生態工程原理在水利施工中的運用

（遼寧西北供水有限責任公司）

生態工程原理在水利施工中的運用

□牡蘭（遼寧西北供水有限責任公司）

文章首先從水污染、大氣污染、生態污染等方面分析了水利工程施工中常見的環境影響問題，在此基礎上對生態工程原理在解決水利施工環境影響問題中的運用進行論述，最后以一則工程實例驗證了生態工程原理的運用效果。以期通過文章的研究能夠推動我國水利事業的持續發展。

水利工程；施工；環境；生態工程

1 水利環境

1.1 水污染問題

水是人們賴以生存的根本，我國是一個水資源豐富的國家，但由于人口基數過大，致使人均水資源占有量較少。水利工程與水資源之間有著密切的關聯，項目施工中，常常會造成水污染問題，如水利工程施工會產生廢油、廢水，若是未經處理直接排入到場地周圍的水環境當中，將會對水體造成嚴重的污染，對這一問題必須給予高度的重視，否則可用的水資源將會持續減少。

1.2 大氣污染問題

現階段，國內的水利工程施工基本實現了機械化，雖然這在一定程度上加快了施工進度、提高了工程質量，但機械設備使用中卻會排放出大量的尾氣，由此使大氣環境遭到了污染和破壞。不僅如此，大部分水利工程施工現場的地面多為土壤，大型機械設備從其上通過會導致塵土飛揚，若是遭遇大風天氣，則會使塵土隨風飄起，這些塵埃在對大氣環境造成污染的同時，隨著塵埃飄落，還會對水質、植物帶來影響。

1.3 生態污染問題

水利工程施工中，由于部分作業人員的環境保護意識不高，從而對施工環境周圍的各種綠色植物、草坪等造成了破壞，影響了生態系統的完整性。不僅如此，有些水利工程的施工現場位于農田附近，施工人員缺乏保護意識，容易影響種植物的正常生長，同時，還可能對濕地等環境造成破壞，由此會對棲息在該環境中的動植物造成影響，從而使生物多樣性被破壞。

2 生態工程原理的運用

2.1 生態工程概述

所謂的生態工程具體是指人類應用生態學、系統學的基本原理和方法，通過系統優化設計和技術組合，對已經遭受破壞的生態環境進行修復及重建，同時，對污染和破壞環境的生產方式加以改進和完善，增強生態系統自身的生產力，促進人與自然環境和諧發展。運用生態工程原理的主要目的是防止環境污染，生態工程的特點可歸納為消耗小、效益大、污染少、可持續性強等，其基本原理是物質循環再生、物種多樣性、協調與平衡、整體性。

2.2 生態工程原理的運用原則

借助生態工程原理解決水利施工中各類環境問題時，應當明確其運用的具體原則，由此能夠使生態工程的作用得以最大限度地發揮。

2.2.1 循環再生原則

水利工程施工中，不可避免地會產生一些施工垃圾、廢料等物質，通過循環再生的原則，對這些廢棄的物質進行處理，從而將之變廢為寶，由此除了能夠對環境起到一定的保護作用之外，還能創造出巨大的經濟效益。

2.2.2 協同發展原則

現階段，人類的生存環境正遭受嚴重的破壞，為有效解決這一問題，在水利工程施工中，必須處理好工程與環境之間的關系，遵循協同發展的原則，確保生態與經濟兩大系統的良性循環，以此來推動社會持續發展。以往水利工程的施工管理是以質量、進度、安全、成本四要素為核心，生態工程原理的運用，使施工管理的內容發生了改變，需要增加環境保護，最大限度地降低施工過程對環境的破壞，減少或杜絕各類環境問題的發生。

2.2.3 共生互補原則

該原則具體是指在處理水利工程施工或運行與環境問題時，采用各種互惠互利、合作共存的手段及方法，對施工與環境進行規劃協調，從而實現效益的最優組合。在水利工程項目建設中，不可避免地會涉及到土地的利用問題，開挖基礎所產生的廢棄土體需要占地堆放，同時工程運行過程中還需要有相應的生產及生活場所，它們也需要占地建設，若是能夠將二者結合到一起考慮，則會使土地資源有所節約。

