河道治理中的泥沙管理技术及其应用

河道治理中的泥沙管理技术及其应用

赵增明

诸城市河道维护中心  山东省潍坊市诸城市  262200

摘要：泥沙的自然沉积和人为活动引发的泥沙入河，不仅影响河道的正常水流和生态平衡，还对水利设施的安全和运行效率造成威胁。近年来，随着气候变化和人类活动的加剧，河道泥沙问题愈发严重，给生态环境和水资源管理带来了诸多挑战。通过有效的泥沙管理技术，可以减少河道淤积改善河道水质，保护河道生态环境，提高水利工程的运行效率和安全性。同时，泥沙管理技术的不断发展和创新，将为河道治理提供更加科学、有效的技术手段，推动水利工程和环境治理的整体进步。因此，系统研究和应用泥沙管理技术，具有重要的理论意义和现实价值。

关键词：河道治理；泥沙管理技术

1泥沙管理技术方法及其应用

1.1预防性措施

（1）植被恢复与水土保持。在河道两岸和流域内种植适宜的植被，如草本植物、灌木和乔木，增加地表植被覆盖度，植被通过根系稳固土壤，减少降雨侵蚀和地表径流引起的泥沙流失。对已受侵蚀的区域进行生态修复如退耕还林、还草，恢复自然植被，增加土壤稳定性，减少泥沙入河。在坡地上修建梯田，减少地表径流的速度，增加雨水渗透，降低土壤侵蚀，修建水平沟和截水沟，截流和引导地表径流，减少径流的冲刷力和泥沙产生。在河道两岸设置植被缓冲带，通过植被拦截和过滤地表径流中的泥沙，减少泥沙入河。

（2）控制流域开发与建设。根据流域的自然条件和环境容量，科学规划土地利用，避免对易受侵蚀区域进行开发和建设，保护自然地貌和植被。对流域内的生态敏感区进行保护，如湿地、林地和草地，防止这些区域的开发和破坏，保持生态系统的稳定性。在施工过程中，采取有效的防护措施，防止施工活动引起的泥沙流失，通过设置围挡、沉沙池、排水系统等控制和管理施工场地的泥沙。在施工过程中，对裸露的地表进行临时植被覆盖，减少降雨侵蚀和地表径流引起的泥沙流失。采用保护性耕作方法如免耕、少耕等，减少对土壤的扰动，保持土壤结构的稳定性，减少泥沙流失。在坡地上采用等高耕作方法，沿等高线进行耕作，减少地表径流的速度和冲刷力，降低泥沙产生。在农田上种植覆盖作物如绿肥、牧草等，保护土壤免受侵蚀，提高土壤肥力和结构稳定性。

1.2工程性措施

（1）修建拦沙坝与沉沙池。拦沙坝是修建在河道上，用于拦截泥沙的一种工程设施，其通过减缓水流速度，促使泥沙沉积在坝前从而减少下游泥沙输移量。固定拦沙坝是通常采用混凝土或石料修建适用于泥沙输移量较大的河段，可调节拦沙坝通过采用闸门或可调节结构，能够根据水流和泥沙情况进行调节，适应性更强。在流域上游或中游修建拦沙坝，可以拦截大量泥沙，保护下游河道和水利设施，减轻泥沙淤积对河道功能的影响。沉沙池是修建在河道或渠道中的一种设施，通过降低水流速度，促使泥沙在池中沉积，减少下游泥沙输移量。沉沙池形状一般设计为长方形或梯形，池底稍微倾斜以便于泥沙沉积和清理，通过调节进出水口的流量和流速，控制沉沙池内的水流速度，促进泥沙沉积。

（2）改造河道断面与布局。通过调整河道的断面形状优化水流速度和泥沙输移路径，减少泥沙淤积，提高河道的输沙能力。根据河道的流量和泥沙特性，设计合适的河道断面形状如梯形、抛物线形等，减少水流阻力和泥沙沉积。在河道两岸修建护坡，使用混凝土、石料或植被护坡，防止河岸侵蚀减少泥沙来源。在泥沙淤积严重的河段，通过断面改造和护坡工程，可以减少泥沙输移量，提高河道的排洪能力和生态功能。通过优化河道的平面布局和流向，改善水流条件控制泥沙输移和沉积，提升河道的整体功能。对河道的急弯段进行改造，减少水流的湍流和泥沙的局部沉积，优化水流路径，在河道宽阔区域设计多条分流渠道，分散水流和泥沙，减少单一河道的淤积压力。

