水利水電工程設(shè)計(jì)中的水土保持理念分析

張世超，王帥兵

（1.云南魯布革顧問(wèn)有限公司，云南昆明 650000；2.玉溪師范學(xué)院化學(xué)生物與環(huán)境學(xué)院，云南玉溪 653100）

1 水土保持理念

水利水電工程建設(shè)規(guī)模較大，在建設(shè)過(guò)程中將對(duì)環(huán)境造成較大破壞。因此，有關(guān)部門在水利水電工程中貫徹水土保持理念方面可以發(fā)揮積極作用，不僅可以為工程的合理發(fā)展做出貢獻(xiàn)，而且可以為維持生態(tài)平衡提供充分的保證。

在我國(guó)高速發(fā)展的過(guò)程中，不得不說(shuō)出現(xiàn)了較為廣泛的植被破壞和水土流失問(wèn)題。雖然導(dǎo)致以上問(wèn)題是多種綜合因素的共同結(jié)果，但總的來(lái)說(shuō)，是由于人類活動(dòng)頻繁，森林砍伐明顯，許多植物遭到嚴(yán)重破壞，再加上我國(guó)復(fù)雜的地質(zhì)和地貌以及伴隨氣候變化，導(dǎo)致了大規(guī)模的水土流失和植被破壞，從而引起了自然災(zāi)害。在這種背景下，水土保持理念在水利水電工程中越來(lái)越受到重視。

在建造水利水電工程時(shí)，技術(shù)和施工人員必須具有環(huán)保意識(shí)并樹(shù)立水土保持理念。不僅有必要在思想上認(rèn)識(shí)到水土保持理念的重要性，而且要在具體實(shí)施中實(shí)踐水土保持理念，在施工前要做好充分準(zhǔn)備并制定應(yīng)急預(yù)案，防止各種突發(fā)情況。水利水電工程設(shè)計(jì)中水土保持理念的應(yīng)用不只是體現(xiàn)在紙面上，而應(yīng)該讓參與施工的建設(shè)單位都真正的理解水土保持理念，并理解在具體施工中如何應(yīng)用這一理念。此外還需要根據(jù)實(shí)際情況以及我國(guó)的基本政策，制定可行的方案，保證水利水電工程的順利進(jìn)行。

2 水土保持理念在水利水電工程設(shè)計(jì)中的作用

近年來(lái)，隨著我國(guó)的積極進(jìn)行現(xiàn)代化發(fā)展，環(huán)境污染和環(huán)境破壞變得越來(lái)越嚴(yán)重，其中水土流失是關(guān)鍵的環(huán)境問(wèn)題之一。水土保持是預(yù)防和控制水土流失的重要措施，這在水土流失嚴(yán)重或環(huán)境條件相對(duì)脆弱的地區(qū)具有重要意義。水土保持理念在水利工程中的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①有助于防止各種自然災(zāi)害，例如滑坡或泥石流，可以確保水利水電工程不會(huì)輕易被破壞。②水土保持可以大大減少水土流失，增加水庫(kù)的蓄水量，延長(zhǎng)水利工程的壽命，并減少湖泊淤積，提高水利工程的經(jīng)濟(jì)效益。③在水土保持的影響下，洪澇災(zāi)害將得到有效減少，土壤滲透將增加。在干旱季節(jié)，在水土保持的基礎(chǔ)上，有效減少?gòu)搅髦鹉瓴▌?dòng)；在汛期，通過(guò)保護(hù)水土，將有助于提高防洪能力。④在水土保持的基礎(chǔ)上，可以有效提高水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境恢復(fù)與保護(hù)的目標(biāo)，達(dá)到保護(hù)水土，保護(hù)水源和改善環(huán)境的目的。

