水土保持理念在水利工程設計中的應用

□于紅軍（新疆生產(chǎn)建設兵團農(nóng)十師勘測設計院）

水土保持理念在水利工程設計中的應用

□于紅軍（新疆生產(chǎn)建設兵團農(nóng)十師勘測設計院）

水利工程關系到國計民生的重要工程，然而施工中容易產(chǎn)生對周邊環(huán)境和生態(tài)的破壞，在這種情況下，積極構(gòu)建生態(tài)水利工程至關重要。要想徹底實現(xiàn)生態(tài)水利工程，必須將水土保持理念融入到設計、施工等各個環(huán)節(jié)之中。文章從水利工程建設中水土流失的特點入手，對水土保持理念在水利工程中的作用進行了分析，并有針對性的對水土保持理念在水利工程設計中應用的措施展開了研究，希望對我國相關領域的發(fā)展奠定一定理論基礎。

水土保持理念；水利工程；設計；措施

0 引言

水利工程具有規(guī)模大、耗時長的特點，實際施工中，很容易對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成嚴重的破壞。在可持續(xù)發(fā)展理念不斷深入人心的背景下，現(xiàn)階段我國在積極構(gòu)建水利工程的過程中，開始注重民生水利、生態(tài)水利的構(gòu)建，其中一個重要的建設理念就是水土保持理念。將水利工程設計同水土保持理念進行融合，有助于加大水土流失的防治力度，在對土地生產(chǎn)力的維護中，也發(fā)揮著不容忽視的重要作用。在這種情況下，積極加強水土保持理念在水利工程設計中的措施研究具有重要意義。

1 水利工程建設中水土流失的特點

1.1 點狀水利工程水土流失特點

此類型水利工程不僅工程量較大、耗時時間長，同時擁有復雜的施工工序，在長期施工中，很可能受到臺風、暴雨等的侵襲，從而產(chǎn)生水土流失現(xiàn)象。

首先，施工準備期是防治水土流失的關鍵階段。通常情況下，水利工程的建設地點通常會選擇山區(qū)等交通不便的地區(qū)。因此，工程施工需要經(jīng)歷一個較長的準備期，努力進行施工場地的平整操作，對進場道路和交通道路進行修筑，因此，擁有較大的工程量和較大的施工難度，此時如果不及時加大水土流失預防力度，將嚴重擾動當?shù)氐乇碇脖弧Ｆ浯危こ虛碛休^廣的覆蓋面積，這是因為，除了工程主體的建設，同時還需要構(gòu)建水利淹沒區(qū)和移民安置區(qū)等，因此，工程整體上將造成較大范圍的影響，遭到破壞的地表植被也相對較多。通常情況下，會對水利工程涉及范圍內(nèi)的土地進行徹底的清除和平整，才能夠提升施工便捷性和施工質(zhì)量。然而，在這一過程中，將導致當?shù)赝恋乜骨治g能力大大下降，增加裸露地面，為水土流失現(xiàn)象的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。

1.2 線狀水利工程水土流失特點

線狀水利工程指的是輸水工程渠道和灌溉工程等，此類型工程擁有較長的施工路線，工程最多擁有上千公里，最少也有幾十公里，在各個施工段會遇到峽谷、丘陵或平原等多種類型的地貌，因此，也需要構(gòu)筑分散性較強的取料場或棄渣場等。在此類型水利工程中，水土流失也呈現(xiàn)出線狀分布的特點，所以控制難度較高，各項預防措施必須針對不同施工段的特點來采用。

2 水土保持理念在水利工程中的作用

近年來，中國在積極進行現(xiàn)代化建設的過程中，環(huán)境污染和生態(tài)破壞現(xiàn)象日益嚴重，在這種情況下，我國加大了環(huán)境保護力度，水土流失就是重點環(huán)境問題之一。在對水土流失進行防治的時候，一項重要的措施就是水土保持，該措施針對水土流失嚴重或生態(tài)環(huán)境相對脆弱的地區(qū)具有重要意義。例如，在三峽庫區(qū)壩上庫首的湖北稊歸縣中，早在1982年就已經(jīng)產(chǎn)生了2 030 km2的水土流失面積；至2002年，水土流失面積縮減到1 253.51 km2，每年擁有526.66萬t的土壤侵蝕量流入到溪河當中，產(chǎn)生了2 170 t/km2的年侵蝕模數(shù)。兩河、泄灘、茅坪等是重點水土流失區(qū)域，擁有69.29km2的強度流失、457.18km2的中度流失和725.08km2的輕度流失現(xiàn)象。由此可見，僅僅是該區(qū)域的水土流失問題，已經(jīng)足夠引起人們的高度重視。水利工程中水土保持理念的作用：第一，有助于預防各種自然災害的發(fā)生，如滑坡或泥石流等，因此，能夠降低滑坡、泥石流等對水利工程的破壞性。第二，水土保持能夠極大的降低水土流失量，促進攔泥拽沙和塘庫蓄水量的增加，從而提升水利工程的效益，在這一過程中，能夠延長水利工程的使用時間，并減少水庫、湖泊等的淤積。第三，洪澇災害在水土保持的影響下將有效減少，并能夠提升土壤入滲量。針對枯水季節(jié)，徑流的年際變化將在水土保持的基礎上有效減少，實現(xiàn)對徑流的補充；而在汛期，通過水土保持，有助于防洪能力的提升。第四，水環(huán)境質(zhì)量在水土保持的基礎上將有效提升。在進行水土保持的過程中，應將水源保護作為出發(fā)點，加大綜合治理小流域的力度，努力實現(xiàn)對修復生態(tài)和保護生態(tài)的目標。在這種情況下，在水利工程的建設過程中，能夠完善生態(tài)環(huán)境保護體系，實現(xiàn)水土保持、水源保護以及環(huán)境改善的目標。

