水土保持理念下的水利水電工程設(shè)計(jì)

余亮志

（中國電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

0 引言

隨著人類文明的發(fā)展進(jìn)步，對(duì)于資源的需求量有了更高的需求。水土資源是我們生活中的重要組成部分，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了重要的決定作用。國家也在加大宣傳力度，不斷提升人們的思想認(rèn)識(shí)，有效避免水土資源流失等問題發(fā)生。就當(dāng)前的各地的水利水電工程發(fā)展形勢(shì)來看，更要本著高度負(fù)責(zé)的態(tài)度，認(rèn)真對(duì)待水土保持工作，充分發(fā)揮他們的作用。有效降低水土資源破壞等現(xiàn)象出現(xiàn)，共同維護(hù)我們的自然家園。所以，目前的水利項(xiàng)目施工中，要注重水土保護(hù)，作出科學(xué)的規(guī)劃，減小水利水電工程對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的破壞。

1 水土保持簡(jiǎn)述

1.1 水土保持含義

較長(zhǎng)一段時(shí)間以來，我國各個(gè)地區(qū)的植被均遭到了一定程度的破壞，從而導(dǎo)致水土流失問題極為嚴(yán)重，盡管導(dǎo)致水土流失現(xiàn)象的具體原因多種多樣，不過從整體角度出發(fā)展開研究，氣候改變往往是導(dǎo)致水土流失的關(guān)鍵原因，再加之人類活動(dòng)的日益活躍，在各個(gè)地區(qū)的植物砍伐數(shù)目日益增長(zhǎng)，使得地表中的植被覆蓋面積不斷下降，使得可使用的土地面積日益變少，耕地也慢慢向著沙漠化的方向發(fā)展，因而使得水土流失問題愈發(fā)嚴(yán)重[1]。

當(dāng)生態(tài)環(huán)境遭到破壞，往往會(huì)引發(fā)泥石流之類的自然災(zāi)害，這樣既會(huì)使得當(dāng)?shù)鼐用癯惺茌^大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也會(huì)威脅到人民群眾的人身安全。因此，為了促進(jìn)社會(huì)的和諧、穩(wěn)定、持續(xù)、健康發(fā)展，就應(yīng)當(dāng)多加注重水土保持工作的實(shí)施，為促進(jìn)此項(xiàng)工作得以順利進(jìn)行，國家政府機(jī)關(guān)陸續(xù)出臺(tái)實(shí)施了許多法律條例，有利于改變當(dāng)前現(xiàn)況，保證水土保持工作能夠合理按照生態(tài)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律，從而在優(yōu)化生態(tài)環(huán)境過程中，推動(dòng)我國整體經(jīng)濟(jì)水平的持續(xù)提升。

1.2 水土保持理念

水利水電工程建設(shè)時(shí)，技術(shù)以及施工人員需要具有較強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)，要具備健全的水土資源保護(hù)理念，積極對(duì)每位職工進(jìn)行有關(guān)于環(huán)保知識(shí)的宣傳，在每項(xiàng)工作實(shí)施過程中，需要將生態(tài)環(huán)境保護(hù)理念作為核心指導(dǎo)依據(jù)，同時(shí)技術(shù)人員在開展工程施工活動(dòng)時(shí)，也要帶領(lǐng)作業(yè)人員合理使用水源，防止發(fā)生水資源不必要浪費(fèi)的情況[2]。一般而言，水土保持理念實(shí)施的原則是，充分認(rèn)識(shí)到水土保持工作是一項(xiàng)需要全員參與的活動(dòng)，不僅人人有責(zé)，而且在平日工作過程中，需要將此理念全方位落實(shí)到位，防止僅在思想層面對(duì)此問題加以關(guān)注，并且，還應(yīng)當(dāng)在工作過程中全方位地將此理念落實(shí)到位。

2 工程概述

某水利樞紐工程由攔河壩、泄水建筑物、發(fā)電引水建筑物、工業(yè)和生態(tài)放水建筑物、壩后式電站廠房和過魚建筑物等項(xiàng)目組成。水庫正常蓄水位為1027m，總庫容2.94 億m3，電站裝機(jī)容量27.6MW，多年平均發(fā)電量8488 萬kW·h，多年平均供水量2.631 億m3，工程等別為Ⅱ等，工程規(guī)模為大（2）型。

工程建設(shè)總開挖為118.94 萬m3（自然方），工程產(chǎn)生棄渣116.75 萬m3（松方），共設(shè)置兩個(gè)棄渣場(chǎng)，其中1#棄渣場(chǎng)堆放棄渣93.42 萬m3（松方），2#棄渣場(chǎng)位于水庫淹沒區(qū)，堆放棄渣23.33 萬m3（松方）。

