水利工程可持續發展規劃及技術路徑探究

摘 要：為了實現水利工程的可持續發展目標，文章從可持續發展意義、基本原則和技術路徑三個維度展開探討，提出了公平性、可持續性和共同性的發展原則，并系統闡述了綜合評估、生態保護、社會經濟和管理體系四大規劃方向。在技術路徑方面，重點探討了節能減排優化、生態友好設計、智能監測控制以及信息平臺數字轉型等策略措施，旨在促進水資源永續利用、生態環境保護和經濟社會協調發展，為水利工程高質量發展提供理論指導和實踐參考。

關鍵詞：水利工程；可持續發展；技術路徑

引言

全球環境問題日益嚴峻，水資源短缺與水環境惡化已成為制約社會經濟發展的關鍵因素。水利工程作為國家基礎設施建設的重要組成部分，其可持續發展模式對于保障水資源安全、維護生態平衡、促進經濟社會協調發展具有重要意義。探索水利工程可持續發展規劃及技術路徑，構建科學合理的發展框架體系，對于推動水利工程建設轉型升級、實現高質量發展具有重要的理論價值和現實意義，以期為相關工作人員提供決策參考。

一、水利工程可持續發展的意義

隨著全球環境問題日益突出，水利工程作為國家基礎設施建設的重要組成部分，其可持續發展具有深遠意義。從水資源保障角度看，可持續發展理念指導下的水利工程能夠合理配置水資源，優化水資源調度方案，提高水資源利用效率，為經濟社會發展提供可靠的水資源保障。從生態環境保護角度看，可持續發展的水利工程注重生態環境保護，通過生態友好型設計和建設，減少對自然生態系統的干擾，維護區域生態平衡。從社會經濟效益角度看，可持續發展的水利工程能夠實現經濟效益與社會效益的統一，既滿足當前發展需求，又不損害后代發展權益，促進區域經濟社會協調發展。基于可持續發展理念的水利工程規劃設計，為實現水資源永續利用、生態環境保護和經濟社會協調發展提供了重要支撐[1]。

二、水利工程的可持續發展原則

（一）公平性原則

公平性原則是水利工程可持續發展的基礎，關系到水資源配置的合理性和社會公平正義的實現。在基本用水需求方面，水利工程建設應優先保障居民生活用水，合理分配農業和工業用水，確保各類用水主體的基本用水權益。在區域發展方面，水利工程規劃需統籌考慮上下游、左右岸以及不同區域間的利益關系，促進區域協調發展。在代際公平方面，水利工程建設應兼顧當代和后代的用水需求，避免過度開發和資源浪費。通過公平性原則的貫徹實施，水利工程建設能夠實現水資源配置的社會公平，促進區域協調發展。

（二）可持續性原則

可持續性原則強調水利工程建設與運行必須立足長遠，統籌考慮水資源、生態環境和社會經濟的協調發展。在資源利用層面，水利工程需采用先進技術和管理手段，提高水資源利用效率，實現水資源的可持續利用。在環境保護層面，水利工程建設應最大限度減少對生態環境的負面影響，通過生態補償和修復措施保護生態系統。在發展效益層面，水利工程規劃應充分考慮經濟社會發展趨勢，確保工程效益的持續性和穩定性。可持續性原則的貫徹落實，為水利工程長期穩定運行和效益發揮奠定了堅實基礎。

（三）共同性原則

共同性原則要求水利工程可持續發展應建立在多方參與和共同治理的基礎之上。在參與主體方面，需要政府部門、企事業單位、社會組織和公眾等多元主體的廣泛參與，形成共建共治共享的發展格局。在利益協調方面，水利工程建設應充分考慮各利益相關方的訴求，建立利益協調和補償機制，實現多方共贏。在責任分擔方面，各參與主體應明確各自職責，共同承擔水資源保護和生態環境保護責任。共同性原則的有效實施，有助于形成水利工程可持續發展的良好社會氛圍和治理體系[2]。

三、水利工程可持續發展規劃

（一）綜合評估規劃

水利工程可持續發展規劃的首要環節是開展水資源綜合評估，系統把握區域水資源稟賦特征和開發利用現狀。在水量評估方面，需要對地表水、地下水的儲量和補給能力進行科學計算，分析年內和年際水量變化規律，預測未來水資源變化趨勢，建立水資源動態監測網絡，實現對水量變化的實時監控。在水質評估方面，應對水體理化指標、污染物含量和自凈能力進行動態監測，評價水質狀況和變化趨勢，建立水質預警機制，及時發現和處理水質問題。在水資源承載力評估方面，需要分析區域水資源對經濟社會發展的支撐能力，確定水資源開發利用的臨界閾值，研究區域用水結構和效率，識別水資源開發利用的制約因素和潛力。綜合評估結果為水利工程規劃設計提供了科學依據，有助于制定合理的水資源開發利用方案，實現水資源可持續利用。