3 將水土保持理念應用到水利工程設計中的措施

3.1 優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)設計

將水土保持理念應用于水利工程的設計中，應從優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)設計入手，即在展開設計的過程中，努力將地表擾動和挖填的土石方量降到最低。例如，在設計水庫大壩的過程中，如果當?shù)氐牡匦巍⒌刭|(zhì)以及水工等條件都符合設計需求，設計人員應對混凝土壩進行優(yōu)先考慮，因為該設計方案是地表破壞最小的方案，如果此方案不可行，才可以對地表破壞相對較大的設計方案進行采用，如面板堆石壩等；在設計輸水工程時，針對部分渠段如深挖和高填等，應充分對比渡槽方案和高填方案，并對比隧洞方案和深挖方案，設計人員要盡可能選擇隧洞方案和渡槽方案，同時注重成本控制，盡量避免大開挖、大回填土石方的施工，有效預防水土流失問題；在設計圍堰時，應努力取代傳統(tǒng)的土石圍堰，而應用鋼結(jié)構(gòu)圍堰；在設計堤防工程時，傳統(tǒng)的堤防邊坡比例為1∶3，設計人員可以通過大量計算，盡量將1∶2的比例應用于部分堤防邊坡坡率設計中等。

以上設計方法是充分應用水土保持理念的體現(xiàn)，通過設計，在水利工程施工過程中，不僅棄渣量、取土量能夠有效減少，同時也能夠有效保護工程周邊生態(tài)景觀，加大水土流失的預防力度。

3.2 優(yōu)化工程邊坡防護設計

漿砌石護坡、噴混凝土護坡等是水利工程邊坡防護過程中的主要措施，嚴禁將硬護坡應用于工程邊坡設計中，而在邊坡防護中要想充分體現(xiàn)水土保持的理念，應盡可能應用噴混植生植物護坡和蜂巢式網(wǎng)格植草護坡等形式，以上形式不僅能夠維護生態(tài)景觀，還能夠減少水土流失。例如，營地高邊坡防護就被應用于我國的四川省國電大渡河水電站設計和建設中，噴混植生植物護坡被應用在我國的長江三峽五級船閘下游引航道邊坡防護工程中。設計師在實際設計過程中，應從工程實際出發(fā)，科學設計防護形式，才能夠加大對生態(tài)景觀的維護力度，并實現(xiàn)預防水土流失的目的。

3.3 優(yōu)化工程土石方平衡設計

水利工程建設過程中，工程的棄渣量、借土方量都同土石方平衡性具有緊密的聯(lián)系。因此，在進行土石方平衡設計的過程中，應用水土保持理念，必須努力減少借方并實現(xiàn)以挖作填，同時設計人員應對回填利用開挖方的可行性進行全面掌握。例如，在堤防工程中，部分土石方是清基用的，應對其進行直接利用的可能性進行分析，同時，在利用中也應綜合考慮多種途徑，如在摻灰工藝的基礎上對其進行利用，從而促進棄渣量、取土量的減少。在這一過程中，周邊環(huán)境受影響的概率也將大大下降，在引水渠道工程中，設計人員在水土保持理念的基礎上，應努力對渠道高程進行優(yōu)化，從而實現(xiàn)回填量、開挖量的減少。

4 結(jié)語

綜上所述，近年來，我國為構(gòu)建生態(tài)水利工程付出了很多努力，在工程設計和建設中，必須對水土保持等理念進行充分的利用，即從分析水土流失將造成的生態(tài)影響入手展開設計，促使整個水利工程通過設計能夠呈現(xiàn)出科學的生態(tài)觀。在這一過程中，要求設計師能夠采取有效措施對工程設計方案進行調(diào)整，確保工程施工中水土流失現(xiàn)象得到有效預防和控制，為當?shù)厣鷳B(tài)景觀的有效恢復奠定良好的基礎。

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編輯：劉長垠 邢博輝

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1673-8853（2017）03-0076-02

2016-01-16