從水土保持角度分析優(yōu)化及控制水電工程設(shè)計(jì)

王　暢

(凌源市水務(wù)局，遼寧 凌源 122500)

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從水土保持角度分析優(yōu)化及控制水電工程設(shè)計(jì)

王暢

(凌源市水務(wù)局，遼寧 凌源 122500)

隨著國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷提倡，不斷深入，對(duì)于生態(tài)問(wèn)題，自然環(huán)境問(wèn)題的研究也在不斷進(jìn)行，各個(gè)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展與自然生態(tài)的結(jié)合密不可分。水是人類(lèi)賴以生存的源泉，換而言之，水土資源的合理利用，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的有效深入對(duì)于當(dāng)代人類(lèi)及后代有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，然而在水電建設(shè)工程中，往往由于不合理的設(shè)計(jì)使得該區(qū)域的生態(tài)遭到破壞，未采取科學(xué)合理的水土保持措施，使得區(qū)域大面積水土流失，因此在水電工程設(shè)計(jì)中的以水土保持為角度將對(duì)于當(dāng)代科學(xué)發(fā)展及后代可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的推動(dòng)作用。文章通過(guò)對(duì)晉城圍灘水電站的基本介紹，結(jié)合水土保持對(duì)于水電工程設(shè)計(jì)的重要現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)水土保持在水電工程設(shè)計(jì)過(guò)程中的具體結(jié)合問(wèn)題和實(shí)施策略做出簡(jiǎn)要分析，以至于在可持續(xù)發(fā)展的前提下，有效提高水資源對(duì)于人類(lèi)的利用效率。

水電工程；水土保持；工程設(shè)計(jì)；優(yōu)化和控制

國(guó)家一直強(qiáng)調(diào)科學(xué)發(fā)展觀對(duì)于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的重要現(xiàn)實(shí)意義，在水利水電方面更是如此。在人類(lèi)發(fā)展過(guò)程中，水資源是人類(lèi)生存及社會(huì)建設(shè)的生命之源。如何使水利建設(shè)與生態(tài)環(huán)境和諧相處對(duì)于人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在人類(lèi)社會(huì)建設(shè)過(guò)程中，既要使水電設(shè)施為人類(lèi)的利用效率最大化，又不可只顧發(fā)展，忽略生態(tài)建設(shè)的重要性[1]。人們必須要加強(qiáng)對(duì)于水資源保護(hù)和水土保持重要性的時(shí)代意識(shí)，從水土保持的角度優(yōu)化和控制水電工程的工程設(shè)計(jì)，在為當(dāng)代社會(huì)發(fā)展人類(lèi)進(jìn)步不斷貢獻(xiàn)的同時(shí)，兼顧后代可持續(xù)發(fā)展的利益，這樣以來(lái)，具有生態(tài)理念建設(shè)的水電設(shè)施，才可以對(duì)社會(huì)進(jìn)步人類(lèi)生存的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的推動(dòng)作用。

1　工程及工程區(qū)概況

圍灘水電站位于山西省晉城市澤州縣金村鎮(zhèn)圍灘村。該項(xiàng)目位于太行山脈的南端，工程區(qū)內(nèi)高嶺較多,溝谷縱橫，其海拔多在435～982.8 m的范圍內(nèi)，地貌多為溶蝕侵蝕低山和山間河谷地貌，氣候?qū)儆谂瘻貛О霛駶?rùn)氣候,多年平均降雨量為715.7 mm,土壤類(lèi)型主要為高原黃土,植被類(lèi)型區(qū)為次生灌草叢區(qū),該地域植被覆蓋度為60%以上。圍灘水電站為引水式,該水電站位于丹河干流上，樞紐建筑物是由溢流壩段，非溢流壩段和沖砂閘組成的漿砌石重力壩。最大壩高54.6;水庫(kù)正常蓄水位472.0 m,總庫(kù)容826 萬(wàn) m3;總長(zhǎng)度為104.5 m，圍灘水電站發(fā)電設(shè)計(jì)引水量為2.85 m3/s，其設(shè)計(jì)水頭為62.35 m，裝機(jī)功率為3×500 kW，年發(fā)電量在613 萬(wàn) kW·h。在供水工程方面，其年供水量1924 萬(wàn) m3，泵站設(shè)計(jì)流量0.61 m3/s。圍灘水電站在以發(fā)電，城市生活用水及工業(yè)用水供給之余，同時(shí)發(fā)展生態(tài)旅游業(yè)。另一方面就其建設(shè)工程而言，圍灘水電站的施工主要由樞紐大壩，電站廠房及發(fā)電引水供才等單元組成。工程占地總面積為40 hm2，其永久占地34.64 hm2，其余為臨時(shí)占地5.36 hm2，被庫(kù)區(qū)淹沒(méi)面積10 hm2。