3 水利水電建設(shè)中水土流失的特征

3.1 點(diǎn)狀水利水電工程水土流失的特征

點(diǎn)狀水利水電工程的建設(shè)規(guī)模一般較大，而且建設(shè)周期長(zhǎng)，施工過(guò)程中也很復(fù)雜。在長(zhǎng)時(shí)間的建設(shè)過(guò)程中，臺(tái)風(fēng)、暴雨等惡劣的自然氣候可能會(huì)出現(xiàn)，并導(dǎo)致水土流失問(wèn)題。此種情況下，施工前的準(zhǔn)備階段是防止水土流失的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于大多數(shù)點(diǎn)狀水利水電工程建設(shè)都選擇在山區(qū)和其他交通不便的地方，這就要求在施工前具有一個(gè)非常長(zhǎng)的施工準(zhǔn)備階段，在該階段必須努力平整建筑工地并建造出入和運(yùn)輸?shù)缆?，在該階段要加強(qiáng)預(yù)防水土流失問(wèn)題，避免大規(guī)模破壞植被，以避免水土流失。點(diǎn)狀水利水電工程的另外一個(gè)特征是施工影響區(qū)域非常大，除了其本身的水利水電工程建設(shè)外，還需要建設(shè)配套的水利淹沒(méi)區(qū)和移民安置區(qū)等。這就導(dǎo)致了會(huì)州外環(huán)境的巨大影響和破壞，而為了保證水利水電工程的順利進(jìn)行，需要將周圍的土地將被徹底清理和平整，以提高施工的便利性。但是同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致土地的抗侵蝕能力將大大降低，裸地面積將顯著增加，極易產(chǎn)生水土流失。

3.2 線性水利工程水土流失的特征

線性水利水電工程設(shè)計(jì)是指供水項(xiàng)目的渠道和灌溉項(xiàng)目。這些項(xiàng)目的建設(shè)路線很長(zhǎng)，最大長(zhǎng)度為數(shù)千公里，最小為數(shù)十公里。在不同的施工地域會(huì)有山谷、丘陵或平原等不同地貌。因此，需要不斷建設(shè)高度分散的取料場(chǎng)或棄渣場(chǎng)等。在這種水利水電工程中，水土流失也具有線性分布特征，因此難以控制，必須采取各種預(yù)防措施。根據(jù)各種施工現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)采取不同的預(yù)防措施。

4 水利水電工程對(duì)環(huán)境造成的影響

在水利水電工建設(shè)過(guò)程中，需要進(jìn)行大規(guī)模的開(kāi)挖等工作，破壞了地表植被，如果施工現(xiàn)場(chǎng)屬于易風(fēng)化的巖石層或土壤疏松，則會(huì)破壞土壤表面的水土保持能力。如果遇到雨水，還將導(dǎo)致水土流失，甚至發(fā)生山體滑坡。此外在水利水電工程的建設(shè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢石和其他廢物，如果沒(méi)有有效的廢物處理措施，隨意堆放也會(huì)造成水土流失，并對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成巨大的破壞。

在水利水電工建設(shè)過(guò)程中，由于需要大量建設(shè)渣場(chǎng)、建筑工地、露的壩基、用混凝土或砂漿保護(hù)斜坡等，對(duì)原始起地貌造成破壞并導(dǎo)致水土流失問(wèn)題。例如，大壩的底部成為永久性表面，混凝土結(jié)構(gòu)代替了植物等的原始表面，施工期間的所使用的開(kāi)挖方法都會(huì)在施工期間影響原始地表特性，這直接降低了原始土壤的儲(chǔ)存能力，導(dǎo)致水土流失。另外，建設(shè)單位水土保持意識(shí)不強(qiáng)，有關(guān)部門監(jiān)督管理不力也是造成水土流失的原因。

5 水土保持理念在水利水電工程設(shè)計(jì)中的主要功能

5.1 注意水土流失的預(yù)測(cè)

在正常情況下，在開(kāi)始水利水電工程建設(shè)之前，有關(guān)部門應(yīng)認(rèn)真調(diào)查當(dāng)?shù)氐乃翣顩r，并對(duì)水土流失做良好的預(yù)測(cè)工作。目標(biāo)是將水土保持工作納入水利水電工程設(shè)計(jì)的各個(gè)方面。水利水電工程設(shè)計(jì)任務(wù)非常繁重，施工內(nèi)容非常復(fù)雜，施工配套設(shè)施非常多。顯然，這些階段會(huì)增加水土流失的可能性。這就要求相關(guān)人員在水利水電工程設(shè)計(jì)過(guò)程中了解施工破壞的嚴(yán)重程度，并根據(jù)具體項(xiàng)目條件制定科學(xué)合理的施工計(jì)劃，以最大程度地減少水土流失的可能性。在廢物處理方面，所有相關(guān)部門都希望將其恢復(fù)到以前的狀態(tài)或在其上種植合適的植物，這為科學(xué)預(yù)防水土流失創(chuàng)造了有利條件。

