水利工程可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃及技術(shù)路徑探究

摘 要：為了實(shí)現(xiàn)水利工程的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，文章從可持續(xù)發(fā)展意義、基本原則和技術(shù)路徑三個(gè)維度展開(kāi)探討，提出了公平性、可持續(xù)性和共同性的發(fā)展原則，并系統(tǒng)闡述了綜合評(píng)估、生態(tài)保護(hù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和管理體系四大規(guī)劃方向。在技術(shù)路徑方面，重點(diǎn)探討了節(jié)能減排優(yōu)化、生態(tài)友好設(shè)計(jì)、智能監(jiān)測(cè)控制以及信息平臺(tái)數(shù)字轉(zhuǎn)型等策略措施，旨在促進(jìn)水資源永續(xù)利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展，為水利工程高質(zhì)量發(fā)展提供理論指導(dǎo)和實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：水利工程；可持續(xù)發(fā)展；技術(shù)路徑

引言

全球環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，水資源短缺與水環(huán)境惡化已成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因素。水利工程作為國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，其可持續(xù)發(fā)展模式對(duì)于保障水資源安全、維護(hù)生態(tài)平衡、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。探索水利工程可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃及技術(shù)路徑，構(gòu)建科學(xué)合理的發(fā)展框架體系，對(duì)于推動(dòng)水利工程建設(shè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義，以期為相關(guān)工作人員提供決策參考。

一、水利工程可持續(xù)發(fā)展的意義

隨著全球環(huán)境問(wèn)題日益突出，水利工程作為國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，其可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。從水資源保障角度看，可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下的水利工程能夠合理配置水資源，優(yōu)化水資源調(diào)度方案，提高水資源利用效率，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供可靠的水資源保障。從生態(tài)環(huán)境保護(hù)角度看，可持續(xù)發(fā)展的水利工程注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)，通過(guò)生態(tài)友好型設(shè)計(jì)和建設(shè)，減少對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的干擾，維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡。從社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益角度看，可持續(xù)發(fā)展的水利工程能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的統(tǒng)一，既滿足當(dāng)前發(fā)展需求，又不損害后代發(fā)展權(quán)益，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展?；诳沙掷m(xù)發(fā)展理念的水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)水資源永續(xù)利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展提供了重要支撐[1]。

二、水利工程的可持續(xù)發(fā)展原則

（一）公平性原則

公平性原則是水利工程可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，關(guān)系到水資源配置的合理性和社會(huì)公平正義的實(shí)現(xiàn)。在基本用水需求方面，水利工程建設(shè)應(yīng)優(yōu)先保障居民生活用水，合理分配農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水，確保各類(lèi)用水主體的基本用水權(quán)益。在區(qū)域發(fā)展方面，水利工程規(guī)劃需統(tǒng)籌考慮上下游、左右岸以及不同區(qū)域間的利益關(guān)系，促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。在代際公平方面，水利工程建設(shè)應(yīng)兼顧當(dāng)代和后代的用水需求，避免過(guò)度開(kāi)發(fā)和資源浪費(fèi)。通過(guò)公平性原則的貫徹實(shí)施，水利工程建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)水資源配置的社會(huì)公平，促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。

（二）可持續(xù)性原則

可持續(xù)性原則強(qiáng)調(diào)水利工程建設(shè)與運(yùn)行必須立足長(zhǎng)遠(yuǎn)，統(tǒng)籌考慮水資源、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。在資源利用層面，水利工程需采用先進(jìn)技術(shù)和管理手段，提高水資源利用效率，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。在環(huán)境保護(hù)層面，水利工程建設(shè)應(yīng)最大限度減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，通過(guò)生態(tài)補(bǔ)償和修復(fù)措施保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)。在發(fā)展效益層面，水利工程規(guī)劃應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)，確保工程效益的持續(xù)性和穩(wěn)定性。可持續(xù)性原則的貫徹落實(shí)，為水利工程長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和效益發(fā)揮奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（三）共同性原則

共同性原則要求水利工程可持續(xù)發(fā)展應(yīng)建立在多方參與和共同治理的基礎(chǔ)之上。在參與主體方面，需要政府部門(mén)、企事業(yè)單位、社會(huì)組織和公眾等多元主體的廣泛參與，形成共建共治共享的發(fā)展格局。在利益協(xié)調(diào)方面，水利工程建設(shè)應(yīng)充分考慮各利益相關(guān)方的訴求，建立利益協(xié)調(diào)和補(bǔ)償機(jī)制，實(shí)現(xiàn)多方共贏。在責(zé)任分擔(dān)方面，各參與主體應(yīng)明確各自職責(zé)，共同承擔(dān)水資源保護(hù)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)責(zé)任。共同性原則的有效實(shí)施，有助于形成水利工程可持續(xù)發(fā)展的良好社會(huì)氛圍和治理體系[2]。

