绿色设计理念在水利工程中的应用研究

2021-03-31张笑程华能西藏雅鲁藏布江水电开发投资有限公司工程师

中国建筑装饰装修 2021年8期

张笑程华能西藏雅鲁藏布江水电开发投资有限公司工程师

杨佐斌华能西藏雅鲁藏布江水电开发投资有限公司教授级高级工程师

1 引言

水利工程是一项重要的民生工程，对保障我国经济的稳定发展和人民的安居乐业有着非常重要的作用。水利工程建设不仅能够实现水资源的合理分配与使用，还能有效减少水灾害的发生。因此，水利工程建设对于促进社会绿色发展具有非常重要的意义。水利工程建设具有占地面积广、工程量大、建设周期长、施工难度大以及对生态环境的影响大等特点[1]。在水利工程的建设过程中，若不能注意对环境的保护和资源的节约，不仅会造成建设资源的浪费，还会对环境造成破坏。水利工程设计是水利工程建设的先决条件，对提高水利工程的施工质量，实现水资源的调节作用有着非常重要的意义。在水利工程设计中贯彻绿色设计理念，不仅能充分发挥水利工程的作用，还能有效保护生态环境，实现人类和生态环境的和谐发展。随着经济与科技的高速发展，人们在利用自然、改造自然等方面取得了较大的成果，但若不节制，必然会导致生态系统的破坏。在实施水利工程时，设计人员要合理地利用自然资源，还要尤其重视工程与生态系统的和谐统一。因此，基于绿色设计理念设计水利工程具有重要的现实意义。

2 绿色设计理念概述

绿色设计理念最早提出于20世纪60年代，并在工业设计中得到了广泛的应用。绿色设计，又名环境设计，是指在所设计产品的整个生命周期内，以保护环境、节约能源为原则，充分考虑产品在生产、使用、废弃中能保持低碳、环保的设计准则[2]。

在水利工程中应用绿色设计理念，是指在水利工程设计过程中充分考虑水利工程对环境资源的影响，优化水利工程设计各项因素，从而确保水利工程的指标能够满足绿色环保的要求，同时有助于水利工程建成后对环境的科学修复[3]。在产品设计的全过程都要贯彻绿色设计的理念，基于保护环境的角度，在确保水利工程质量的基础上，促进人与自然的和谐共存。

3 我国水利工程设计存在的问题

3.1 设计不当导致施工中产生污染

水利工程设计是水利工程施工和建设的基础，若在水利工程设计时没有进行充分考虑，没有完全掌握水利工程周围环境，将无法因地制宜地进行水利工程设计。更有部分设计人员自身的环保意识薄弱，没有在设计过程中考虑到水利工程可能会造成的环境污染[4]。此外，由于水利工程的建设工程量较大，建设周期较长，不但会影响到施工区域的植被、绿化等，还会在施工过程中会产生大量的粉尘、噪声等污染，对工程周围的生态环境造成严重破坏。部分水利工程为了追求施工进度，一味地追赶工期，会进一步加大水资源的污染程度，破坏原有的生态平衡。

3.2 竣工后影响周边生态系统

如果水利工程施工后没能按照要求修缮周围环境，只是实施了简单的恢复工作，就无法有效保障生态环境的修复。然而树木、乔木等植被的生长比较缓慢，水资源的修复则需要更长的时间，所以恢复到原来的生态系统需要较长的时间[5]。现阶段水利工程施工后采取的生态环境恢复手段，不能使被破坏的生态环境得到有效恢复。

3.3 部分原材料的采集会引起污染问题

原材料质量不仅对水利工程质量有着直接的影响，还会对环境造成一定的污染。水利工程建设中常用的原材料以水泥、钢筋和石材为主，这些原材料在制造过程中会消耗大量的资源，同时在生产过程中会造成环境污染，破坏生态环境。此外，水利工程建设需要的石材主要来源于山体挖掘，会破坏山体植被，造成水土流失。因此，在水利工程建设过程中需要树立起绿色环保的理念，充分考虑原材料对环境造成的影响，选择最优的方案。