2　項(xiàng)目區(qū)水土流失特點(diǎn)

一般來(lái)說(shuō)，在水電建設(shè)過(guò)程及其日后運(yùn)行中沒(méi)有雨各種自然因素的潛行存在，致使其難以避免水土流失現(xiàn)象的發(fā)生，在建設(shè)過(guò)程中[2]，人為的建設(shè)活動(dòng)會(huì)在很大程度上誘發(fā)，引發(fā)從而觸發(fā)水土流失現(xiàn)象的發(fā)生，雖然在未經(jīng)建設(shè)的原地貌情況下依然會(huì)發(fā)生水土流失的現(xiàn)象，但其與由于人為建筑開(kāi)發(fā)所引起的水土流失現(xiàn)象截然不同。圍灘水電站的水土流失主要由于在建筑施工過(guò)程中，其大型機(jī)械對(duì)于基礎(chǔ)開(kāi)挖，場(chǎng)地平整，現(xiàn)場(chǎng)道路建設(shè)及材料開(kāi)挖與運(yùn)輸?shù)葘?dǎo)致該區(qū)域地面松動(dòng)產(chǎn)生的，在水力及重力對(duì)土壤的侵蝕以外，對(duì)于水資源系統(tǒng)和特殊建筑工程也造成了嚴(yán)重的侵蝕，在地貌自然侵蝕過(guò)程中，天然地形由于建筑施工變成了認(rèn)為開(kāi)挖的土石邊坡，侵蝕對(duì)象的轉(zhuǎn)化從而使得該侵蝕時(shí)段主要以工程建設(shè)時(shí)期為主。

3　水電工程設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

就建筑物設(shè)計(jì)考慮方面而言，一般要把握其工程建設(shè)需求，工程運(yùn)行穩(wěn)定，工程質(zhì)量及施工進(jìn)度等方面的要求，從而來(lái)制定合理的施工組織設(shè)計(jì)并確定現(xiàn)場(chǎng)的施工布置。在防止水土流失方面一般考慮欠佳，在主體施工過(guò)程中，其大型機(jī)械對(duì)于基礎(chǔ)開(kāi)挖，場(chǎng)地平整，現(xiàn)場(chǎng)道路建設(shè)及材料開(kāi)挖與運(yùn)輸?shù)葘?dǎo)致該區(qū)域地面松動(dòng)從而引起水土流失現(xiàn)象的發(fā)生，雖然相關(guān)人員在施工過(guò)程中會(huì)采取一定的排水措施，邊坡防護(hù)防滑坡處理等措施會(huì)有效防止水土流失現(xiàn)象的發(fā)生，但這只是為了建筑本身的安全施工，沒(méi)有從建筑所在的整個(gè)區(qū)域環(huán)境進(jìn)行相關(guān)的防水土流失措施的設(shè)計(jì)制定。在水電站規(guī)劃建設(shè)之前，相關(guān)人員未進(jìn)行科學(xué)的選址工作或者說(shuō)選址工作做得不到位，在施工初期，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)輸?shù)缆返确矫娑紱](méi)有以防止水土流失為主導(dǎo)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)規(guī)劃，在施工過(guò)程中，對(duì)施工工藝上位未進(jìn)行科學(xué)的選擇，以上因素使得圍灘水電站在整個(gè)建設(shè)過(guò)程中及往后運(yùn)營(yíng)中都會(huì)存在水土流行現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)造成嚴(yán)重破壞及人們生活安全造成威脅，但以圍灘水電站目前建設(shè)運(yùn)行而看，通過(guò)查閱資料，其在工程建設(shè)及設(shè)計(jì)方面均存在優(yōu)化余地，從而很好的控制其水土流失的現(xiàn)象[3]。

