摘 要：小型水利工程作為國家基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，對(duì)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展、保障防洪安全、改善區(qū)域水環(huán)境具有不可估量的價(jià)值。因此對(duì)現(xiàn)有小型水利工程進(jìn)行改造提升，以增強(qiáng)其效能、適應(yīng)性和可持續(xù)性，已成為水利建設(shè)領(lǐng)域的共識(shí)?；诖?，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(diǎn)，包括前期規(guī)劃設(shè)計(jì)、氣候變化適應(yīng)性、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、水下作業(yè)、復(fù)雜地質(zhì)施工以及資金籌措等方面，并對(duì)應(yīng)的提出了相關(guān)的應(yīng)對(duì)策略。

關(guān)鍵詞：小型水利工程；改造提升；泵站水閘；施工難點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TV512" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號(hào)：2096-6903（2025）01-0099-03

0 引言

小型水利工程，特別是農(nóng)村灌溉系統(tǒng)、小型水庫及城市排水設(shè)施，往往因建設(shè)年代久遠(yuǎn)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低、維護(hù)管理不足等問題，難以滿足當(dāng)前及未來的用水需求和防洪要求。小型水利工程的設(shè)施效率普遍低于大型系統(tǒng)，因此改造提升勢在必行。通過現(xiàn)代化改造，不僅可顯著提高水資源利用效率，還能增強(qiáng)對(duì)自然災(zāi)害的抵御能力，保障糧食安全，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。

1 泵站水閘施工難點(diǎn)分析

在小型水利工程改造提升中，泵站與水閘的建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及設(shè)計(jì)、施工、材料、技術(shù)等多個(gè)層面的緊密配合與協(xié)調(diào)。

1.1 前期規(guī)劃與設(shè)計(jì)難點(diǎn)

在小型水利工程改造提升的前期規(guī)劃與設(shè)計(jì)階段，面對(duì)復(fù)雜多變的自然條件與社會(huì)環(huán)境要求，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)需克服多項(xiàng)難點(diǎn)，確保方案的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性。但在實(shí)際情況中，小型水利工程改造提升在項(xiàng)目初期，成本估算與效益分析往往過于樂觀，忽視了長期運(yùn)維成本與環(huán)境外部性，導(dǎo)致工程經(jīng)濟(jì)性評(píng)估不準(zhǔn)確。低估對(duì)環(huán)境的影響，可能會(huì)在項(xiàng)目后期引發(fā)額外的補(bǔ)救成本和社會(huì)爭議[1]。

1.2 氣候變化適應(yīng)性

海平面上升、暴雨增多等極端天氣，對(duì)小型水利工程水閘的設(shè)計(jì)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(qiáng)的洪水壓力，還需具備靈活性，以適應(yīng)未來氣候的不確定性，如設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)的水位控制機(jī)制，增加生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能以緩解氣候變化影響。

1.3 數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為提升水利工程管理效率與智能化水平的關(guān)鍵。然而，目前許多小型水利工程泵站水閘建設(shè)項(xiàng)目在數(shù)字化應(yīng)用方面滯后，數(shù)據(jù)采集、處理與分析能力不足，難以實(shí)現(xiàn)真正的智能化管理。有效整合現(xiàn)有信息系統(tǒng)，提升數(shù)據(jù)處理與分析能力，形成智慧化決策支持系統(tǒng)，是當(dāng)前面臨的重大挑戰(zhàn)。

1.4 水下作業(yè)難點(diǎn)

施工期水下作業(yè)是小型水利工程改造提升中泵站與水閘建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，特別是在水閘基礎(chǔ)處理、泵站安裝等過程中，面臨著復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境、高技術(shù)要求及安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)施工團(tuán)隊(duì)的專業(yè)能力與技術(shù)支持提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。但水下作業(yè)易受水流、水溫、能見度變化等自然因素影響，潛水員長時(shí)間水下作業(yè)易引發(fā)減壓病等健康風(fēng)險(xiǎn)，因此對(duì)安全措施及緊急救援體系要求極高[2]。

1.5 地質(zhì)條件復(fù)雜性與基礎(chǔ)處理

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

1.6 資金籌集的挑戰(zhàn)