工程設(shè)石料場(chǎng)一處，布設(shè)施工區(qū)兩處，新建場(chǎng)內(nèi)交通道路14.11km，壩下交通橋一座。工程征占地總面積為1770.50hm2，總工期42 個(gè)月，總投資為187213.55 萬元。

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)基本情況結(jié)合工程擾動(dòng)產(chǎn)生的水土流失特點(diǎn)，本工程水土保持設(shè)計(jì)的重點(diǎn)包括以下3 個(gè)方面：①項(xiàng)目區(qū)屬于國家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)，土壤侵蝕類型包括風(fēng)力侵蝕和水力侵蝕，局部地區(qū)有重力侵蝕，侵蝕強(qiáng)度以輕度為主，原生侵蝕模數(shù)為1700t/（km2·a），加之工程建設(shè)擾動(dòng)地表面積較大，產(chǎn)生的棄渣量較大，因此，棄渣場(chǎng)的選擇及防護(hù)措施是水土保持工作的重點(diǎn)。②工程區(qū)為山地荒漠植被，地表植被稀疏，植被蓋度不高，地表植被被破壞后，自然恢復(fù)過程將十分緩慢，加之工程區(qū)氣候干燥，降水量小，蒸發(fā)量大，多年平均降水量?jī)H188.7mm，平均水面蒸發(fā)量達(dá)1410.1mm，植物生長(zhǎng)主要受水源條件制約，因此，為保證植物措施發(fā)揮作用，需結(jié)合工程布置，各水土流失防治區(qū)配置合理的灌溉措施，保證植物成活率[3]。③工程區(qū)位于低山丘陵區(qū)，溝谷內(nèi)松散堆積物厚度不大，由碎塊石及碎石土組成，土壤以棕鈣土、灰棕漠鈣土為主，土層厚度不大，因此，如何保護(hù)、合理調(diào)配及綜合利用表土資源，是工程水土保持工作的重點(diǎn)[4]。

3 水利水電工程建設(shè)中水土流失的原因

（1）植被遭受破壞。建設(shè)水利水電工程期間，施工單位要開挖地表，破壞植被，而且經(jīng)常會(huì)搬運(yùn)大量土壤，在土壤搬運(yùn)過程中會(huì)破壞原始水土表層，損害地表，可見，在工程竣工后，要采取科學(xué)措施對(duì)原始地基進(jìn)行加固處理。針對(duì)未完成地表層來說，一旦遇到持續(xù)降雨天，雨水勢(shì)必會(huì)相關(guān)地表造成一定程度沖刷，從而導(dǎo)致水土發(fā)生嚴(yán)重流失問題，特別是針對(duì)一些山體區(qū)域，造成影響更加嚴(yán)重[5]。

（2）挖土和填方。開挖及填方是水利水電工程建設(shè)中較為常見的一項(xiàng)內(nèi)容。水利水電工程建設(shè)中，為了提高水利水電工程建設(shè)效率，縮短工期，確保最終建設(shè)的水利水電工程質(zhì)量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行填方作業(yè)時(shí)，水利水電工程項(xiàng)目最近位置土壤是最佳選擇，但是，在若出現(xiàn)過度開挖問題，將會(huì)導(dǎo)致工程現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)大量土坑，許多土層都會(huì)裸露在地表，致使土層喪失原本附于地里層能力，土壤無法吸附于地表，一旦遇到強(qiáng)風(fēng)，受風(fēng)力影響，土壤將會(huì)在空中四處飄散，而在發(fā)生強(qiáng)降雨時(shí)，會(huì)引起水土流失，在上述兩種情況的長(zhǎng)期影響下，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重水土流失問題。

（3）臨時(shí)占地引起水土流失。水利水電工程建設(shè)具有長(zhǎng)期性，這也決定了在具體施工期間設(shè)置了臨時(shí)設(shè)施，并且，水利水電工程建設(shè)中設(shè)施的臨時(shí)設(shè)施會(huì)隨著施工進(jìn)度而發(fā)生改變，在水利水電工程某段建設(shè)完成后，施工人員要及時(shí)拆除臨時(shí)設(shè)施，只有完成拆除后才能開展下一個(gè)臨時(shí)設(shè)施建設(shè)。從水利水電工程整體建設(shè)情況來看，受臨時(shí)設(shè)施多次建設(shè)、拆除影響，建設(shè)臨時(shí)設(shè)施區(qū)域內(nèi)土壤堅(jiān)固性將會(huì)受到破壞，這部分區(qū)域內(nèi)的土壤較為脆弱，無法經(jīng)受強(qiáng)風(fēng)、暴雨等惡劣天氣考驗(yàn)，因此，容易發(fā)生水土流失問題。

