生態水利工程規劃與設計的主要方法

◎孫楊 劉慧 王玉麗 章朝峰

生態水利建設項目屬于重要的民生保障基礎工程，具有生態性、社會性、經濟性等建設特征，在實際施工過程中，需要針對性、科學性的工程規劃方案與設計圖紙指導，才能有效保證工程造價成本處于合理范圍內，并確保與周邊環境的協調發展。針對生態工程具體規劃、設計工作面臨的設計人員專業素養參差不齊、規劃內容脫離實際、設計方案審核不嚴格等問題，需要工程設計人員正確認識生態理念在水利項目的實際應用意義與形式，從全局規劃的角度出發，篩選符合區域水利設施建設需求的設計方案，全面提升工程的生態效益、經濟效益與社會效益。

一、基于生態發展理念開展水利項目規劃和設計的積極意義與實踐問題

（一）積極作用

近幾年，隨著國民產業經濟效益的整體提升，我國投入到基礎公共服務工程的財政資金逐年上漲，水利項目的建設數量不斷增長，大規模、復雜結構的工程數量也隨之提升，對工程周邊的影響較大。如果忽視水利項目建設的生態效益、沒有綜合考慮影響工程實際施工的多方面自然因素，極有可能會導致工程規劃與設計出現不合理的問題。在水利工程的具體設計階段，依照生態環境可持續發展理念，對工程施工建設進行統籌規劃，綜合考慮各項工程建設與實用的影響因素，制定囊括工程施工全過程的設計指導方案，能夠有效平衡水利項目的社會效益、經濟效益，優化工程資源的配置，實現水利工程多功能使用要求，進一步提升水利工程涵養水源、農業灌溉、抗洪防災的作用。

滾動軸承試驗臺如圖2所示.滾動軸承類型及相關參數如表2所示.滾動軸承外圈、內圈及滾動體上所加工的故障如圖3所示.根據表2相關參數及式(6)～式(8)滾動軸承故障特征頻率計算公式得到試件的外圈、內圈及滾動體故障特征頻率分別為fo=64.41 Hz,fi=95.38 Hz,fb=5.38 Hz.

對照組:開腹手術。患者氣管插管全身麻醉,于下腹正中或恥骨聯合上做切口,進腹后,根據腫瘤部位、性質、體積,游離,完整剔除腫塊,鉗夾輸卵管、卵巢系膜,以可吸收線縫合剩余的正常卵巢及系膜并結扎,待腫瘤切除干無殘留,腹腔無出血后,關閉切口。

（二）生態水利項目規劃和設計面臨的現實問題

1.設計隊伍專業素養參差不齊。

生態河道是生態水利項目建設的核心環節，具體的設計內容包括平面河道規劃設計、河道斷面設計、河床施工設計、護坡工程設計等幾方面的內容。在實際施工設計階段，首先應明確河道建設施工的要求、使用目標、建設成本、施工環境等情況，對各項施工要素進行深入研究、合理規劃，制定工程施工方案與圖紙，然后利用計算機數據建模，借助虛擬現實、大數據等極速，對方案的合理性與可行性進行驗證。如，在河道護岸網格工程的設計過程中，應根據河道邊坡的傾斜度、護坡長度等情況，在硬性網格結構中，事先預留出有孔空間，與邊坡土壤連接，然后根據生態保護、修復需求，種植適應當地環境的綠植。為了提升網格結構的應用空間，可以根據實際需要設計不同的結構，包括立式駁岸、斜式護岸、直立式結構等，進一步提升河道抗沖擊、抗侵蝕能力。

水利工程的實際建設施工環節，不可避免的會對水體、地質結構、河道流向與流量等產生相應的影響，同時，水利設施配套的建筑物也會影響河流湖泊、溝渠穩定性。水利工程配套建筑物結構多樣、建設形式存在較大的差異，在規劃設計的過程中，需要根據定型標準確定具體的施工方案。通常情況下，為了提高水利工程建設的生態性、安全性，可以考慮加設反濾層、擋土墻等工程，對雨水、積水進行排放，避免水流、泥沙過度淤積導致的質量問題。

