水利工程設(shè)計中綠色設(shè)計理念的應(yīng)用

張庭秀，柴禾蕾

(吉林省水利科學(xué)研究院，吉林 長春 130022)

水利工程的開發(fā)與建設(shè)是國家重大工程建設(shè)的主要內(nèi)容之一，在社會經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。當(dāng)前水利工程設(shè)計工作的實際意義在于合理調(diào)整配置和利用水資源。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，水利工程設(shè)計亟需引入綠色設(shè)計的概念，盡可能減少項目建設(shè)對周圍環(huán)境的影響。

1 綠色設(shè)計理念概述

20世紀(jì)60年代初，綠色設(shè)計概念被提出，在設(shè)計界引起了廣泛爭議。綠色概念主張，設(shè)計工程師的設(shè)計不應(yīng)該只考慮產(chǎn)品設(shè)計的實用性和美感。更要體現(xiàn)出設(shè)計師的社會道德價值觀。同時，這一理念還強(qiáng)調(diào)合理使用地球有限資源進(jìn)行設(shè)計。因此，綠色設(shè)計作為產(chǎn)品設(shè)計階段被整合在一起。將污染控制和環(huán)境因素引入產(chǎn)品設(shè)計、設(shè)計制作等環(huán)節(jié)之中，使產(chǎn)品設(shè)計充滿綠色環(huán)保理念。

綠色設(shè)計也被稱為生態(tài)設(shè)計或環(huán)境設(shè)計。它指的是產(chǎn)品設(shè)計及其生命周期，充分考慮資源和環(huán)境影響，并優(yōu)化各種相關(guān)因素，同時適當(dāng)考慮產(chǎn)品功能、質(zhì)量、開發(fā)周期和成本。產(chǎn)品指標(biāo)符合綠色環(huán)保要求，將工藝和使用后對整體負(fù)面環(huán)境影響最小化。對于生態(tài)恢復(fù)項目，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，最大限度地恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。基本思路是在設(shè)計階段關(guān)注人與自然之間的生態(tài)平衡，設(shè)計過程的所有決策都充分考慮環(huán)境效益。將環(huán)境因素和污染控制整合到產(chǎn)品設(shè)計中，環(huán)境績效被用作產(chǎn)品設(shè)計目標(biāo)的起點，并最大限度地減少產(chǎn)品對環(huán)境的影響。資源、環(huán)境和人口是當(dāng)今人類社會面臨的三大問題，尤其是環(huán)境問題，對人類社會的生存和發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅。隨著全球環(huán)境問題的惡化，人們越來越關(guān)注環(huán)境問題。環(huán)境問題絕不是孤立的，與資源和人口這兩個要素，特別是水資源，包括合理利用該地區(qū)有限的資源，具有根本的內(nèi)在聯(lián)系；人口也是造成環(huán)境問題的主要原因。過去30年，北方氣候變化，持續(xù)干旱和水資源短缺等問題是眾所周知的。隨著社會發(fā)展和用水量增加，水利工程設(shè)計人員的工作已從過去的防洪排澇設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)樗退鷳B(tài)的引入，水利工程設(shè)計得到了改進(jìn)。因此，水利工程應(yīng)從工程節(jié)水轉(zhuǎn)向資源節(jié)約型水源保護(hù)和環(huán)境節(jié)水。水利工程設(shè)計師不僅要做好水利工程具體設(shè)計，要還做好水資源分配造成的環(huán)境和生態(tài)問題設(shè)計，這是設(shè)計理念的轉(zhuǎn)變，因此，將綠色設(shè)計理念應(yīng)用于水利工程設(shè)計是水利工程設(shè)計師的首要任務(wù)，也是責(zé)任和使命。

2 應(yīng)用綠色設(shè)計理念的重要作用

隨著水利環(huán)保工程的建設(shè)，工程耗材眾多，建設(shè)規(guī)模大，對周邊地區(qū)影響廣，施工時間長，同時還涉及拆遷戶的安置情況。為了避免造成重大污染，綠色設(shè)計的概念需要納入水利工程的設(shè)計，因為水資源的浪費會對水資源的應(yīng)用環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響。水利工程設(shè)計中，綠色設(shè)計需要考慮產(chǎn)品材料是否符合綠色要求，確保設(shè)計內(nèi)容避免或減少施工對環(huán)境的影響。