三、水利工程可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃

（一）綜合評(píng)估規(guī)劃

水利工程可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃的首要環(huán)節(jié)是開(kāi)展水資源綜合評(píng)估，系統(tǒng)把握區(qū)域水資源稟賦特征和開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀。在水量評(píng)估方面，需要對(duì)地表水、地下水的儲(chǔ)量和補(bǔ)給能力進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，分析年內(nèi)和年際水量變化規(guī)律，預(yù)測(cè)未來(lái)水資源變化趨勢(shì)，建立水資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水量變化的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在水質(zhì)評(píng)估方面，應(yīng)對(duì)水體理化指標(biāo)、污染物含量和自凈能力進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況和變化趨勢(shì)，建立水質(zhì)預(yù)警機(jī)制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理水質(zhì)問(wèn)題。在水資源承載力評(píng)估方面，需要分析區(qū)域水資源對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的支撐能力，確定水資源開(kāi)發(fā)利用的臨界閾值，研究區(qū)域用水結(jié)構(gòu)和效率，識(shí)別水資源開(kāi)發(fā)利用的制約因素和潛力。綜合評(píng)估結(jié)果為水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)，有助于制定合理的水資源開(kāi)發(fā)利用方案，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用。

（二）生態(tài)保護(hù)規(guī)劃

水利工程建設(shè)必然對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，科學(xué)的生態(tài)保護(hù)規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。在生態(tài)影響評(píng)價(jià)方面，需要系統(tǒng)分析工程建設(shè)對(duì)水文情勢(shì)、水生態(tài)系統(tǒng)、生物多樣性和區(qū)域生態(tài)格局的影響程度與范圍，識(shí)別關(guān)鍵生態(tài)敏感區(qū)和脆弱區(qū)，建立生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境變化的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在保護(hù)措施制定方面，應(yīng)根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果設(shè)計(jì)生態(tài)友好型工程方案，采用生態(tài)護(hù)坡、生態(tài)河床等技術(shù)，維護(hù)河流生態(tài)廊道功能，構(gòu)建生態(tài)緩沖帶，恢復(fù)和重建水生態(tài)系統(tǒng)。在生態(tài)修復(fù)方面，針對(duì)已受損的生態(tài)環(huán)境，制定系統(tǒng)的修復(fù)方案，采取植被恢復(fù)、水土保持、生境重建等措施，提升生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力。通過(guò)科學(xué)規(guī)劃和有效實(shí)施生態(tài)保護(hù)措施，能夠最大程度減少水利工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)良性發(fā)展[3]。

（三）社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)劃

社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)劃是水利工程可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要深入分析工程建設(shè)與區(qū)域發(fā)展的協(xié)同關(guān)系。在經(jīng)濟(jì)效益方面，應(yīng)評(píng)估水利工程對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水、航運(yùn)發(fā)電等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的促進(jìn)作用，測(cè)算直接經(jīng)濟(jì)效益和帶動(dòng)效應(yīng)，分析工程投資回報(bào)率和經(jīng)濟(jì)可行性，優(yōu)化工程規(guī)模和投資結(jié)構(gòu)。在社會(huì)效益方面，需要分析工程建設(shè)對(duì)改善民生、增加就業(yè)、促進(jìn)城鄉(xiāng)發(fā)展等方面的貢獻(xiàn)，評(píng)估社會(huì)公平性和可接受性，關(guān)注弱勢(shì)群體利益保護(hù)，預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)可能的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。在區(qū)域協(xié)調(diào)方面，應(yīng)統(tǒng)籌考慮上下游、左右岸的利益關(guān)系，促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，建立區(qū)域合作機(jī)制，實(shí)現(xiàn)資源共享和互利共贏。在利益協(xié)調(diào)方面，構(gòu)建多方利益主體參與決策和收益分配機(jī)制，建立利益協(xié)調(diào)平臺(tái)，完善利益補(bǔ)償制度，確保工程效益合理分配。社會(huì)經(jīng)濟(jì)規(guī)劃的科學(xué)實(shí)施將有效推動(dòng)水利工程與區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)多方共贏。

