綠色設計理念在水利工程中的應用研究

張笑程 華能西藏雅魯藏布江水電開發投資有限公司工程師

楊佐斌 華能西藏雅魯藏布江水電開發投資有限公司教授級高級工程師

1 引言

水利工程是一項重要的民生工程，對保障我國經濟的穩定發展和人民的安居樂業有著非常重要的作用。水利工程建設不僅能夠實現水資源的合理分配與使用，還能有效減少水災害的發生。因此，水利工程建設對于促進社會綠色發展具有非常重要的意義。水利工程建設具有占地面積廣、工程量大、建設周期長、施工難度大以及對生態環境的影響大等特點[1]。在水利工程的建設過程中，若不能注意對環境的保護和資源的節約，不僅會造成建設資源的浪費，還會對環境造成破壞。水利工程設計是水利工程建設的先決條件，對提高水利工程的施工質量，實現水資源的調節作用有著非常重要的意義。在水利工程設計中貫徹綠色設計理念，不僅能充分發揮水利工程的作用，還能有效保護生態環境，實現人類和生態環境的和諧發展。隨著經濟與科技的高速發展，人們在利用自然、改造自然等方面取得了較大的成果，但若不節制，必然會導致生態系統的破壞。在實施水利工程時，設計人員要合理地利用自然資源，還要尤其重視工程與生態系統的和諧統一。因此，基于綠色設計理念設計水利工程具有重要的現實意義。

2 綠色設計理念概述

綠色設計理念最早提出于20世紀60年代，并在工業設計中得到了廣泛的應用。綠色設計，又名環境設計，是指在所設計產品的整個生命周期內，以保護環境、節約能源為原則，充分考慮產品在生產、使用、廢棄中能保持低碳、環保的設計準則[2]。

在水利工程中應用綠色設計理念，是指在水利工程設計過程中充分考慮水利工程對環境資源的影響，優化水利工程設計各項因素，從而確保水利工程的指標能夠滿足綠色環保的要求，同時有助于水利工程建成后對環境的科學修復[3]。在產品設計的全過程都要貫徹綠色設計的理念，基于保護環境的角度，在確保水利工程質量的基礎上，促進人與自然的和諧共存。

3 我國水利工程設計存在的問題

3.1 設計不當導致施工中產生污染

水利工程設計是水利工程施工和建設的基礎，若在水利工程設計時沒有進行充分考慮，沒有完全掌握水利工程周圍環境，將無法因地制宜地進行水利工程設計。更有部分設計人員自身的環保意識薄弱，沒有在設計過程中考慮到水利工程可能會造成的環境污染[4]。此外，由于水利工程的建設工程量較大，建設周期較長，不但會影響到施工區域的植被、綠化等，還會在施工過程中會產生大量的粉塵、噪聲等污染，對工程周圍的生態環境造成嚴重破壞。部分水利工程為了追求施工進度，一味地追趕工期，會進一步加大水資源的污染程度，破壞原有的生態平衡。

3.2 竣工后影響周邊生態系統

如果水利工程施工后沒能按照要求修繕周圍環境，只是實施了簡單的恢復工作，就無法有效保障生態環境的修復。然而樹木、喬木等植被的生長比較緩慢，水資源的修復則需要更長的時間，所以恢復到原來的生態系統需要較長的時間[5]。現階段水利工程施工后采取的生態環境恢復手段，不能使被破壞的生態環境得到有效恢復。

3.3 部分原材料的采集會引起污染問題

原材料質量不僅對水利工程質量有著直接的影響，還會對環境造成一定的污染。水利工程建設中常用的原材料以水泥、鋼筋和石材為主，這些原材料在制造過程中會消耗大量的資源，同時在生產過程中會造成環境污染，破壞生態環境。此外，水利工程建設需要的石材主要來源于山體挖掘，會破壞山體植被，造成水土流失。因此，在水利工程建設過程中需要樹立起綠色環保的理念，充分考慮原材料對環境造成的影響，選擇最優的方案。