（二）生態保護規劃

水利工程建設必然對生態環境產生影響，科學的生態保護規劃是實現可持續發展的重要保障。在生態影響評價方面，需要系統分析工程建設對水文情勢、水生態系統、生物多樣性和區域生態格局的影響程度與范圍，識別關鍵生態敏感區和脆弱區，建立生態環境監測網絡，實現對生態環境變化的動態監測。在保護措施制定方面，應根據評價結果設計生態友好型工程方案，采用生態護坡、生態河床等技術，維護河流生態廊道功能，構建生態緩沖帶，恢復和重建水生態系統。在生態修復方面，針對已受損的生態環境，制定系統的修復方案，采取植被恢復、水土保持、生境重建等措施，提升生態系統的自我修復能力。通過科學規劃和有效實施生態保護措施，能夠最大程度減少水利工程建設對生態環境的負面影響，促進生態系統良性發展[3]。

（三）社會經濟規劃

社會經濟規劃是水利工程可持續發展的關鍵環節，需要深入分析工程建設與區域發展的協同關系。在經濟效益方面，應評估水利工程對農業灌溉、工業用水、航運發電等產業發展的促進作用，測算直接經濟效益和帶動效應，分析工程投資回報率和經濟可行性，優化工程規模和投資結構。在社會效益方面，需要分析工程建設對改善民生、增加就業、促進城鄉發展等方面的貢獻，評估社會公平性和可接受性，關注弱勢群體利益保護，預測和應對可能的社會風險。在區域協調方面，應統籌考慮上下游、左右岸的利益關系，促進區域協調發展，建立區域合作機制，實現資源共享和互利共贏。在利益協調方面，構建多方利益主體參與決策和收益分配機制，建立利益協調平臺，完善利益補償制度，確保工程效益合理分配。社會經濟規劃的科學實施將有效推動水利工程與區域經濟社會協調發展，實現多方共贏。

（四）管理體系規劃

完善的管理體系是確保水利工程可持續發展目標實現的制度保障。在管理機制建設方面，應構建政府主導、多方參與的管理框架，明確各級管理主體的職責權限，建立協調聯動機制，完善決策程序，提高管理效率。在制度規范方面，需要制定水利工程建設運營的技術標準、管理規范和考核制度，規范工程建設和運營行為，建立風險預警和應急處置機制，提高工程安全性和可靠性。在人才隊伍建設方面，加強專業技術人才和管理人才培養，建立職業培訓和繼續教育體系，提升管理隊伍整體素質。在信息化建設方面，應用現代信息技術，建設智慧水利平臺，實現工程運行監控和管理決策的信息化、智能化。科學的管理體系規劃為水利工程可持續發展提供了制度保障和運行機制，確保工程長期發揮效益。

四、水利工程可持續發展技術的路徑研究

（一）節能減排系統優化策略

水利工程節能減排系統優化是實現可持續發展的重要技術支撐，通過設備更新、工藝改進和系統集成，全面提升能源利用效率。首先，在設備系統方面，采用高效節能水泵、變頻調速裝置和新型電氣設備，優化泵站運行工況，建立能耗在線監測系統，實現設備運行參數實時調節，提高機組效率15%～20%。以某大型灌區泵站為例，通過更換高效節能水泵并配置變頻系統，年節電量達到150萬千瓦時，節能率達18%。其次，在工程設計方面，優化水工建筑物布局，采用環保型建筑材料，應用水力學模型優化泄水消能設施，降低工程能耗，減少溫室氣體排放。同時推廣應用光伏發電、小水電等清潔能源技術，建立分布式能源系統，實現能源多元化供給。最后，在污染防治方面，建立完善的污水處理系統和固廢處理設施，采用生態處理工藝，強化水質在線監測，建立污染預警和應急處置機制，確保達標排放。通過節能減排系統優化，水利工程運行效率顯著提升，環境污染得到有效控制，為實現碳達峰碳中和目標提供有力支撐[4]，如圖1所示。