小型水利工程改造提升項(xiàng)目因規(guī)模相對(duì)較小，往往在吸引大規(guī)模投資方面不如大型項(xiàng)目那樣具有優(yōu)勢。而且這類工程多位于農(nóng)村或偏遠(yuǎn)地區(qū)，其直接經(jīng)濟(jì)效益可能不明顯，導(dǎo)致私人投資者興趣有限。

1.7 新材料和新技術(shù)應(yīng)用的挑戰(zhàn)

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

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(shù)應(yīng)用的有效性直接關(guān)系到工程的安全性、經(jīng)濟(jì)性及生態(tài)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(diǎn)，并據(jù)此提出了相應(yīng)的策略與建議[3]。

2.1 加強(qiáng)項(xiàng)目前期規(guī)劃

小型水利工程改造提升項(xiàng)目中，加強(qiáng)項(xiàng)目前期規(guī)劃是確保工程質(zhì)量和進(jìn)度、降低安全風(fēng)險(xiǎn)、實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)的關(guān)鍵所在。在項(xiàng)目規(guī)劃與評(píng)估中，要注重經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)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(qiáng)社區(qū)參與，確保工程得到廣泛的社會(huì)認(rèn)可與支持。

項(xiàng)目規(guī)劃與實(shí)施中，要加強(qiáng)與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的溝通與合作，確保項(xiàng)目符合地方發(fā)展需求，通過利益共享機(jī)制，提升民眾對(duì)工程的支持度和滿意度。并在設(shè)計(jì)過程中強(qiáng)化與業(yè)主、設(shè)計(jì)方、供應(yīng)商、地方政府、社區(qū)等多方溝通，通過建立利益相關(guān)者參與機(jī)制，確保各方需求和期望得到妥善處理，促進(jìn)項(xiàng)目順利進(jìn)行。

2.2 完善項(xiàng)目管理機(jī)制

在小型水利工程改造提升項(xiàng)目中，完善項(xiàng)目管理機(jī)制能確保項(xiàng)目可持續(xù)發(fā)展，不僅關(guān)乎工程本身的質(zhì)量與安全，也直接影響工程實(shí)施的效益。

具體主要包括以下5點(diǎn)：①進(jìn)度管理。應(yīng)用項(xiàng)目管理軟件如Primavera、Microsoft Project，建立項(xiàng)目計(jì)劃，跟蹤關(guān)鍵路徑，確保施工按計(jì)劃推進(jìn)。某水閘工程通過關(guān)鍵鏈管理，提前識(shí)別并解決了瓶頸，按時(shí)完成。②質(zhì)量管理。執(zhí)行ISO 9001質(zhì)量管理體系，進(jìn)行材料檢測、過程監(jiān)控、成品驗(yàn)收，確保工程質(zhì)量。采用數(shù)字化手段，如無人機(jī)巡檢、BIM模型對(duì)比，提高檢測效率。③風(fēng)險(xiǎn)與溝通。建立風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)機(jī)制，如風(fēng)險(xiǎn)儲(chǔ)備金、保險(xiǎn)策略，應(yīng)對(duì)不可預(yù)見事件。保持與政府、社區(qū)、農(nóng)業(yè)用戶溝通，及時(shí)調(diào)整施工安排，減少對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響。④精益施工。借鑒精益生產(chǎn)思想，減少浪費(fèi)，優(yōu)化施工流程，提高資源利用率。實(shí)施“即時(shí)”（Just-In-Time）物料供應(yīng)，減少庫存成本。推行“持續(xù)改進(jìn)”文化，鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)成員提出改進(jìn)建議，提升施工效率。⑤人才管理。加強(qiáng)水利人才隊(duì)伍建設(shè)，特別是提升項(xiàng)目管理、信息技術(shù)、環(huán)境科學(xué)等交叉領(lǐng)域人才的培養(yǎng)。積極參與國際交流與合作，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，共同應(yīng)對(duì)全球性水資源管理的挑戰(zhàn)[4]。

