水利水電工程設計中的水土保持理念分析

張世超，王帥兵

（1.云南魯布革顧問有限公司，云南昆明 650000；2.玉溪師范學院化學生物與環境學院，云南玉溪 653100）

1 水土保持理念

水利水電工程建設規模較大，在建設過程中將對環境造成較大破壞。因此，有關部門在水利水電工程中貫徹水土保持理念方面可以發揮積極作用，不僅可以為工程的合理發展做出貢獻，而且可以為維持生態平衡提供充分的保證。

在我國高速發展的過程中，不得不說出現了較為廣泛的植被破壞和水土流失問題。雖然導致以上問題是多種綜合因素的共同結果，但總的來說，是由于人類活動頻繁，森林砍伐明顯，許多植物遭到嚴重破壞，再加上我國復雜的地質和地貌以及伴隨氣候變化，導致了大規模的水土流失和植被破壞，從而引起了自然災害。在這種背景下，水土保持理念在水利水電工程中越來越受到重視。

在建造水利水電工程時，技術和施工人員必須具有環保意識并樹立水土保持理念。不僅有必要在思想上認識到水土保持理念的重要性，而且要在具體實施中實踐水土保持理念，在施工前要做好充分準備并制定應急預案，防止各種突發情況。水利水電工程設計中水土保持理念的應用不只是體現在紙面上，而應該讓參與施工的建設單位都真正的理解水土保持理念，并理解在具體施工中如何應用這一理念。此外還需要根據實際情況以及我國的基本政策，制定可行的方案，保證水利水電工程的順利進行。

2 水土保持理念在水利水電工程設計中的作用

近年來，隨著我國的積極進行現代化發展，環境污染和環境破壞變得越來越嚴重，其中水土流失是關鍵的環境問題之一。水土保持是預防和控制水土流失的重要措施，這在水土流失嚴重或環境條件相對脆弱的地區具有重要意義。水土保持理念在水利工程中的作用主要體現在以下幾個方面：①有助于防止各種自然災害，例如滑坡或泥石流，可以確保水利水電工程不會輕易被破壞。②水土保持可以大大減少水土流失，增加水庫的蓄水量，延長水利工程的壽命，并減少湖泊淤積，提高水利工程的經濟效益。③在水土保持的影響下，洪澇災害將得到有效減少，土壤滲透將增加。在干旱季節，在水土保持的基礎上，有效減少徑流逐年波動；在汛期，通過保護水土，將有助于提高防洪能力。④在水土保持的基礎上，可以有效提高水質，實現環境恢復與保護的目標，達到保護水土，保護水源和改善環境的目的。

3 水利水電建設中水土流失的特征

3.1 點狀水利水電工程水土流失的特征

點狀水利水電工程的建設規模一般較大，而且建設周期長，施工過程中也很復雜。在長時間的建設過程中，臺風、暴雨等惡劣的自然氣候可能會出現，并導致水土流失問題。此種情況下，施工前的準備階段是防止水土流失的關鍵環節。由于大多數點狀水利水電工程建設都選擇在山區和其他交通不便的地方，這就要求在施工前具有一個非常長的施工準備階段，在該階段必須努力平整建筑工地并建造出入和運輸道路，在該階段要加強預防水土流失問題，避免大規模破壞植被，以避免水土流失。點狀水利水電工程的另外一個特征是施工影響區域非常大，除了其本身的水利水電工程建設外，還需要建設配套的水利淹沒區和移民安置區等。這就導致了會州外環境的巨大影響和破壞，而為了保證水利水電工程的順利進行，需要將周圍的土地將被徹底清理和平整，以提高施工的便利性。但是同時也會導致土地的抗侵蝕能力將大大降低，裸地面積將顯著增加，極易產生水土流失。

3.2 線性水利工程水土流失的特征

線性水利水電工程設計是指供水項目的渠道和灌溉項目。這些項目的建設路線很長，最大長度為數千公里，最小為數十公里。在不同的施工地域會有山谷、丘陵或平原等不同地貌。因此，需要不斷建設高度分散的取料場或棄渣場等。在這種水利水電工程中，水土流失也具有線性分布特征，因此難以控制，必須采取各種預防措施。根據各種施工現場的特點采取不同的預防措施。

4 水利水電工程對環境造成的影響

在水利水電工建設過程中，需要進行大規模的開挖等工作，破壞了地表植被，如果施工現場屬于易風化的巖石層或土壤疏松，則會破壞土壤表面的水土保持能力。如果遇到雨水，還將導致水土流失，甚至發生山體滑坡。此外在水利水電工程的建設過程中會產生大量廢石和其他廢物，如果沒有有效的廢物處理措施，隨意堆放也會造成水土流失，并對當地環境造成巨大的破壞。

