水土保持理念在水利工程設計中的應用

周 倩

（河南省開封市汴龍勘察設計中心，河南 開封 475000）

水利工程能夠控制、調配自然界的地表水和地下水資源，從而除害興利。然而，水利工程往往規模較大，耗時較長，施工過程中對當地的生態環境很容易造成影響。當前，可持續發展理念逐漸深入人心，我國的水利工程建設工作也開始與可持續發展理念融合，民生水利、生態水利已經成為人們關注的焦點[1]。把水土保持理念應用到水利工程設計中，能夠減少水土流失，減少對環境的破壞，對于生態水利的建設具有重要意義。

1 水利工程水土流失的特點

1.1 點狀水利工程水土流失特點

點狀類型的水利工程如水庫、水利樞紐等，具有工程量大、工序復雜、修建耗時長等特點，由于施工周期長，施工地區容易遭遇臺風、暴雨等自然災害，水土流失現象也易被誘發。水利工程多在交通不太便利的地區進行建設，工程施工前，一般都需花費較長的時間來準備，例如平整施工場地、修筑進場道路等，因此工程量和施工難度都較大，在這個階段，必須做好水土流失的預防工作，避免破壞地表植被[2]。此外，水利工程整體建設不僅僅只有工程主體建設，也包括水利淹沒區和移民安置區建設，因此水利工程就占據了大面積的土地，這些土地受工程的不良影響，植被損壞嚴重，從而導致水土流失。

1.2 線狀水利工程的水土流失特點

輸水工程渠道、灌溉工程是常見的線狀水利工程，這類工程的施工路線比較長，從幾十公里到幾百公里不等，在如此長的施工路線中，存在平原、丘陵、峽谷等多種地貌，也要據此構建分散性較強的取料場、棄渣場等[3]。因此，容易導致線狀水利工程周邊水土流失。

2 水土保持理念在水利工程中的作用

近年來，環境污染、生態破壞等問題日益凸顯，我國對環境問題更加重視，尤其水土流失這一重點環境問題。水土保持對于控制水土流失現象具有重要意義，在水土流失嚴重、生態環境脆弱地區更是如此。湖北稊歸縣地處三峽庫區壩的庫首，1982年，由于環境破壞，已流失掉2030 km2的水土面積，經過水土保持措施整改后，到2002年，流失掉的水土面積減少到1253.51 km2。每年，全國大概有500萬t的土壤被侵蝕，流入溪河當中，造成2170 t/km2水土受到侵蝕。還有其他很多水土流失嚴重區域，如兩河、泄灘、茅坪等，存在近70 km2的輕度流失、近460 km2的中度流失、逾725 km2的強度流失現象——該區域的人們應當高度重視水土流失問題。水土保持理念應用于水利工程中，將有效地減少水土流失。

水土保持理念在水利工程中的作用主要表現如下：第一、能有效地預防各種自然災害，例如泥石流、山體滑坡等，減小自然災害對水利工程的破壞程度[4-5]。第二、水土保持理念能促使水利工程建設攔截更多的泥沙、增加塘庫蓄水量，從而實現控制水土流失量、提升工程效益的目的。同時，湖泊、水庫等的淤積會減少，水利工程的使用壽命能有效延長。第三，將水土保持理念應用于水利工程建設中，洪澇災害會減少，土壤的入滲量從而提升，枯水季節的徑流年際變化也會更小，能補充徑流，提升豐水季節的防洪能力。第四，在水土保持理念的貫徹下，水環境質量將得到改善。水土保持是以保護水源為出發點，小流域綜合治理有利于生態修復[6]。總之，水土保持理念在水利工程設計中的應用，可有效的構建完整的生態環境保護體系，改善當地環境，促進生態環境的可持續發展。

3 水土保持理念在水利工程設計中的應用措施

3.1 優化工程結構設計

水利工程結構優化中，應用水土保持理念，將地表擾動和挖填的土石方量控制在一個小范圍內。對于不同的水利工程結構，應采用不同的結構設計方案來減少水土流失。①設計水庫大壩，由于混凝土壩對周邊環境的破壞影響最小，應該優先考慮采用此工程結構。同時考慮當地的地形、水文、地質等一系列條件是否滿足工程結構的基本要求。若混凝土壩不能采用，再考慮采用面板堆石壩等其他工程結構；②輸水工程設計中，對于深挖渠段、高填渠段等部分渠段，應重點在高填方案、渡槽方案、隧洞方案和深挖方案中進行比選，優先考慮渡槽或隧洞方案，減少大開挖和大回填，控制施工成本，減少對周邊環境的破壞，預防水土流失；③圍堰設計中，應優先考慮采用結構穩定性好的鋼圍堰，減少傳統土石圍堰的應用；④堤防工程設計，傳統的堤防通常采取1∶3的邊坡坡率，但最終的設計坡率，應該根據現場的實際情況和大量計算進行確定，比如說部分堤防的邊坡坡率可以設計成1∶2的坡率，減少水土流失。總之，上述工程結構的設計方法充分體現了水土保持理念的應用，盡可能減少水利工程施工過程產生的殘渣和取土量，做好水利工程周邊的生態景觀保護。

3.2 優化工程邊坡防護設計

水利工程中用于邊坡防護的主要措施有漿砌石護坡、噴混凝土護坡等，水土保持理念充分地應用于邊坡防護，則可以采取噴混植生植物護坡、蜂巢式網格植草護坡等護坡形式，在美化生態景觀的同時也能減少水土流失。例如在四川省的國電大渡河水電站就采用高邊坡防護；長江三峽五級船閘下游引航道邊坡防護工程中應用噴混植生植物護坡。因此，在設計邊坡防護時，要結合工程的實際情況，客觀又科學地設計邊坡的防護形式，這樣才能維護生態景觀、控制水土流失[7]。

3.3 優化工程土石方平衡設計

水利工程的建設中，土石方平衡性具有關鍵意義，而土石方平衡性是與水利工程的棄渣量、借土方量息息相關的，所以，對土石方平衡進行設計時，要把水土保持理念貫穿其中，盡可能地減少借土方量，并以挖代填。設計人員同時也要全方位地了解其他工序對于土石方用量的情況，并合理的優化各個工序土石方的平衡。比如在堤防工程中，有一部分土石方是用于清基的，要分析其被直接利用的可能性；此外，在利用這些土石方時，必須要綜合考慮多種用途，比如可以用在摻灰工藝的基礎上，減少摻灰工藝廢渣的用量，也能減少所需要的取土量。另外，在引水渠道工程中，設計也應遵循水土保持的理念，優化渠道高程，做好土石方的平衡設計，把回填量和開挖量控制住。

4 結語

綜上，我國在構建生態水利工程上傾注了頗多心思和汗水。在設計和建設水利工程的過程中，要堅持貫徹水土保持生態理念，把水土保持切實應用于水利工程建設中。從分析水土流失造成的生態影響等問題入手，從而設計出更生態、環保的水利工程。在設計水利工程的過程中，設計人員要能夠采取有效措施調整工程設計方案，確保有效預防和控制水利工程施工中的水土流失現象，為當地生態環境的有效恢復奠定良好基礎，這不僅對水利工程的建設具有重要影響，對于該地區和整個國家的生態環境都有重要意義。