水土保持理念在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

周 倩

（河南省開封市汴龍勘察設(shè)計(jì)中心，河南 開封 475000）

水利工程能夠控制、調(diào)配自然界的地表水和地下水資源，從而除害興利。然而，水利工程往往規(guī)模較大，耗時(shí)較長(zhǎng)，施工過程中對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境很容易造成影響。當(dāng)前，可持續(xù)發(fā)展理念逐漸深入人心，我國(guó)的水利工程建設(shè)工作也開始與可持續(xù)發(fā)展理念融合，民生水利、生態(tài)水利已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。把水土保持理念應(yīng)用到水利工程設(shè)計(jì)中，能夠減少水土流失，減少對(duì)環(huán)境的破壞，對(duì)于生態(tài)水利的建設(shè)具有重要意義。

1 水利工程水土流失的特點(diǎn)

1.1 點(diǎn)狀水利工程水土流失特點(diǎn)

點(diǎn)狀類型的水利工程如水庫(kù)、水利樞紐等，具有工程量大、工序復(fù)雜、修建耗時(shí)長(zhǎng)等特點(diǎn)，由于施工周期長(zhǎng)，施工地區(qū)容易遭遇臺(tái)風(fēng)、暴雨等自然災(zāi)害，水土流失現(xiàn)象也易被誘發(fā)。水利工程多在交通不太便利的地區(qū)進(jìn)行建設(shè)，工程施工前，一般都需花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間來準(zhǔn)備，例如平整施工場(chǎng)地、修筑進(jìn)場(chǎng)道路等，因此工程量和施工難度都較大，在這個(gè)階段，必須做好水土流失的預(yù)防工作，避免破壞地表植被[2]。此外，水利工程整體建設(shè)不僅僅只有工程主體建設(shè)，也包括水利淹沒區(qū)和移民安置區(qū)建設(shè)，因此水利工程就占據(jù)了大面積的土地，這些土地受工程的不良影響，植被損壞嚴(yán)重，從而導(dǎo)致水土流失。

1.2 線狀水利工程的水土流失特點(diǎn)

輸水工程渠道、灌溉工程是常見的線狀水利工程，這類工程的施工路線比較長(zhǎng)，從幾十公里到幾百公里不等，在如此長(zhǎng)的施工路線中，存在平原、丘陵、峽谷等多種地貌，也要據(jù)此構(gòu)建分散性較強(qiáng)的取料場(chǎng)、棄渣場(chǎng)等[3]。因此，容易導(dǎo)致線狀水利工程周邊水土流失。

2 水土保持理念在水利工程中的作用

近年來，環(huán)境污染、生態(tài)破壞等問題日益凸顯，我國(guó)對(duì)環(huán)境問題更加重視，尤其水土流失這一重點(diǎn)環(huán)境問題。水土保持對(duì)于控制水土流失現(xiàn)象具有重要意義，在水土流失嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)更是如此。湖北稊歸縣地處三峽庫(kù)區(qū)壩的庫(kù)首，1982年，由于環(huán)境破壞，已流失掉2030 km2的水土面積，經(jīng)過水土保持措施整改后，到2002年，流失掉的水土面積減少到1253.51 km2。每年，全國(guó)大概有500萬(wàn)t的土壤被侵蝕，流入溪河當(dāng)中，造成2170 t/km2水土受到侵蝕。還有其他很多水土流失嚴(yán)重區(qū)域，如兩河、泄灘、茅坪等，存在近70 km2的輕度流失、近460 km2的中度流失、逾725 km2的強(qiáng)度流失現(xiàn)象——該區(qū)域的人們應(yīng)當(dāng)高度重視水土流失問題。水土保持理念應(yīng)用于水利工程中，將有效地減少水土流失。

水土保持理念在水利工程中的作用主要表現(xiàn)如下：第一、能有效地預(yù)防各種自然災(zāi)害，例如泥石流、山體滑坡等，減小自然災(zāi)害對(duì)水利工程的破壞程度[4-5]。第二、水土保持理念能促使水利工程建設(shè)攔截更多的泥沙、增加塘庫(kù)蓄水量，從而實(shí)現(xiàn)控制水土流失量、提升工程效益的目的。同時(shí)，湖泊、水庫(kù)等的淤積會(huì)減少，水利工程的使用壽命能有效延長(zhǎng)。第三，將水土保持理念應(yīng)用于水利工程建設(shè)中，洪澇災(zāi)害會(huì)減少，土壤的入滲量從而提升，枯水季節(jié)的徑流年際變化也會(huì)更小，能補(bǔ)充徑流，提升豐水季節(jié)的防洪能力。第四，在水土保持理念的貫徹下，水環(huán)境質(zhì)量將得到改善。水土保持是以保護(hù)水源為出發(fā)點(diǎn)，小流域綜合治理有利于生態(tài)修復(fù)[6]。總之，水土保持理念在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可有效的構(gòu)建完整的生態(tài)環(huán)境保護(hù)體系，改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