（四）管理體系規(guī)劃

完善的管理體系是確保水利工程可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的制度保障。在管理機(jī)制建設(shè)方面，應(yīng)構(gòu)建政府主導(dǎo)、多方參與的管理框架，明確各級(jí)管理主體的職責(zé)權(quán)限，建立協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，完善決策程序，提高管理效率。在制度規(guī)范方面，需要制定水利工程建設(shè)運(yùn)營(yíng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理規(guī)范和考核制度，規(guī)范工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)行為，建立風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和應(yīng)急處置機(jī)制，提高工程安全性和可靠性。在人才隊(duì)伍建設(shè)方面，加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才和管理人才培養(yǎng)，建立職業(yè)培訓(xùn)和繼續(xù)教育體系，提升管理隊(duì)伍整體素質(zhì)。在信息化建設(shè)方面，應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，建設(shè)智慧水利平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工程運(yùn)行監(jiān)控和管理決策的信息化、智能化?？茖W(xué)的管理體系規(guī)劃為水利工程可持續(xù)發(fā)展提供了制度保障和運(yùn)行機(jī)制，確保工程長(zhǎng)期發(fā)揮效益。

四、水利工程可持續(xù)發(fā)展技術(shù)的路徑研究

（一）節(jié)能減排系統(tǒng)優(yōu)化策略

水利工程節(jié)能減排系統(tǒng)優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)支撐，通過(guò)設(shè)備更新、工藝改進(jìn)和系統(tǒng)集成，全面提升能源利用效率。首先，在設(shè)備系統(tǒng)方面，采用高效節(jié)能水泵、變頻調(diào)速裝置和新型電氣設(shè)備，優(yōu)化泵站運(yùn)行工況，建立能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，提高機(jī)組效率15%～20%。以某大型灌區(qū)泵站為例，通過(guò)更換高效節(jié)能水泵并配置變頻系統(tǒng)，年節(jié)電量達(dá)到150萬(wàn)千瓦時(shí)，節(jié)能率達(dá)18%。其次，在工程設(shè)計(jì)方面，優(yōu)化水工建筑物布局，采用環(huán)保型建筑材料，應(yīng)用水力學(xué)模型優(yōu)化泄水消能設(shè)施，降低工程能耗，減少溫室氣體排放。同時(shí)推廣應(yīng)用光伏發(fā)電、小水電等清潔能源技術(shù)，建立分布式能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源多元化供給。最后，在污染防治方面，建立完善的污水處理系統(tǒng)和固廢處理設(shè)施，采用生態(tài)處理工藝，強(qiáng)化水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)，建立污染預(yù)警和應(yīng)急處置機(jī)制，確保達(dá)標(biāo)排放。通過(guò)節(jié)能減排系統(tǒng)優(yōu)化，水利工程運(yùn)行效率顯著提升，環(huán)境污染得到有效控制，為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)提供有力支撐[4]，如圖1所示。

（二）生態(tài)友好工程設(shè)計(jì)措施

生態(tài)友好型水利工程設(shè)計(jì)是保護(hù)水生態(tài)環(huán)境、維護(hù)生物多樣性的重要技術(shù)路徑，需要在工程全生命周期中貫徹生態(tài)理念。第一，在河道整治方面，采用生態(tài)護(hù)坡技術(shù)，選用當(dāng)?shù)刂参锲贩N，構(gòu)建多級(jí)植被系統(tǒng)，增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性，為水生生物提供棲息環(huán)境。例如，某河道治理工程中，采用三級(jí)生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)，底層采用抗沖刷的蘆葦、菖蒲等挺水植物，中層種植美人蕉等觀賞植物，上層選用當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土灌木，不僅提高了護(hù)坡穩(wěn)定性，還營(yíng)造了良好的生態(tài)景觀。結(jié)合自然造景理念，保留河道彎曲度，設(shè)置生態(tài)潭、灘、險(xiǎn)等地貌單元，恢復(fù)河流自然形態(tài)。第二，在水工建筑物設(shè)計(jì)方面，采用生態(tài)魚(yú)道、生態(tài)河床和生態(tài)溢流堰等設(shè)施，保障魚(yú)類(lèi)等水生生物洄游通道，維護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)連通性。針對(duì)水庫(kù)和濕地工程，設(shè)置生態(tài)基流泄放設(shè)施，保證下游生態(tài)用水需求，建設(shè)人工濕地系統(tǒng)，提升水體自凈能力。通過(guò)生態(tài)友好設(shè)計(jì)措施的實(shí)施，水利工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)現(xiàn)了有機(jī)統(tǒng)一，促進(jìn)了水生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展。

