论文部分内容阅读
摘 要 在当今社会经济的发展中，河道治理和水环境保护越来越被社会所关注。为进一步提升河道治理和水环境保护的工作质量，以天水市渭河干支流无坝引水枢纽工程为例，对河道治理与水环境保护措施进行分析，为后续水利工程施工质量的提升提供相应的参考。
关键词 水利工程;河道治理;水环境保护;甘肃省天水市
中图分类号：TV85;X52 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.23.106
通过对甘肃省天水市渭河干支流无坝引水枢纽项目进行实地考察和研究发现，枯水引水率大、洪水含沙量大、河床冲淤变化是存在的主要问题。基于此，在治理过程中，水利部门应通过降低叠梁闸高度、增加引水流量和扩建冲砂闸及管理叠梁闸和控制冲沙闸的方式进行治理，同时应通过生态护岸和培育食藻虫体的方式做好水环境保护。
1 河道治理和水环境保护的重要性
在当今的水利工程建设施工及其应用过程中，河道治理和水环境保护发挥着至关重要的作用。如果河道治理效果不佳，枯水问题、洪水问题及河床冲淤问题都将会对河道造成严重影响，对农田灌溉等带来困难，严重的情况下甚至会导致洪水灾害发生。而如果水环境保护效果不佳，水体和周边生态环境都将受到污染，进而对周边植物生长及居民身体健康产生影响[1]。基于此，水利工程单位一定要足够重视河道治理及水环境保护，确保农田灌溉效果，最大限度避免水灾水患情况发生;同时使水环境得到良好保护，防止由于水环境污染对周边带来不利影响，以此实现水利工程的良好应用与发展。
2 渭河干支流无坝引水枢纽现状
天水市处在渭河中游，两岸灌溉面积约26 667 hm2，已建成的小型饮水枢纽共368处，其中引水流量大于0.5 m3·s-1、属无坝引水方式的有41条。在原设计中，导水堤较短，为防止推移质泥沙入渠，设计引水口高程比该河段主槽河底高程高0.5～1.0 m，导水堤与河岸形成的引水渠设计流量略大于灌渠的设计流量。这种引水枢纽布置，对于一般河道而言比较合理，但对于多泥沙河流而言，往往发生引水困难、掉岸及取水口淤积的问题，且在应用中花费了大量的人力、物力、时间和资金成本。因此，为有效解决天水市渭河干支流无坝饮水枢纽存在问题，水利部门需明确其原因与解决对策，以此实现良好的河道治理与水环境保护。
3 河道治理存在的问题
3.1 枯水引水率大
天水市重要的农田灌溉时期刚好处在河流枯水期，且由于河流属于多泥沙形式，所以其枯水流量通常都非常小。渭河干流流域的麦积水文站监测数据显示，在普通枯水年的枯水月份中，其枯水平均流量仅在6.8 m3·s-1左右。而在该站上游，仅天水市的干流引水口引水设计总流量就超过15.0 m3·s-1。由此可见，在各个引水枢纽中，枯水引水率可以达到50%以上[2]。而要想实现枯水引水率的增加，必要的措施就是让引水口位置的高程低于这一河段中的主槽床高程。所以，在以往的河道治理过程中，关于引水口位置高程一定要超过河床高程的这一规定并不合适。
3.2 洪水含沙量大
在天水市渭河干支流无坝引水枢纽中，洪水中含沙量过大，便会引发引水渠道淤积现象。在多泥沙形式的河流处于洪水期时，每立方米水中的悬移质含量大多达到几百千克，甚至会达到1 000 kg以上。这些泥沙都有较细的颗粒，且呈现出高沙水流情况，所以并不容易造成淤积。但是，因为高含沙水流所产生的作用，在洪水期通常会有大量的推移质泥沙产生，这些泥沙的颗粒比较粗，很容易形成淤积。因此，在多泥沙形式的河道无坝引水枢纽布置过程中，避免推移质大颗粒泥沙进入渠道是一项重点内容。在这样的情况下，便需要提升引水口的高程，这与取水量提升过程中引水口高程的降低之间产生矛盾。所以在后续的引水枢纽布置过程中，这一矛盾需得到有效解决。
