水利水電工程設計中的水土保持理念探討

鄆城縣水務局 史艷玲

前言

隨著信息技術的不斷發(fā)展以及其在各個行業(yè)中的廣泛應用，水利信息化以及水利工程數字化等概念已滲透到水利水電工程規(guī)劃、設計、實施以及管理等各個環(huán)節(jié)。近幾年，較大規(guī)模水利水電工程都在規(guī)劃設計階段采用智能化和數字化設計。建設單位通過招標方式選定第三方，并圍繞工程功能定位進行工程建設管理、智能施工、工程安全監(jiān)控和智能分析，大范圍的系統(tǒng)應用決策，快速的應急響應和全面的交易管理都有先例可循。水土保持工作在水利部門中占有重要地位，水土保持管理部門近幾年進行水土保持信息系統(tǒng)建設和生產建設項目水土保持監(jiān)督管理系統(tǒng)建設、綜產建設項目水土保持綜合監(jiān)督信息化等方面進行了研究，但是到目前為止，專門為特定生產建設項目研發(fā)的水土保持信息系統(tǒng)尚不多見。

1 概述水土保持理念

1.1 水土保持概念

水土保持的概念主要是采取有效的防治措施，控制自然或人為活動造成的水土流失。目前，我國在小流域水土流失綜合治理方面積累了很多經驗。通過在小流域構建獨立的自然集水系統(tǒng)，發(fā)展多種多樣經濟，能夠有效緩解水土流失問題。

1.2 水土保持理念在水利水電工程設計中應用的重要性

在水利水電工程設計中，有效運用水土保持理念，進一步提升各類資源的利用率，針對工程建設過程中的突發(fā)環(huán)境問題制定專項可行的解決方案，對保障工程實施全過程的生態(tài)效益意義重大。

首先，水土保持措施能有效防止泥石流、滑坡等自然災害的發(fā)生，保障項目高質量高效發(fā)展。其次，水土保持理念還能夠進一步提升水利水電工程水庫和部分設施的蓄水能力，使水利水電工程得以在后期運營期間充分發(fā)揮水利服務功能。之后，水土保持理念還能夠有效提升水資源質量，規(guī)范小流域水土保持環(huán)節(jié)，構建完善的環(huán)境保護體系。最后，在水利工程設計過程中，優(yōu)質高效借助水土保持理念還能夠補充工程旱季徑流，從根本上進一步提升工程防洪水平，減少洪澇災害對地區(qū)經濟發(fā)展造成的不利影響。

2 水利工程建設期間水土流失特點

國內最早的土壤侵蝕表征為丘陵地區(qū)的水力侵蝕。1930年，水土流失的概念由歐美傳入我國，水土流失的概念和范圍不斷擴大。土壤侵蝕之含義為水、風、重力、凍融及其他自然力與人類活動對水土資源與土地生產力之損害與損失，包括地表侵蝕、水分流失及有聯(lián)系之來源污染。

水利工程施工期間水土流失，主要由于土建工程干擾破壞地表及植被。水利工程多修建于河流之上，由于自然水土流失、河床泥沙淤積，加重了洪澇災害，水庫湖泊淤積嚴重，減少了綜合利用功能。施工期水土流失阻礙工程建設安全與進度、河流淤積阻礙泄洪排澇、損害土地資源、阻礙土地生產力、影響生態(tài)環(huán)境與景觀等。水利工程引起的水土流失是比較集中的，其中以某一時間施工期內水土流失最嚴重。場地多為山區(qū)和深山峽谷地區(qū)，交通不方便，場地較窄，在施工準備期內應做到“三通一平”，建好圍堰，導流及其他構筑物，特別是大體積的土石方的挖掘、填土和碾壓、護坡等建設對地貌及植被破壞嚴重，建設難度較大，防控措施不易于實施，易引發(fā)嚴重水土流失。水利工程除了工程建設區(qū)以外，一般都會涉及淹沒區(qū)、安置區(qū)等，工程的面積在幾平方公里或者幾十平方公里。工程可跨越山地，丘陵和平原多種地貌，填海造田和廢渣場數量大，分布零散，大多分布在農田或者河流的水邊，工程范圍具有潛在的危害性，水土流失的類型比較復雜。

3 水土流失造成的危害

3.1 水利工程整體效益下降

降水對地表土壤具有重復沖刷作用，沖刷時大量泥沙隨著地表徑流向池塘，河流，水庫，湖泊等處流動，最終導致河湖嚴重淤積，從而影響水利工程整體效率。另外，考慮到泥沙在水庫中的長期淤積，大量的庫容被占，還迫使河道及河床的位置升高，使水位升高，最終導致河道不通，影響整個水利工程的調蓄、防洪等功能，甚至會產生嚴重的后果。

3.2 水文環(huán)境退化較重

針對水土流失挾帶大量泥沙、沖入水庫及河流、水體混濁等問題。與此同時，水土流失所挾帶的泥沙還有大量垃圾及農藥殘留，對水質產生嚴重影響，對當地水文環(huán)境產生沖擊，并造成極大損害。另外，考慮到水庫、池塘淤塞，水流不暢和調節(jié)能力下降等因素，最終導致水體自凈能力銳減，同時水環(huán)境惡化也會進一步加重水土流失，如此惡性循環(huán)，給當地生態(tài)環(huán)境帶來極大沖擊。