1.3技术性措施

（1）使用泥沙监测与预警系统。泥沙监测系统实时监测河道中的泥沙浓度、流速和水位等参数，提供及时的数据支持，有助于及时发现泥沙问题以采取应对措施。监测设备包括泥沙浓度计、流速计、水位计等，安装在河道的关键位置实时采集数据。数据传输系统是将监测数据通过无线或有线网络传输至数据处理中心，确保数据的实时性和可靠性。数据处理平台通过利用数据处理软件对监测数据进行分析和处理，生成泥沙浓度分布图、流速曲线等，为决策提供依据。泥沙预警系统通过监测数据的分析和预测，提前预警泥沙高峰期或突发泥沙事件，帮助管理者采取预防措施，减少泥沙灾害。利用历史数据和实时监测数据，分析泥沙输移规律，识别泥沙高发期和高风险区域，结合泥沙数学模型，预测未来一段时间内的泥沙浓度和输移情况，提供预警信息。

（2）应用泥沙数学模型进行预测与优化。泥沙数学模型通过模拟河道中的泥沙运动和分布规律，预测泥沙的起动、输移和沉积情况，提供科学依据和技术支持。其中，一维模型适用于河道的长距离输沙预测，二维模型适用于河道平面内的泥沙输移模拟，如二维浅水方程与泥沙输移方程结合的模型，三维模型适用于复杂流场的泥沙模拟，如三维流体动力学模型与泥沙输移方程结合的模型。通过实测数据对模型进行校准和验证，确保模型的准确性和可靠性，利用模型进行泥沙输移和沉积的模拟和预测，分析不同情景下的泥沙分布和变化。根据模拟结果，提出优化泥沙管理措施和调控方案，提高泥沙管理的科学性和有效性。根据模型模拟结果优化泥沙管理方案，如拦沙坝的位置和高度、河道改造的具体设计等，提高泥沙管理效果。将泥沙数学模型与决策支持系统结合，提供综合的泥沙管理决策支持，包括泥沙预测、优化方案、风险评估等。

2泥沙管理技术的挑战与未来发展

泥沙管理涉及复杂的水动力学和泥沙输移过程，技术实施需要高度专业的知识和技能，许多地方缺乏专业技术人员和相关培训，导致技术应用困难。泥沙管理工程需要长期的维护和管理，如定期清理沉沙池和拦沙坝、监测泥沙输移情况等，然而，许多地区在维护和管理方面存在不足，影响了泥沙管理的效果。

未来，通过研发和应用新型高效泥沙拦截材料，如高分子絮凝剂、生物材料等，提高泥沙拦截和沉降效果，减少泥沙对河道和水利设施的影响。结合生态修复理念，应用生态工程技术，利用自然的泥沙管理机制，提升泥沙管理的生态效益。泥沙管理涉及水利工程、环境科学、生态学、地质学等多个学科，未来需要加强跨学科合作，综合利用多学科的知识和技术，提高泥沙管理的综合效果。泥沙管理不仅仅是技术问题，还涉及社会经济和政策管理，需要制定综合治理方案，需要结合土地利用规划、流域管理、环境保护等多方面措施，实现泥沙问题的系统解决。

3结论

总之，通过预防性措施、工程性措施和技术性措施，可以有效控制和管理河道泥沙，提高河道的输沙能力和生态功能。然而，河道泥沙管理面临技术复杂性等实际困难，同时气候变化和人类活动也会带来新的挑战。未来泥沙管理研究应着眼于科技创新和综合治理，推动泥沙管理技术向智能化、生态化和综合化方向发展。

参考文献：

[1]林子谷.河床淤积问题现状及治理措施探析[J].黑龙江水利科技,2022,50(12):115-118.

[2]黄良渊.关于牛津河黄泥湾村河流河道治理策略的思考[J].农业科技与信息,2022,(16):25-28.

[3]徐永统.泥石流河道的治理措施[J].云南水力发电,2022,38(01):98-100.

[4]姚海江.水利工程河道治理常见问题及对策分析[J].价值工程,2020,39(25):127-128.