5.2 水土保持理念實(shí)施方案

無(wú)論如何，在不同地區(qū)和不同地理?xiàng)l件下，必須制定不同的施工計(jì)劃，以保護(hù)水土不受損害。例如，某些鹽漬土壤相對(duì)疏松，必須應(yīng)用生物技術(shù)和工程技術(shù)加以改進(jìn)以確保土壤穩(wěn)定性。不僅如此，合理地利用開(kāi)挖土壤，減少對(duì)外部土壤的使用，然后在項(xiàng)目中科學(xué)地構(gòu)建邊坡、河道以及其他重要設(shè)施。

5.3 加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)

生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量直接影響人們的生活質(zhì)量。因此，有關(guān)部門在水利水電工程設(shè)計(jì)中應(yīng)高度重視生態(tài)環(huán)境。從客觀的角度來(lái)看，現(xiàn)階段通過(guò)技術(shù)減少?gòu)?qiáng)風(fēng)和大雨等惡劣氣候仍然存在一些困難。但是，通過(guò)既定的技術(shù)手段合理設(shè)計(jì)水利水電工程，可以有效避免水土流失，為維持生態(tài)平衡奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，有關(guān)部門必須科學(xué)合理地確定符合實(shí)際情況的施工設(shè)計(jì)方案，以提高施工質(zhì)量。不僅如此，有關(guān)人員還必須對(duì)周圍的地質(zhì)條件有充分的了解，然后科學(xué)種植植物，并根據(jù)具體的建筑面積制定實(shí)用的計(jì)劃，在施工過(guò)程中，有必要充分了解技術(shù)的使用情況以減少對(duì)植被的破壞。

5.4 設(shè)置臨時(shí)占用區(qū)

在設(shè)計(jì)水利水電工程時(shí)，通常需要設(shè)計(jì)項(xiàng)目的邊坡、墻體以及水利水電工程的景觀。除以上設(shè)計(jì)內(nèi)容外，實(shí)際上，還有許多易忽略的設(shè)計(jì)內(nèi)容。例如，在建設(shè)過(guò)程中，水利水電工程會(huì)占用一些土地，這些土地被包括在設(shè)計(jì)過(guò)程中，并且是預(yù)先設(shè)計(jì)的。但是，在正式建設(shè)期間，還將臨時(shí)占用其他土地，這些土地在項(xiàng)目完成后需要被恢復(fù)。而這部分土地的管理也很重要，在水利水電工程中要注意對(duì)這些臨時(shí)占用土地的設(shè)計(jì)，避免造成環(huán)境破壞。

5.5 優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在水利水電工程設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，應(yīng)體現(xiàn)水土保持理念，盡量較少開(kāi)挖等過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響范圍，而針對(duì)不同的工程也應(yīng)采取不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，降低水土流失問(wèn)題。主要有如下幾類結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

5.5.1 水庫(kù)大壩：此類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該優(yōu)先考慮對(duì)環(huán)境影響最小的混凝土大壩，同時(shí)與實(shí)際的工程地質(zhì)條件結(jié)合，如果無(wú)法使用混凝土大壩，可以考慮其他類型的大壩。

5.5.2 輸水工程：在設(shè)計(jì)一些深水渠、高填水渠等運(yùn)河輸水工程時(shí)，應(yīng)考慮對(duì)多種施工方案進(jìn)行比較，優(yōu)先考慮渡槽或隧道施工方案，減少大型開(kāi)挖和大規(guī)?；靥?，控制建設(shè)成本，減少環(huán)境破壞并防止水土流失。

5.5.3 圍堰工程：優(yōu)先使用具有良好結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的鋼制圍堰的使用，減少傳統(tǒng)土方圍堰的使用。

5.5.4 堤防工程：在設(shè)計(jì)傳統(tǒng)堤防工程時(shí)，通常采用1：3的邊坡坡率，但是實(shí)際施工要與現(xiàn)場(chǎng)情況結(jié)合以進(jìn)行確定，以減少水土流失問(wèn)題。

