河道生态清淤疏浚提升河道行洪能力技术实践分析

刘丽红

德惠市应急救援中心 吉林省德惠市 130300

摘要: 摘要:河道淤积造成行洪断面变窄、泄洪受阻,传统的粗放式清淤会带来很大的扰动,生态破坏严重,精度不高。生态清淤疏浚技术坚持生态优先、精准治理,在清除淤积泥沙、扩大过水断面的同时保护原生生态结构,达到防洪安全和生态修复的目的。本文根据工程实践来总结技术原...
  • DOI:

    10.13738/j.cnki.acc.qklw60536

  • 专辑:

    科学Ⅰ辑;信息科技

  • 专题:

    信息、科学;综合科技

  • 分类号:

    G90;N92

摘要:河道淤积造成行洪断面变窄、泄洪受阻,传统的粗放式清淤会带来很大的扰动,生态破坏严重,精度不高。生态清淤疏浚技术坚持生态优先、精准治理,在清除淤积泥沙、扩大过水断面的同时保护原生生态结构,达到防洪安全和生态修复的目的。本文根据工程实践来总结技术原理和适用性,整理出主要的施工工艺,分析行洪提升以及生态改善的效果,为类似河道治理提供标准化的参考和借鉴。

关键词:河道治理;生态清淤疏浚;行洪能力;施工工艺;工程实践

引言

在城镇化和极端暴雨频发的背景下,中小河道普遍存在着淤积、污染严重、断面缩小等状况,从而造成行洪能力降低,容易出现内涝等隐患。传统的清淤方式虽然见效快,但是破坏生态、容易造成二次污染。生态清淤疏浚技术创建起精准清淤、生态护底、无害化处置一体化的治理体系,拓展行洪断面,改善水力条件,维持水生态平衡。分析它的应用逻辑和主要工艺,对提高防洪安全保障和推进生态化治理具有重要意义。

一、河道生态清淤疏浚技术核心原理与适配特征

(一)水力断面优化提升泄洪效率

河道行洪能力主要由过水断面面积、河床坡度、水流阻力等水力参数决定,长期淤积形成的浅层底泥、悬浮泥沙和淤积堆体会直接压缩河道行洪断面,抬高河床高程,改变河道原有水力形态。生态清淤疏浚技术依靠精确的水下勘测数据,准确地清除河道主槽和行洪关键区域的淤积泥沙,规整河道断面形态,恢复河道天然深泓线,改善河道纵向比降和横向断面结构。经由系统的疏浚治理,切实增大主槽过水面积,削减水流的粗糙系数,缩减水流运行过程中所造成的阻力及涡流损耗,加快汛期河道水体流速,改善河道单位时间内泄洪量,从根本上从水力结构方面改善河道行洪排涝性能,符合河道防洪泄洪的水力运行规律。这种基于水力参数精准调控的清淤治理,使河道行洪能力的恢复建立在科学勘测与工程干预的有机结合之上,避免了盲目施工对河道水力形态的二次扰动[1]。

(二)精准分层清淤保护原生河床结构

传统的疏浚作业大多采取全域深挖、强力扰动的方式,容易破坏河道原来的河床土质结构和稳定的岸坡,造成河床塌陷、岸坡坍塌等次生问题,并且还会对水生生物的栖息环境造成损害。生态清淤疏浚采用分层精准清淤原理,用水下地形测绘、底泥厚度检测、淤积成分分析来区分表层污染淤积层、中层泥沙淤积层和底层原生河床层,严格控制清淤深度和作业范围。只对上层淤积泥沙和污染底泥进行针对性清除,保留底层稳定河床基质和原生生态土层,在保证清淤疏浚效果、提高行洪能力的基础上,保持河床结构的稳定性,防止过度施工造成的河道地质破坏,实现防洪治理和河床保护的双重要求。这种分层精准清淤的技术路径,在清除污染淤积的同时有效保留了河床原生结构,避免了传统深挖作业对河道地质稳定性的破坏,实现了工程效益与生态保护的内在统一。通过精准区分不同淤积层次并针对性作业,清淤疏浚不再是简单的地形改造,而是转变为兼顾防洪安全与河床健康的功能性修复措施。

(三)生态协同治理修复水系生态功能

河道淤积不但会降低行洪能力,底泥中富集的氮、磷、有机物和各种污染物也会导致水体富营养化、水质恶化、水生态退化等现象,形成淤积污染和行洪受阻的双重困境。生态清淤疏浚技术冲破了单凭工程治理的思维定势,把清淤作业同生态修复紧密融合起来,在清淤施工全过程实施生态防控举措,依靠密闭式疏浚作业削减水体扰动和泥沙扩散,防止施工再次产生污染。同时采用淤泥无害化处理、岸坡生态修复、水生植被适度恢复等配套措施,清除内源污染,改善水体环境,修复河道水生态系统,达到河道行洪功能提高、水质改善、生态修复的多重治理效果,构建可持续的河道水系生态体系。这种将工程清淤与生态修复协同推进的治理模式,使河道治理从单纯的泥沙清除转向水生态系统的整体健康维护,实现了防洪安全与水质改善的双重目标。当淤泥无害化处理与岸坡植被恢复形成联动时,河道不仅恢复了行洪能力,更逐步重建了自净循环与生物多样性的内在生态机能[2]。

