生態(tài)工程原理在水利施工中的運用

（遼寧西北供水有限責任公司）

生態(tài)工程原理在水利施工中的運用

□牡蘭（遼寧西北供水有限責任公司）

文章首先從水污染、大氣污染、生態(tài)污染等方面分析了水利工程施工中常見的環(huán)境影響問題，在此基礎上對生態(tài)工程原理在解決水利施工環(huán)境影響問題中的運用進行論述，最后以一則工程實例驗證了生態(tài)工程原理的運用效果。以期通過文章的研究能夠推動我國水利事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

水利工程；施工；環(huán)境；生態(tài)工程

1 水利環(huán)境

1.1 水污染問題

水是人們賴以生存的根本，我國是一個水資源豐富的國家，但由于人口基數(shù)過大，致使人均水資源占有量較少。水利工程與水資源之間有著密切的關聯(lián)，項目施工中，常常會造成水污染問題，如水利工程施工會產(chǎn)生廢油、廢水，若是未經(jīng)處理直接排入到場地周圍的水環(huán)境當中，將會對水體造成嚴重的污染，對這一問題必須給予高度的重視，否則可用的水資源將會持續(xù)減少。

1.2 大氣污染問題

現(xiàn)階段，國內(nèi)的水利工程施工基本實現(xiàn)了機械化，雖然這在一定程度上加快了施工進度、提高了工程質(zhì)量，但機械設備使用中卻會排放出大量的尾氣，由此使大氣環(huán)境遭到了污染和破壞。不僅如此，大部分水利工程施工現(xiàn)場的地面多為土壤，大型機械設備從其上通過會導致塵土飛揚，若是遭遇大風天氣，則會使塵土隨風飄起，這些塵埃在對大氣環(huán)境造成污染的同時，隨著塵埃飄落，還會對水質(zhì)、植物帶來影響。

1.3 生態(tài)污染問題

水利工程施工中，由于部分作業(yè)人員的環(huán)境保護意識不高，從而對施工環(huán)境周圍的各種綠色植物、草坪等造成了破壞，影響了生態(tài)系統(tǒng)的完整性。不僅如此，有些水利工程的施工現(xiàn)場位于農(nóng)田附近，施工人員缺乏保護意識，容易影響種植物的正常生長，同時，還可能對濕地等環(huán)境造成破壞，由此會對棲息在該環(huán)境中的動植物造成影響，從而使生物多樣性被破壞。

2 生態(tài)工程原理的運用

2.1 生態(tài)工程概述

所謂的生態(tài)工程具體是指人類應用生態(tài)學、系統(tǒng)學的基本原理和方法，通過系統(tǒng)優(yōu)化設計和技術(shù)組合，對已經(jīng)遭受破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復及重建，同時，對污染和破壞環(huán)境的生產(chǎn)方式加以改進和完善，增強生態(tài)系統(tǒng)自身的生產(chǎn)力，促進人與自然環(huán)境和諧發(fā)展。運用生態(tài)工程原理的主要目的是防止環(huán)境污染，生態(tài)工程的特點可歸納為消耗小、效益大、污染少、可持續(xù)性強等，其基本原理是物質(zhì)循環(huán)再生、物種多樣性、協(xié)調(diào)與平衡、整體性。

2.2 生態(tài)工程原理的運用原則

借助生態(tài)工程原理解決水利施工中各類環(huán)境問題時，應當明確其運用的具體原則，由此能夠使生態(tài)工程的作用得以最大限度地發(fā)揮。

2.2.1 循環(huán)再生原則

水利工程施工中，不可避免地會產(chǎn)生一些施工垃圾、廢料等物質(zhì)，通過循環(huán)再生的原則，對這些廢棄的物質(zhì)進行處理，從而將之變廢為寶，由此除了能夠?qū)Νh(huán)境起到一定的保護作用之外，還能創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟效益。

2.2.2 協(xié)同發(fā)展原則

現(xiàn)階段，人類的生存環(huán)境正遭受嚴重的破壞，為有效解決這一問題，在水利工程施工中，必須處理好工程與環(huán)境之間的關系，遵循協(xié)同發(fā)展的原則，確保生態(tài)與經(jīng)濟兩大系統(tǒng)的良性循環(huán)，以此來推動社會持續(xù)發(fā)展。以往水利工程的施工管理是以質(zhì)量、進度、安全、成本四要素為核心，生態(tài)工程原理的運用，使施工管理的內(nèi)容發(fā)生了改變，需要增加環(huán)境保護，最大限度地降低施工過程對環(huán)境的破壞，減少或杜絕各類環(huán)境問題的發(fā)生。

2.2.3 共生互補原則

該原則具體是指在處理水利工程施工或運行與環(huán)境問題時，采用各種互惠互利、合作共存的手段及方法，對施工與環(huán)境進行規(guī)劃協(xié)調(diào)，從而實現(xiàn)效益的最優(yōu)組合。在水利工程項目建設中，不可避免地會涉及到土地的利用問題，開挖基礎所產(chǎn)生的廢棄土體需要占地堆放，同時工程運行過程中還需要有相應的生產(chǎn)及生活場所，它們也需要占地建設，若是能夠?qū)⒍呓Y(jié)合到一起考慮，則會使土地資源有所節(jié)約。

