從水土保持角度分析優化及控制水電工程設計

王　暢

(凌源市水務局，遼寧 凌源 122500)

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從水土保持角度分析優化及控制水電工程設計

王暢

(凌源市水務局，遼寧 凌源 122500)

隨著國家可持續發展戰略的不斷提倡，不斷深入，對于生態問題，自然環境問題的研究也在不斷進行，各個領域的可持續發展與自然生態的結合密不可分。水是人類賴以生存的源泉，換而言之，水土資源的合理利用，可持續發展戰略的有效深入對于當代人類及后代有十分重要的現實意義，然而在水電建設工程中，往往由于不合理的設計使得該區域的生態遭到破壞，未采取科學合理的水土保持措施，使得區域大面積水土流失，因此在水電工程設計中的以水土保持為角度將對于當代科學發展及后代可持續發展具有十分重要的推動作用。文章通過對晉城圍灘水電站的基本介紹，結合水土保持對于水電工程設計的重要現實意義，對水土保持在水電工程設計過程中的具體結合問題和實施策略做出簡要分析，以至于在可持續發展的前提下，有效提高水資源對于人類的利用效率。

水電工程；水土保持；工程設計；優化和控制

國家一直強調科學發展觀對于各個行業領域發展的重要現實意義，在水利水電方面更是如此。在人類發展過程中，水資源是人類生存及社會建設的生命之源。如何使水利建設與生態環境和諧相處對于人類的可持續發展具有十分重要的現實意義。在人類社會建設過程中，既要使水電設施為人類的利用效率最大化，又不可只顧發展，忽略生態建設的重要性[1]。人們必須要加強對于水資源保護和水土保持重要性的時代意識，從水土保持的角度優化和控制水電工程的工程設計，在為當代社會發展人類進步不斷貢獻的同時，兼顧后代可持續發展的利益，這樣以來，具有生態理念建設的水電設施，才可以對社會進步人類生存的長期可持續發展具有十分重要的推動作用。

1　工程及工程區概況

圍灘水電站位于山西省晉城市澤州縣金村鎮圍灘村。該項目位于太行山脈的南端，工程區內高嶺較多,溝谷縱橫，其海拔多在435～982.8 m的范圍內，地貌多為溶蝕侵蝕低山和山間河谷地貌，氣候屬于暖溫帶半濕潤氣候,多年平均降雨量為715.7 mm,土壤類型主要為高原黃土,植被類型區為次生灌草叢區,該地域植被覆蓋度為60%以上。圍灘水電站為引水式,該水電站位于丹河干流上，樞紐建筑物是由溢流壩段，非溢流壩段和沖砂閘組成的漿砌石重力壩。最大壩高54.6;水庫正常蓄水位472.0 m,總庫容826 萬 m3;總長度為104.5 m，圍灘水電站發電設計引水量為2.85 m3/s，其設計水頭為62.35 m，裝機功率為3×500 kW，年發電量在613 萬 kW·h。在供水工程方面，其年供水量1924 萬 m3，泵站設計流量0.61 m3/s。圍灘水電站在以發電，城市生活用水及工業用水供給之余，同時發展生態旅游業。另一方面就其建設工程而言，圍灘水電站的施工主要由樞紐大壩，電站廠房及發電引水供才等單元組成。工程占地總面積為40 hm2，其永久占地34.64 hm2，其余為臨時占地5.36 hm2，被庫區淹沒面積10 hm2。

2　項目區水土流失特點

一般來說，在水電建設過程及其日后運行中沒有雨各種自然因素的潛行存在，致使其難以避免水土流失現象的發生，在建設過程中[2]，人為的建設活動會在很大程度上誘發，引發從而觸發水土流失現象的發生，雖然在未經建設的原地貌情況下依然會發生水土流失的現象，但其與由于人為建筑開發所引起的水土流失現象截然不同。圍灘水電站的水土流失主要由于在建筑施工過程中，其大型機械對于基礎開挖，場地平整，現場道路建設及材料開挖與運輸等導致該區域地面松動產生的，在水力及重力對土壤的侵蝕以外，對于水資源系統和特殊建筑工程也造成了嚴重的侵蝕，在地貌自然侵蝕過程中，天然地形由于建筑施工變成了認為開挖的土石邊坡，侵蝕對象的轉化從而使得該侵蝕時段主要以工程建設時期為主。

3　水電工程設計存在的問題

就建筑物設計考慮方面而言，一般要把握其工程建設需求，工程運行穩定，工程質量及施工進度等方面的要求，從而來制定合理的施工組織設計并確定現場的施工布置。在防止水土流失方面一般考慮欠佳，在主體施工過程中，其大型機械對于基礎開挖，場地平整，現場道路建設及材料開挖與運輸等導致該區域地面松動從而引起水土流失現象的發生，雖然相關人員在施工過程中會采取一定的排水措施，邊坡防護防滑坡處理等措施會有效防止水土流失現象的發生，但這只是為了建筑本身的安全施工，沒有從建筑所在的整個區域環境進行相關的防水土流失措施的設計制定。在水電站規劃建設之前，相關人員未進行科學的選址工作或者說選址工作做得不到位，在施工初期，對施工現場，運輸道路等方面都沒有以防止水土流失為主導進行科學的設計規劃，在施工過程中，對施工工藝上位未進行科學的選擇，以上因素使得圍灘水電站在整個建設過程中及往后運營中都會存在水土流行現象的發生，對當地生態造成嚴重破壞及人們生活安全造成威脅，但以圍灘水電站目前建設運行而看，通過查閱資料，其在工程建設及設計方面均存在優化余地，從而很好的控制其水土流失的現象[3]。