簡(jiǎn)而言之，以水土保持理念為基礎(chǔ)優(yōu)化各類工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以有效在水利水電工程建設(shè)中減少?gòu)U物產(chǎn)生量以及工程量，并保護(hù)周圍的生態(tài)景觀。

5.6 明確水土保持理念的應(yīng)用目的

一般而言，應(yīng)用水土保持理念的主要目的是為了更好地研究和驗(yàn)證我國(guó)的水土保持分區(qū)，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)土壤侵蝕的不同類型和情況提出建議，合理化土地和水資源開(kāi)發(fā)利用的方向。此外，應(yīng)用水土保持理念的主要目的還包括采取的水土保持措施對(duì)重點(diǎn)地區(qū)以及防止水土流失的重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行合理管理，通過(guò)必要步驟實(shí)現(xiàn)水土保持的管理目標(biāo)。再者，根據(jù)我國(guó)的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃戰(zhàn)略和環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略，確定我國(guó)各地適合農(nóng)業(yè)、林業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)的土地的比例和位置也是該技術(shù)的重要目標(biāo)之一。由于生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重影響著人類環(huán)境，因此，水利水電工程建設(shè)必須重視生態(tài)環(huán)境，這也是普及水土保持理念的主要原因，從外部因素入手，以減少水土流失并保持生態(tài)平衡。

6 在水利水電優(yōu)化設(shè)計(jì)中水土保持理念的實(shí)際應(yīng)用

6.1 臨時(shí)堆放區(qū)域的水土保持應(yīng)用

在正常情況下，在臨時(shí)堆放區(qū)域內(nèi)采取水土保護(hù)措施時(shí)，可以從以下幾個(gè)方面著手：首先，應(yīng)在臨時(shí)堆放區(qū)域場(chǎng)地周圍建造圍欄和排水溝，并科學(xué)的堆放廢物或者材料，盡量減少對(duì)空間的占有率，避免占用過(guò)多的土地；其次，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需要，平鋪或者分散廢土，種植適合當(dāng)?shù)貧夂虻谋镜刂参锲贩N，防止地表裸露提高植被覆蓋率降低水土流失；最后，收集和處理好相關(guān)的數(shù)據(jù)，比如堆放渣土，坡比一般為1：1.75。同時(shí)，做好護(hù)坡工作，通過(guò)科學(xué)規(guī)劃將為維護(hù)生態(tài)平衡奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

6.2 生態(tài)水利水電工程設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，水利水電工程通常面臨以下問(wèn)題：第一，由于水域具有自身環(huán)境特征，且分布極為廣泛，不同地區(qū)的同一水域也有較大的區(qū)別。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中會(huì)遇到一些問(wèn)題，且由于沒(méi)有相關(guān)設(shè)計(jì)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及可供參考的設(shè)計(jì)案例，所以不知道如何將環(huán)境知識(shí)整合到水利水電工程的設(shè)計(jì)方案中。第二，由于環(huán)境專家和工程師在不同領(lǐng)域工作，他們面對(duì)同樣的問(wèn)題會(huì)表達(dá)出不同的觀點(diǎn)，這是由于思考角度不同導(dǎo)致的不和諧。而在實(shí)際設(shè)計(jì)中大多數(shù)情況下工程團(tuán)隊(duì)會(huì)遵循工程師的意愿，因此，沒(méi)有體現(xiàn)出對(duì)環(huán)境保護(hù)的高度重視。有關(guān)部門要提高員工水土保持意識(shí)，采取有效措施，在水電工程中貫徹水土保持理念。只有這樣，項(xiàng)目才能朝著最佳方向發(fā)展。

6.3 水土保持理念在水利水電工程維護(hù)中的應(yīng)用

水土保持理念的實(shí)施還包括在水利水電工程維護(hù)中的應(yīng)用。為了正確科學(xué)地實(shí)施水土保持理念，提高對(duì)科學(xué)技術(shù)的支持水平和正確實(shí)施維護(hù)系統(tǒng)是減少水土流失的有效方法?，F(xiàn)階段，水利的維護(hù)方法相對(duì)落后，類型不多，缺乏維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和缺乏實(shí)際維護(hù)，極大的影響了水土保持設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行。在這方面，必須加強(qiáng)水利水電工程維護(hù)計(jì)劃的制定。相關(guān)應(yīng)在工作中定期維護(hù)機(jī)械設(shè)備，避免設(shè)備故障。在設(shè)計(jì)過(guò)程中提前制定合理方案不僅可以確保建設(shè)項(xiàng)目的順利完成，還可以減少水土資源的浪費(fèi)，做到加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，定期檢查發(fā)現(xiàn)設(shè)備后盡快解決問(wèn)題，提高水利水電工程的經(jīng)濟(jì)效益。

