水土保持理念下水利水電工程設(shè)計(jì)分析

羅家林

（元陽縣水務(wù)局，云南 紅河 662400）

水利水電工程建設(shè)在我國的民生領(lǐng)域占據(jù)著重要地位，但是實(shí)際的施工工作可能會(huì)破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。近年來，我國的水利水電工程建設(shè)步伐加快，為人們生活質(zhì)量水平的提高打下了基礎(chǔ)。水利水電工程的工程量較大，涉及面廣，容易在施工過程中造成對(duì)生態(tài)的破壞，導(dǎo)致水土流失等問題的發(fā)生。相關(guān)的建設(shè)單位應(yīng)引入可持續(xù)發(fā)展思想，以積極態(tài)度應(yīng)對(duì)生態(tài)問題，從水土保持理念出發(fā)，完善水利水電工程的設(shè)計(jì)，避免人為造成二次水土流失現(xiàn)象的發(fā)生。

1 水土保持概述

1.1 水土保持的重要性

近年來，我國環(huán)保問題日益突出，其中水土流失是較為嚴(yán)重的問題之一。引發(fā)水土流失的原因主要有兩種：一是我國的地形地貌較為復(fù)雜，氣候類型復(fù)雜多樣；二是人類大規(guī)模的生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)破壞了植被，導(dǎo)致植被覆蓋率低下，耕地沙漠化、石漠化，引發(fā)水土流失[1]。水土流失容易誘發(fā)霧霾、泥石流和山體滑坡等災(zāi)害，威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此，應(yīng)樹立可持續(xù)發(fā)展思想和水土保持理念，積極治理水土流失，維護(hù)人民群眾的長遠(yuǎn)利益。

1.2 水土保持的理念

水利水電工程建設(shè)中，管理和施工人員應(yīng)樹立水土保持理念，合理利用各類自然資源，重視環(huán)境的保護(hù)工作。水土保持理念要求管理者和施工人員領(lǐng)悟環(huán)境保護(hù)的重要性，用實(shí)際行動(dòng)踐行這種理念，針對(duì)施工過程中可能出現(xiàn)的突發(fā)情況做好預(yù)防措施，在保證順利施工的基礎(chǔ)上降低自然資源的損耗。在水利水電工程建設(shè)中樹立水土保持理念有著多種優(yōu)點(diǎn)：第一，水土保持可以預(yù)防山體滑坡和泥石流等災(zāi)害的發(fā)生，減少對(duì)工程的破壞；第二，水土保持可以提高塘庫等設(shè)施的蓄水量，有利于提升工程的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益；第三，水土保持可在枯水期對(duì)徑流進(jìn)行補(bǔ)充，在汛期可提升防洪能力，有效減少洪澇災(zāi)害；第四，水土保持有助于提升水資源的環(huán)境質(zhì)量。在水土保持理念的指導(dǎo)下，水利水電工程建設(shè)可以保護(hù)生態(tài)，治理小流域，完善環(huán)境的保護(hù)體系。

2 水利水電工程對(duì)水土環(huán)境的影響

水利水電工程的建設(shè)需要大量的土、石、砂等材料，取料過程中容易破壞當(dāng)?shù)氐牡乇碇脖唬粝碌耐寥缹虞^為松散，巖石層容易風(fēng)化，蓄水能力下降，抗侵蝕能力降低。一旦遇到暴雨等惡劣天氣，很可能造成嚴(yán)重的水土流失，破壞當(dāng)?shù)氐淖匀痪坝^，且難以恢復(fù)。此外，水利水電工程的防護(hù)坡、大壩肩、施工通道等配套設(shè)施極大改變了原有的地貌特征，地表的水土保持能力發(fā)生較大變化，人為造成二次水土流失。

3 水利水電工程中水土流失的主要特點(diǎn)

水利水電工程包括線性水利水電工程和點(diǎn)狀水利水電工程。其中，線性水利水電工程主要指的是管道、河道、渠道等，此類工程的施工路線通常長達(dá)幾十至上千公里，施工情況復(fù)雜，可能會(huì)遇到平原、丘陵等多種地貌，并需要取料場(chǎng)、廢渣場(chǎng)和蓄水池等多種配套設(shè)施的建設(shè)[2]。因此，沿著整個(gè)工程線均有出現(xiàn)水土流失現(xiàn)象的可能性，存在較高的控制難度，應(yīng)結(jié)合工程的特點(diǎn)和實(shí)際的施工情況進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，制定預(yù)防措施。