隨著社會的不斷發(fā)展，水利工程的建設(shè)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，特別是在消防和救災(zāi)領(lǐng)域。同時，在實現(xiàn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，也滿足了人們的日常需求。工程設(shè)計階段，有必要充分了解該地區(qū)的地形環(huán)境，設(shè)計一個合理的保護(hù)方案，以應(yīng)對后期施工造成的生態(tài)破壞。如果建設(shè)水利工程不可避免地涉及周邊地區(qū)的生態(tài)污染，也將阻礙水利工程的發(fā)展。水利工程需要在設(shè)計階段引入生態(tài)觀念，以發(fā)揮其作用，實現(xiàn)人與自然和諧共處的目標(biāo)。生態(tài)觀念在水利工程設(shè)計中的應(yīng)用是滿足保護(hù)生態(tài)環(huán)境，維護(hù)生態(tài)平衡的重要途徑。

3 水利工程的常見問題

3.1 建筑材料消耗問題

水利工程設(shè)計中原材料的選擇非常重要。水泥的不合理使用會造成嚴(yán)重的環(huán)境問題；鋼鐵的不合理使用會浪費大量的鐵礦石資源，煉鋼的同時產(chǎn)生大量的廢氣，對空氣造成嚴(yán)重污染，對植被產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，并在一定程度上降低了土壤含水量，對周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此，企業(yè)需要高度重視原料的選擇，避免原料引起的生態(tài)環(huán)境問題。鋼筋，水泥和塊石是水利工程建設(shè)中使用時間最長的建筑材料，眾所周知，鋼材只能通過在制造過程中消耗煤炭資源和鐵礦石資源才能再生。水泥在制造過程中也會產(chǎn)生一些高污染物，對環(huán)境造成嚴(yán)重后果。此外，建設(shè)一個水利項目，人們需要挖掘大量的石頭材料，這樣會破壞山地植被，導(dǎo)致山區(qū)的水土嚴(yán)重風(fēng)化和水容量的直接損失，從而影響周圍的生態(tài)環(huán)境。

3.2 施工過程的一些問題

傳統(tǒng)水利工程設(shè)計過于注重施工效果，缺乏對周邊施工環(huán)境的重視，特別是在建設(shè)大型水利工程時，所需的土地面積大，很容易損壞樹木，甚至有各種污染現(xiàn)象，如噪音污染和廢氣污染，將嚴(yán)重破壞周圍的生態(tài)環(huán)境。工程設(shè)計時，設(shè)計師很容易忽略產(chǎn)品在實際實施過程中是否會影響周圍環(huán)境，只考慮設(shè)計的美學(xué)和實用性，使工程建設(shè)造成嚴(yán)重的環(huán)境破壞。特別是臨時占地和永久占地，一些綠色植物不可恢復(fù)的破壞和占用，除此之外，還有建筑泥漿污染，粉塵固體污染，固體廢物坑在開發(fā)和挖掘時的影響周圍環(huán)境。通過對環(huán)境中的噪聲源進(jìn)行分類，建筑施工噪聲占總數(shù)的6%。澆注混凝土制成的混凝土噪音高達(dá)85dB，打樁機(jī)登記值可能超過95dB。另外在應(yīng)用過程中，易于使用阻塞和反流配置，這嚴(yán)重污染了工程周邊的水質(zhì)。同時，它將改變水流的方向和速度，對水下生物也有一定的影響。

4 工程后期的問題

在水利工程設(shè)計過程中，要強(qiáng)調(diào)環(huán)保、節(jié)水等設(shè)計內(nèi)容，但由于綠色設(shè)計的概念未體現(xiàn)在實際工程設(shè)計中，許多水利工程在節(jié)水規(guī)劃、節(jié)水措施中雖然對周圍植被的恢復(fù)有一定的效果，但植被生長需要相對較長的時間，很難短時間內(nèi)滿足實際施工需要。

5 解決水利工程設(shè)計的環(huán)保問題

建立先進(jìn)的節(jié)水理念，加強(qiáng)各種環(huán)保方法的應(yīng)用，如舉辦專家論壇和設(shè)計人員的講座。通過對工程相關(guān)人員的教育和指導(dǎo)，將綠色設(shè)計的理念融入到水利工程的設(shè)計中。

