河道整治工程设计与实施中的技术难题与挑战.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 23 日 作者简介：范宏宇（1991），男，汉族，河北武强人，工程师，研究生硕士。-60-河道整治工程设计与实施中的技术难题与挑战 范宏宇 石家庄水利水电勘测设计研究院有限责任公司，河北 石家庄 050000 摘要：摘要：河道是城市生态系统的重要组成部分，是城市健康发展的重要基础。近年来，我国城市河道整治工程数量不断增加，但在建设和实施过程中，存在诸多问题和挑战，如工程设计不合理、施工质量不高、后期维护管理难度大等。导致河道整治工程与实际需求存在差异，同时也对生态环境造成了较大的影响。为解决上述问题，本文从河道整治工程设计与实施的角度出发，分析了其技术难点及面临的挑战，并提出了相应的解决措施。关键词：关键词：河道整治；工程设计与实施；技术难题；挑战；解决措施 中图分类号：中图分类号：TV85 近年来，随着社会经济的快速发展，人们对生态环境的重视程度越来越高，河道整治工程中也增加了生态景观设计部分。在河道整治工程设计和实施过程中，应结合当地实际情况，综合考虑河道周边环境、地形地貌、水文条件等，合理制定整治方案。在实施过程中，还应加强施工质量控制，注重后期维护管理。本文以某河道整治工程为例进行研究，通过分析该工程的水文条件和周边环境，提出了河道整治方案。同时，还对该工程的施工技术进行了分析，提出了相应应对措施。最后总结了该工程在实施过程中存在的技术难题和挑战。1 河道整治工程概述 城市河道是城市生态系统的重要组成部分，对城市生态环境和人们的生活质量具有重要影响。城市河道的治理应以生态为基础，充分考虑到河道整治工程的建设施对环境造成的影响，并注重保护和恢复河道生态系统。（1）河流健康是保证城市生态环境和居民生活质量的前提。在河道治理过程中，在防洪达标的前提下，评估河流状况情况，改善水质为目标，将河流治理与流域生态保护相结合。（2）城市河道整治应综合考虑防洪、排水和航运等因素，同时兼顾水资源保护、景观设计、生态修复等要求。在工程设计中，应根据不同河道的实际情况和特点，确定整治标准和目标。（3）城市河道整治工程应与城市发展规划相结合，充分考虑河道周边建筑布局、土地利用和工程建设等因素，制定科学合理的方案。（4）在河道治理过程中，应加强对沿河居民的宣传教育工作，增强人们对河道治理工作的认识和支持力度，充分调动沿河居民参与整治工程的积极性。（5）在河道治理过程中，应加强对流域综合规划的研究分析，通过统筹考虑水资源开发利用、水环境保护、水生态修复等因素，优化整治方案。1.1 河道的自然特征（1）地形地貌。城市河道通常呈带状分布，河流两岸地势平坦，河漫滩、台地及滩地等地形平坦开阔，坡度较小，一般在 1%3%之间。由于河道地形地貌条件不同，两岸的植被状况和土壤性质也存在较大差异，导致河流的水文特征和生态特征也有所不同。（2）水文气象。城市河道具有明显的季节性变化特征，其水位、流量和水温等水文气象指标受季节性影响较大。当冬季和春季河道水位低于其他季节时，其流量明显减小；当夏季和秋季河道水位高于其他季节时，其流量明显增大。同时，河道水位的变化还受太阳辐射、日照强度等气象因素的影响。因此，在河道治理过程中应根据实际情况合理选择整治措施，提高治理效果。1.2 城市河道存在的问题 随着社会经济的发展，我国城市河道环境也出现了一些新问题，主要表现在：（1）城市河道治理未遵循科学发展理念，出现河道治理不到位、不彻底现象，影响了河流的生态功能。（2）城市河道的行洪排涝能力不能满足社会发展中国科技期刊数据库 工业 A-61-需求，尤其是汛期排涝能力不足，严重影响了城市防洪安全。（3）部分河道周边居民随意侵占、填埋河道，破坏了河流生态系统，加剧了城市河道的污染。（4）河道周边土地利用开发和建设活动较多，使河流断面形式发生改变，降低了河道的防洪排涝能力。（5）城市河流生态系统的自我调节和修复能力不足，导致河流生态功能退化，破坏了河流生态系统的完整性和稳定性。1.3 河道治理目标（1）提高防洪标准。城市河道治理应以防洪为主，兼顾排涝、航运等功能，保障河道行洪能力。城市河道治理应以保障水质为目标，提高水体自净能力，降低污染物对水体的污染。（2）确保行洪通畅。城市河道治理应以行洪通畅为目标，采取各种措施保障河道行洪安全和畅通。（3）营造景观环境。城市河道治理应以水环境为目标，以改善城市生态环境为抓手，通过工程措施和管理措施的有机结合，营造良好的水生态环境。2 技术难点分析 城市河道是城市的重要基础设施，与城市的发展、市民生活息息相关。