（二）生態友好工程設計措施

生態友好型水利工程設計是保護水生態環境、維護生物多樣性的重要技術路徑，需要在工程全生命周期中貫徹生態理念。第一，在河道整治方面，采用生態護坡技術，選用當地植物品種，構建多級植被系統，增強邊坡穩定性，為水生生物提供棲息環境。例如，某河道治理工程中，采用三級生態護坡設計，底層采用抗沖刷的蘆葦、菖蒲等挺水植物，中層種植美人蕉等觀賞植物，上層選用當地鄉土灌木，不僅提高了護坡穩定性，還營造了良好的生態景觀。結合自然造景理念，保留河道彎曲度，設置生態潭、灘、險等地貌單元，恢復河流自然形態。第二，在水工建筑物設計方面，采用生態魚道、生態河床和生態溢流堰等設施，保障魚類等水生生物洄游通道，維護水生態系統連通性。針對水庫和濕地工程，設置生態基流泄放設施，保證下游生態用水需求，建設人工濕地系統，提升水體自凈能力。通過生態友好設計措施的實施，水利工程建設與生態環境保護實現了有機統一，促進了水生態系統健康發展。

（三）智能監測集成控制方案

智能監測與集成控制是提升水利工程現代化水平的關鍵技術手段，通過智能化改造實現工程精細化管理。一方面，在監測系統建設方面，部署物聯網傳感設備，構建水文、水質、工程安全等要素立體監測網絡，實現重要參數實時采集。如某大型水庫通過部署300多個物聯網傳感器，建立覆蓋大壩安全、水質監測、氣象觀測的智能監測網絡，實現7×24小時自動化監測，提前72小時預警險情。建立基于人工智能的數據分析模型，開展工程狀態評估和預警預報，提高監測精度和預警能力。另一方面，在控制系統方面，采用分布式控制系統（DCS）技術，實現泵站、閘門等設備遠程操控，建立水工建筑物群聯合調度平臺，優化調度方案。引入專家決策系統，結合歷史數據和模型分析，制定最優運行策略，提高調度科學性。最后，在集成應用方面，構建智能化運行管理平臺，整合監測、控制、分析等功能模塊，實現跨系統數據共享和協同聯動。通過智能監測與集成控制方案的實施，水利工程運行管理水平顯著提升，為工程安全運行和效益發揮提供了有力保障。

（四）信息平臺數字轉型路徑

水利工程信息平臺建設和數字化轉型是提升行業現代化水平的重要途徑，需要構建完整的數字化技術體系。首先，在平臺架構方面，采用云計算和大數據技術，建設水利工程數字化基礎平臺，實現數據存儲、處理和分析能力的整體提升。以某智慧水利工程為例，構建了覆蓋9個省份的統一數據中心，日均處理數據量超過1TB，實現了跨區域水文信息實時共享和聯動分析。構建統一的數據中心，建立數據標準體系，確保各類信息資源互聯互通。其次，在應用系統方面，開發工程建設管理、運行調度、安全監測等專業應用模塊，實現業務全過程數字化管理。建立三維數字模型，支持工程可視化展示和分析，提供輔助決策支持。最后，在產業升級方面，推動水利工程與物聯網、人工智能等新技術深度融合，培育數字化新業態。建設數字孿生工程，實現實體工程與虛擬空間的實時映射，提升智能化管理水平。通過信息平臺建設和數字化轉型，水利工程管理效率和服務能力得到全面提升，推動了水利行業高質量發展[5]。

結束語

綜上所述，水利工程可持續發展是一項系統工程，需要在規劃設計、建設運營和管理維護等各個環節貫徹可持續發展理念。通過建立完善的規劃體系，采用先進的技術手段，強化智能化管理，構建數字化平臺，推動水利工程與生態環境、經濟社會協調發展。未來應進一步加強技術創新，深化智能化改造，完善管理機制，推進數字化轉型，促進水利工程可持續發展理念與實踐的深度融合，為實現水利事業現代化提供有力支撐。

參考文獻：

[1]岑榮.可持續水利水電工程技術的探索與實踐[J].城市建設理論研究（電子版），2024（08）：202-204.

[2]牛光磊.水利工程建設與保護生態環境可持續發展路徑[J].中文科技期刊數據庫（全文版）工程技術，2023（05）：3.

[3]袁浩.水利工程建設與保護生態環境可持續發展探究[J].中國科技期刊數據庫工業A，2022（12）：4.

[4]倪川.水文規劃設計及可持續發展的路徑分析[J].中文科技期刊數據庫（全文版）工程技術，2022（05）：4.

[5]陳岳松.水利工程建設與保護生態環境可持續發展[J].經濟技術協作信息，2022（22）：33-35.