4 基于绿色设计理念的水利工程设计策略

4.1 强化应用绿色设计的意识

在进行水利工程设计时要充分融入绿色环保理念。水利工程设计人员在进行水利工程设计前，应到施工现场展开详细调研，为水利工程设计打下基础。水利工程设计人员应提高自身绿色设计和节能减排意识，不断提升自身综合素养，为水利工程设计中绿色环保理念的应用提供保障。环保理念不仅仅要体现在水利工程施工中，还要体现在施工的准备阶段、完善阶段、工程使用阶段等。例如，要考虑到水利工程施工范围内栖息动物的迁徙以及鱼类的保护，在水利工程使用阶段还需要因地制宜地引入一些水生物，维护该区域的生态平衡。

4.2 减少施工中的环境污染问题

在水利工程中落实绿色环保理念，一方面对于经济和环境的和谐发展有重要意义，另一方面可以强化水利工程对环境的有效处理。比如，水利工程的建设区域，必须要禁止乱砍乱伐，可以通过树木移植的方法保护现场的树木，也就是在建设水利工程时，将树木栽植在接近生活区域的区域，当水利工程竣工后，再移植树木。为了防止水利工程组织施工破坏当地的生态环境，可以在建设水利工程的准确时期，为栖息在水利工程建设区域内的动物提供迁徙帮助[6]。比如，对鱼梯、鱼道等进行修建，当水利工程竣工后或者是水利工程正式投入使用后，把水生物引入到水库中。将绿色设计理念融入到水利工程的设计当中，能够对生态环境和水利工程建设的深度融合起到积极的作用。在水利工程中推广并应用绿色设计理念，能够减少建设水利工程造成的环境破坏，减少资源消耗，节约资源。

4.3 加强对原材料采购的管理

尽管现阶段各种环保、经济、新型的建筑材料在建筑中得到了广泛应用，但在水利工程中的应用还不够充分。对此，在进行水利工程设计时，应基于绿色环保理念，从水利工程的实际情况出发，尽可能地选择环保、绿色材料[7]。合理的原材料能够为水利工程建设质量的提高提供保障，在水利工程中使用环保、绿色原材料，一方面可以大幅度减少水利工程使用的钢筋、水泥量，另一方面便于对水利工程现场垃圾的清理。

需要注意的是，大部分的施工原材料是可以被二次利用的，例如坝坡剩余的石块，可以用于加固坝脚，不但能够降低消耗的原材料，同时还能加固水利工程，节约能源。使用施工材料时，还要做好对施工材料的动态监控，加强监督管理，严格把控材料的进场检验、监理抽检等过程，有效保障水利工程的建设质量。

5 基于绿色设计理念的水利工程设计案例

某水利工程原来设计为3孔，每个孔的净宽度为2.3 m，高度为3.5 m，控制流域的面积为18 km2，设计的流量为每秒25 m3，最高蓄水位达到30 m。由于该水利工程年久失修，导致闸门、上下游护坡等存在老化、破损等现象，需要进行重建。根据该水利工程实际情况，因地制宜，基于绿色设计理念，本着“绿色、科学、节能”的原则进行设计和施工。

第一，基于绿色设计理念做好水土保持。水利工程传统的施工过程中，开挖土方、堆放废弃土等经常会破坏地表、造成水土流失。基于绿色设计理念，整合草皮与有关工程，在本水利工程开挖面上对草皮护坡结构进行设计，从而提高防护水土流失的效果。

第二，加强绿色环保设计。在传统的水利工程设计过程中，由于没有能够综合考虑环境保护问题，在施工过程中所产生的废水、污染物等会严重污染水体、空气以及土壤等环境。因此，该水利工程通过绿色环保设计，采用智能化的传感器技术和无线通信技术，当发现空气污染或水资源污染时，可以在第一时间进行发送至控制中心，提示技术人员立即进行处理。此外，采用先进的污水处理技术和空气精华技术，强化污水处理，减少施工垃圾对环境所造成的负面影响，营造良好的水利工程环境，提高水利工程绿色水平。