小型水利工程改造提升中泵站水閘施工難點探討

摘 要：小型水利工程作為國家基礎設施的重要組成部分，對于促進農業發展、保障防洪安全、改善區域水環境具有不可估量的價值。因此對現有小型水利工程進行改造提升，以增強其效能、適應性和可持續性，已成為水利建設領域的共識。基于此，簡要分析了小型水利工程改造提升中泵站水閘施工面臨的多重難點，包括前期規劃設計、氣候變化適應性、數字化轉型、水下作業、復雜地質施工以及資金籌措等方面，并對應的提出了相關的應對策略。

關鍵詞：小型水利工程；改造提升；泵站水閘；施工難點

中圖分類號：TV512" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2025）01-0099-03

0 引言

小型水利工程，特別是農村灌溉系統、小型水庫及城市排水設施，往往因建設年代久遠、設計標準偏低、維護管理不足等問題，難以滿足當前及未來的用水需求和防洪要求。小型水利工程的設施效率普遍低于大型系統，因此改造提升勢在必行。通過現代化改造，不僅可顯著提高水資源利用效率，還能增強對自然災害的抵御能力，保障糧食安全，促進農村經濟發展和社會穩定。

1 泵站水閘施工難點分析

在小型水利工程改造提升中，泵站與水閘的建設是一項系統工程，涉及設計、施工、材料、技術等多個層面的緊密配合與協調。

1.1 前期規劃與設計難點

在小型水利工程改造提升的前期規劃與設計階段，面對復雜多變的自然條件與社會環境要求，項目團隊需克服多項難點，確保方案的科學性、經濟性和可持續性。但在實際情況中，小型水利工程改造提升在項目初期，成本估算與效益分析往往過于樂觀，忽視了長期運維成本與環境外部性，導致工程經濟性評估不準確。低估對環境的影響，可能會在項目后期引發額外的補救成本和社會爭議[1]。

1.2 氣候變化適應性

海平面上升、暴雨增多等極端天氣，對小型水利工程水閘的設計與施工提出了更高要求。小型水利工程水閘不僅要能抵御更強的洪水壓力，還需具備靈活性，以適應未來氣候的不確定性，如設計可調節的水位控制機制，增加生態系統服務功能以緩解氣候變化影響。

1.3 數字化轉型需求

隨著大數據、人工智能、物聯網等技術的發展，數字化轉型成為提升水利工程管理效率與智能化水平的關鍵。然而，目前許多小型水利工程泵站水閘建設項目在數字化應用方面滯后，數據采集、處理與分析能力不足，難以實現真正的智能化管理。有效整合現有信息系統，提升數據處理與分析能力，形成智慧化決策支持系統，是當前面臨的重大挑戰。

1.4 水下作業難點

施工期水下作業是小型水利工程改造提升中泵站與水閘建設的關鍵環節，特別是在水閘基礎處理、泵站安裝等過程中，面臨著復雜的作業環境、高技術要求及安全風險，對施工團隊的專業能力與技術支持提出了嚴峻挑戰。但水下作業易受水流、水溫、能見度變化等自然因素影響，潛水員長時間水下作業易引發減壓病等健康風險，因此對安全措施及緊急救援體系要求極高[2]。

1.5 地質條件復雜性與基礎處理

小型水利工程改造提升，尤其是泵站與水閘的建設，經常面臨選址于自然環境復雜多變的河床或水域地帶。這些區域的地質構成多樣，常伴有軟土層、砂卵石層乃至溶洞等復雜地層結構，給施工帶來了巨大的挑戰。基礎處理成為工程初始最為棘手的難題，其核心在于確保不穩定地基的加固，以支持結構的長期穩定性和安全性。

1.6 資金籌集的挑戰

小型水利工程改造提升項目因規模相對較小，往往在吸引大規模投資方面不如大型項目那樣具有優勢。而且這類工程多位于農村或偏遠地區，其直接經濟效益可能不明顯，導致私人投資者興趣有限。

1.7 新材料和新技術應用的挑戰

新型材料如高性能混凝土、玻璃纖維增強塑料（FRP）、耐腐蝕合金等，因其強度高、耐久性好、輕量化等特性，在泵站與水閘建設中展現出巨大潛力。然而，新材料的應用也面臨著成本、施工技術等方面的挑戰。

2 泵站水閘施工管理策略

水閘作為水利工程的重要組成部分，其施工管理與技術應用的有效性直接關系到工程的安全性、經濟性及生態兼容性。通過綜合分析，揭示了小型水利工程改造提升中泵站水閘施工難點，并據此提出了相應的策略與建議[3]。

2.1 加強項目前期規劃

小型水利工程改造提升項目中，加強項目前期規劃是確保工程質量和進度、降低安全風險、實現項目目標的關鍵所在。在項目規劃與評估中，要注重經濟、社會、環境三者之間的平衡，采用生命周期成本分析，考慮工程的長期效益，并加強社區參與，確保工程得到廣泛的社會認可與支持。