3 水土保持理念在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用措施

3.1 優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

水利工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，應(yīng)用水土保持理念，將地表擾動(dòng)和挖填的土石方量控制在一個(gè)小范圍內(nèi)。對(duì)于不同的水利工程結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案來減少水土流失。①設(shè)計(jì)水庫(kù)大壩，由于混凝土壩對(duì)周邊環(huán)境的破壞影響最小，應(yīng)該優(yōu)先考慮采用此工程結(jié)構(gòu)。同時(shí)考慮當(dāng)?shù)氐牡匦?、水文、地質(zhì)等一系列條件是否滿足工程結(jié)構(gòu)的基本要求。若混凝土壩不能采用，再考慮采用面板堆石壩等其他工程結(jié)構(gòu)；②輸水工程設(shè)計(jì)中，對(duì)于深挖渠段、高填渠段等部分渠段，應(yīng)重點(diǎn)在高填方案、渡槽方案、隧洞方案和深挖方案中進(jìn)行比選，優(yōu)先考慮渡槽或隧洞方案，減少大開挖和大回填，控制施工成本，減少對(duì)周邊環(huán)境的破壞，預(yù)防水土流失；③圍堰設(shè)計(jì)中，應(yīng)優(yōu)先考慮采用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好的鋼圍堰，減少傳統(tǒng)土石圍堰的應(yīng)用；④堤防工程設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的堤防通常采取1∶3的邊坡坡率，但最終的設(shè)計(jì)坡率，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和大量計(jì)算進(jìn)行確定，比如說部分堤防的邊坡坡率可以設(shè)計(jì)成1∶2的坡率，減少水土流失。總之，上述工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法充分體現(xiàn)了水土保持理念的應(yīng)用，盡可能減少水利工程施工過程產(chǎn)生的殘?jiān)腿⊥亮?，做好水利工程周邊的生態(tài)景觀保護(hù)。

3.2 優(yōu)化工程邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)

水利工程中用于邊坡防護(hù)的主要措施有漿砌石護(hù)坡、噴混凝土護(hù)坡等，水土保持理念充分地應(yīng)用于邊坡防護(hù)，則可以采取噴混植生植物護(hù)坡、蜂巢式網(wǎng)格植草護(hù)坡等護(hù)坡形式，在美化生態(tài)景觀的同時(shí)也能減少水土流失。例如在四川省的國(guó)電大渡河水電站就采用高邊坡防護(hù)；長(zhǎng)江三峽五級(jí)船閘下游引航道邊坡防護(hù)工程中應(yīng)用噴混植生植物護(hù)坡。因此，在設(shè)計(jì)邊坡防護(hù)時(shí)，要結(jié)合工程的實(shí)際情況，客觀又科學(xué)地設(shè)計(jì)邊坡的防護(hù)形式，這樣才能維護(hù)生態(tài)景觀、控制水土流失[7]。

3.3 優(yōu)化工程土石方平衡設(shè)計(jì)

水利工程的建設(shè)中，土石方平衡性具有關(guān)鍵意義，而土石方平衡性是與水利工程的棄渣量、借土方量息息相關(guān)的，所以，對(duì)土石方平衡進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要把水土保持理念貫穿其中，盡可能地減少借土方量，并以挖代填。設(shè)計(jì)人員同時(shí)也要全方位地了解其他工序?qū)τ谕潦接昧康那闆r，并合理的優(yōu)化各個(gè)工序土石方的平衡。比如在堤防工程中，有一部分土石方是用于清基的，要分析其被直接利用的可能性；此外，在利用這些土石方時(shí)，必須要綜合考慮多種用途，比如可以用在摻灰工藝的基礎(chǔ)上，減少摻灰工藝廢渣的用量，也能減少所需要的取土量。另外，在引水渠道工程中，設(shè)計(jì)也應(yīng)遵循水土保持的理念，優(yōu)化渠道高程，做好土石方的平衡設(shè)計(jì)，把回填量和開挖量控制住。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，我國(guó)在構(gòu)建生態(tài)水利工程上傾注了頗多心思和汗水。在設(shè)計(jì)和建設(shè)水利工程的過程中，要堅(jiān)持貫徹水土保持生態(tài)理念，把水土保持切實(shí)應(yīng)用于水利工程建設(shè)中。從分析水土流失造成的生態(tài)影響等問題入手，從而設(shè)計(jì)出更生態(tài)、環(huán)保的水利工程。在設(shè)計(jì)水利工程的過程中，設(shè)計(jì)人員要能夠采取有效措施調(diào)整工程設(shè)計(jì)方案，確保有效預(yù)防和控制水利工程施工中的水土流失現(xiàn)象，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的有效恢復(fù)奠定良好基礎(chǔ)，這不僅對(duì)水利工程的建設(shè)具有重要影響，對(duì)于該地區(qū)和整個(gè)國(guó)家的生態(tài)環(huán)境都有重要意義。