近年来，随着我国城市化进程不断加快，城市河道数量不断增加，河道存在河岸线坍塌、河岸环境恶化、河床淤积严重等问题，不仅影响城市形象，也不利于居民生活破坏生态环境。因此，在建设城市河道时应重点关注其生态性、安全性和景观性，以提高居民生活质量和生态环境质量。河道整治工程在实施过程中面临的技术难点主要有以下几个方面：（1）河道整治工程的方案选择；（2）河道整治工程的施工工艺；（3）河道整治工程的后期管理。其中，方案选择和施工工艺是影响河道整治工程效果的关键因素，而后期管理是确保工程发挥预期效果的重要保障。2.1 方案选择 河道整治工程的方案选择是指根据城市规划要求，对河道进行整治，达到美化环境、保障安全的目的。目前，国内外常用的整治方案有：（1）河床护岸方案。该方案主要是采用浆砌石、混凝土等硬质材料进行护岸建设，工程造价相对较低。但该方案在一定程度上降低了河道的景观性，且不利于河道生态环境的改善；（2）生态护岸方案。该方案主要是通过建立生态系统，有效维护河道生态环境，提高河道的自净能力，但该方案投资较大；（3）生物措施整治方案。该方案主要是通过在河岸边种植水生植物、动物等生物，提高河道的生态系统稳定性和自净能力，但该方案不利于河道景观性的提升。因此，在开展河道整治工程时应结合工程实际情况进行综合考虑。2.2 施工工艺 施工工艺对河道整治工程的施工效果具有较大影响。传统的河道整治工程施工工艺通常采用机械或人工方式进行，但随着机械化、自动化水平的不断提高，河道整治工程在施工过程中的机械化水平也在不断提高，这就需要施工单位将机械与人工有机结合，以充分发挥两种施工方式的优势。对于城市河道整治工程而言，由于河道周围环境较为复杂，为保证河道整治工程的顺利实施，需要在保证工程质量的前提下加快施工进度。同时，为避免因雨水影响河道整治工程效果，在施工过程中应重视对施工工艺的改进与优化。此外，河道整治工程中涉及到许多复杂的技术问题，如土地性质、交通条件等等因素需要重点考虑，从而确保河道整治工程的顺利实施。3 技术挑战（1）生态护岸技术的发展：随着河道生态系统保护理念的不断发展，生态护岸技术逐渐发展起来，包括柔性结构、渗透结构、生态混凝土等多种类型。柔性结构与传统刚性结构相比，具有抗冲击能力强、柔性好、施工简单等优点；渗透结构能够有效提高河道水体自净能力；生态混凝土具有良好的耐久性能。随着河道生态护岸技术的不断发展，从传统的河道护岸工程延伸到了河道综合治理、河流生态修复等领域，其应用范围也逐渐扩大。（2）生物修复技术是一种具有针对性和灵活性的修复方法，其以植物或微生物为主体，通过植物根系的物理吸附和微生物的化学反应，达到降解污染物、净化水质的目的。生物修复技术具有成本低、稳定性好、操作简单等特点。但受河道具体城市环境因素的影响，生物修复技术在应用中还存在 以下两个问题 一是受季节因素影响较大，一般情况下，河道整治工程多在春季或秋季进行施工，这就使得河道内植物生长与繁殖的时间相对固定。中国科技期刊数据库 工业 A-62-二是生物修复技术应用范围较窄，其主要适用于中小河流治理项目中。（3）无土技术的应用：无土技术是一种新技术，其主要是通过在河道内种植一些耐干旱、耐瘠薄的植物来实现河道生态环境保护的目的。近年来，随着河道整治工程建设规模不断扩大，无土技术在河道整治工程中也得到了广泛应用。无土技术能够有效提高土壤透气性和保水性能，对净化水质具有重要作用。4 应对措施 4.1 合理选择河道整治方案 在确定河道整治方案时，应从多方面进行综合考虑，如周边环境、地形地貌、水文条件等。同时，应结合河道周边环境要求和当地实际情况，确定合理的整治目标，确保工程具有良好的经济效益、生态效益和社会效益。4.2 加强施工质量控制 在进行河道整治工程设计时，应结合当地实际情况，严格控制施工质量，如选择优质原材料、科学制定施工方案等。在施工过程中，应严格按照设计要求进行施工，确保工程质量符合相关标准规范要求。4.3 注重后期维护管理 在河道整治工程完工后，应定期进行维护和管理工作，及时清除河道内的障碍物和垃圾等。此外，还应加强对河道整治工程的监测工作，及时发现工程存在的问题并进行处理。同时，还应加大对河道整治工程的宣传力度，增强广大市民的环保意识和法律意识，为河道整治工程的顺利实施提供有力保障。4.4 河道整治中的生态修复技术 生态修复技术是指通过合理利用自然环境条件和人为因素，对被破坏的生态系统进行修复、重建，以恢复或重建被破坏的生态系统的一种技术。目前，应用最广泛的生态修复技术主要有土地覆被法、生物措施、化学措施和物理措施等。