构建水利工程建筑的生态化设计框架

2021-12-01吕先颖

大众投资指南 2021年11期

吕先颖

（湖南欣峻建筑工程有限公司，湖南常德 415000）

水利工程是我国重要的基础设施，其在运行的过程中，给社会发展创造了巨大的经济和社会效益。传统的水利工程设计理念，由于缺乏生态性因素的考虑，庞大的水利工程项目施工中，可能会对区域生态环境造成巨大的破坏，对水利工程的长远发展极为不利。现阶段，随着水利事业发展理念的转变，人们越来越关注水利工程的生态效益，生态水利规划设计成为重点工作，相关设计人员在设计过程中，要积极融入生态理念，提高水利工程的生态效益。

一、传统水利工程对生态环境的影响

伴随着时代的进步，科技迅猛发展，水利工程建设项目规模逐渐扩大，国家在水利工程的投资上呈连年增长态势。在2013年，我国水利工程建筑完成投资规模仅2700多亿元，到2016年投资规模为4400多亿元，而到2019年已达5300多亿元。我国水利工程建筑的投资规模逐年增长，且趋势明显。可见国家近年来对水利行业的重视程度。这些水利工程带给我们经济效益的同时，对生态环境也带来不同程度的破坏。

（一）在科学规划河道流域中，随着社会经济的发展，尚未充分考虑河道流域水资源的开发利用。

（二）水库或水坝完工后，水表面积增大，从而导致局部气候变化。年平均温度将略有上升。尽管影响并不明显，但也不容忽视。其对生态及周围动植物的生存环境所带来的影响应引起相关部门的重视。

（三）水利工程忽视了沿河景观价值的利用。水利工程的建设对生态环境的影响主要表现在两个方面：一是自然环境的影响，淤泥，河流侵蚀等影响；二是社会环境的影响。移民安置是水利工程建设的主要问题。水库的建设将导致土地资源紧张。如果居民没有得到妥当的安置，将会带来其他一系列社会问题。

目前在大型蓄水工程中，工程占地面积大、工期长且工程量大，影响因素众多，若在水利工程建设期不注重生态方面的保护，对项目周边的生态影响也是巨大的。

二、水利工程建筑的生态化难点

（一）规划设计的内容

水利工程的生态化设计内容更多，因为其中涉及的不仅仅是关于水利工程基础设计的相关内容，更包含了生态设计方面的内容，还需要注重基础设计内容与生态设计内容之间的协调性。因此，水利工程生态设计内容的繁杂性同样是设计的一大难题，相关设计人员在设计过程中，常常会遇到很多的技术性问题，因为每个设计细节都要融入生态性因素，如果这些问题难以得到有效解决，将会导致水利工程生态化设计效果的不佳，影响水利工程生态效益的实现。

（二）水利和生态之间的平衡协调复杂性

水利与生态之间的平衡协调较为复杂，这也是水利工程生态化设计中的一大难点。水利工程与周边人们的经济社会活动有着紧密联系，施工作业的开展势必会对周边的自然演变造成一定的人为干扰。只有协调了生态和水利之间的关系，才能够促进水利生态规划建设目标的实现。但因为水利工程建设规模的庞大，在协调二者关系的过程中，所涉及的影响因素、变量等非常多，规划设计人员如果缺乏对这些变量关系的有效掌握和处理，缺乏对水利工程现场特殊水文条件、河道形态、生物群落等的全面考察，就会使得水利工程的生态设计面临着巨大的挑战。

三、水利工程建筑生态化设计原则

（一）整体性原则

整体性原则是水利工程生态化设计的首要原则。对生态水利工程进行设计规划时，要保证工程各项效益的平衡，就需要对工程整体进行充分的研究、分析，考虑生态系统整体的结构和功能，在充分了解生态环境特征的基础上综合设计方案。比如在堤防护岸的生态化设计中，就需要充分考量堤防的整体社会和经济效益；同时要对堤防工程建设环境进行充分的考察，做到堤防与自然环境的融合、统一，让生态堤防发挥其应有的作用。