點(diǎn)狀水利水電工程包括水壩、水庫等，此類工程的施工周期較長，工程量較大，工序較復(fù)雜，施工過程中容易受到暴雨、臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣的影響，導(dǎo)致水土流失的出現(xiàn)。點(diǎn)狀水利水電工程的施工地點(diǎn)一般是在交通不便的山區(qū)，需要在施工準(zhǔn)備階段進(jìn)行大量清除和平整操作，并建立大量的配套設(shè)施，很容易破壞當(dāng)?shù)氐牡乇憝h(huán)境，影響土壤的抗侵蝕性[3]。因此，此類工程的施工準(zhǔn)備期是水土流失的關(guān)鍵預(yù)防階段，應(yīng)加大預(yù)防控制力度，做好水土保持工作。

4 水土保持理念在水利水電工程中的應(yīng)用

4.1 設(shè)計(jì)具有水土保持理念的施工方案

水利水電工程的水土保持工作應(yīng)根據(jù)實(shí)地調(diào)研情況，以保護(hù)生態(tài)環(huán)境為目的，因地制宜采用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案。生態(tài)環(huán)境的破壞主要與氣候和植被有關(guān)，前者無法被人類左右，設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)從植被保護(hù)角度切入，配合工程防護(hù)措施，防止水土流失。在水利水電工程水保方案設(shè)計(jì)過程中，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)聘請(qǐng)或安排專業(yè)人員對(duì)工程區(qū)域進(jìn)行調(diào)研，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)科學(xué)合理的水保方案；施工過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按水保方案要求進(jìn)行操作，杜絕按主觀意愿自行操作，人為造成水土流失；工程結(jié)束后，應(yīng)清理施工現(xiàn)場(chǎng)，修復(fù)植被，將廢棄物運(yùn)至專門存放地進(jìn)行處理，恢復(fù)其應(yīng)有的水土保持能力。

4.2 優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

建設(shè)單位應(yīng)在水土保持理念指導(dǎo)下，進(jìn)行水利水電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了降低對(duì)施工區(qū)域地表的破壞，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，盡量減少土石方開挖量，如當(dāng)工程所在區(qū)域的水文特征和地形條件等滿足要求時(shí)，可以使用挖填操作較少的混凝土壩體。在遇到需要高填、渡槽、深挖和隧道等施工地段時(shí)，水利水電工程的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)有比選方案，盡量選擇破壞較小的方案，如表1所示。

表1 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對(duì)比表

根據(jù)表1所示，渡槽和隧道地表施工量相對(duì)較小，可以減少對(duì)地表的破壞，提高水土保持能力，在滿足施工條件的前提下可以優(yōu)先采取該種措施。此外，水利水電工程涉及圍堰操作時(shí)，傳統(tǒng)方法主要以土石圍堰為主，對(duì)地表的破壞性比較大，應(yīng)考慮鋼結(jié)構(gòu)圍堰施工，減少對(duì)地表的破壞?？茖W(xué)、合理的工程設(shè)計(jì)，在工程建設(shè)中能減少工程所需的土方量和施工占地面積，有助于減少對(duì)地表的擾動(dòng)和植被的破壞。

4.3 優(yōu)化邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)方案

水利水電工程的邊坡防護(hù)一般有植草護(hù)坡、混凝土護(hù)坡和漿砌石護(hù)坡等措施，方案應(yīng)體現(xiàn)生態(tài)、綠色、環(huán)保理念，與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，避免選用對(duì)地表破壞較大的混凝土護(hù)坡和漿砌石護(hù)坡，而使用蜂巢式、掛網(wǎng)式植草等生態(tài)型護(hù)坡，有利于恢復(fù)施工區(qū)域的生態(tài)景觀，提升工程的生態(tài)效益，如我國四川省的國電大渡河水電站、三峽的五級(jí)船閘下游引航道等工程的邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)均采用了利用生態(tài)保護(hù)的環(huán)保護(hù)坡。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際調(diào)研情況進(jìn)行邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)，以水土保持理念為指導(dǎo)，盡量選用生態(tài)型護(hù)坡。

4.4 注重土石方平衡

土石方平衡對(duì)水利水電工程的棄渣和土方量有著重要影響，是工程設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考量的因素之一。在進(jìn)行水土保持設(shè)計(jì)時(shí)，土石方平衡應(yīng)當(dāng)挖填平行和就地利用，盡量減少借方、替方的使用量，具體措施：第一，通過摻灰操作提高土石方的利用率；第二，根據(jù)土壤的性質(zhì)對(duì)清基過程中挖出的土方進(jìn)行再加工再利用；第三，建設(shè)引水渠道時(shí)，規(guī)避不必要的挖填，提升工程效率；第四，優(yōu)化局部邊坡設(shè)計(jì)比例，降低土方使用量。

4.5 優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)