4 基于綠色設計理念的水利工程設計策略

4.1 強化應用綠色設計的意識

在進行水利工程設計時要充分融入綠色環保理念。水利工程設計人員在進行水利工程設計前，應到施工現場展開詳細調研，為水利工程設計打下基礎。水利工程設計人員應提高自身綠色設計和節能減排意識，不斷提升自身綜合素養，為水利工程設計中綠色環保理念的應用提供保障。環保理念不僅僅要體現在水利工程施工中，還要體現在施工的準備階段、完善階段、工程使用階段等。例如，要考慮到水利工程施工范圍內棲息動物的遷徙以及魚類的保護，在水利工程使用階段還需要因地制宜地引入一些水生物，維護該區域的生態平衡。

4.2 減少施工中的環境污染問題

在水利工程中落實綠色環保理念，一方面對于經濟和環境的和諧發展有重要意義，另一方面可以強化水利工程對環境的有效處理。比如，水利工程的建設區域，必須要禁止亂砍亂伐，可以通過樹木移植的方法保護現場的樹木，也就是在建設水利工程時，將樹木栽植在接近生活區域的區域，當水利工程竣工后，再移植樹木。為了防止水利工程組織施工破壞當地的生態環境，可以在建設水利工程的準確時期，為棲息在水利工程建設區域內的動物提供遷徙幫助[6]。比如，對魚梯、魚道等進行修建，當水利工程竣工后或者是水利工程正式投入使用后，把水生物引入到水庫中。將綠色設計理念融入到水利工程的設計當中，能夠對生態環境和水利工程建設的深度融合起到積極的作用。在水利工程中推廣并應用綠色設計理念，能夠減少建設水利工程造成的環境破壞，減少資源消耗，節約資源。

4.3 加強對原材料采購的管理

盡管現階段各種環保、經濟、新型的建筑材料在建筑中得到了廣泛應用，但在水利工程中的應用還不夠充分。對此，在進行水利工程設計時，應基于綠色環保理念，從水利工程的實際情況出發，盡可能地選擇環保、綠色材料[7]。合理的原材料能夠為水利工程建設質量的提高提供保障，在水利工程中使用環保、綠色原材料，一方面可以大幅度減少水利工程使用的鋼筋、水泥量，另一方面便于對水利工程現場垃圾的清理。

需要注意的是，大部分的施工原材料是可以被二次利用的，例如壩坡剩余的石塊，可以用于加固壩腳，不但能夠降低消耗的原材料，同時還能加固水利工程，節約能源。使用施工材料時，還要做好對施工材料的動態監控，加強監督管理，嚴格把控材料的進場檢驗、監理抽檢等過程，有效保障水利工程的建設質量。

5 基于綠色設計理念的水利工程設計案例

某水利工程原來設計為3孔，每個孔的凈寬度為2.3 m，高度為3.5 m，控制流域的面積為18 km2，設計的流量為每秒25 m3，最高蓄水位達到30 m。由于該水利工程年久失修，導致閘門、上下游護坡等存在老化、破損等現象，需要進行重建。根據該水利工程實際情況，因地制宜，基于綠色設計理念，本著“綠色、科學、節能”的原則進行設計和施工。

第一，基于綠色設計理念做好水土保持。水利工程傳統的施工過程中，開挖土方、堆放廢棄土等經常會破壞地表、造成水土流失。基于綠色設計理念，整合草皮與有關工程，在本水利工程開挖面上對草皮護坡結構進行設計，從而提高防護水土流失的效果。

第二，加強綠色環保設計。在傳統的水利工程設計過程中，由于沒有能夠綜合考慮環境保護問題，在施工過程中所產生的廢水、污染物等會嚴重污染水體、空氣以及土壤等環境。因此，該水利工程通過綠色環保設計，采用智能化的傳感器技術和無線通信技術，當發現空氣污染或水資源污染時，可以在第一時間進行發送至控制中心，提示技術人員立即進行處理。此外，采用先進的污水處理技術和空氣精華技術，強化污水處理，減少施工垃圾對環境所造成的負面影響，營造良好的水利工程環境，提高水利工程綠色水平。

6 結語

水利工程作為國家基礎性工程，能夠實現合理分配與使用水資源的目的，對社會健康發展具有非常重要的意義。基于綠色設計理念的水利工程設計，在確保水利工程質量的同時，實現了與自然的和諧共存，為水利工程設計提供了新的思路。