其中，土地覆被法是最传统也是最主要的生态修复技术，其主要通过在河道整治工程中铺设人工草皮、种植护坡植物等方式，来对河道进行绿化和美化，从而达到提升河道景观的目的。生物措施主要包括人工湿地技术和人工水环境处理技术两种，其中人工湿地技术主要通过在河道整治工程中建设人工湿地来净化水质、提高水体自净能力；而人工水环境处理技术主要通过对河道周边环境进行改造和治理，如建设人工湿地、建立人工水生植物群落等。在进行河道整治工程设计时，应根据不同区域的实际情况采取相应的生态修复技术。例如，在对城市景观河进行整治时，应根据当地河流的具体情况和周边环境要求等，科学选择合适的生态修复技术。此外，还应注重河流周边环境的保护，加强对河道整治过程中可能对生态环境造成破坏的问题进行排查和处理，以避免因河道整治工程对周边环境造成不良影响。此外，在进行河道整治工程设计时，还应注重对工程建设后可能会造成影响的因素进行评估和分析，并结合实际情况制定科学合理的修复方案。4.5 运用网格生态技术 网格生态技术主要作用是护坡，通过构建网格降低岸堤水土流失，同时促进河流水体和河堤生态交互。施工中采用耐腐蚀网格结构，如混凝土或者块石、卵石对河堤进行防护，使河堤呈网格状组织。该技术施工成本低、工期短，适用范围广和能够确保河道稳定等优势，网格内种植植被进一步稳固了河势并增加了景观效果；但建设时要注意河流流量与流速问题，不宜用于流量较大，流速较大的河道。4.6 完善河道断面整治 河道断面整治可以确保河道整体结构完好，预防和控制溃堤，降低河道糙率，避免河道淤积。传统断面整治均作单纯封闭清淤处理，此法对水中生物环境影响大，且无法与原河堤构成一个整体，二次断面发育几率大，对河道整体结构造成影响。在此背景下，对河道断面进行整治时，需做好技术工艺运用工作，按照进行分段清淤工作，根据河道实际状况做好清淤工作优化工作，切实做好河道淤泥生态利用工作。断面整治过程中，应重视清淤深度，以减轻河床损害，并分清深层断面与浅滩不同形态，确保整治成效。4.7 重视工程施工管理 鉴于河道水利工程建设在河道治理中的作用，必须注重工程施工管理，促使水利工程质量得到提高，同时还能够降低建设对河道造成的污染问题。在施工过程中强化水保、环保设计理念，做好施工区域和河流之间的区域隔离工作，从而方便施工建设的同时还中国科技期刊数据库 工业 A-63-可以降低施工时河流水体污染。施工中应注意控制施工区域尺寸，尽可能减小施工影响区域，以免破坏河道周围环境。针对施工废料应建立弃渣场进行处理，针对废料进行无害化处理，针对具有回收利用价值的废料进行良好的循环利用，最终将项目建成后的弃渣进行集中的处理，从而达到绿色施工的目的。在建设中用水管理方面必须做到严格把控，严禁将建设用水排入河流，对建设中设备也应做好管理工作，避免漏油污染。4.8 河道淤积处理 河道淤积多出现于河流比降小、流速缓慢的河段，并因水流挟带泥沙沉淀淤积于流速缓慢河段而逐渐使河床浅化，缩窄行洪断面，故需清理河床淤积物、修复河道行洪断面、并在此基础上强化两岸的水土保持措施以延缓淤积进程。4.9 比降较大河段治理 对于比降大的河道而言，水速高、水流陡涨陡落、对河床和库岸造成了严重冲刷，而下游因河道冲刷带出大量砂石混合体将逐步形成淤积。4.10 河道岸滩及河心滩治理 受河道趋势改变影响，河道水流表现为冲刷凹岸淤淤，而凸岸和河心洲则形成淤。岸滩与河心滩的出现在一定程度上侵占了行洪断面，岸滩与河心滩治理分两方面进行，一方面保持河道稳定，确保河道走势不发生进一步改变，另一方面进一步保护被冲刷河岸，常用治理方法是通过切滩，护岸和建设水工建筑物等综合措施。5 结语 河道整治工程是一项复杂的系统工程，涉及众多专业领域，需在充分了解河道现状及未来发展趋势的基础上，合理选择整治方案，科学组织施工。河道整治工程实施过程中还面临着诸多技术难题，如河道坡度、断面尺寸、生态护坡、透水地面等，需根据不同的应用场景进行针对性的研究。此外，河道整治工程实施后还面临着后期管理维护问题，需要建立长效管理机制，确保河道整治工程能够持续发挥生态效益和社会效益。参考文献 1程维.河道防洪整治工程设计J.陕西水利,2020,4(11):187-188.2张瑞其.山西清水河河道防洪整治工程设计浅析J.陕西水利,2019,4(8):65-66.3闫永旺.北京市山区河道治理工程设计的体会J.水利规划与设计,2013,4(01):15-17.4 谭 巧 矛,陆 秉 山,梁 若 冰,苏 锦 豪.南 宁 市 凤 凰 江 河 道 整 治 工 程 方 案 设 计 探 讨 J.人 民 珠江,2012,33(03):76-78.