綠色設(shè)計理念在水利工程中的應用研究

張笑程 華能西藏雅魯藏布江水電開發(fā)投資有限公司工程師

楊佐斌 華能西藏雅魯藏布江水電開發(fā)投資有限公司教授級高級工程師

1 引言

水利工程是一項重要的民生工程，對保障我國經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展和人民的安居樂業(yè)有著非常重要的作用。水利工程建設(shè)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)水資源的合理分配與使用，還能有效減少水災害的發(fā)生。因此，水利工程建設(shè)對于促進社會綠色發(fā)展具有非常重要的意義。水利工程建設(shè)具有占地面積廣、工程量大、建設(shè)周期長、施工難度大以及對生態(tài)環(huán)境的影響大等特點[1]。在水利工程的建設(shè)過程中，若不能注意對環(huán)境的保護和資源的節(jié)約，不僅會造成建設(shè)資源的浪費，還會對環(huán)境造成破壞。水利工程設(shè)計是水利工程建設(shè)的先決條件，對提高水利工程的施工質(zhì)量，實現(xiàn)水資源的調(diào)節(jié)作用有著非常重要的意義。在水利工程設(shè)計中貫徹綠色設(shè)計理念，不僅能充分發(fā)揮水利工程的作用，還能有效保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)人類和生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。隨著經(jīng)濟與科技的高速發(fā)展，人們在利用自然、改造自然等方面取得了較大的成果，但若不節(jié)制，必然會導致生態(tài)系統(tǒng)的破壞。在實施水利工程時，設(shè)計人員要合理地利用自然資源，還要尤其重視工程與生態(tài)系統(tǒng)的和諧統(tǒng)一。因此，基于綠色設(shè)計理念設(shè)計水利工程具有重要的現(xiàn)實意義。

2 綠色設(shè)計理念概述

綠色設(shè)計理念最早提出于20世紀60年代，并在工業(yè)設(shè)計中得到了廣泛的應用。綠色設(shè)計，又名環(huán)境設(shè)計，是指在所設(shè)計產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)，以保護環(huán)境、節(jié)約能源為原則，充分考慮產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用、廢棄中能保持低碳、環(huán)保的設(shè)計準則[2]。

在水利工程中應用綠色設(shè)計理念，是指在水利工程設(shè)計過程中充分考慮水利工程對環(huán)境資源的影響，優(yōu)化水利工程設(shè)計各項因素，從而確保水利工程的指標能夠滿足綠色環(huán)保的要求，同時有助于水利工程建成后對環(huán)境的科學修復[3]。在產(chǎn)品設(shè)計的全過程都要貫徹綠色設(shè)計的理念，基于保護環(huán)境的角度，在確保水利工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上，促進人與自然的和諧共存。

3 我國水利工程設(shè)計存在的問題

3.1 設(shè)計不當導致施工中產(chǎn)生污染

水利工程設(shè)計是水利工程施工和建設(shè)的基礎(chǔ)，若在水利工程設(shè)計時沒有進行充分考慮，沒有完全掌握水利工程周圍環(huán)境，將無法因地制宜地進行水利工程設(shè)計。更有部分設(shè)計人員自身的環(huán)保意識薄弱，沒有在設(shè)計過程中考慮到水利工程可能會造成的環(huán)境污染[4]。此外，由于水利工程的建設(shè)工程量較大，建設(shè)周期較長，不但會影響到施工區(qū)域的植被、綠化等，還會在施工過程中會產(chǎn)生大量的粉塵、噪聲等污染，對工程周圍的生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。部分水利工程為了追求施工進度，一味地追趕工期，會進一步加大水資源的污染程度，破壞原有的生態(tài)平衡。

3.2 竣工后影響周邊生態(tài)系統(tǒng)

如果水利工程施工后沒能按照要求修繕周圍環(huán)境，只是實施了簡單的恢復工作，就無法有效保障生態(tài)環(huán)境的修復。然而樹木、喬木等植被的生長比較緩慢，水資源的修復則需要更長的時間，所以恢復到原來的生態(tài)系統(tǒng)需要較長的時間[5]?，F(xiàn)階段水利工程施工后采取的生態(tài)環(huán)境恢復手段，不能使被破壞的生態(tài)環(huán)境得到有效恢復。

3.3 部分原材料的采集會引起污染問題

原材料質(zhì)量不僅對水利工程質(zhì)量有著直接的影響，還會對環(huán)境造成一定的污染。水利工程建設(shè)中常用的原材料以水泥、鋼筋和石材為主，這些原材料在制造過程中會消耗大量的資源，同時在生產(chǎn)過程中會造成環(huán)境污染，破壞生態(tài)環(huán)境。此外，水利工程建設(shè)需要的石材主要來源于山體挖掘，會破壞山體植被，造成水土流失。因此，在水利工程建設(shè)過程中需要樹立起綠色環(huán)保的理念，充分考慮原材料對環(huán)境造成的影響，選擇最優(yōu)的方案。