在水利水電工建設過程中，由于需要大量建設渣場、建筑工地、露的壩基、用混凝土或砂漿保護斜坡等，對原始起地貌造成破壞并導致水土流失問題。例如，大壩的底部成為永久性表面，混凝土結構代替了植物等的原始表面，施工期間的所使用的開挖方法都會在施工期間影響原始地表特性，這直接降低了原始土壤的儲存能力，導致水土流失。另外，建設單位水土保持意識不強，有關部門監督管理不力也是造成水土流失的原因。

5 水土保持理念在水利水電工程設計中的主要功能

5.1 注意水土流失的預測

在正常情況下，在開始水利水電工程建設之前，有關部門應認真調查當地的水土狀況，并對水土流失做良好的預測工作。目標是將水土保持工作納入水利水電工程設計的各個方面。水利水電工程設計任務非常繁重，施工內容非常復雜，施工配套設施非常多。顯然，這些階段會增加水土流失的可能性。這就要求相關人員在水利水電工程設計過程中了解施工破壞的嚴重程度，并根據具體項目條件制定科學合理的施工計劃，以最大程度地減少水土流失的可能性。在廢物處理方面，所有相關部門都希望將其恢復到以前的狀態或在其上種植合適的植物，這為科學預防水土流失創造了有利條件。

5.2 水土保持理念實施方案

無論如何，在不同地區和不同地理條件下，必須制定不同的施工計劃，以保護水土不受損害。例如，某些鹽漬土壤相對疏松，必須應用生物技術和工程技術加以改進以確保土壤穩定性。不僅如此，合理地利用開挖土壤，減少對外部土壤的使用，然后在項目中科學地構建邊坡、河道以及其他重要設施。

5.3 加強環境保護

生態環境的質量直接影響人們的生活質量。因此，有關部門在水利水電工程設計中應高度重視生態環境。從客觀的角度來看，現階段通過技術減少強風和大雨等惡劣氣候仍然存在一些困難。但是，通過既定的技術手段合理設計水利水電工程，可以有效避免水土流失，為維持生態平衡奠定堅實的基礎。因此，有關部門必須科學合理地確定符合實際情況的施工設計方案，以提高施工質量。不僅如此，有關人員還必須對周圍的地質條件有充分的了解，然后科學種植植物，并根據具體的建筑面積制定實用的計劃，在施工過程中，有必要充分了解技術的使用情況以減少對植被的破壞。

5.4 設置臨時占用區

在設計水利水電工程時，通常需要設計項目的邊坡、墻體以及水利水電工程的景觀。除以上設計內容外，實際上，還有許多易忽略的設計內容。例如，在建設過程中，水利水電工程會占用一些土地，這些土地被包括在設計過程中，并且是預先設計的。但是，在正式建設期間，還將臨時占用其他土地，這些土地在項目完成后需要被恢復。而這部分土地的管理也很重要，在水利水電工程中要注意對這些臨時占用土地的設計，避免造成環境破壞。

5.5 優化工程結構設計

在水利水電工程設計的結構優化中，應體現水土保持理念，盡量較少開挖等過程對環境的影響范圍，而針對不同的工程也應采取不同的結構設計方案，降低水土流失問題。主要有如下幾類結構優化設計。

5.5.1 水庫大壩：此類結構的設計應該優先考慮對環境影響最小的混凝土大壩，同時與實際的工程地質條件結合，如果無法使用混凝土大壩，可以考慮其他類型的大壩。

5.5.2 輸水工程：在設計一些深水渠、高填水渠等運河輸水工程時，應考慮對多種施工方案進行比較，優先考慮渡槽或隧道施工方案，減少大型開挖和大規?；靥?，控制建設成本，減少環境破壞并防止水土流失。

5.5.3 圍堰工程：優先使用具有良好結構穩定性的鋼制圍堰的使用，減少傳統土方圍堰的使用。

5.5.4 堤防工程：在設計傳統堤防工程時，通常采用1：3的邊坡坡率，但是實際施工要與現場情況結合以進行確定，以減少水土流失問題。

簡而言之，以水土保持理念為基礎優化各類工程結構的設計，可以有效在水利水電工程建設中減少廢物產生量以及工程量，并保護周圍的生態景觀。

5.6 明確水土保持理念的應用目的

一般而言，應用水土保持理念的主要目的是為了更好地研究和驗證我國的水土保持分區，并在此基礎上根據土壤侵蝕的不同類型和情況提出建議，合理化土地和水資源開發利用的方向。此外，應用水土保持理念的主要目的還包括采取的水土保持措施對重點地區以及防止水土流失的重點項目進行合理管理，通過必要步驟實現水土保持的管理目標。再者，根據我國的產業規劃戰略和環境保護戰略，確定我國各地適合農業、林業和畜牧業生產的土地的比例和位置也是該技術的重要目標之一。由于生態環境嚴重影響著人類環境，因此，水利水電工程建設必須重視生態環境，這也是普及水土保持理念的主要原因，從外部因素入手，以減少水土流失并保持生態平衡。