6.4 完善環(huán)境影響評(píng)價(jià)體系

發(fā)展水利水電工程的前提是實(shí)地勘測(cè)，監(jiān)測(cè)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、景觀和人類環(huán)境，并促進(jìn)水利水電工程的順利進(jìn)行。在不破壞自然環(huán)境，減少工程建設(shè)引起的生態(tài)環(huán)境變化和破壞的前提下，做好工程設(shè)計(jì)工作，做好分析和預(yù)防各種問(wèn)題的工作，建立可靠的環(huán)境影響評(píng)估體系。該體系主要分析工程結(jié)構(gòu)對(duì)社會(huì)發(fā)展和環(huán)境的影響，以實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境總體發(fā)展的目標(biāo)。

6.4.1 合理選擇存放材料的地點(diǎn)，在選擇存放材料的地點(diǎn)過(guò)程中，有必要盡量減少對(duì)建筑外部區(qū)域的占用，并且必須按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行施工，減少水土流失并確保施工質(zhì)量。

6.4.2 增加植被覆蓋：在水利水電工程的實(shí)施中不可避免地會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。為了保護(hù)生態(tài)，做的工作，應(yīng)采取一些措施，比如種草、造林、培育生物多樣性等做好水土保持工作。在水利水電工程中施工人員還應(yīng)根據(jù)植被類型和特點(diǎn)，提高植被的存活率和覆蓋率。

6.4.3 合理發(fā)展農(nóng)業(yè)：農(nóng)業(yè)結(jié)合了水土保持和水土利用，通過(guò)合理發(fā)展農(nóng)業(yè)不僅可以提高糧食產(chǎn)量，而且可以實(shí)現(xiàn)水土保持理念，比如通過(guò)建造梯田等農(nóng)業(yè)可以有效預(yù)防山體滑坡和水土流失，實(shí)現(xiàn)水土保持的目的，形成良性發(fā)展。在山區(qū)或丘陵地區(qū)進(jìn)行等高耕作，以提高保水性和土壤滲透性等。

6.4.4 護(hù)坡工程設(shè)計(jì)的優(yōu)化：水利工程中對(duì)邊坡的主要保護(hù)措施是用磚石砌筑的邊坡，噴混凝土的邊坡等。在設(shè)計(jì)工程邊坡時(shí)，嚴(yán)禁使用剛性防護(hù)結(jié)構(gòu)，必須充分反映水土保持的理念，科學(xué)設(shè)計(jì)提高環(huán)境的可持續(xù)性，達(dá)到防止水土流失的目的。

6.4.5 優(yōu)化土石方平衡設(shè)計(jì)：在水利水電工程的建設(shè)過(guò)程中，廢棄物的殘留量和土方工程的借入量與密切相關(guān)。因此，在土石平衡設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)采用水土保持的理念，以減少取土量并進(jìn)行挖方。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分意識(shí)到土方工程在回填中的使用，大大降低環(huán)境影響的可能性。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析，可以體現(xiàn)出在水利水電工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)以水土保持理念為原則。在施工過(guò)程中，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工方法的選擇，以及邊坡和圍欄的保護(hù)設(shè)計(jì)，按照環(huán)境原則平衡土石方，對(duì)項(xiàng)目占用的臨時(shí)土地進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。在水利水電工程建設(shè)完成的地區(qū)，如果有可能進(jìn)行復(fù)耕，則應(yīng)提供盡可能多的復(fù)耕基本條件，并確保水土保持。如果無(wú)法復(fù)耕，則需要通過(guò)種樹(shù)種草，避免裸露土壤，減少水土流失和恢復(fù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)景觀，最大限度地減少項(xiàng)目建設(shè)對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響，優(yōu)化建設(shè)設(shè)計(jì)，提高水利水電工程的環(huán)境效益。