項目規劃與實施中，要加強與當地社區的溝通與合作，確保項目符合地方發展需求，通過利益共享機制，提升民眾對工程的支持度和滿意度。并在設計過程中強化與業主、設計方、供應商、地方政府、社區等多方溝通，通過建立利益相關者參與機制，確保各方需求和期望得到妥善處理，促進項目順利進行。

2.2 完善項目管理機制

在小型水利工程改造提升項目中，完善項目管理機制能確保項目可持續發展，不僅關乎工程本身的質量與安全，也直接影響工程實施的效益。

具體主要包括以下5點：①進度管理。應用項目管理軟件如Primavera、Microsoft Project，建立項目計劃，跟蹤關鍵路徑，確保施工按計劃推進。某水閘工程通過關鍵鏈管理，提前識別并解決了瓶頸，按時完成。②質量管理。執行ISO 9001質量管理體系，進行材料檢測、過程監控、成品驗收，確保工程質量。采用數字化手段，如無人機巡檢、BIM模型對比，提高檢測效率。③風險與溝通。建立風險應對機制，如風險儲備金、保險策略，應對不可預見事件。保持與政府、社區、農業用戶溝通，及時調整施工安排，減少對農業生產影響。④精益施工。借鑒精益生產思想，減少浪費，優化施工流程，提高資源利用率。實施“即時”（Just-In-Time）物料供應，減少庫存成本。推行“持續改進”文化，鼓勵團隊成員提出改進建議，提升施工效率。⑤人才管理。加強水利人才隊伍建設，特別是提升項目管理、信息技術、環境科學等交叉領域人才的培養。積極參與國際交流與合作，引進先進技術和管理經驗，共同應對全球性水資源管理的挑戰[4]。

2.3 加強數字化技術的應用

隨著信息技術的飛速發展，BIM、GIS、物聯網（IoT）、人工智能（AI）等技術在水閘建設中的廣泛應用，顯著提升了施工管理的精細化與智能化水平。這些技術不僅提高了工程設計的精確度和施工效率，還有效減少了資源浪費和環境污染，為實現綠色建造奠定了堅實基礎。

為實現設計與施工的精確對接，BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技術被廣泛應用。BIM通過三維建模，整合設計、施工、運維信息，使設計意圖可視化、施工方能在虛擬環境中預演算施工過程，發現設計與施工沖突，提前調整。例如，某大型泵站改造項目中，應用BIM技術模擬施工流程，提前發現泵房結構與管道布局沖突，及時調整設計，避免了現場修改，節約了約15%的成本，縮短了施工周期2個月。

2.4 加強水下作業管理

水下作業面臨水壓、能見度低、通信不便等難題，安全風險系數高。建立完善的潛水作業規程，采用先進的水下檢測與施工技術，如聲納掃描預判水下環境、ROV執行初步作業等，對降低作業風險至關重要。

在某跨海大橋樁基施工中，通過部署ROV進行前期水下探查，成功規避了海底電纜沖突，保障了施工安全。具體采取以下2方面措施：①采用先進技術與設備。利用現代水下機器人（ROV）和無人遙控潛水器（AUV）進行水下勘探、測量與初步作業，減少潛水員直接暴露的風險。如在某水庫水閘加固項目中，ROV先行清理水下障礙物，為后續人工施工創造了有利條件。②專業化潛水團隊建設。組建具備專業資質、經驗豐富、訓練有素的潛水員隊伍，并進行定期復訓，提升其應對緊急情況的能力。在某泵站重建項目中，所有參與水下作業的潛水員均持有國際認可的商業潛水證書，并接受過水下焊接與切割的專項培訓。

2.5 加強復雜地質條件下的施工技術

小型水利工程往往位于地質條件復雜的區域，如軟土地基、巖溶發育帶等，給施工帶來極大困難。采用樁基礎、旋噴樁、水泥土攪拌樁等技術可以有效加固地基，而隧道掘進機（TBM）、盾構技術則適用于穿越復雜地質層。例如，南水北調工程中的多個泵站與水閘，通過精準地質勘探與定制化施工方案，成功克服了復雜地質帶來的挑戰，確保了工程質量與安全。

2.6 資金與項目管理

小型水利工程改造提升項目的資金籌集與項目管理是確保工程順利實施的命脈所在，涉及資金的籌措、合理分配、有效管理和成本控制等多方面，對工程進度、質量和最終效益產生深遠影響。良好的資金管理不僅能夠確保工程按時推進，還能最大限度減少對周邊農業生產和居民生活的負面影響，體現水利工程的公共價值和社會責任感。