6 在水利水電優化設計中水土保持理念的實際應用

6.1 臨時堆放區域的水土保持應用

在正常情況下，在臨時堆放區域內采取水土保護措施時，可以從以下幾個方面著手：首先，應在臨時堆放區域場地周圍建造圍欄和排水溝，并科學的堆放廢物或者材料，盡量減少對空間的占有率，避免占用過多的土地；其次，根據項目的實際需要，平鋪或者分散廢土，種植適合當地氣候的本地植物品種，防止地表裸露提高植被覆蓋率降低水土流失；最后，收集和處理好相關的數據，比如堆放渣土，坡比一般為1：1.75。同時，做好護坡工作，通過科學規劃將為維護生態平衡奠定堅實的基礎。

6.2 生態水利水電工程設計的開發與應用

在設計過程中，水利水電工程通常面臨以下問題：第一，由于水域具有自身環境特征，且分布極為廣泛，不同地區的同一水域也有較大的區別。因此，在實際設計中會遇到一些問題，且由于沒有相關設計的實際經驗以及可供參考的設計案例，所以不知道如何將環境知識整合到水利水電工程的設計方案中。第二，由于環境專家和工程師在不同領域工作，他們面對同樣的問題會表達出不同的觀點，這是由于思考角度不同導致的不和諧。而在實際設計中大多數情況下工程團隊會遵循工程師的意愿，因此，沒有體現出對環境保護的高度重視。有關部門要提高員工水土保持意識，采取有效措施，在水電工程中貫徹水土保持理念。只有這樣，項目才能朝著最佳方向發展。

6.3 水土保持理念在水利水電工程維護中的應用

水土保持理念的實施還包括在水利水電工程維護中的應用。為了正確科學地實施水土保持理念，提高對科學技術的支持水平和正確實施維護系統是減少水土流失的有效方法。現階段，水利的維護方法相對落后，類型不多，缺乏維護標準和缺乏實際維護，極大的影響了水土保持設計的順利進行。在這方面，必須加強水利水電工程維護計劃的制定。相關應在工作中定期維護機械設備，避免設備故障。在設計過程中提前制定合理方案不僅可以確保建設項目的順利完成，還可以減少水土資源的浪費，做到加強設備維護，定期檢查發現設備后盡快解決問題，提高水利水電工程的經濟效益。

6.4 完善環境影響評價體系

發展水利水電工程的前提是實地勘測，監測當地地質、景觀和人類環境，并促進水利水電工程的順利進行。在不破壞自然環境，減少工程建設引起的生態環境變化和破壞的前提下，做好工程設計工作，做好分析和預防各種問題的工作，建立可靠的環境影響評估體系。該體系主要分析工程結構對社會發展和環境的影響，以實現社會經濟和環境總體發展的目標。

6.4.1 合理選擇存放材料的地點，在選擇存放材料的地點過程中，有必要盡量減少對建筑外部區域的占用，并且必須按照相關規定進行施工，減少水土流失并確保施工質量。

6.4.2 增加植被覆蓋：在水利水電工程的實施中不可避免地會對環境造成破壞。為了保護生態，做的工作，應采取一些措施，比如種草、造林、培育生物多樣性等做好水土保持工作。在水利水電工程中施工人員還應根據植被類型和特點，提高植被的存活率和覆蓋率。

6.4.3 合理發展農業：農業結合了水土保持和水土利用，通過合理發展農業不僅可以提高糧食產量，而且可以實現水土保持理念，比如通過建造梯田等農業可以有效預防山體滑坡和水土流失，實現水土保持的目的，形成良性發展。在山區或丘陵地區進行等高耕作，以提高保水性和土壤滲透性等。

6.4.4 護坡工程設計的優化：水利工程中對邊坡的主要保護措施是用磚石砌筑的邊坡，噴混凝土的邊坡等。在設計工程邊坡時，嚴禁使用剛性防護結構，必須充分反映水土保持的理念，科學設計提高環境的可持續性，達到防止水土流失的目的。

6.4.5 優化土石方平衡設計：在水利水電工程的建設過程中，廢棄物的殘留量和土方工程的借入量與密切相關。因此，在土石平衡設計過程中應采用水土保持的理念，以減少取土量并進行挖方。同時，設計人員應充分意識到土方工程在回填中的使用，大大降低環境影響的可能性。

7 結語

通過以上分析，可以體現出在水利水電工程設計中，應以水土保持理念為原則。在施工過程中，應注意結構設計和施工方法的選擇，以及邊坡和圍欄的保護設計，按照環境原則平衡土石方，對項目占用的臨時土地進行生態修復。在水利水電工程建設完成的地區，如果有可能進行復耕，則應提供盡可能多的復耕基本條件，并確保水土保持。如果無法復耕，則需要通過種樹種草，避免裸露土壤，減少水土流失和恢復當地生態景觀，最大限度地減少項目建設對當地環境的影響，優化建設設計，提高水利水電工程的環境效益。