3.3 河床冲淤变化
在多泥沙的河流中，大多数的河床都由冲击形成，其组成物质具有较小的粒径，且较为松散。在这样的河流中，若要选出足够稳定的引水口，通常十分困难。稳定的引水口指在较长一段时间内，河床能够一直处在一个动态的冲淤平衡状态，涨水冲，落水淤，丰水年冲，枯水年淤，这样就可以达到一种比较好的冲淤平衡状态。但是这样的冲淤平衡通常都非常脆弱，在挑水坝与河堤修建等人为活动和引水口状态不稳定的干扰作用下，主槽易产生变化，进而对取水效果造成不利影响。因此，在设置引水枢纽的过程中，水利部门应科学预估此类变化所带来的不利影响。
4 河道治理措施
4.1 降低叠梁闸高度
为了有效提升枯水期的引水率和避免丰水年中的河道冲刷情况或由于河道治理所形成的主槽冲刷过深引起的引水口掉岸情况，应将叠梁闸设置在引水口位置，并按照实际的河道情况，设置叠梁闸底板为河床最低位置0.5～1.0 m以下。当水位正常时，叠梁闸板将会处于比河槽最低点高出0.2～0.5 m的位置[3]。通过这样的方式，便可以将引水口引入到设计的引水流量中，同时可有效避免推移质泥沙进入引水渠道。即使在洪水期，大量推移质泥沙也不能进入引水渠道中。在枯水期时，为有效满足农田的灌溉需求，可以临时将1～2块叠梁闸板取出，有效降低叠梁闸门高度，进而提升引水率。
4.2 增加引水流量和扩建冲沙闸
通过设置叠梁闸高度，可有效避免大量推移质泥沙进入引水渠道，但是因为多泥沙形式的河流中具有宽浇型的水流形式，因此叠梁闸门的高度不能过高，且在枯水期时需要适当降低闸门高度，以此提升引水率。在洪水期时，依然会有一些颗粒较粗的泥沙进入引水渠道内。为了避免引水渠道中的泥沙淤积，就需要加大引水流量和提升流速，可借助冲沙闸将其排走。应根据实际情况与实际需求来适当加大叠梁闸、冲刷闸及引水渠道的尺寸，保障引水渠道的流速大于进入到引水渠道中的泥沙流速。
4.3 管理叠梁闸和控制冲沙閘 在具体应用中并不需要频繁操作叠梁闸门的高度，仅仅在河床冲淤变化较大或在枯水期需要临时引水时才可以将其加高或降低。因此，在管理叠梁闸门的过程中，可在引枯水的过程中将其降低，此时需对河流中的实际来水情况做好监视;洪水期过后，尤其是大洪水过后，应检查河床的冲淤变化，并根据实际情况适当调整叠梁闸，使叠梁闸比河床高程略高。也就是仅在对引水渠道进行清淤的过程中，才可以关闭叠梁闸，其他任何时间段内，叠梁闸都应处于开启状态，这样才可以确保引水口能够自动进水[4]。在此过程中，通过操作冲沙闸，便可合理控制农田灌溉的用水量。
5 水环境保护措施
5.1 生态护岸
在水环境治理的过程中，为达到良好的生态防护效果，最关键的内容就是做好护岸优化工作，其中最基本且有效的措施就是生态护岸。生态护岸，就是通过先进的技术进行理想化地整体布置与效果构建，让护岸结构具有足够的协调性优势，并对其周边环境的可持续发展作出积极贡献。为实现生态护岸作用的进一步提升，在水环境保护中，水利部门和环保部门等应进一步优化其整体的稳定性，如做好护岸土工布等的科学处理，防止土工布处理效果不佳，影响植物的生长。同时，应恰当选择与搭配，这样才可以有效避免植物出现不适应情况，讓因地制宜的原则在生态护岸中发挥出充分优势。
5.2 食藻虫体培育
