水利工程河道整治与防洪排涝技术的应用

引言：城市化进程的加速和气候变化的影响，洪涝灾害频发与水资源短缺问题日益凸显。河道作为水循环系统的重要载体，其功能退化与防洪能力不足已成为制约区域可持续发展的关键因素。河道整治旨在通过工程与非工程措施恢复河道自然功能，而防洪排涝技术则通过构建现代化防洪工程体系，降低洪涝灾害风险[1]。

一、水利工程河道整治技术的创新应用

（一）生态化治理技术

现代河道整治以生态系统功能恢复为核心，形成了多维度生态修复技术体系。通过清淤截污实现污染源控制，结合生态岛链构建形成多级净化屏障，其中 " 食藻虫—沉水植物—微生物 " 协同技术突破传统治理瓶颈。该体系创新采用生物操控原理，通过引入食藻虫建立初级食物链，配合沉水植物群落重建，构建起完整的水体自净循环。曝气增氧系统与生态浮岛的复合应用，在长三角某城市内河治理中使溶解氧浓度提升至 6 m g / L 以上，水体透明度突破 1.2 米，形成 " 水下森林 " 景观，不仅实现水质提升，更重构了河道生态基底，使鱼类种群恢复至 12 种以上，形成稳定的生态金字塔结构[2]。

（二）岸线稳定性提升技术

传统硬质护岸正向柔性生态护岸转型，技术创新体现在结构设计与生物工程的深度融合。三维植被网垫技术通过根系锚固作用，使岸坡抗冲刷能力提升 300 % ，植被覆盖率可达 9 5 % 以上。格宾石笼与生态袋组合技术创造性地解决了冲刷防护与孔隙透水的矛盾，在砂质河岸应用中，侵蚀量减少 8 2 % 的同时，为底栖生物提供了 8-1 5 c m 的栖息空间。更为前沿的仿生护岸技术通过模拟自然河岸形态，采用生物相容性材料 3D 打印岸线结构，在试验段监测显示，两年内岸坡稳定性提高 40 % ，生物多样性指数增长 1.8 倍，使河道护岸从单一工程结构转变为具备生态服务功能的生命体[3]。

（三）底泥污染控制技术

底泥治理进入精准化阶段，形成 " 原位修复 + 资源利用 " 双轨技术路径。超声波解耦技术通过特定频率破坏底泥污染物分子结构，配合缓释氧材料投放，使黑臭底泥有机质降解效率提升至 7 5 % 。疏浚底泥资源化方面，热解固化技术可将重金属固化率提高至 9 9 % ，产出陶粒等建材达到国标要求。生态疏浚船配备智能传感系统，实现厘米级精准清淤，较传统方式减少 30 % 二次污染。在东亚某城市河道治理中，集成应用底泥改性、生态补水和植物修复技术，使底泥厚度由 2.8 米降至 0.6 米，底栖生物量恢复至健康河道的 8 5 % 水平，综合治理模式突破了过去单一清淤的技术局限，实现了污染治理与资源再生的闭环[4]。

二、水利工程河道防洪排涝技术的突破性实践

（一）数字孪生流域建设

现代防洪排涝体系通过数字孪生技术实现流域全要素的数字化重构，构建起“感知- 模拟- 决策”的闭环系统。基于高精度地形测绘与实时水文数据融合，数字孪生平台可动态模拟洪水演进过程，精度误差控制在 5 % 以内。以某流域工程为例，其通过激光雷达与卫星遥感构建厘米级三维模型，集成 12 类水文传感器数据流，实现洪水淹没范围预测准确率达 90 % 以上。智能算法突破体现在将传统 6 小时洪水预报周期压缩至 20 分钟，并通过多情景推演优化调度策略。在 2023 年汛期实战中，该技术使水库群联合调度效率提升 4 0 % ，减少淹没面积达 18 平方公里，这种技术革新不仅提升防洪决策科学性，更推动水利工程从经验驱动向数据驱动的范式转型。