（三）智能監(jiān)測(cè)集成控制方案

智能監(jiān)測(cè)與集成控制是提升水利工程現(xiàn)代化水平的關(guān)鍵技術(shù)手段，通過(guò)智能化改造實(shí)現(xiàn)工程精細(xì)化管理。一方面，在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)方面，部署物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備，構(gòu)建水文、水質(zhì)、工程安全等要素立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)重要參數(shù)實(shí)時(shí)采集。如某大型水庫(kù)通過(guò)部署300多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器，建立覆蓋大壩安全、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、氣象觀測(cè)的智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)7×24小時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，提前72小時(shí)預(yù)警險(xiǎn)情。建立基于人工智能的數(shù)據(jù)分析模型，開(kāi)展工程狀態(tài)評(píng)估和預(yù)警預(yù)報(bào)，提高監(jiān)測(cè)精度和預(yù)警能力。另一方面，在控制系統(tǒng)方面，采用分布式控制系統(tǒng)（DCS）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)泵站、閘門(mén)等設(shè)備遠(yuǎn)程操控，建立水工建筑物群聯(lián)合調(diào)度平臺(tái)，優(yōu)化調(diào)度方案。引入專(zhuān)家決策系統(tǒng)，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和模型分析，制定最優(yōu)運(yùn)行策略，提高調(diào)度科學(xué)性。最后，在集成應(yīng)用方面，構(gòu)建智能化運(yùn)行管理平臺(tái)，整合監(jiān)測(cè)、控制、分析等功能模塊，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享和協(xié)同聯(lián)動(dòng)。通過(guò)智能監(jiān)測(cè)與集成控制方案的實(shí)施，水利工程運(yùn)行管理水平顯著提升，為工程安全運(yùn)行和效益發(fā)揮提供了有力保障。

（四）信息平臺(tái)數(shù)字轉(zhuǎn)型路徑

水利工程信息平臺(tái)建設(shè)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型是提升行業(yè)現(xiàn)代化水平的重要途徑，需要構(gòu)建完整的數(shù)字化技術(shù)體系。首先，在平臺(tái)架構(gòu)方面，采用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，建設(shè)水利工程數(shù)字化基礎(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和分析能力的整體提升。以某智慧水利工程為例，構(gòu)建了覆蓋9個(gè)省份的統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心，日均處理數(shù)據(jù)量超過(guò)1TB，實(shí)現(xiàn)了跨區(qū)域水文信息實(shí)時(shí)共享和聯(lián)動(dòng)分析。構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，確保各類(lèi)信息資源互聯(lián)互通。其次，在應(yīng)用系統(tǒng)方面，開(kāi)發(fā)工程建設(shè)管理、運(yùn)行調(diào)度、安全監(jiān)測(cè)等專(zhuān)業(yè)應(yīng)用模塊，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)全過(guò)程數(shù)字化管理。建立三維數(shù)字模型，支持工程可視化展示和分析，提供輔助決策支持。最后，在產(chǎn)業(yè)升級(jí)方面，推動(dòng)水利工程與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)深度融合，培育數(shù)字化新業(yè)態(tài)。建設(shè)數(shù)字孿生工程，實(shí)現(xiàn)實(shí)體工程與虛擬空間的實(shí)時(shí)映射，提升智能化管理水平。通過(guò)信息平臺(tái)建設(shè)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，水利工程管理效率和服務(wù)能力得到全面提升，推動(dòng)了水利行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[5]。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水利工程可持續(xù)發(fā)展是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要在規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)運(yùn)營(yíng)和管理維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)貫徹可持續(xù)發(fā)展理念。通過(guò)建立完善的規(guī)劃體系，采用先進(jìn)的技術(shù)手段，強(qiáng)化智能化管理，構(gòu)建數(shù)字化平臺(tái)，推動(dòng)水利工程與生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展。未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，深化智能化改造，完善管理機(jī)制，推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，促進(jìn)水利工程可持續(xù)發(fā)展理念與實(shí)踐的深度融合，為實(shí)現(xiàn)水利事業(yè)現(xiàn)代化提供有力支撐。

參考文獻(xiàn)：

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