4　優(yōu)化水電工程設(shè)計(jì)

鑒于圍灘水電站的以上因素，可以從以下方面對(duì)其工程設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化控制。

4.1在壩址選擇上進(jìn)行優(yōu)化

圍灘水電站所在區(qū)域高山較多，溝谷縱橫，泥石流較為頻發(fā)，在此進(jìn)行工程建設(shè)極易導(dǎo)致水土大量流失，從而對(duì)生態(tài)造成嚴(yán)重危害，對(duì)工程施工安全，施工質(zhì)量及施工進(jìn)度造成嚴(yán)重影響，科學(xué)合理對(duì)壩址進(jìn)行選擇可以有效減小由于工程施工所造成的地表振動(dòng)，當(dāng)?shù)氐闹脖黄茐某潭?，土石方開(kāi)挖量等。在對(duì)壩址進(jìn)行科學(xué)選擇中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，當(dāng)?shù)厝宋募八趨^(qū)域的經(jīng)濟(jì)狀況等因素進(jìn)行全面考慮，從具體的土石方開(kāi)挖量[4]，施工過(guò)程中所產(chǎn)生的廢渣量，擾動(dòng)地表面積及破壞植被量進(jìn)行衡量，進(jìn)而降低以上因素對(duì)水土流失現(xiàn)象的誘發(fā)程度。

4.2在施工道路選擇上進(jìn)行優(yōu)化

由于圍灘水電站位于太行山脈的南端，工程區(qū)內(nèi)高嶺較多,溝谷縱橫，其海拔多在435～982.8 m的范圍內(nèi)，地貌多為溶蝕侵蝕低山和山間河谷地貌，因此在施工階段對(duì)于道路的選擇布設(shè)較為復(fù)雜困難，只為施工方便進(jìn)行施工道路的選擇將會(huì)造成大量的植被破壞及水土大面積流失，因此必須在道路布設(shè)方面進(jìn)行優(yōu)化控制。從水土保持的角度出發(fā)，考慮到施工道路布設(shè)的重要性，在線路選擇布設(shè)過(guò)程中，應(yīng)該將施工設(shè)施及材料場(chǎng)廢料場(chǎng)布置在當(dāng)?shù)匾延械牡缆?，提高道路利用率，降低由于新修道路?duì)當(dāng)?shù)刂脖患八恋钠茐某潭龋谟龅叫枰咄诜礁咛罘降穆范?，必要時(shí)應(yīng)該采用隧道及橋梁等道路形式，從而減少道路施工中所產(chǎn)生的廢渣料，植被破壞面積及對(duì)地表的振動(dòng)程度[5]。

4.3對(duì)施工過(guò)程中所造成的地表振動(dòng)進(jìn)行面積控制

在施工過(guò)程中，大型機(jī)械對(duì)于基礎(chǔ)開(kāi)挖，場(chǎng)地平整，現(xiàn)場(chǎng)道路建設(shè)及材料開(kāi)挖與運(yùn)輸?shù)榷紩?huì)造成不同程度的地表振動(dòng)，以此在壩址及道路線路確定后，應(yīng)從相關(guān)建筑物的規(guī)劃布置，占地面積及施工方法等方面進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化。就占地面積優(yōu)化而言，由于固定占地面積的確定性，可以從臨時(shí)占地面積進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)施工工序及其時(shí)間長(zhǎng)度，可以將臨時(shí)施工占地面積適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行重復(fù)使用，例如可以將材料場(chǎng)進(jìn)行施工后期的廢料場(chǎng)轉(zhuǎn)換，廢料場(chǎng)可進(jìn)行施工用房的轉(zhuǎn)換[6]，以相關(guān)場(chǎng)地面積的減少上有效控制地表振動(dòng)面積。在施工道路建設(shè)優(yōu)化方面，可以適當(dāng)?shù)臏p少路基開(kāi)挖面，并進(jìn)行不穩(wěn)定邊坡防護(hù)，對(duì)廢渣廢料進(jìn)行及時(shí)清理，不宜在路面長(zhǎng)時(shí)間大量堆放。施工辦公及住宿用房盡量利用當(dāng)?shù)鼐用裼梅浚瑥亩苊庥捎谛陆▽?dǎo)致的地表振動(dòng)。