施工組織設(shè)計(jì)對(duì)水利水電工程的臨時(shí)占地有著直接影響，施工組織的關(guān)鍵是減少擾動(dòng)，保證施工占地的合理性，禁止隨意擴(kuò)大占地范圍。當(dāng)工程需要同時(shí)進(jìn)行取土和棄渣操作時(shí)，應(yīng)對(duì)棄渣的臨時(shí)堆放和后期回填進(jìn)行分析，降低棄渣占地面積和恢復(fù)取土產(chǎn)生的土坑。分析施工的各道工序，靈活布置機(jī)械設(shè)備停放場(chǎng)、砂石原材料堆放場(chǎng)等施工場(chǎng)，減小對(duì)非施工區(qū)域的侵占。此外，對(duì)土方量較大的線性工程，應(yīng)當(dāng)對(duì)取土和棄渣進(jìn)行集中處置，降低施工區(qū)域的地表擾動(dòng)。施工結(jié)束后，要對(duì)臨時(shí)占用的區(qū)域進(jìn)行還原，保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。

4.6 優(yōu)化施工工藝

水利水電工程的施工工藝影響著所在區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，當(dāng)施工工藝較為粗放時(shí)，容易引發(fā)水土流失。實(shí)際施工過程中應(yīng)當(dāng)選用合理的施工工藝和施工方法，比如在大壩壩肩施工時(shí)，應(yīng)采用先攔擋后開挖的施工工藝，防止施工過程中人為造成二次水土流失；如果在建設(shè)引水管道時(shí)需要穿越河流或道路，可使用定向鉆施工工藝，減少擾動(dòng)面積和水土流失。施工完成后，應(yīng)清理施工垃圾，拆除圍堰，并將拆后的棄渣運(yùn)送到固定的堆放區(qū)域，恢復(fù)河道的排洪能力。

4.7 其他注意事項(xiàng)

做好水利水電工程的水土保持設(shè)計(jì)，還應(yīng)當(dāng)重視表土層保護(hù)和工程景觀設(shè)計(jì)。表土層含有植被生長所需的腐殖質(zhì)，是最為寶貴的土壤資源，各種養(yǎng)分充足，施工時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)表土層進(jìn)行剝離和存放保護(hù)，以備施工結(jié)束后，對(duì)施工臨時(shí)占地進(jìn)行復(fù)墾和植被恢復(fù)。此外，水利水電工程會(huì)導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)景觀發(fā)生改變，因此工程設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)重視觀賞性，可以在水土保持的理念下建設(shè)綠化長廊，形成生態(tài)型景觀，也可以按照當(dāng)?shù)厝宋沫h(huán)境與地形特征設(shè)計(jì)風(fēng)景園林，打造生態(tài)旅游特區(qū)。工程設(shè)計(jì)從生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、文化和社會(huì)等多個(gè)角度入手，既能保護(hù)生態(tài)環(huán)境，又能增加經(jīng)濟(jì)效益。

5 水土保持理念下水利水電工程設(shè)計(jì)原則

5.1 重視生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)

針對(duì)水利水電工程建設(shè)，應(yīng)當(dāng)建立科學(xué)合理的生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)體系，在人與自然和諧相處和水土保持理念的指導(dǎo)下，分析工程對(duì)社會(huì)發(fā)展和環(huán)境的影響。做好水利水電工程建設(shè)，應(yīng)對(duì)施工區(qū)域的人文和地形環(huán)境進(jìn)行調(diào)研，提前對(duì)有可能突發(fā)情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，合理設(shè)計(jì)施工永久占用區(qū)域和臨時(shí)占用區(qū)域。工程完成后，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工程周圍環(huán)境進(jìn)行再次評(píng)價(jià)，確保施工期間未對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。

5.2 重視植被覆蓋率

水利水電工程的施工過程難免對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成一定的影響，因此應(yīng)做好施工完成后的善后工作，通過種草和植樹等方法維持生物多樣性，保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)。建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦魏屯寥拉h(huán)境，選用存活率較高且生長快的植被作物種植，增加植被覆蓋率，從而做好水土保持工作。

6 結(jié)束語

水利水電工程關(guān)系著國計(jì)民生，是我國重要的基礎(chǔ)建設(shè)工程，設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，兼顧施工質(zhì)量與環(huán)境保護(hù)，樹立水土保持理念，并在施工準(zhǔn)備階段、施工過程中、施工完成后各個(gè)環(huán)節(jié)予以落實(shí)。同時(shí)，加強(qiáng)水保知識(shí)學(xué)習(xí)，對(duì)參與工程建設(shè)的管理和施工人員，進(jìn)行水土保持重要性宣傳和培訓(xùn)，提高其水保意識(shí)，在保證水利水電工程施工質(zhì)量的同時(shí)，保護(hù)好生態(tài)環(huán)境。