二、河道生态清淤疏浚提升行洪能力核心施工工艺

(一)全域勘测精准定位淤积区域

精准勘测定位属于生态清淤疏浚施工的前置关键工序,它直接影响到清淤的精度以及行洪的改善情况。施工前期用水下地形扫描、断面测量、底泥取样检测等技术手段,对治理河道进行全域勘测,准确得到河道现状高程、断面尺寸、底泥厚度、淤积分布范围、淤积成分参数,绘制出完整的河道淤积图谱和水下地形模型。水下地形扫描一般使用多波束测深系统,条带式覆盖方式比单波束的点线采集数据密度和空间连续性要好得多,可以很好地识别出局部冲刷坑、淤积台地等微地形变化。底泥取样和检测要兼顾纵向上不同深度、横向上不同断面的代表性,分层检测淤积厚度和底泥理化性质,明确污染物的垂向分布规律,为以后不同深度清淤底泥的处置路径决策提供依据。

根据河道防洪设计标准、历史行洪数据和汛期水文特征,准确确定重点清淤区域、可控清淤深度和疏浚边界,区分主槽行洪区、滩地生态区、岸坡防护区的施工范围,杜绝盲目深挖、全域疏浚等粗放施工行为,为后续精细化清淤作业、水力断面优化提供精准的数据支撑,保证疏浚施工精准匹配行洪能力提升需求。清淤边界划定要兼顾行洪效果和工程经济性——淤积越厚的区域清淤深度不一定越大,而是根据设计水位下过水断面回水影响分析来确定最优清淤范围和深度组合,使单位清淤量的行洪效益最大化。主槽区以恢复原设计断面为主,滩地区以清除阻水突出物为限,岸坡防护区以稳定岸线为主,三类区域施工边界在淤积图谱上用不同的颜色标出,作为现场施工放样的直接依据[3]。

(二)分区差异化生态疏浚作业

根据河道各个区段淤积特点、水域状况和生态属性,开展分区差异化的生态疏浚作业,实现行洪效率和生态保护的双重目的。对河道主槽行洪核心区,使用环保绞吸式疏浚设备进行密闭式清淤,精确清除厚层淤积泥沙,迅速拓宽主槽过水断面,改善主槽水流通道,保证汛期主河道高效泄洪。环保绞吸头的选型要根据底泥密实度、颗粒级配来确定绞刀转速、切削厚度参数,保证清除淤积物的同时不造成原生河床超挖过大。密闭式管路输送系统可以将淤泥从吸入口到排入处置场地的全过程都封闭起来,防止传统的开放式挖掘作业中泥浆溢流造成下游水体二次污染,在城区河段施工时更加明显。

根据城区狭窄河段、桥洞受限水域和生态敏感区段的特点,用小型智能疏浚设备、低扰动吸淤设备进行精细化作业,减少设备作业对水体和岸坡的影响。低扰动吸淤设备的吸头装有可调式导流罩,在吸取淤积物时可以将周围清水和表层沉积物分开,使排出水体的悬浮物浓度保持在较低水平,减少施工期间下游河段浑浊带扩散的范围。对河道滩地、浅水区等生态缓冲区进行轻度清淤,只清除阻碍水流流通的集中淤积体,保持原有的滩地植被和生态结构,达到不同河段行洪功能和生态功能的精准匹配。滩地区保留原生植被带的做法既实现了行洪优化又保护了生态环境,移除阻水淤积体之后行洪能力得到提高,根系固土效应仍然存在,在汛期冲刷作用下岸坡依然保持稳定,为两栖动物和底栖生物留出了栖息地,施工干预在行洪效率和生态完整性之间找到了一个可以接受的平衡点。

(三)淤泥无害化处置与资源化利用

淤泥规范处置属于生态清淤疏浚工程的重要收尾工作,是防止二次污染、保证治理效果的重要环节。施工时对疏浚产生的淤泥、泥浆进行分类处理,无污染泥沙淤积采用脱水干化、固化稳定化工艺处理后用于河道岸坡回填、生态护坡填筑或者园林绿化用土,达到资源循环利用的目的。脱水干化处理要根据底泥初始含水率来选择合适的脱水工艺,高含水率流态泥浆先进入沉淀池自然沉降减容,再经板框压滤或者离心脱水使含水率降到60%以下,便于后续运输和资源化利用。固化稳定化是针对承载力不够的细颗粒底泥,加入水泥、石灰等固化材料来提高其工程力学性能,使其达到回填土的内摩擦角和承载比指标[4]。