5.1 建筑材料合理使用

新的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保建筑材料現(xiàn)在廣泛用于我們的生活和建筑，但用于水行業(yè)的比例較少。因此，在實施水利環(huán)保工程時，要精心選擇材料，使用一些新型的環(huán)保材料。與此同時，要努力開發(fā)新型材料，特別是將廢棄物再循環(huán)到新的環(huán)保材料中。通過水利工程中引入綠色材料不僅減少了鋼材和水泥等材料的消耗，而且解決了固體廢物處理的問題。另外，在工程建設(shè)時，還需要注意所用材料的重復(fù)率問題。例如，將相同的材料用在其他地方，不僅避免了浪費，還降低了建設(shè)成本。因此，正確選擇建筑材料，為提高工程建筑質(zhì)量創(chuàng)造有利條件；加強(qiáng)環(huán)保建材使用，盡量減少水泥等高消耗指標(biāo)產(chǎn)品；密切關(guān)注固體廢物處理，有效管理項目產(chǎn)生的固體廢物。

5.2 施工工程的合理安排

為了確保可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)實現(xiàn)，在設(shè)計和施工中要特別注意環(huán)境問題，綠色設(shè)計的理念需要納入項目的建設(shè)。建立良好的工程環(huán)境，控制施工期噪音，在現(xiàn)場有效利用圍欄，施工現(xiàn)場定期澆水，減少粉塵污染。總之，對于綠色設(shè)計的概念，應(yīng)結(jié)合自然環(huán)境和工程結(jié)構(gòu)，以避免對周圍環(huán)境造成不必要的破壞。

綠色施工技術(shù)雖然在水利工程設(shè)計中不是一個新概念，但這項技術(shù)的引入可以使水利工程建設(shè)更加順暢。例如，在建筑物的建造過程中，可以移植最初用于臨時或永久占地的樹木。施工對周圍動物的影響可以通過建立新的動物棲息地來解決，如魚道和魚梯。如有必要，這些魚類可以人工繁殖，并在施工完成后返回原始河流或水庫。對建筑物施工產(chǎn)生的噪音和灰塵，采用阻擋圍欄，現(xiàn)場噴水等措施。綠色建筑實際上涵蓋了可持續(xù)發(fā)展的所有方面，如資源和能源，生態(tài)環(huán)境保護(hù)和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

5.3 工程的可持續(xù)利用

除了介紹綠色設(shè)計理念，保持設(shè)計自然美學(xué)價值也是必要的。在水利工程規(guī)劃過程中，確保經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的高度一致性和協(xié)調(diào)性，有必要進(jìn)行詳細(xì)的評估。工程施工時，避免過渡采伐樹木，如有必要，可以考慮移植。在過去的河流管理項目中，過多地關(guān)注河流本身的建設(shè)，較少強(qiáng)調(diào)河流與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的關(guān)系。要充分認(rèn)識河流和上下游生物群落屬于有機(jī)系統(tǒng)，必須保證合理性和科學(xué)設(shè)計。生物多樣性與河流形態(tài)多樣性之間的關(guān)系密切相關(guān)，河流形式對生物多樣性產(chǎn)生重要影響。因此，在工程布局中，盡可能地將河流塑造成原始狀態(tài)。在確定堤防之間的距離時，應(yīng)根據(jù)宜寬則寬的原則進(jìn)行，以確保洪水符合生態(tài)保護(hù)的需要，妥善處理土地開發(fā)和使用之間的關(guān)系。此外，河谷和洪泛區(qū)應(yīng)符合水利工程要求，確保足夠的畜群寬度和生物的生活條件，充分利用河流的自潔功能。

6 結(jié)語

文章針對當(dāng)前水利工程所遇到的難題，有針對性地對水利工程的設(shè)計、施工環(huán)節(jié)和工程后期的可持續(xù)利用規(guī)劃提出了相關(guān)的改善建議。希望能夠?qū)⒕G色設(shè)計理念融入到整個水利工程項目之中。唯有通過綠色設(shè)計理念與水利工程的有機(jī)結(jié)合，避免水利工程破壞生態(tài)環(huán)境，造成資源浪費，才能使水利工程可持續(xù)發(fā)展。