4 水利水電工程水土保持探討

4.1 明確水土保持的目的，樹立水土保持觀念

明確水土保持理念在水利水電工程設計中的目的，樹立水土保持理念是做到水土保持理念在水利水電設計中應用的關鍵環(huán)節(jié)工程。水土流失現(xiàn)象主要是人類活動超過環(huán)境容量極限、森林植被過度破壞、濫砍濫伐等人為因素造成的，因此水土保持理念越來越受關注。水利水電工程建設具備建設規(guī)模大、施工程序復雜、建設周期長等特點。一般建在生態(tài)環(huán)境比較原始的深山中。因此，建設水利水電工程將直接破壞生態(tài)環(huán)境，破壞生態(tài)平衡，水土流失嚴重。水土保持具備以下功能。一是能有效防止自然災害造成的水利水電工程損失。水利水電工程建設過程中會破壞原有的樹木和植被，造成水土流失，從而致使山體滑坡、泥石流等自然災害頻發(fā)，嚴重威脅水利水電工程的安全。確保水利水電工程不被破壞，降低維修改造費用。二是改善水質，延長水利水電工程壽命。水土保持能夠防止水土流失，防止泥沙等雜質進入水體妨礙水質，增強保水蓄水能力，延長水利水電工程的使用壽命，降低成本，提高經濟效益。三是維護生態(tài)平衡，避免生態(tài)沖擊。水土保持能夠增強水土生態(tài)容量，增強土壤滲透性，減少旱季徑流波動，進一步提升汛期防洪能力，防止水土流失對水利水電工程。因此，在水利水電工程建設過程中，要明確水土保持的目的，始終秉持水土保持的理念。

4.2 優(yōu)化水利水電設計，注重生態(tài)技術的應用

優(yōu)化水利水電設計，以生態(tài)技術應用為重點，促進水土保持在水利水電工程中的應用。水利水電優(yōu)化設計的途徑主要涵蓋以下幾個方面。一是優(yōu)化工程結構設計。水利水電工程結構主要涵蓋水庫大壩結構、圍堰結構和路堤結構。結構設計時，首先要調查和掌握建設用地環(huán)境，因地制宜進行材料選擇和工程結構設計。例如，結合水庫大壩的施工地點、環(huán)境條件和材料特點，水庫大壩的施工材料應為性能良好的混凝土，以做到圍堰的穩(wěn)定性，可選擇鋼架結構。二是優(yōu)化工程邊坡設計。傳統(tǒng)的水利水電工程占地面積大，全部使用混凝土或石材鋪設，美觀性差，生態(tài)性能低，不利于水土保持和生態(tài)環(huán)境保護。在不影響工程質量的基礎上，可使用新的防護材料和設計方法，如混凝土結合植物護坡或蜂窩網植物護坡，最大程度保持水土，并提高了審美且保護了生態(tài)平衡。三是優(yōu)化土方平衡設計。水利水電工程建設需要“挖”和“填”建設用地兩個主要任務?！伴_挖量”和“填埋量”的最佳平衡，就是對生態(tài)環(huán)境的最大保護。因此，工程建設設計人員應明確“挖”與“填”平衡對水土保持的重要性，在設計時應綜合考慮。比較多個方案后，選擇最佳方案，達到最大的平衡，能夠減少植被破壞率，提高植被覆蓋度，促進達成生態(tài)優(yōu)化。四是生態(tài)設計技術的開發(fā)與應用。隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，生態(tài)技術得到了極大發(fā)展和應用。在水利水電工程建設過程中，應加大生態(tài)技術的開發(fā)和應用。首先，水利水電工程設計人員應深入分析建設用地生態(tài)環(huán)境狀況，始終堅持水土保持理念，制定設計方案，科學合理規(guī)劃布置工程建設，要結合實際情況，盡量減少水土流失和環(huán)境破壞。其次，深入開展生態(tài)技術探索研究，結合實踐經驗，引進先進技術進行技術優(yōu)化，將生態(tài)技術充分滲透于水利水電建設，促進達成可持續(xù)發(fā)展。最后，應用生態(tài)技術并在評價反饋中明確改進方向，對生態(tài)技術進行更深入的研究，讓生態(tài)技術隨著時代的發(fā)展不斷創(chuàng)新優(yōu)化，促進達成生態(tài)技術應用在水利水電工程中，加固水土，促進達成保護水利水電工程生態(tài)環(huán)境的目標。

