水利工程中防洪排涝技术的创新与实践

一、引言

水利工程作为保障社会经济稳定发展、维护人民生命财产安全的重要基础设施，在防洪排涝方面发挥着不可替代的作用。随着全球气候变化的加剧，极端降雨事件愈发频繁，城市规模的不断扩张，洪涝灾害的威胁日益严峻。传统的防洪排涝技术在面对新的挑战时，逐渐暴露出其局限性，难以满足日益增长的防洪排涝需求。因此，积极探索和创新防洪排涝技术，并将其有效应用于实践，成为水利工程领域亟待解决的重要课题。

二、防洪排涝技术的创新方向

2.1 数字化与智能化技术应用

2.1.1 数字孪生技术在防洪排涝中的应用

数字孪生技术通过构建与真实物理系统相对应的虚拟数字模型，能够实时反映物理系统的状态和行为。在防洪排涝中，数字孪生技术可以对流域内的河流、水库、堤防、水闸、泵站等水利设施进行全面数字化建模。例如，福建省的数字孪生九龙江北溪项目，以北溪水闸至浦南站 25 公里河段为重点，整合了 L1 至 L3 级三维地理空间数据，包括 50平方公里三维倾斜摄影、南北港水闸 BIM 模型，并接入 135 处水位、雨量、流量监测设备，构建了覆盖流域防洪、水资源调配、工程管理的全链条智慧体系。通过数字孪生平台，能够实时获取流域内的雨情、水情、工情等信息，并基于这些数据进行模拟分析和预测。在 2024 年 6 月 15日至 17 日龙岩市遭遇强降雨期间，数字孪生九龙江北溪平台通过 5 公里 ×5 公里网格化降雨预报数据，实时追踪流域降雨动态，结合水文模型推算上游来水与区间产流数据，每小时滚动更新洪水预报成果，通过智能化调度，精准控制闸前水位，实现泄洪与蓄水的动态平衡。该技术的应用，极大地提升了防洪决策的科学性和准确性，能够提前制定应对方案，合理调度水利设施，有效减轻洪涝灾害的影响。

2.1.2 智能监测与预警系统的构建

智能监测与预警系统利用物联网、传感器、大数据分析等技术，实现对洪涝灾害相关信息的实时、全面监测。在水利工程中，在河道、水库、城市低洼地段等关键位置安装大量的传感器，用于监测水位、雨量、流速、水质等参数。这些传感器将采集到的数据通过无线通信网络实时传输到数据中心，数据中心利用大数据分析技术对数据进行处理和分析。当监测数据达到设定的预警阈值时，系统会立即发出预警信息，通过短信、APP 推送、广播等多种方式通知相关部门和居民。例如，郑州市依靠城市内涝监测预报预警系统，实现城区 415 处重点部位雨情、水情实时获取、自动预警。该系统能够提前对洪涝灾害的发生进行预警，为相关部门组织抢险救灾、居民提前做好防范措施争取宝贵时间，有效降低洪涝灾害造成的损失。

2.2 新型防洪排涝工程技术研发

2.2.1 海绵城市建设理念下的工程技术

海绵城市建设理念强调城市像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的 “弹性”。在防洪排涝工程技术方面，海绵城市建设采用了一系列措施。在城市道路建设中，采用透水铺装技术，使雨水能够迅速渗透到地下，减少地表径流的产生。建设下沉式绿地，通过绿地的下凹设计，收集和储存雨水，同时利用植物的蒸腾作用和土壤的净化作用，对雨水进行净化和调节。此外，还会建设雨水花园、蓄水池、调蓄池等设施，对雨水进行收集、储存和利用。例如，沈阳市建成海绵型小区 58 个、海绵公园 43 个，海绵城市达标面积148.5 平方公里，新增透水铺装道路 70 余条。这些海绵城市工程技术的应用，能够有效缓解城市内涝问题，提高城市应对雨水的能力，同时改

善城市生态环境。

2.2.2 生态防洪工程技术

生态防洪工程技术注重将防洪工程与生态保护相结合。在堤防建设中，采用生态护坡技术，如植被护坡、生态混凝土护坡等。植被护坡利用植物的根系固土，减少土壤侵蚀，同时植物还能起到净化空气、美化环境的作用。生态混凝土护坡则在混凝土中添加特殊的添加剂，使其具有一定的透水性和透气性，为植物生长提供条件。在河道整治方面，采用生态修复技术，恢复河道的自然形态和生态功能。通过种植水生植物、投放水生动物等方式，改善河道水质，增加河道的生物多样性。例如，在一些城市的河道整治工程中，通过种植芦苇、菖蒲等水生植物，构建了生态浮床，不仅能够净化水质，还能为鸟类等动物提供栖息地。生态防洪工程技术的应用，在保障防洪安全的同时，促进了生态环境的保护和修复。

2.3 新材料在防洪排涝中的应用

2.3.1 高强度、耐水侵蚀材料用于水利设施建设

在水利工程中，水利设施长期受到水流的冲刷、浸泡以及洪水的冲击，对材料的强度和耐水侵蚀性能要求较高。新型高强度、耐水侵蚀材料的研发和应用，为水利设施的建设和维护提供了更好的选择。在堤坝建设中，使用高强度的土工合成材料，如高强度土工格栅、土工织物等。这些材料具有较高的抗拉强度和抗撕裂性能，能够增强堤坝的稳定性，防止堤坝在洪水作用下发生坍塌。同时，采用耐水侵蚀的混凝土材料，如添加特殊外加剂的混凝土，能够提高混凝土的抗渗性和抗侵蚀性，延长水利设施的使用寿命。例如，在一些沿海地区的水利工程中，由于海水的侵蚀作用较强，采用了抗氯离子侵蚀的混凝土材料，有效提高了水利设施在恶劣环境下的耐久性。

2.3.2 新型防水材料用于防渗漏处理

防渗漏是防洪排涝工程中的重要环节。新型防水材料的应用，能够有效提高水利工程的防渗性能。在水库大坝、水闸等水利设施的防渗处理中，使用高分子防水卷材、防水涂料等新型防水材料。高分子防水卷材具有良好的耐水性、耐候性和抗穿刺性能，能够形成连续的防水层，有效阻止水分的渗透。防水涂料则可以根据不同的施工部位和要求，采用喷涂、涂刷等方式进行施工，能够适应复杂的施工环境。例如，在一些老旧水库的防渗加固工程中，采用了新型的聚合物水泥防水涂料，对大坝表面进行涂刷处理，显著提高了大坝的防渗性能，保障了水库的安全运行。

结论

本文通过对水利工程中防洪排涝技术创新与实践的研究，得出以下结论：数字化与智能化技术如数字孪生、智能监测预警系统的应用，能够实现对防洪排涝信息的实时获取、精准预测和科学决策，显著提升防洪排涝能力；新型防洪排涝工程技术如海绵城市建设理念下的工程技术、生态防洪工程技术，在缓解城市内涝、保护生态环境方面发挥了积极作用；新材料的应用提高了水利设施的强度、耐久性和防渗性能。

参考文献

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[2] 李峰，张磊 . 大数据在水利工程中的应用及效益分析 [J].水利科技与经济，2021，25（3）：45-54。

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