2.3 生態工程系統的運用

2.3.1 系統總體建設目標

在水利工程建設中，相關的施工活動于周圍環境之間通過物質流的流通獲得聯系，由此便形成了水利施工區域范圍內的生態工程系統。該系統建設的總體目標是為了實現水利工程經濟效益、社會效益與環境效益、生態效益間的最佳組合，即效益最大化的目標。解決工程問題可以使工程效益最大化，并且還能大幅度減少對環境的不利影響，從而使生態效益最大化，這符合生態工程原理的運用原則。

2.3.2 系統優化

從系統學的角度上講，生態工程系統是由工程區域范圍內的生態及工程兩大系統組合而成，其中單一的系統已經比較復雜，兩者的結合使系統的復雜性進一步增大。該系統以工程為中心，以穩定運行為目標，遵循生態學的原理，實現系統總體結構最優化的目標，具體如圖1所示。

圖1 生態工程系統結構優化圖

對于水利工程施工而言，生態工程系統的結構良好除了能夠增強其中物質的循環性，使工程與生態兩大系統得以協調發展之外，還能使生態工程效益獲得顯著提升，從而有效解決施工中的各種環境問題。如，施工開挖產生的棄土對周邊環境的污染和破壞、開挖引起的水土流失等等，通過環保法規和工程措施，均可獲得有效的治理。

2.3.3 確定系統邊界

想要使生態工程系統在水利工程施工中的作用得以充分發揮，就必須保證系統邊界具備相對穩定的條件，這既是前提也是基礎，具體包括土地面積、環境質量、工程下游水資源的使用情況。對上述內容的合理確定，可使生態工程系統在水利施工環境問題的解決中發揮出最大的作用。

2.3.4 系統層次

生態工程系統具有多層次的特點，每個層次由多個分區組合而成。

2.3.4.1 直接控制層

這是生態工程系統的第一層，也被稱之為調節層，如臨時建筑、主體工程的各個分部分項工程均包含在該層之內，其按照最優控制層發出的指令，對被控對象的生產過程及運行情況進行直接控制，力求將其中的各個變量維持在給定的設計值范圍內。

2.3.4.2 監控層

該層主要是按照預先給定的目標函數，通過數學建模，實現最優控制。

2.3.4.3 自適應層

該層可以按照被控對象的基本特征及其具體的運行情況，對監控層的數學模型進行優化調整，從而保持系統的最優運行。

3 工程實例

某水利樞紐工程是當地的重點工程之一，總庫容量約為2.67億m3，水庫大壩采用的是堆石壩結構，塊石的填筑量約為138萬m3，鑒于該工程的開挖及填方量較大，加之建設用地比較緊缺，致使施工用地規劃與管理成為工程建設的關鍵問題。為避免工程施工中對環境造成的不利影響，項目部組織相關人員對采料場、棄料場以及臨時建筑設施的布設情況進行了充分的分析論證，同時引入生態工程原理，編制了合理可行的方案，最終取得良好的生態經濟效益。

一方面制定了料場合并的方案，原設計方案擬定上下游兩個料場，由于下游料場的施工道路需要占水田，并且還需要部分農戶搬遷，加之布設兩個料場都無法達到有效的規模，因此，決定將料場合并，由此除了可以大幅度節約投資之外，還能避免移民征地對當地村民的影響，具有一定的生態效益。另一方面，對棄土場及臨時設施建設用地進行統一規劃。原設計需要占用較多的土地，在運用生態工程系統后，遵循共生互補的原則，將大部分臨時設施布設在堆料場和采料場附近，從而縮短了棄土的運輸距離，避免了長距離運輸對環境的污染，施工用地也隨之減少，有效節約了資金，施工過程中的干擾問題隨之解決，生態環境效益進一步增大。

4 結論

綜上所述，水利工程施工建設中，會對環境造成一定程度的影響，由此加劇了環境的污染和破壞，這與國家大力提倡的環保理念相違背。為了在保證水利工程施工有序進行的同時，減輕對環境的影響，可對生態工程原理進行運用，借助生態工程系統，提升工程效益和生態效益，實現人與自然和諧發展的目標。

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編輯：國立杰劉長垠

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