通过实地考察和分析发现，天水市渭河干支流中的水环境存在一定程度的污染，这是因为附近工业和生活污水中含有较多氮磷元素，进而导致水体中的氮磷元素超标，大量藻类也由此滋生。基于此，在具体的水环境保护工作中，可通过培育食藻虫体解决此类问题。随着食藻虫体的不断生长，能有效抑制水中的藻类繁殖，为其他水生生物营造更大的生存空间，进而让水生态系统维持相对平衡的状态[5]。通过这样的方式，就可以在水体中构建起一个良好的生态系统，经过一段时间后，水中其他植物的生长发育都将逐渐恢复正常，河道中的生物多样性特征也逐渐体现。通过实践发现，培育食藻虫体并不会对其他生物产生较大侵害，这与我国河道治理和水环境保护方面的安全标准十分符合。
6 结语
在当今水利工程行业的发展中，河道治理与水环境保护工作也越来越受到社会的关注。通过天水市渭河干支流无坝引水枢纽工程的应用情况可知，河道治理方面存在着很多的问题，如不有效治理，水患问题及农田灌溉问题都将愈演愈烈。因此，水利部门一定要加强河道治理工作，并根据工程实际，采取足够科学合理的措施来确保河道治理效果。在此过程中，水利部门也应在环保部门的配合下做好水环境保护工作，通过生态护岸及培育食藻虫体来解决水环境问题，营造一个良好的水生态系统，最大限度避免水环境污染问题对水体和周边生态环境造成不利影响。
参考文献：
[1] 陈正新，何慧，郭春香.优化河道治理与水环境保护的措施分析[J].资源节约与环保，2021（3）：18-19.
[2] 李四强.水环境质量影响因素及水生态环境保护措施分析[J].资源节约与环保，2021（2）：24-25.
[3] 李王芳.分析河道治理改造中水环境保护现状及对策[J].低碳世界，2021（1）：15-16.
[4] 梁金媚.城市河道生态治理与环境保护探索[J].资源节约与环保，2020（12）：42-43.
[5] 陈释元，任宏超，陈小娟.城市河道综合治理与水环境保护[J].决策探索，2020（12）：80-81.
（责任编辑：刘宁宁）
关键词 水利工程;河道治理;水环境保护;甘肃省天水市
中图分类号：TV85;X52 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.23.106
通过对甘肃省天水市渭河干支流无坝引水枢纽项目进行实地考察和研究发现，枯水引水率大、洪水含沙量大、河床冲淤变化是存在的主要问题。基于此，在治理过程中，水利部门应通过降低叠梁闸高度、增加引水流量和扩建冲砂闸及管理叠梁闸和控制冲沙闸的方式进行治理，同时应通过生态护岸和培育食藻虫体的方式做好水环境保护。
1 河道治理和水环境保护的重要性
在当今的水利工程建设施工及其应用过程中，河道治理和水环境保护发挥着至关重要的作用。如果河道治理效果不佳，枯水问题、洪水问题及河床冲淤问题都将会对河道造成严重影响，对农田灌溉等带来困难，严重的情况下甚至会导致洪水灾害发生。而如果水环境保护效果不佳，水体和周边生态环境都将受到污染，进而对周边植物生长及居民身体健康产生影响[1]。基于此，水利工程单位一定要足够重视河道治理及水环境保护，确保农田灌溉效果，最大限度避免水灾水患情况发生;同时使水环境得到良好保护，防止由于水环境污染对周边带来不利影响，以此实现水利工程的良好应用与发展。
2 渭河干支流无坝引水枢纽现状