4 基于綠色設(shè)計理念的水利工程設(shè)計策略

4.1 強化應用綠色設(shè)計的意識

在進行水利工程設(shè)計時要充分融入綠色環(huán)保理念。水利工程設(shè)計人員在進行水利工程設(shè)計前，應到施工現(xiàn)場展開詳細調(diào)研，為水利工程設(shè)計打下基礎(chǔ)。水利工程設(shè)計人員應提高自身綠色設(shè)計和節(jié)能減排意識，不斷提升自身綜合素養(yǎng)，為水利工程設(shè)計中綠色環(huán)保理念的應用提供保障。環(huán)保理念不僅僅要體現(xiàn)在水利工程施工中，還要體現(xiàn)在施工的準備階段、完善階段、工程使用階段等。例如，要考慮到水利工程施工范圍內(nèi)棲息動物的遷徙以及魚類的保護，在水利工程使用階段還需要因地制宜地引入一些水生物，維護該區(qū)域的生態(tài)平衡。

4.2 減少施工中的環(huán)境污染問題

在水利工程中落實綠色環(huán)保理念，一方面對于經(jīng)濟和環(huán)境的和諧發(fā)展有重要意義，另一方面可以強化水利工程對環(huán)境的有效處理。比如，水利工程的建設(shè)區(qū)域，必須要禁止亂砍亂伐，可以通過樹木移植的方法保護現(xiàn)場的樹木，也就是在建設(shè)水利工程時，將樹木栽植在接近生活區(qū)域的區(qū)域，當水利工程竣工后，再移植樹木。為了防止水利工程組織施工破壞當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，可以在建設(shè)水利工程的準確時期，為棲息在水利工程建設(shè)區(qū)域內(nèi)的動物提供遷徙幫助[6]。比如，對魚梯、魚道等進行修建，當水利工程竣工后或者是水利工程正式投入使用后，把水生物引入到水庫中。將綠色設(shè)計理念融入到水利工程的設(shè)計當中，能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境和水利工程建設(shè)的深度融合起到積極的作用。在水利工程中推廣并應用綠色設(shè)計理念，能夠減少建設(shè)水利工程造成的環(huán)境破壞，減少資源消耗，節(jié)約資源。

4.3 加強對原材料采購的管理

盡管現(xiàn)階段各種環(huán)保、經(jīng)濟、新型的建筑材料在建筑中得到了廣泛應用，但在水利工程中的應用還不夠充分。對此，在進行水利工程設(shè)計時，應基于綠色環(huán)保理念，從水利工程的實際情況出發(fā)，盡可能地選擇環(huán)保、綠色材料[7]。合理的原材料能夠為水利工程建設(shè)質(zhì)量的提高提供保障，在水利工程中使用環(huán)保、綠色原材料，一方面可以大幅度減少水利工程使用的鋼筋、水泥量，另一方面便于對水利工程現(xiàn)場垃圾的清理。

需要注意的是，大部分的施工原材料是可以被二次利用的，例如壩坡剩余的石塊，可以用于加固壩腳，不但能夠降低消耗的原材料，同時還能加固水利工程，節(jié)約能源。使用施工材料時，還要做好對施工材料的動態(tài)監(jiān)控，加強監(jiān)督管理，嚴格把控材料的進場檢驗、監(jiān)理抽檢等過程，有效保障水利工程的建設(shè)質(zhì)量。

5 基于綠色設(shè)計理念的水利工程設(shè)計案例

某水利工程原來設(shè)計為3孔，每個孔的凈寬度為2.3 m，高度為3.5 m，控制流域的面積為18 km2，設(shè)計的流量為每秒25 m3，最高蓄水位達到30 m。由于該水利工程年久失修，導致閘門、上下游護坡等存在老化、破損等現(xiàn)象，需要進行重建。根據(jù)該水利工程實際情況，因地制宜，基于綠色設(shè)計理念，本著“綠色、科學、節(jié)能”的原則進行設(shè)計和施工。

第一，基于綠色設(shè)計理念做好水土保持。水利工程傳統(tǒng)的施工過程中，開挖土方、堆放廢棄土等經(jīng)常會破壞地表、造成水土流失。基于綠色設(shè)計理念，整合草皮與有關(guān)工程，在本水利工程開挖面上對草皮護坡結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，從而提高防護水土流失的效果。

第二，加強綠色環(huán)保設(shè)計。在傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計過程中，由于沒有能夠綜合考慮環(huán)境保護問題，在施工過程中所產(chǎn)生的廢水、污染物等會嚴重污染水體、空氣以及土壤等環(huán)境。因此，該水利工程通過綠色環(huán)保設(shè)計，采用智能化的傳感器技術(shù)和無線通信技術(shù)，當發(fā)現(xiàn)空氣污染或水資源污染時，可以在第一時間進行發(fā)送至控制中心，提示技術(shù)人員立即進行處理。此外，采用先進的污水處理技術(shù)和空氣精華技術(shù)，強化污水處理，減少施工垃圾對環(huán)境所造成的負面影響，營造良好的水利工程環(huán)境，提高水利工程綠色水平。

6 結(jié)語

水利工程作為國家基礎(chǔ)性工程，能夠?qū)崿F(xiàn)合理分配與使用水資源的目的，對社會健康發(fā)展具有非常重要的意義?；诰G色設(shè)計理念的水利工程設(shè)計，在確保水利工程質(zhì)量的同時，實現(xiàn)了與自然的和諧共存，為水利工程設(shè)計提供了新的思路。