4.4水土流失的防治措施設(shè)計(jì)

在保持水土的同時(shí)，還應(yīng)采取必要的措施對(duì)水土流失進(jìn)行治理，科學(xué)合理的水土流失防治措施同樣是優(yōu)化和控制水電工程保持水土設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，也是其最終的措施方案。在對(duì)由于工程所誘發(fā)的水土流失區(qū)域，可采用人為的開(kāi)墾及恢復(fù)植被等措施對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)平衡進(jìn)行維護(hù)，自然環(huán)境經(jīng)行美化，由于土地的生產(chǎn)力是水土流失的關(guān)鍵隱私，因此應(yīng)加強(qiáng)植被恢復(fù)及復(fù)墾的工作，在水電工程方面應(yīng)該進(jìn)行攔擋，有效排水[7]，邊坡防護(hù)處理，對(duì)擾動(dòng)地表及施工場(chǎng)地進(jìn)行必要的防護(hù)，從而減低由于工程建設(shè)對(duì)水土資源的破壞，使得水土資源在生態(tài)環(huán)境及人們生活中得到最高效的利用。

5　結(jié)　論

綜上所述，在水電工程建設(shè)施工中對(duì)水土資源的危害巨大，因此保持水土資源與水電設(shè)施建設(shè)設(shè)計(jì)的有效融合已是必然趨勢(shì)，上文對(duì)圍灘水電站從各方面進(jìn)行水土流失的優(yōu)化與控制，可極大程度上改善該區(qū)域的水土流失現(xiàn)狀，此項(xiàng)工作任重道遠(yuǎn)，需要每位相關(guān)人員的精心籌劃。設(shè)計(jì)合理，工程布局及運(yùn)行與自然達(dá)到和諧相處是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程。它需要一個(gè)很全面的生態(tài)規(guī)劃，而且具有長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展性，設(shè)施運(yùn)行之后，使得水土資源得到有效利用，國(guó)家一直強(qiáng)調(diào)科學(xué)發(fā)展觀對(duì)于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的重要現(xiàn)實(shí)意義，在水利水電方面更是如此。在人類(lèi)發(fā)展過(guò)程中，水資源是人類(lèi)生存及社會(huì)建設(shè)的生命之源。如何使水利建設(shè)與生態(tài)環(huán)境和諧相處對(duì)于人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在人類(lèi)社會(huì)建設(shè)過(guò)程中，既要使水電設(shè)施為人類(lèi)的利用效率最大化，又不可只顧發(fā)展，忽略生態(tài)建設(shè)的重要性。人們必須要加強(qiáng)對(duì)于水資源保護(hù)和水土保持重要性的時(shí)代意識(shí)，從水土保持的角度優(yōu)化和控制水電工程的工程設(shè)計(jì)，從各個(gè)方面防治水土流失，只有做到這樣，水電設(shè)施對(duì)于造福于人民及社會(huì)長(zhǎng)期發(fā)展才具有積極意義。

[1]馬力,魏元芹,黃家文,劉暉,王瑩.從水土保持角度優(yōu)化和控制水電工程設(shè)計(jì)[J].水土保持應(yīng)用技術(shù),2009(02):40-42.

[2]曹云,付延敏.水土保持理念在水電工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2013(Z2):51-52.

[3]毛祥明.四川水電開(kāi)發(fā)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)研究[D].成都：四川師范大學(xué),2009.

[4]才業(yè)錦.重慶市水土保持措施效應(yīng)及小流域治理范式評(píng)價(jià)[D].重慶：西南大學(xué),2010.

[5]艾曉燕,徐廣軍.五花山水庫(kù)主體工程設(shè)計(jì)水土保持評(píng)價(jià)[J].中國(guó)水土保持科學(xué),2007(03):105-108，113.

[6]黃海濤.水電開(kāi)發(fā)中的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理研究[D].保定：華北電力大學(xué),2014.

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1007-7596(2016)07-0015-02

2016-05-12

王暢(1976-)，女，遼寧凌源人，工程師，從事水土保持、河道管理、水利規(guī)劃設(shè)計(jì)等工作。

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