4 水利水電工程設(shè)計(jì)中的水土保持理念的運(yùn)用

4.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

在水土保持理念指導(dǎo)下設(shè)計(jì)水利水電工程結(jié)構(gòu)。在水利水電工程建設(shè)中，為了降低工程對(duì)于工程所在區(qū)域內(nèi)地表遭受的破壞，應(yīng)當(dāng)全面結(jié)合水利水電工程施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，對(duì)水利水電工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，最大程度降低土石開挖量。例如，若水利水電工程區(qū)域內(nèi)地形條件和水文特點(diǎn)都滿足工程要求時(shí)，可通過挖填方式施工。如果在水利水電工程建設(shè)時(shí)遇到高填、深挖、渡槽、隧道等各種不同類型地段時(shí)，在設(shè)計(jì)水利水電工程時(shí)，要對(duì)比方案，選擇破壞性最小方案，具體內(nèi)容如表1 所示。

表1 對(duì)比水利水電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

通過表1 中內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，渡槽和隧道地表施量都較小，具體施工能夠減小對(duì)地表造成的破壞，進(jìn)而使水土保持能力能夠得到進(jìn)一步提高，因此，施工條件能夠滿足要求基礎(chǔ)上，可以優(yōu)先選擇渡槽和隧道方式。此外，如果水利水電工程涉及圍堰操作，傳統(tǒng)方法以土石圍堰為主，這種方式會(huì)對(duì)地表造成嚴(yán)重破壞，此時(shí)，可以考慮采用鋼結(jié)構(gòu)圍堰開展施工，從而降低水利水電工程對(duì)于地表造成的破壞?？茖W(xué)合理的水利水電工程設(shè)計(jì)能夠大幅度縮小水利水電工程占地面積和土方量，進(jìn)而減小水利水電工程對(duì)于地表植被的破壞和擾動(dòng)[6]。

4.2 優(yōu)化邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)方案

水利水電工程中邊坡防護(hù)方案有混凝土護(hù)坡、植草護(hù)坡、漿砌石護(hù)坡等不同措施，邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)方案應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)在綠色、生態(tài)、環(huán)保等多個(gè)方面，具體設(shè)計(jì)作業(yè)要與周邊環(huán)境保持協(xié)調(diào)，在方案選擇時(shí)，要盡量選擇對(duì)于地表造成較為嚴(yán)重破壞的和漿砌石護(hù)坡和混凝土護(hù)坡。在水利水電工程護(hù)防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，要盡量采用掛網(wǎng)式植被、蜂巢式等具有良好生態(tài)型護(hù)坡，這些生態(tài)型良好的護(hù)坡對(duì)于恢復(fù)生態(tài)區(qū)域內(nèi)生態(tài)景觀能夠起到促進(jìn)作用，而且可以提高水利水電工程的整體生態(tài)性[7]。在水利水電工程邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)要盡量采用生態(tài)保護(hù)坡，因此，設(shè)計(jì)人員要依據(jù)具體調(diào)研情況，設(shè)計(jì)邊坡防護(hù)，要堅(jiān)持以水土保持理念作為指導(dǎo)，采用生態(tài)護(hù)坡。

4.3 優(yōu)化土石方平衡設(shè)計(jì)

在進(jìn)行土方平衡設(shè)計(jì)工作時(shí)需要充分考慮借土量與棄渣量給土方平衡造成的影響。

（1）為了確保水土保持工作的有效實(shí)行，需要嚴(yán)格把控好借土量，采取開挖、填筑等方式，來減輕對(duì)水利水電項(xiàng)目附近水土環(huán)境的影響程度。

（2）在進(jìn)行路堤工程的設(shè)計(jì)工作中，通常會(huì)利用土石實(shí)行清基，所以設(shè)計(jì)人員需要充分了解項(xiàng)目的具體作業(yè)需求，提前準(zhǔn)備出多個(gè)方案以供施工人員分析選取，以此提升清基環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量。并且，在運(yùn)用土方作業(yè)過程中，需要合理運(yùn)用灰分技術(shù)，有利于對(duì)土壤與渣土量加以管控。