由于水利工程的施工范圍相對較廣，對環境產生的影響是多方面、不確定的，為全面、動態掌握工程對環境產生的變量影響，規劃設計技術人員應圍繞生態水利項目的整體建設與使用需求，明確生態敏感監測指標，綜合考慮各項施工影響要素，對工程設計方案的制定與優化提供支持。在生態敏感性監測體系中，環境敏感指標包括區域水環境、地質環境、氣候變化、河道流量、溝渠穩定性等內容，需要按照農田灌溉、水源涵養、河道規劃、輸水項目等工程建設類型的不同，進行合理規劃。在敏感性目標分析中，設計人員應該將水利工程項目的敏感指標貫穿于水利工程項目的全生命周期中，合理運用各項大數據、云計算、3S、智能分析、無線通訊等現代技術，按照關鍵數據收集、分析與處理的需求不同，做好設計參數的計算與評估工作，并以此為基礎，對生態水利設施的規劃設計方案質量進行審核，提升設計的可行性與科學性。

在水利施工過程中，河道、水源內的淤泥淤積情況是影響工程使用質量的重要因素。在水源工程實際設計階段，一方面，需要合理設置攔河壩，綜合考慮攔河壩水位變化，保證水利工程在農業生產過程中能夠有效發揮蓄水、輸水的作用。與此同時，河道長期使用過程中，河床會逐步拓寬，上下游泥沙沖淤難以保持平衡，在設計過程中應注重沖砂底孔的設置規劃。如果當地水文、地質、氣象等自然環境資料收集不全，設計人員在對舊壩進行改造規劃時，應在無孔壩中適當增加沖砂孔，通過閘門進行控制，保證河床能夠穩定運行。

由于水利工程的建設規模逐步擴大、工程技術的應用較為復雜、施工量較大，使得設計人員在結合工程建設目標，對施工方案進行規劃時，需要考慮的因素較多，各項設計參數計算量大，在設計階段，容易出現設計問題，如，在圖紙設計時，不能明確掌握尺寸和標注、不規范的圖紙設計等，都是在設計圖紙的過程當中經常出現的問題，屬于嚴重的設計缺陷。如果未經結合工程實際需求，選擇的施工工藝對環境的破壞影響較大、材料運輸路線規劃不合理、設備器械的安裝與使用不規范等情況，不僅會影響工程實際建設的質量與安全，也不利于生態水利建設進度與造價管理。

3.方案審核不嚴格。

在生態水利項目設計完成后，需要建筑市場相關監督與管理單位對方案進行多重審核，對設計方案進行優化篩選。工程隊伍也需要全面參考技術人員、專家、監理人員的意見，確保設計方案貼合實際，造價合理，能夠體現生態工程的特點。但當前階段，部分施工企業片面、盲目的追求短期工程效益，不注重工程建設的生態效益管理，過度壓縮施工成本，不關注施工工藝、材料與設備使用等施工環節對環境的破壞性影響，導致審核水利工程設計任務不能夠將其固有的價值發揮出來，對設計規劃生態水利工程產生不利影響。

二、生態水利施工項目的設計原則

（一）協調性

水利工程的主要建設目標是改善區域水環境、提高水資源利用質效、增強地方防洪抗旱的能力，并針對性為地方農業、運輸業、服務業等經濟產業的長效發展提供助力。因此，在生態工程的具體設計與規劃階段，需要平衡工程帶來的生態效益與經濟效益關系，降低工程施工影響對周邊自然生態系統演變的影響。一方面，設計人員需要深入、全面的分析工程可能對自然環境產生的多層次影響，綜合分析工程規模、使用要求、建設成本、周邊環境等建設條件，通過實地勘測、數據建模、歷史數據計算與整合等方式，掌握自然環境、人為因素的變量關系，通過對水利工程現場特殊水文條件、河道形態、生物群落等因素的動態、細致考察，協調各項影響關系，優化生態水利工程的規劃設計。

水利工程的設計、施工與使用全過程中，促進水利工程功能性與生態性的融合，可以有效提升水利工程的實際使用質效，實現周邊環境進行綜合治理的目標。生態水利項目的實際設計環節，需將工程水文學與生態水文學充分結合起來，利用自身所掌握的專業素質和知識，開展因地制宜、因時制宜的設計，確保生態水利工程的方案能夠符合工程建設與使用需要，并逐步修復周邊生態環境，貫徹生態可持續建設與發展目標。如，以某備用水庫項目為例，需要根據主水庫的換水周期、用水頻率，水庫周邊地質結構、河流湖泊分布以及農田灌溉、水運需求等條件，綜合分析各項影響因素，在充分掌握生態系統水域、地質變化特征后，進行具體設計。