对富集污染物的污染底泥,用无害化处理技术去除污染物,达标后进行资源化处置或者合规填埋。无害化处理的核心是根据污染物种类的不同选择相应的工艺,重金属污染底泥用化学固定或者电动修复技术把重金属转化为稳定的形态,有机污染底泥用热脱附或者生物降解的方式去除有机质。清淤底泥能否资源化利用,取决于处理后检测结果是否达到相关标准限值,检测不合格的底泥不得进入资源化渠道。整套处理工艺避免了淤泥随意堆放、直排河道造成水体污染和河道二次淤积的问题,从源头上巩固清淤疏浚成果,保证疏浚后河道断面长期稳定,持续保持河道良好的行洪能力。处置全过程实行“一泥一档”管理,每一批次底泥的处理工艺参数、检测报告、去向记录归入同一个档案系统,从而达到清淤上岸到最终处置的全流程可追溯管理。

三、河道生态清淤疏浚提升行洪能力工程实践成效

(一)河道水利通行条件全面优化

多项河道生态清淤疏浚工程实践数据显示,精细化生态疏浚作业能较好地清除河道长时间淤积的泥沙和杂物,明显改善河道水力通行状况。大量的沉积物长时间占据在河道的有效过水空间里,抬高河床、束窄断面,造成水流阻力增大、流速减小,极大地降低了河道的输水能力和行洪能力,恢复河道通畅过水状态成了防洪治理的第一要务。

疏浚后河道主槽过水断面面积增大,河床高程下降,河道纵向水流比降趋近于合理,水流运行阻力变小。相比于治理前,河道水体流速更加均匀,局部涡流、回水、滞水等不良水力现象减少了很多,河道的输水输沙能力得到了明显的提高。在同样的降雨和来水工况下,河道水位回落的速度变快,汛期高水位持续的时间大幅缩短,彻底解决了由于传统淤积造成的泄洪慢、水位壅塞等问题,河道基础行洪指标全部达到标准。

(二)河道防洪排涝安全储备提升

生态清淤疏浚通过系统性地改善河道过水能力,全方位提高河道防洪排涝的安全储备,增强区域防汛抗灾的能力。气候变化之下,极端暴雨事件的频次和强度持续上升,如果河道缺少足够的安全冗余,在遭遇超标准来水的时候就会出现漫堤决口这样的重大灾害,因此提升防洪安全储备成了河道治理的重点工作。

治理后的河道可以很好地承接上游来水,迅速疏导区域暴雨积水,大大提高了河道抵御极端暴雨、超标洪水的能力,有效地避免了河道漫溢、堤防过载、城区内涝等洪涝风险。对比工程治理前后的汛期运行数据可知,实施生态清淤疏浚的河道,行洪能力提高30%以上,重点城区河段内涝频次明显减少,低洼区域积水消退时间大幅缩短,河道防洪标准一直保持在设计规范范围内,区域水安全保障能力得到实质性的提高[5]。

(三)河道长效行洪保障体系稳固成型

生态清淤疏浚技术既能解决短时间的行洪问题,又对河道长期的管护起到促进作用,可以创建起河道长效行洪保障体系。短期突击式清淤虽然可以迅速缓解行洪压力,但是如果没有长效的保障机制,河道很容易在几年内再次淤积到治理前的状态,陷入治而复发、反复投入的困境。

相比传统清淤方式治理后容易出现快速二次淤积的情况,生态疏浚精准保留稳定的河床结构,规范处置淤积污染物,配合生态护岸、水生植被恢复等配套措施,可以大大提高河道水体自净能力和泥沙输移能力,大大降低河道二次淤积速度。精细化勘测、分区施工、规范处置的整套工艺,实现了河道治理的标准化、规范化,为后期河道常态化清淤管护、动态淤积治理提供技术支持,保证河道行洪能力长期稳定达标,实现河道防洪治理的长效化、可持续化。

结语:河道生态清淤疏浚属于兼具行洪能力和水生态保护功能的治理技术,具有精准性高、扰动小、生态性好等特点。该技术以改善水力断面、精确分层清淤和生态协同治理为手段,依靠精准勘测、分区疏浚、淤泥资源化工艺,解决淤积造成行洪受阻的问题。该技术可以改善水力条件、提高防洪排涝安全储备、修复水生态环境,具有很高的推广应用价值,可以广泛应用于城市河道和中小流域的治理中,为区域水安全、水生态高质量发展提供技术支持。

参考文献:

[1]史明东,王桂利.淤泥固化技术在河道清淤疏浚治理中的应用分析[J].农业科技创新,2026,(8):126-128.

[2]王政涵.河道清淤疏浚施工技术与控制方法探究[J].科技资讯,2026,24(4):198-200.

[3]聂琪.淤泥固化技术在河道清淤疏浚治理中的应用[J].黑龙江水利科技,2025,53(11):106-109.

[4]贺昭,明原.渭河陕西段清淤疏浚工程实践与效果评估[J].地下水,2025,47(4):283-285.

[5]郑义海.基于精细化管理的河道清淤疏浚项目工程建设探析——以白洋淀湿地生态综合治理项目为例[J].中国住宅设施,2025,(4):245-247.

作者简介:单位全称:德惠市应急救援中心 姓名:刘丽红 性别:女 出生年月:1972.年7月 省市:吉林省德惠市 民族:汉族 籍贯:吉林省德惠市 学历:本科 研究方向:水利水电建筑工程 职称:高级工程师 邮编:130300



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