2.3 生態(tài)工程系統(tǒng)的運用

2.3.1 系統(tǒng)總體建設目標

在水利工程建設中，相關的施工活動于周圍環(huán)境之間通過物質(zhì)流的流通獲得聯(lián)系，由此便形成了水利施工區(qū)域范圍內(nèi)的生態(tài)工程系統(tǒng)。該系統(tǒng)建設的總體目標是為了實現(xiàn)水利工程經(jīng)濟效益、社會效益與環(huán)境效益、生態(tài)效益間的最佳組合，即效益最大化的目標。解決工程問題可以使工程效益最大化，并且還能大幅度減少對環(huán)境的不利影響，從而使生態(tài)效益最大化，這符合生態(tài)工程原理的運用原則。

2.3.2 系統(tǒng)優(yōu)化

從系統(tǒng)學的角度上講，生態(tài)工程系統(tǒng)是由工程區(qū)域范圍內(nèi)的生態(tài)及工程兩大系統(tǒng)組合而成，其中單一的系統(tǒng)已經(jīng)比較復雜，兩者的結(jié)合使系統(tǒng)的復雜性進一步增大。該系統(tǒng)以工程為中心，以穩(wěn)定運行為目標，遵循生態(tài)學的原理，實現(xiàn)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)最優(yōu)化的目標，具體如圖1所示。

圖1 生態(tài)工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化圖

對于水利工程施工而言，生態(tài)工程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)良好除了能夠增強其中物質(zhì)的循環(huán)性，使工程與生態(tài)兩大系統(tǒng)得以協(xié)調(diào)發(fā)展之外，還能使生態(tài)工程效益獲得顯著提升，從而有效解決施工中的各種環(huán)境問題。如，施工開挖產(chǎn)生的棄土對周邊環(huán)境的污染和破壞、開挖引起的水土流失等等，通過環(huán)保法規(guī)和工程措施，均可獲得有效的治理。

2.3.3 確定系統(tǒng)邊界

想要使生態(tài)工程系統(tǒng)在水利工程施工中的作用得以充分發(fā)揮，就必須保證系統(tǒng)邊界具備相對穩(wěn)定的條件，這既是前提也是基礎，具體包括土地面積、環(huán)境質(zhì)量、工程下游水資源的使用情況。對上述內(nèi)容的合理確定，可使生態(tài)工程系統(tǒng)在水利施工環(huán)境問題的解決中發(fā)揮出最大的作用。

2.3.4 系統(tǒng)層次

生態(tài)工程系統(tǒng)具有多層次的特點，每個層次由多個分區(qū)組合而成。

2.3.4.1 直接控制層

這是生態(tài)工程系統(tǒng)的第一層，也被稱之為調(diào)節(jié)層，如臨時建筑、主體工程的各個分部分項工程均包含在該層之內(nèi)，其按照最優(yōu)控制層發(fā)出的指令，對被控對象的生產(chǎn)過程及運行情況進行直接控制，力求將其中的各個變量維持在給定的設計值范圍內(nèi)。

2.3.4.2 監(jiān)控層

該層主要是按照預先給定的目標函數(shù)，通過數(shù)學建模，實現(xiàn)最優(yōu)控制。

2.3.4.3 自適應層

該層可以按照被控對象的基本特征及其具體的運行情況，對監(jiān)控層的數(shù)學模型進行優(yōu)化調(diào)整，從而保持系統(tǒng)的最優(yōu)運行。

3 工程實例

某水利樞紐工程是當?shù)氐闹攸c工程之一，總庫容量約為2.67億m3，水庫大壩采用的是堆石壩結(jié)構(gòu)，塊石的填筑量約為138萬m3，鑒于該工程的開挖及填方量較大，加之建設用地比較緊缺，致使施工用地規(guī)劃與管理成為工程建設的關鍵問題。為避免工程施工中對環(huán)境造成的不利影響，項目部組織相關人員對采料場、棄料場以及臨時建筑設施的布設情況進行了充分的分析論證，同時引入生態(tài)工程原理，編制了合理可行的方案，最終取得良好的生態(tài)經(jīng)濟效益。

一方面制定了料場合并的方案，原設計方案擬定上下游兩個料場，由于下游料場的施工道路需要占水田，并且還需要部分農(nóng)戶搬遷，加之布設兩個料場都無法達到有效的規(guī)模，因此，決定將料場合并，由此除了可以大幅度節(jié)約投資之外，還能避免移民征地對當?shù)卮迕竦挠绊?，具有一定的生態(tài)效益。另一方面，對棄土場及臨時設施建設用地進行統(tǒng)一規(guī)劃。原設計需要占用較多的土地，在運用生態(tài)工程系統(tǒng)后，遵循共生互補的原則，將大部分臨時設施布設在堆料場和采料場附近，從而縮短了棄土的運輸距離，避免了長距離運輸對環(huán)境的污染，施工用地也隨之減少，有效節(jié)約了資金，施工過程中的干擾問題隨之解決，生態(tài)環(huán)境效益進一步增大。

4 結(jié)論

綜上所述，水利工程施工建設中，會對環(huán)境造成一定程度的影響，由此加劇了環(huán)境的污染和破壞，這與國家大力提倡的環(huán)保理念相違背。為了在保證水利工程施工有序進行的同時，減輕對環(huán)境的影響，可對生態(tài)工程原理進行運用，借助生態(tài)工程系統(tǒng)，提升工程效益和生態(tài)效益，實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的目標。

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編輯：國立杰劉長垠

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