資金籌集策略主要包括以下4個渠道：①政府資助。積極申請各級政府的水利專項基金、鄉村振興資金、生態補償資金等，是資金籌集的首選途徑。例如，某農村灌溉泵站改造項目成功爭取到了國家發改委的水利基礎設施改造專項補貼，資金占比達項目總預算的30%。②政策支持。利用國家及地方政府的水利建設專項基金、農業發展基金等，是主要的資金來源之一。例如，“十四五”期間水利建設規劃，明確加大對小型水利工程改造提升的財政投入，部分項目可申請中央及省級財政補助，有效緩解資金壓力。③民間投資。通過PPP模式（公私合營合作）、眾籌、發行項目債券等形式吸引民間資本。英國某水閘重建工程采用PPP模式，吸引私人投資占比45%，減輕了政府財政壓力，同時引入了先進的管理經驗。④創新融資。利用綠色金融工具，如綠色債券、水利建設專項基金，吸引環保意識強的投資人。某水處理廠改造項目發行了綠色債券，成功融資億元，用于技術升級和環保設施。

2.7 落實環境保護與水土保持措施

環境保護與水土保持是維護區域生態平衡的關鍵。依據項目特點編制科學的水土保持方案，采取生物措施（如植被恢復、生態護坡）與工程措施（如攔沙壩、排水系統）相結合的方式，可防止水土流失，保護和改善施工區及周邊生態環境。

具體有以下兩方面措施：①水體保護。為防止泥沙流失與水體污染，施工區周圍設置臨時沉淀池和過濾網，施工廢水需經沉淀、凈化處理達標后再排放。采用生態圍擋板減少施工對水體的直接沖擊，保持水體清潔。如在某河流泵站施工中，采用生態浮床技術處理廢水，不僅凈化水質，還促進了微生物生長，體現了生態修復理念。②土壤侵蝕控制。施工過程中，可采取水土保持措施，如鋪設防滲布、植草皮、臨時植草皮，減少土壤裸露，控制水土流失。在斜坡地段，采用梯田式施工，設置截水溝、擋土墻，保持水土穩定。某山區水閘工程采用生態袋裝土植生毯，快速綠化邊坡，有效控制了水土流失。

2.8 新技術與材料的應用

在小型水利工程改造提升，尤其是泵站與水閘工程中，新技術與材料的應用成為提升工程效率、增強耐久性、優化運維管理的重要驅動力。然而，這也伴隨著技術采納的挑戰，包括施工團隊技能的更新、新技術與傳統工藝的融合以及成本控制等多方面的考量。

采用新型材料與技術，如高性能混凝土、耐腐蝕合金、自動化控制與遠程監控系統，雖然能提升工程效率與耐久性，但也帶來了技術應用的挑戰，包括施工隊伍的培訓、新舊技術融合、成本控制等。如德國某泵站改造中，通過使用碳纖維增強塑料替代金屬部件，顯著降低了維護成本，但初期的材料成本與施工適應性是重要考慮。因此，推廣新材料需綜合考慮材料性價比、施工隊伍培訓、標準化施工指南的制定。例如，荷蘭某泵站項目，大規模采用碳纖維增強聚合物（CFRP）替換傳統鋼結構，顯著提高了結構的耐腐蝕性和壽命。盡管初期成本較高，但從長遠看，其維護成本低，總體經濟性更優。

3 結束語

本文簡要分析了小型水利工程改造提升中泵站水閘施工面臨的多重難點，包括前期規劃設計、氣候變化適應性、數字化轉型、水下作業、復雜地質施工以及資金籌措等方面，并對應的提出了相關的應對策略。小型水利工程改造提升是一個系統工程，需要跨學科知識的融合、技術創新的應用及精細化管理的實施。通過制定嚴格的施工管理策略，小型水利工程改造提升項目不僅能夠確保施工安全、提升工程質量，還能最大限度地減少對自然環境的影響，促進人與自然和諧共生，為后代留下寶貴的水資源和綠色生態環境。這些措施的綜合運用，展現了現代水利工程建設的科學性、前瞻性和可持續性，是推動水利工程現代化的重要路徑。

參考文獻

[1] 郭璐璐.泵站水閘施工存在的質量問題及技術管理措施探討[J].工程技術研究，2021，6（21）：195-196.

[2] 朱巍.探討水利建設中泵站水閘的施工質量管理與技術運用[J].居舍，2020（14）：163-163.

[3] 楊柳，柯賢婷.水利建設中泵站水閘的施工質量管理與技術運用[J].城市建設理論研究（電子版），2019（20）：49.

[4] 黃勇東.水利工程中水閘泵站的施工質量管理與技術運用[J].低碳世界，2018（12）：134-135.

收稿日期：2024-05-30

作者簡介：李路（1991—），男，江蘇徐州人，本科，工程師，研究方向：水利工程。