（二）智慧排涝系统应用

物联网与人工智能的融合催生了新一代智慧排涝体系，形成“监测 -预警 - 控制”的立体化网络。基于分布式光纤传感技术，系统可实时感知管道压力、流速及淤积状态，数据采集频率达每秒 50 次。智能井盖装置集成水位传感器与自动启闭功能，在积水深度超过 15 厘米时触发排水泵站联动，响应延迟缩短至 5 秒级。算法层面的突破在于应用深度学习模型，通过历史内涝数据训练，实现积水趋势预测准确率突破 8 5 % 。相关特大城市试点项目中，智慧排涝系统使管网排水效率提升 32 % ，内涝持续时间减少 5 5 % ，技术革新更延伸至地下空间防护，超声波水位监测与自动防水闸门协同工作，使地下车库等脆弱节点的防洪标准从 10 年一遇提升至 50 年一遇。

（三）非工程措施创新

防洪排涝技术突破不仅依赖硬件设施，更体现在管理机制与社会协同的革新。“网格化智能管理平台”通过 空间分析划定风险单元，结合

5G 通信实现预警信息 10 秒级全域覆盖。社会资源整合方面，开发众包式灾情上报系统，公众通过移动端上传实时影像数据，经 A I 识别后自动生成应急地图，信息处理效率较传统模式提升 8 倍。应急预案的动态优化技术通过数字沙盘推演，可生成 20 类灾害情景的处置方案库，支持指挥系统在 30 秒内调取最佳对策。在 2024 年极端天气事件中，某试点区域通过“智能网格 + 社区联防”机制，人员转移效率提高 6 0 % ，财产损失减少2.3亿元，技术突破还体现在保险金融工具创新，洪涝巨灾模型与遥感定损技术结合，使理赔周期从45 天压缩至 72 小时，构建起“防 - 救- 赔”全链条韧性体系。

三、技术融合与未来发展方向

当前，河道治理与防洪体系的建设正深度融合生态理念与智能技术，形成双轮驱动的发展格局。在工程实践中，生态化改造通过恢复河道自然形态、构建生物栖息廊道等手段，有效提升了水体的自净能力和生态韧性，如采用植被型护坡替代传统硬质护岸，既保障岸线稳定又促进物种共生。与此同时，智慧化技术正全面渗透防洪决策体系，依托物联网感知网络实时采集水文数据，结合数字孪生技术构建流域三维模型，通过机器学习算法对历史洪灾案例进行深度解析，实现洪水演进过程的动态模拟与风险预警。这种技术融合不仅优化了防洪工程的时空布局，更显著提升了应急响应的精准度。展望未来，行业需突破传统技术边界，一方面加速研发可降解、环境友好的新型建材，降低水利工程全生命周期碳足迹；另一方面需构建区域协同的防洪调度平台，打破行政壁垒实现水情信息共享与联合调度，通过智能化算法优化水库群联合运用、分蓄洪区动态管控等关键环节，形成应对极端气候事件的韧性防御体系，为水安全保障提供更可持续的解决方案。

结语：

河道整治与防洪排涝技术的创新应用，提升了水利工程的综合效益，为生态文明建设提供了重要支撑。通过生态修复与智慧水利的深度融合，可实现河道功能恢复、防洪能力提升与区域可持续发展的多赢目标，需持续推动技术创新与模式优化，构建韧性更强的现代水利体系。

参考文献：

[1] 李婷. 浅析防洪工程中浆砌石——联锁式护坡砖复式断面护岸的设计与施工 [J]. 石材 ，2024，（11）：72-74.

[2] 沈坚强 ， 俞鑫颖 ， 王羽洁 . 复杂工况条件下河道整治工程沿线水位影响研究 [J]. 陕西水利 ， 2025， （04）： 180-183.

[3] 姜燕 ， 刘玉兰 . 水利工程施工中堤防及护岸工程施工技术研究 [J].水上安全 ， 2025， （06）： 97-99.

[4] 刘琦 ， 赵传舟 . 灵宝市黄河河道和水利工程划界方法探究 [C]// 河海大学 ， 浙江省水利河口研究院（浙江省海洋规划设计研究院）， 浙江省水利学会 .2024（第十二届）中国水生态大会论文集 . 黄河水利委员会三门峡库区水文水资源局 ;，2024：323-329.