天水市处在渭河中游，两岸灌溉面积约26 667 hm2，已建成的小型饮水枢纽共368处，其中引水流量大于0.5 m3·s-1、属无坝引水方式的有41条。在原设计中，导水堤较短，为防止推移质泥沙入渠，设计引水口高程比该河段主槽河底高程高0.5～1.0 m，导水堤与河岸形成的引水渠设计流量略大于灌渠的设计流量。这种引水枢纽布置，对于一般河道而言比较合理，但对于多泥沙河流而言，往往发生引水困难、掉岸及取水口淤积的问题，且在应用中花费了大量的人力、物力、时间和资金成本。因此，为有效解决天水市渭河干支流无坝饮水枢纽存在问题，水利部门需明确其原因与解决对策，以此实现良好的河道治理与水环境保护。
3 河道治理存在的问题
3.1 枯水引水率大
天水市重要的农田灌溉时期刚好处在河流枯水期，且由于河流属于多泥沙形式，所以其枯水流量通常都非常小。渭河干流流域的麦积水文站监测数据显示，在普通枯水年的枯水月份中，其枯水平均流量仅在6.8 m3·s-1左右。而在该站上游，仅天水市的干流引水口引水设计总流量就超过15.0 m3·s-1。由此可见，在各个引水枢纽中，枯水引水率可以达到50%以上[2]。而要想实现枯水引水率的增加，必要的措施就是让引水口位置的高程低于这一河段中的主槽床高程。所以，在以往的河道治理过程中，关于引水口位置高程一定要超过河床高程的这一规定并不合适。
3.2 洪水含沙量大
在天水市渭河干支流无坝引水枢纽中，洪水中含沙量过大，便会引发引水渠道淤积现象。在多泥沙形式的河流处于洪水期时，每立方米水中的悬移质含量大多达到几百千克，甚至会达到1 000 kg以上。这些泥沙都有较细的颗粒，且呈现出高沙水流情况，所以并不容易造成淤积。但是，因为高含沙水流所产生的作用，在洪水期通常会有大量的推移质泥沙产生，这些泥沙的颗粒比较粗，很容易形成淤积。因此，在多泥沙形式的河道无坝引水枢纽布置过程中，避免推移质大颗粒泥沙进入渠道是一项重点内容。在这样的情况下，便需要提升引水口的高程，这与取水量提升过程中引水口高程的降低之间产生矛盾。所以在后续的引水枢纽布置过程中，这一矛盾需得到有效解决。
3.3 河床冲淤变化
在多泥沙的河流中，大多数的河床都由冲击形成，其组成物质具有较小的粒径，且较为松散。在这样的河流中，若要选出足够稳定的引水口，通常十分困难。稳定的引水口指在较长一段时间内，河床能够一直处在一个动态的冲淤平衡状态，涨水冲，落水淤，丰水年冲，枯水年淤，这样就可以达到一种比较好的冲淤平衡状态。但是这样的冲淤平衡通常都非常脆弱，在挑水坝与河堤修建等人为活动和引水口状态不稳定的干扰作用下，主槽易产生变化，进而对取水效果造成不利影响。因此，在设置引水枢纽的过程中，水利部门应科学预估此类变化所带来的不利影响。
4 河道治理措施
4.1 降低叠梁闸高度
为了有效提升枯水期的引水率和避免丰水年中的河道冲刷情况或由于河道治理所形成的主槽冲刷过深引起的引水口掉岸情况，应将叠梁闸设置在引水口位置，并按照实际的河道情况，设置叠梁闸底板为河床最低位置0.5～1.0 m以下。当水位正常时，叠梁闸板将会处于比河槽最低点高出0.2～0.5 m的位置[3]。通过这样的方式，便可以将引水口引入到设计的引水流量中，同时可有效避免推移质泥沙进入引水渠道。即使在洪水期，大量推移质泥沙也不能进入引水渠道中。在枯水期时，为有效满足农田的灌溉需求，可以临时将1～2块叠梁闸板取出，有效降低叠梁闸门高度，进而提升引水率。
4.2 增加引水流量和扩建冲沙闸
通过设置叠梁闸高度，可有效避免大量推移质泥沙进入引水渠道，但是因为多泥沙形式的河流中具有宽浇型的水流形式，因此叠梁闸门的高度不能过高，且在枯水期时需要适当降低闸门高度，以此提升引水率。在洪水期时，依然会有一些颗粒较粗的泥沙进入引水渠道内。为了避免引水渠道中的泥沙淤积，就需要加大引水流量和提升流速，可借助冲沙闸将其排走。应根据实际情况与实际需求来适当加大叠梁闸、冲刷闸及引水渠道的尺寸，保障引水渠道的流速大于进入到引水渠道中的泥沙流速。