（二）合理性

由于工程規劃和設計需要調查分析的數據信息量大、關聯內容較為復雜，因此，為保證設計規劃方案的可靠性與實效性，需要設計人員嚴格按照生態工程的統一性、規范性設計標準，合理開展設計工作。相關規劃、設計方需嚴格根據國家、行業的規劃設計標準，來做好水利工程設計各個細節的優化和調整，并結合調整內容，在方案、圖紙中準確、詳細標注相關信息。需要注意，工程的設計方案與施工圖紙中，應明確對工程材料、設備、工藝的具體應用情況進行規范，制定合理的定價標準，確立全過程造價管控機制，為生態工程的有序。高效推進提供支持。

（三）生態性

因地理特點和歷史原因，渝中區轄區內人防工程較多，每到炎熱夏季都有大量居民前往納涼，區委政法委、宣傳部充分利用這一優勢，在5個人防工程納涼點開展微宣講。通過“社區工作日”，區級機關干部分批深入轄區12個街道，變“坐班”接待群眾為主動走進基層聽民情察民意，及時解決各類社會問題，充分利用這一載體在全區78個社區同步開展掃黑除惡專項斗爭宣傳，面對面宣傳相關政策，每次居民群眾都踴躍參加，深受居民群眾歡迎，成為渝中區宣傳活動的品牌。

三、生態水利施工項目的主要規劃設計方法

（一）生態河道項目的施工設計

(3) 新能源電力充裕以后的主動發電調節。隨著新能源發電技術的成熟及新能源發電成本的下降,新能源發電本身就可以作為輔助服務資源,即新能源電力充裕以后的主動“棄風棄光”。

（二）周邊建筑物的規劃設計

設計人員的專業素養、職業態度、實踐經驗等直接影響到水利項目規劃設計方案的質量。當前，一些設計單位的技術隊伍專業素養參差不齊、業務能力有待加強，在一定程度上影響了生態工程的實際建設質效。與此同時，盡管部分設計人員具備較強的專業能力與實踐經驗，但對于生態工程設計理念理解不深入，在方案的實際設計過程中，沒有結合區域生態環境特征，對工程施工影響要素進行控制，往往導致設計方案與工程實況存在矛盾，難以落實生態可持續建設的施工目標，導致水利項目不符合生態工程的建設規范與標準。

（三）輸水項目設計

輸水工程的設計規劃要點分為兩個方面：一是工程引水量的整體規劃設計，需要設計人員全面掌握區域水環境、地質環境、地表水流特征等流量影響特征，在現代測繪、計量、統計等技術的支持下，預先確定水利項目使用、生物群的最大需水量，確定具體的施工技術；二是排水量的計算。施工地區河道排水量計算主要采用排除法。

（四）水源工程設計

2.規劃設計方案不合理。

（五）農田灌溉工程規劃

在水利工程灌溉田、溝渠渠的設計規劃中，為了保證水資源的高效、合理利用，需要將一側設計為臨空面。如果農田分布規則，可以選擇灌排分區設計的形式，引水灌溉，降低生態工程的耕地占用面積。在農田分布不規則的地區，在水利項目規劃設計時，可以適當對土地進行規整，再進行水利設施建設，提高水利工程的使用效率。如果水利工程在丘陵地區建設，通常需要設置梯級分層攔河壩，以混凝土、漿砌石為主要材料，保證分散性、小規模農田得到有效灌溉。

四、基于生態發展理念開展水利項目規劃設計的有效路徑

（一）明確制定工程生態敏感監測目標，優化工程設計

觀察組30例,治愈17例(56.67%),有效12例(40.0%),無效1例(3.33%),總有效率(96.67%)。對照組30例,治愈15例(50.0%),有效10例(33.33%),無效5例(16.67%),總有效率(83.33%)。觀察組總有效率96.67%高于對照組83.33%,差異顯著具有統計學意義(P<0.05)。