2.3 加強(qiáng)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，BIM、GIS、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、人工智能（AI）等技術(shù)在水閘建設(shè)中的廣泛應(yīng)用，顯著提升了施工管理的精細(xì)化與智能化水平。這些技術(shù)不僅提高了工程設(shè)計(jì)的精確度和施工效率，還有效減少了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，為實(shí)現(xiàn)綠色建造奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工的精確對(duì)接，BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技術(shù)被廣泛應(yīng)用。BIM通過三維建模，整合設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維信息，使設(shè)計(jì)意圖可視化、施工方能在虛擬環(huán)境中預(yù)演算施工過程，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工沖突，提前調(diào)整。例如，某大型泵站改造項(xiàng)目中，應(yīng)用BIM技術(shù)模擬施工流程，提前發(fā)現(xiàn)泵房結(jié)構(gòu)與管道布局沖突，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)，避免了現(xiàn)場修改，節(jié)約了約15%的成本，縮短了施工周期2個(gè)月。

2.4 加強(qiáng)水下作業(yè)管理

水下作業(yè)面臨水壓、能見度低、通信不便等難題，安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)高。建立完善的潛水作業(yè)規(guī)程，采用先進(jìn)的水下檢測與施工技術(shù)，如聲納掃描預(yù)判水下環(huán)境、ROV執(zhí)行初步作業(yè)等，對(duì)降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。

在某跨海大橋樁基施工中，通過部署ROV進(jìn)行前期水下探查，成功規(guī)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(jìn)技術(shù)與設(shè)備。利用現(xiàn)代水下機(jī)器人（ROV）和無人遙控潛水器（AUV）進(jìn)行水下勘探、測量與初步作業(yè)，減少潛水員直接暴露的風(fēng)險(xiǎn)。如在某水庫水閘加固項(xiàng)目中，ROV先行清理水下障礙物，為后續(xù)人工施工創(chuàng)造了有利條件。②專業(yè)化潛水團(tuán)隊(duì)建設(shè)。組建具備專業(yè)資質(zhì)、經(jīng)驗(yàn)豐富、訓(xùn)練有素的潛水員隊(duì)伍，并進(jìn)行定期復(fù)訓(xùn)，提升其應(yīng)對(duì)緊急情況的能力。在某泵站重建項(xiàng)目中，所有參與水下作業(yè)的潛水員均持有國際認(rèn)可的商業(yè)潛水證書，并接受過水下焊接與切割的專項(xiàng)培訓(xùn)。

2.5 加強(qiáng)復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工技術(shù)

小型水利工程往往位于地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域，如軟土地基、巖溶發(fā)育帶等，給施工帶來極大困難。采用樁基礎(chǔ)、旋噴樁、水泥土攪拌樁等技術(shù)可以有效加固地基，而隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）、盾構(gòu)技術(shù)則適用于穿越復(fù)雜地質(zhì)層。例如，南水北調(diào)工程中的多個(gè)泵站與水閘，通過精準(zhǔn)地質(zhì)勘探與定制化施工方案，成功克服了復(fù)雜地質(zhì)帶來的挑戰(zhàn)，確保了工程質(zhì)量與安全。

2.6 資金與項(xiàng)目管理

小型水利工程改造提升項(xiàng)目的資金籌集與項(xiàng)目管理是確保工程順利實(shí)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(duì)工程進(jìn)度、質(zhì)量和最終效益產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。良好的資金管理不僅能夠確保工程按時(shí)推進(jìn)，還能最大限度減少對(duì)周邊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活的負(fù)面影響，體現(xiàn)水利工程的公共價(jià)值和社會(huì)責(zé)任感。

資金籌集策略主要包括以下4個(gè)渠道：①政府資助。積極申請(qǐng)各級(jí)政府的水利專項(xiàng)基金、鄉(xiāng)村振興資金、生態(tài)補(bǔ)償資金等，是資金籌集的首選途徑。例如，某農(nóng)村灌溉泵站改造項(xiàng)目成功爭取到了國家發(fā)改委的水利基礎(chǔ)設(shè)施改造專項(xiàng)補(bǔ)貼，資金占比達(dá)項(xiàng)目總預(yù)算的30%。②政策支持。利用國家及地方政府的水利建設(shè)專項(xiàng)基金、農(nóng)業(yè)發(fā)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(shè)規(guī)劃，明確加大對(duì)小型水利工程改造提升的財(cái)政投入，部分項(xiàng)目可申請(qǐng)中央及省級(jí)財(cái)政補(bǔ)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(fā)行項(xiàng)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(cái)政壓力，同時(shí)引入了先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)。④創(chuàng)新融資。利用綠色金融工具，如綠色債券、水利建設(shè)專項(xiàng)基金，吸引環(huán)保意識(shí)強(qiáng)的投資人。某水處理廠改造項(xiàng)目發(fā)行了綠色債券，成功融資億元，用于技術(shù)升級(jí)和環(huán)保設(shè)施。