4.3 管理叠梁闸和控制冲沙閘 在具体应用中并不需要频繁操作叠梁闸门的高度，仅仅在河床冲淤变化较大或在枯水期需要临时引水时才可以将其加高或降低。因此，在管理叠梁闸门的过程中，可在引枯水的过程中将其降低，此时需对河流中的实际来水情况做好监视;洪水期过后，尤其是大洪水过后，应检查河床的冲淤变化，并根据实际情况适当调整叠梁闸，使叠梁闸比河床高程略高。也就是仅在对引水渠道进行清淤的过程中，才可以关闭叠梁闸，其他任何时间段内，叠梁闸都应处于开启状态，这样才可以确保引水口能够自动进水[4]。在此过程中，通过操作冲沙闸，便可合理控制农田灌溉的用水量。
5 水环境保护措施
5.1 生态护岸
在水环境治理的过程中，为达到良好的生态防护效果，最关键的内容就是做好护岸优化工作，其中最基本且有效的措施就是生态护岸。生态护岸，就是通过先进的技术进行理想化地整体布置与效果构建，让护岸结构具有足够的协调性优势，并对其周边环境的可持续发展作出积极贡献。为实现生态护岸作用的进一步提升，在水环境保护中，水利部门和环保部门等应进一步优化其整体的稳定性，如做好护岸土工布等的科学处理，防止土工布处理效果不佳，影响植物的生长。同时，应恰当选择与搭配，这样才可以有效避免植物出现不适应情况，讓因地制宜的原则在生态护岸中发挥出充分优势。
5.2 食藻虫体培育
通过实地考察和分析发现，天水市渭河干支流中的水环境存在一定程度的污染，这是因为附近工业和生活污水中含有较多氮磷元素，进而导致水体中的氮磷元素超标，大量藻类也由此滋生。基于此，在具体的水环境保护工作中，可通过培育食藻虫体解决此类问题。随着食藻虫体的不断生长，能有效抑制水中的藻类繁殖，为其他水生生物营造更大的生存空间，进而让水生态系统维持相对平衡的状态[5]。通过这样的方式，就可以在水体中构建起一个良好的生态系统，经过一段时间后，水中其他植物的生长发育都将逐渐恢复正常，河道中的生物多样性特征也逐渐体现。通过实践发现，培育食藻虫体并不会对其他生物产生较大侵害，这与我国河道治理和水环境保护方面的安全标准十分符合。
6 结语
在当今水利工程行业的发展中，河道治理与水环境保护工作也越来越受到社会的关注。通过天水市渭河干支流无坝引水枢纽工程的应用情况可知，河道治理方面存在着很多的问题，如不有效治理，水患问题及农田灌溉问题都将愈演愈烈。因此，水利部门一定要加强河道治理工作，并根据工程实际，采取足够科学合理的措施来确保河道治理效果。在此过程中，水利部门也应在环保部门的配合下做好水环境保护工作，通过生态护岸及培育食藻虫体来解决水环境问题，营造一个良好的水生态系统，最大限度避免水环境污染问题对水体和周边生态环境造成不利影响。
参考文献：
[1] 陈正新，何慧，郭春香.优化河道治理与水环境保护的措施分析[J].资源节约与环保，2021（3）：18-19.
[2] 李四强.水环境质量影响因素及水生态环境保护措施分析[J].资源节约与环保，2021（2）：24-25.
[3] 李王芳.分析河道治理改造中水环境保护现状及对策[J].低碳世界，2021（1）：15-16.
[4] 梁金媚.城市河道生态治理与环境保护探索[J].资源节约与环保，2020（12）：42-43.
[5] 陈释元，任宏超，陈小娟.城市河道综合治理与水环境保护[J].决策探索，2020（12）：80-81.
（责任编辑：刘宁宁）