（二）實地勘測，全面、準確獲取環境信息

基于生態建設理念，開展水利項目的規劃設計工作，需要設計人員在全面、深入掌握工程與環境協調性、循環性建設原則的基礎上，綜合考慮施工區域環境特點，通過實地勘察、歷史數據分析、數據建模等方法，完整、準確獲取環境信息，動態把控施工周邊環境情況，為工程不同施工環節的規劃設計提供可靠的數據依據。與此同時，為平衡水利工程項目使用的功能效益與生態效益，降低施工過程對區域生態環境系統的破壞影響，相關的規劃設計人員需要與水文監測單位等加強合作，充分利用水文監測單位所提供的資料與數據，并在實際勘察階段，組織專業的技術人員對施工地區及周邊環境進行測量、勘察，保證環境信息獲取的全面性、準確性與完整性。

（三）科學運用生態建設技術與環保材料

隨著水利工程建設規模的擴大與數量的提升，工程施工技術與環保材料的應用也得到了創新發展的機遇，在工程設計環節，技術人員應動態把握當前工程環保、節能型材料的研究與應用成果，盡量選擇對環境污染、危害較小的綠色施工材料。由于環保材料本身具有綠色、節能、無污染的特征，在水利工程中的應用基本上不會產生有害物質等，能夠有效降低施工影響，實現節能減排、生態保護的目標。在綠色施工工藝與環保材料的選擇與使用過程中，工程設計人員應綜合考慮工藝應用的復雜性、材料獲取渠道、經濟成本、施工效果等情況，科學制定綠色施工方案，合理選擇環保材料類型，保證工程施工質量符合使用標準。

主控冗余設計當中，總線管理器在運行之前，必須要保障主設備檢索其他總線管理器時，可以確保總線設備狀態，并且當線管理器恢復到了未配置狀態時，此時的條件為總線管理器在成為主設備的過程當中，實現了達到四次的索引修改次數，但仍未成功成為主設備。一個巡回在結束之后，設備會進入下一個狀態，該狀態為“尋找下一個”，如果被接受，則進入“備用主設備”的狀態，如果沒有被接受，將產生錯誤報告。

（四）統籌兼顧，合理規劃河道布局

水利工程對施工周邊的影響是長遠性的，基于生態可持續發展要求進行河道設計時，應堅持協調性、生態性的原則。一方面，由于河道施工建設的影響范圍較廣，為降低施工產生的破環性影響，需要工程設計人員統籌兼顧，合理運用BIM、GIS 等工程設計專業技術，對原有的河道分布情況進行調查、分析，基于因地制宜原則，合理規劃河道工程的建設布局；另一方面，河道設計中需要考慮各種因素，以保持河道區域內生物物種的多樣性，并要保護區域內的植物群。如，部分水利項目河道施工中，由于河道溝渠內含有大量淤泥，生物生長環境較差，在河道建設方案中，應合理規劃淤泥清理施工，設計配套的護坡、綠化工程，在有序安排水利工程建設項目的同時，改善河道環境。

（五）突出水利項目生態功能，平衡工程建設經濟與生態效益

水利建設項目的建設周期與使用周期相對較長，在實際工程規劃設計階段，應重點突出水利項目的生態功能，從長效發展、循環利用的角度出發，全面滲透生態環保理念。首先，應綜合分析工程建設與使用的功能性要求與生態性要求，要判斷出其生態功能是否能夠在水利工程中有效體現出來；其次，應嚴格按照水利設施建設與使用的標準，對工程各項設計參數進行調整，保證工程規劃的科學性與合理性。如，設計圖紙中的各項工程尺寸、結構等相關數據應明確標注在方案上，并統一編制施工建設質量檢驗、安全保障等管理條例；第三，在工程量清單的設計工作中，需要結合生態工程的整體建設目標、造價成本預期、材料市場價格、人力資源需求、機械設備使用費用等條件，編制價格報表，控制工程實際成本，平衡工程建設經濟效益與生態效益。

結語：基于生態工程建設理念，對水利施工項目進行設計，可以在提升工程整體建設質效、提高建設資源利用率、降低工程污染破壞影響的同時，有效發揮水利項目防洪抗旱、涵養水源、改善水環境等方面的作用。在工程的具體規劃設計過程中，為保證生態理念的全面、有效滲透，設計人員應在充分了解生態水利項目建設特點的基礎上，通過實地勘察、明確生態敏感性監測目標、合理規劃河道布局、科學選擇環保技術與材料等方式，優化設計方案，平衡生態水利項目建設與使用的生態、社會、經濟效益。