2.7 落實(shí)環(huán)境保護(hù)與水土保持措施

環(huán)境保護(hù)與水土保持是維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡的關(guān)鍵。依據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)編制科學(xué)的水土保持方案，采取生物措施（如植被恢復(fù)、生態(tài)護(hù)坡）與工程措施（如攔沙壩、排水系統(tǒng)）相結(jié)合的方式，可防止水土流失，保護(hù)和改善施工區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境。

具體有以下兩方面措施：①水體保護(hù)。為防止泥沙流失與水體污染，施工區(qū)周圍設(shè)置臨時(shí)沉淀池和過濾網(wǎng)，施工廢水需經(jīng)沉淀、凈化處理達(dá)標(biāo)后再排放。采用生態(tài)圍擋板減少施工對(duì)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(tài)浮床技術(shù)處理廢水，不僅凈化水質(zhì)，還促進(jìn)了微生物生長，體現(xiàn)了生態(tài)修復(fù)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(shè)防滲布、植草皮、臨時(shí)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(shè)置截水溝、擋土墻，保持水土穩(wěn)定。某山區(qū)水閘工程采用生態(tài)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(shù)與材料的應(yīng)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(shù)與材料的應(yīng)用成為提升工程效率、增強(qiáng)耐久性、優(yōu)化運(yùn)維管理的重要驅(qū)動(dòng)力。然而，這也伴隨著技術(shù)采納的挑戰(zhàn)，包括施工團(tuán)隊(duì)技能的更新、新技術(shù)與傳統(tǒng)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(shù)，如高性能混凝土、耐腐蝕合金、自動(dòng)化控制與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，雖然能提升工程效率與耐久性，但也帶來了技術(shù)應(yīng)用的挑戰(zhàn)，包括施工隊(duì)伍的培訓(xùn)、新舊技術(shù)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(qiáng)塑料替代金屬部件，顯著降低了維護(hù)成本，但初期的材料成本與施工適應(yīng)性是重要考慮。因此，推廣新材料需綜合考慮材料性價(jià)比、施工隊(duì)伍培訓(xùn)、標(biāo)準(zhǔn)化施工指南的制定。例如，荷蘭某泵站項(xiàng)目，大規(guī)模采用碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）替換傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)，顯著提高了結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性和壽命。盡管初期成本較高，但從長遠(yuǎn)看，其維護(hù)成本低，總體經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)。

3 結(jié)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(diǎn)，包括前期規(guī)劃設(shè)計(jì)、氣候變化適應(yīng)性、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、水下作業(yè)、復(fù)雜地質(zhì)施工以及資金籌措等方面，并對(duì)應(yīng)的提出了相關(guān)的應(yīng)對(duì)策略。小型水利工程改造提升是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要跨學(xué)科知識(shí)的融合、技術(shù)創(chuàng)新的應(yīng)用及精細(xì)化管理的實(shí)施。通過制定嚴(yán)格的施工管理策略，小型水利工程改造提升項(xiàng)目不僅能夠確保施工安全、提升工程質(zhì)量，還能最大限度地減少對(duì)自然環(huán)境的影響，促進(jìn)人與自然和諧共生，為后代留下寶貴的水資源和綠色生態(tài)環(huán)境。這些措施的綜合運(yùn)用，展現(xiàn)了現(xiàn)代水利工程建設(shè)的科學(xué)性、前瞻性和可持續(xù)性，是推動(dòng)水利工程現(xiàn)代化的重要路徑。

參考文獻(xiàn)

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

[2] 朱巍.探討水利建設(shè)中泵站水閘的施工質(zhì)量管理與技術(shù)運(yùn)用[J].居舍，2020（14）：163-163.

[3] 楊柳，柯賢婷.水利建設(shè)中泵站水閘的施工質(zhì)量管理與技術(shù)運(yùn)用[J].城市建設(shè)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(zhì)量管理與技術(shù)運(yùn)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。