要。这可以通过维护湿地、树林和自然植被、限制土地的开发，以及采取措施防止污染来实现。定期对现有堤防和涵闸系统进行评估，以识别潜在的薄弱点。随着气候变化的影响和城市化的加剧，堤防和涵闸系统可能需要升级和改进，以适应未来的洪水风险。这包括提高堤防的高度、加固涵闸、改进排水系统，并采用新的防洪技术。教育社区居民和相关机构是减少灾害风险的关键。居民应了解如何应对洪水事件，包括疏散计划、避险区域、紧急联系信息等。相关机构应制定详细的紧急响应计划，以在洪水发生时迅速采取行动。跨国界的河流和水域可能涉及不同国家的安全。因此，国际合作和信息共享是减少洪水风险的关键。各国应共享气象数据、水文信息和洪水预警信息，以实现跨国界的洪水风险管理。5 结语总之，河道堤防与涵闸管理的可持续发展研究是追求维护自然和社会平衡的重要探索，旨在确保水资源的可持续利用、维护生态系统的健康，并减少洪水等灾害带来的风险。这一研究的成果将直接影响社区、环境和经济。通过采用创新的工程方法、高效的维护策略、强大的洪水预警系统和减少灾害措施，可以创造更加可持续和安全的未来。这项研究是一项跨领域、跨界面的工作，需要政府、学术界、工程师和社区紧密协作。参考文献1 赵辉.基于可持续发展的河道生态修复技术J.科技资讯,2021,19(22):76-78.2 赵君.浅谈基于可持续发展理念的茨淮新河河道治理J.治淮,2019(11):32-33.3 随裕芬,陈向青.基于生态可持续发展的城市河道整治关键措施分析J.黑龙江生态工程职业学院学报,2016,29(1):1-2.4 何君.加强河道管理实现水资源的可持续发展J.科技展望,2014(11):94.5 何华.河道堤防加固技术研究J.中国新技术新产品,2023(5):87-89.