4.3 進行生態(tài)環(huán)境評價并做好生態(tài)環(huán)境保護

開展生態(tài)環(huán)境評價，做好生態(tài)環(huán)境保護工作，為水利水電工程建設予以基本條件支持?！熬G水青山就是金山銀山?！钡莱隽丝沙掷m(xù)發(fā)展的真正含義。只有做好生態(tài)保護，維護生態(tài)平衡，促進達成人與自然的和諧發(fā)展，才有光明的未來。工業(yè)時代對環(huán)境的破壞，致使人們的生活環(huán)境惡化，污水不斷涌入，全球變暖，極端天氣頻發(fā)等，這讓人們認識到一定要保護生態(tài)環(huán)境，珍惜大自然給予我們的一切，否則最終只有我們人類受到傷害。水利水電工程建設不能以犧牲環(huán)境為代價來實現(xiàn)人民生活水平的提高和區(qū)域經濟的發(fā)展。建設過程中一定要堅持水土保持和生態(tài)環(huán)境保護的理念。開展環(huán)境保護工作，首先一定要逐步形成系統(tǒng)全面的生態(tài)環(huán)境評價體系。水利水電工程建設前，一定要進行環(huán)境適宜性評價和資源環(huán)境承載力分析，明確水利水電建設用地的基本環(huán)境條件，結合實際環(huán)境條件做出合理決策?？茖W規(guī)劃可能出現(xiàn)的不利因素，努力做到水利水電工程生態(tài)化。其次，在水利水電工程建設過程中，施工人員要樹立生態(tài)環(huán)境保護意識，不亂拆亂建，進行低因素開發(fā)，以水土保持理念運行，貫穿水利水電工程建設的各個階段和環(huán)節(jié)。提升從業(yè)人員和施工人員的生態(tài)環(huán)境保護整體意識，并不斷對員工進行培養(yǎng)訓練，增強他們的生態(tài)環(huán)境保護意識和知識。最后，需要專業(yè)的生態(tài)環(huán)保人員進行指導，將生態(tài)環(huán)境保護與水利水電工程相結合，以理論知識指導實踐，借助引進先進生態(tài)技術，進一步提升水利水電工程的生態(tài)建設水平。要增強對各行各業(yè)專業(yè)人才的培養(yǎng)，建設一支將水土保持、生態(tài)環(huán)境保護理念靈活運用到水利水電工程建設中的人才隊伍。

4.4 加強宣傳力度，合理制定方案

要想從根本上改善水土流失問題，就一定要增強自然環(huán)境的修復，進一步提升資源的利用率，促進達成經濟的可持續(xù)發(fā)展。人與自然和諧相處是水土保持的關鍵，因此，只有發(fā)揮群眾的力量，才能保證水土保持工作的有效性。其中，加大水土保持工作宣傳力度十分重要。相關部門可借助網絡、電視、短視頻等方式宣傳水土保持工作的重要性，讓廣大群眾深刻認識水土流失的危害，幫助群眾樹立水土保護意識，從而增強他們的社會責任感。引導群眾自覺參與本區(qū)域水土保持行動，督促相關水利工程建設單位積極落實水土保持理念，使水土保持效果不斷增強，發(fā)揮水土保持工作的最大價值。制定科學合理的水土保持規(guī)劃是進一步提升水利工程水土保持效果的關鍵。區(qū)域水利工程建設，要秉持長遠發(fā)展理念，合理安排各階段進度，做好各階段銜接工作，參照結合不同水利工程的功能和特點制定更科學合理的水土保持方案。在水利工程水土保持實施過程中，要著眼于水利工程的可持續(xù)發(fā)展，著力推進水土保持、土地規(guī)劃、水資源利用和城鄉(xiāng)協(xié)同規(guī)劃。

4.5 健全水土保持管理制度

針對水土保持工程在我國開展時間不長，質量控制尚不成熟等問題，有時不能實現(xiàn)水土保持工程管理連續(xù)化。進行水土保持必須貫徹以防為主、統(tǒng)籌規(guī)劃、綜合防治、因地制宜，不斷加強治理，突出效益等原則。堅持開發(fā)建設與保護并重，水土流失與治理并重，同時也要重視水土保持工程經營特殊性和水土保持工程合同經營，按照工程合同主要內容對水土保持工程進度、成本投入、施工質量甚至溝通協(xié)調等方面進行控制。建設管理單位要組織參建單位認真學習貫徹《中華人民共和國水土保持法》以及國家、省、部有關水土保持法律、法規(guī)、標準、規(guī)范與技術公開、主動與地方水土保持部門取得聯(lián)系、明確工程水土保持要求、制訂并落實工程水土保持措施、進一步加強對各類建設單位水土保持工作的檢查與監(jiān)測，進一步加強水土保持監(jiān)督，監(jiān)測管理日常巡查監(jiān)測工作，定期存檔。定期組織有關人員考核各施工單位節(jié)水情況。督促所有施工單位施工人員主動使用新技術和新材料，最大限度地減少各類物資的耗用，最大限度地降低項目對局部環(huán)境造成的影響。

5 結語

綜上所述，在當代水利工程建設和管理過程中，還有很多問題需要解決，這些問題不僅會影響工程的質量和施工效率，還會對自然環(huán)境的生態(tài)平衡造成一定的效果。因此，相關建設單位應當改變傳統(tǒng)的管理模式，結合區(qū)域情況特點，制定更科學合理的生態(tài)修復方案，完善水利工程管理模式，充分合理利用生態(tài)修復技術，解決水利工程建設引起的水土流失。只有充分發(fā)揮土地的自然恢復能力，水土流失問題才能在一定基礎上得到控制。