（3）在進(jìn)行導(dǎo)流渠的設(shè)計(jì)過程中，需要注意對(duì)河道標(biāo)高的有效把控，盡量降低開挖與回填量，從而更好地符合水土保持理念的有關(guān)需求。

（4）在進(jìn)行水利工程開發(fā)建設(shè)時(shí)，大多會(huì)建設(shè)臨時(shí)作業(yè)道路。為此，有關(guān)人員還需要全面分析工程項(xiàng)目竣工以后此道路的使用狀況，進(jìn)而加強(qiáng)對(duì)水土資源的合理利用。

4.4 加強(qiáng)水土流失預(yù)測(cè)

水利水電項(xiàng)目實(shí)施前的準(zhǔn)備工作要充分，需要由專業(yè)人員深入了解地質(zhì)構(gòu)造。結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件的變化情況，進(jìn)一步預(yù)測(cè)潛在水土流失風(fēng)險(xiǎn)，提前防范和預(yù)測(cè)。由于水利水電工程的自身特性決定，在現(xiàn)場(chǎng)施工中，涉及的面積廣，挖掘范圍較大。因此，在項(xiàng)目正式開始運(yùn)作前，需要對(duì)可能發(fā)生的潛在風(fēng)險(xiǎn)做出有效預(yù)測(cè)。提前想好應(yīng)對(duì)方案，防御措施越完善，水土保持工作的整體效果越好。在水利項(xiàng)目施工中，條件允許的前提下，要聘請(qǐng)行業(yè)內(nèi)的權(quán)威人士參與到水土流失管控中[8]。對(duì)于施工中可能誘發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)做好全面防控，確保最終解決方案的完整性。以此為基礎(chǔ)的水土保持管理工作，防范措施更科學(xué)，更符合自然發(fā)展規(guī)律。對(duì)于我國的水利水電工程建設(shè)整體水平的提升，起到了積極的推動(dòng)作用。

4.5 加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)

在進(jìn)行水利工程項(xiàng)目施工建設(shè)期間，開展土壤開挖與填方的操作必定會(huì)對(duì)有關(guān)植被帶來較大損害，所以在具體開展施工工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)工程施工覆蓋的各片區(qū)域處理好植被恢復(fù)工作，在提升植物覆蓋率的前提下，應(yīng)當(dāng)把植物固定至土壤內(nèi)，進(jìn)而加強(qiáng)植株根系與對(duì)土壤的凝聚作用，也就使得土壤的抗沖蝕能力大幅提升，能夠更為有效地防范風(fēng)力侵蝕或者水力沖刷而對(duì)土壤表層造成的影響作用，大幅提高土壤的涵養(yǎng)作用，取得良好的水土保持效果，減輕水土流失問題的程度，促使當(dāng)?shù)丨h(huán)境得到更為有效的保護(hù)。

4.6 完善環(huán)境影響評(píng)價(jià)體系

在水利項(xiàng)目建設(shè)中，現(xiàn)場(chǎng)勘查工作是項(xiàng)目實(shí)施的重要技術(shù)。該工作主要是通過對(duì)地質(zhì)條件的深入調(diào)查，為水利項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工做好充足的準(zhǔn)備。充分尊重人與自然的和諧發(fā)展，低碳環(huán)保的基礎(chǔ)上展開工程涉及，提前做好風(fēng)險(xiǎn)防控，不斷優(yōu)化內(nèi)部評(píng)估機(jī)制。評(píng)估系統(tǒng)主要是根據(jù)建設(shè)需求，考慮對(duì)城市發(fā)展的綜合影響，進(jìn)一步確定最佳運(yùn)行方案，推動(dòng)社會(huì)的整體發(fā)展。確定最佳的位置來存放建材，在選址的過程中，要盡量避免影響周邊設(shè)施。整個(gè)工程的施工流程要在預(yù)期計(jì)劃內(nèi)有序推進(jìn)，在不影響工程質(zhì)量的前提下，將水土流失降至最低。

5 結(jié)語

伴隨水利水電工程的持續(xù)發(fā)展，人員愈發(fā)注重對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)與環(huán)境保護(hù)工作之間的相互融合，所以在實(shí)際建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)做到使得工程設(shè)計(jì)和水土保持理念間保持一定的協(xié)調(diào)性，而且要嚴(yán)格落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。在項(xiàng)目建設(shè)階段，要做到因地制宜，制定出可行且可行的設(shè)計(jì)方案，而且要將水土保持理念充分融合進(jìn)建設(shè)工作的每道工序之中。強(qiáng)化人們對(duì)環(huán)保工作的深入認(rèn)知，從而有效達(dá)成環(huán)保目的。