4　優化水電工程設計

鑒于圍灘水電站的以上因素，可以從以下方面對其工程設計進行優化控制。

4.1在壩址選擇上進行優化

圍灘水電站所在區域高山較多，溝谷縱橫，泥石流較為頻發，在此進行工程建設極易導致水土大量流失，從而對生態造成嚴重危害，對工程施工安全，施工質量及施工進度造成嚴重影響，科學合理對壩址進行選擇可以有效減小由于工程施工所造成的地表振動，當地的植被破壞程度，土石方開挖量等。在對壩址進行科學選擇中，應根據當地的自然環境，當地人文及所在區域的經濟狀況等因素進行全面考慮，從具體的土石方開挖量[4]，施工過程中所產生的廢渣量，擾動地表面積及破壞植被量進行衡量，進而降低以上因素對水土流失現象的誘發程度。

4.2在施工道路選擇上進行優化

由于圍灘水電站位于太行山脈的南端，工程區內高嶺較多,溝谷縱橫，其海拔多在435～982.8 m的范圍內，地貌多為溶蝕侵蝕低山和山間河谷地貌，因此在施工階段對于道路的選擇布設較為復雜困難，只為施工方便進行施工道路的選擇將會造成大量的植被破壞及水土大面積流失，因此必須在道路布設方面進行優化控制。從水土保持的角度出發，考慮到施工道路布設的重要性，在線路選擇布設過程中，應該將施工設施及材料場廢料場布置在當地已有的道路，提高道路利用率，降低由于新修道路對當地植被及水土的破壞程度，在遇到需要高挖方高填方的路段，必要時應該采用隧道及橋梁等道路形式，從而減少道路施工中所產生的廢渣料，植被破壞面積及對地表的振動程度[5]。

4.3對施工過程中所造成的地表振動進行面積控制

在施工過程中，大型機械對于基礎開挖，場地平整，現場道路建設及材料開挖與運輸等都會造成不同程度的地表振動，以此在壩址及道路線路確定后，應從相關建筑物的規劃布置，占地面積及施工方法等方面進行科學優化。就占地面積優化而言，由于固定占地面積的確定性，可以從臨時占地面積進行優化，根據施工工序及其時間長度，可以將臨時施工占地面積適當地進行重復使用，例如可以將材料場進行施工后期的廢料場轉換，廢料場可進行施工用房的轉換[6]，以相關場地面積的減少上有效控制地表振動面積。在施工道路建設優化方面，可以適當的減少路基開挖面，并進行不穩定邊坡防護，對廢渣廢料進行及時清理，不宜在路面長時間大量堆放。施工辦公及住宿用房盡量利用當地居民用房，從而避免由于新建導致的地表振動。

4.4水土流失的防治措施設計

在保持水土的同時，還應采取必要的措施對水土流失進行治理，科學合理的水土流失防治措施同樣是優化和控制水電工程保持水土設計的重要內容，也是其最終的措施方案。在對由于工程所誘發的水土流失區域，可采用人為的開墾及恢復植被等措施對當地生態平衡進行維護，自然環境經行美化，由于土地的生產力是水土流失的關鍵隱私，因此應加強植被恢復及復墾的工作，在水電工程方面應該進行攔擋，有效排水[7]，邊坡防護處理，對擾動地表及施工場地進行必要的防護，從而減低由于工程建設對水土資源的破壞，使得水土資源在生態環境及人們生活中得到最高效的利用。

5　結　論

綜上所述，在水電工程建設施工中對水土資源的危害巨大，因此保持水土資源與水電設施建設設計的有效融合已是必然趨勢，上文對圍灘水電站從各方面進行水土流失的優化與控制，可極大程度上改善該區域的水土流失現狀，此項工作任重道遠，需要每位相關人員的精心籌劃。設計合理，工程布局及運行與自然達到和諧相處是一個極其復雜的過程。它需要一個很全面的生態規劃，而且具有長遠發展性，設施運行之后，使得水土資源得到有效利用，國家一直強調科學發展觀對于各個行業領域發展的重要現實意義，在水利水電方面更是如此。在人類發展過程中，水資源是人類生存及社會建設的生命之源。如何使水利建設與生態環境和諧相處對于人類的可持續發展具有十分重要的現實意義。在人類社會建設過程中，既要使水電設施為人類的利用效率最大化，又不可只顧發展，忽略生態建設的重要性。人們必須要加強對于水資源保護和水土保持重要性的時代意識，從水土保持的角度優化和控制水電工程的工程設計，從各個方面防治水土流失，只有做到這樣，水電設施對于造福于人民及社會長期發展才具有積極意義。

[1]馬力,魏元芹,黃家文,劉暉,王瑩.從水土保持角度優化和控制水電工程設計[J].水土保持應用技術,2009(02):40-42.

[2]曹云,付延敏.水土保持理念在水電工程設計中的應用[J].企業科技與發展,2013(Z2):51-52.

[3]毛祥明.四川水電開發項目水土保持監測研究[D].成都：四川師范大學,2009.

[4]才業錦.重慶市水土保持措施效應及小流域治理范式評價[D].重慶：西南大學,2010.

[5]艾曉燕,徐廣軍.五花山水庫主體工程設計水土保持評價[J].中國水土保持科學,2007(03):105-108，113.

[6]黃海濤.水電開發中的生態風險評價與管理研究[D].保定：華北電力大學,2014.

[7]王歡歡.四川省水電站工程水土保持監測研究[D].重慶：西南大學,2008.

1007-7596(2016)07-0015-02

2016-05-12

王暢(1976-)，女，遼寧凌源人，工程師，從事水土保持、河道管理、水利規劃設計等工作。

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