（二）自然优先原则

理解自然优先的含义之前，首先要明白自然界生态系统的重要性。通常一处生态系统的建立，是自然界经过多年的发展之后形成的。水利工程建设对这种生态系统的破坏，很容易对当地的生态环境造成不可逆转的伤害。因此在工程设计之初，就应该充分考量工程对生态的影响。要想达到工程与生态的完美融合，就要在工程设计阶段，通过实际勘察水量、水文、水质以及地貌等生态因素，分析研究之后，将设计理念与生态环境结合起来，遵循自然规律，顺应自然，才可以更好地促进工程的可持续利用。

四、水利工程建筑的生态化设计策略

（一）水源工程的生态化设计

水利工程的生态化设计中，为满足下游的灌溉需要，首先要考量拦河坝的壅高水位。但是因为河流中存在大量泥沙，因此在拦河坝的长期运行中，就很容易导致河床加宽，虽然有利于泄洪安全，但是无法保证上下游之间泥沙的冲淤平衡，因此要设计冲砂底孔。如果在设计中，无法找到齐全的水文、气象资料，那么在进行旧坝改造时，需要让拦河坝的宽度保持在一定范围内，对于无孔坝，需要在其中设置闸门控制的冲砂孔，确保河床运行稳定。在一些丘陵山区地带，河流高低落差较大，因此要设置多个小梯级拦河坝，在进行设计时，需要使用混凝土和浆砌石建设。对于灌溉区域比较小，经济条件比较差的地区，这种工程量很小的梯级拦河坝有着很大的实用性。

（二）输水工程的生态化设计

输水工程建设生态化设计的要点主要有两个方面，即排水量和引水量的合理设计。排水量的计算一定要确保结果的准确性，一般可以采用平均排除法进行计算。引水量在进行确定时，需要确保充足的资金与成熟的技术来进行规划设计，否则很容易增加编制灌水模数图的难度。在进行引水量设计时，一定要考虑到作物的最大蓄水量以及延续的时间长短来进行预算设计。

（三）辅助建筑物的生态化设计

水利工程建设中，水渠中的落差受到辅助建筑物很大的影响，辅助建筑物建设能够有效解决平顺泄流、消能等问题。在进行规划设计时，一定要重视辅助建筑物中的陡坡和跌水。通常可以选择标准要求较低的定型设计。比较偏僻的地区，交通条件比较差，就需要用土渡槽，也就是台渠。通过增设挡土墙、反滤层，然后做好下水槽规划设计，对增强雨水引流能力，避免渠道外侧雨水的扩散，可以很大程度上提高工程建设的安全性。砌筑挡水墙，可以将雨水汇集，进行统一处理。

（四）生态河道的设计

河道的生态化设计中，需要对河道的断面、平面以及护岸和河床等进行设计。进行设计之前，首先要对设计工作有一个整体的把握，明确设计的总体思路，确认工程之后，完成工程立项，之后要对工程现场进行充分勘察，进行方案设计，对方案的合理性进行研究。在设计护岸时，多采用网格结构，虽然是硬性结构，但网格中间的孔，可以让网格空间与土壤充分连接，其中还可以种植绿色植物，在美化生态的同时，还能起到一定的护栏作用，将河道的生态性和整体性有效地结合。为进一步增强河道的抗冲蚀能力，还可以根据不同河道的情况，设计不同的网格结构，如斜式护岸、立式驳岸以及直立式结构等。

五、水利工程建筑生态化设计要点

水利工程建筑的生态化设计中，设计人员在进行方案设计时需要注意充分考察当地的生态环境，科学有效地利用水力资源，实现水利工程经济效益与环境效益的最大化。在考察生态环境，做好设计前期工作过程中，多数设计人员会忽视水文学对水利工程生态化设计的重要作用。在水利工程建筑的生态化设计中，一定要充分考量工程可能对河流造成的影响，保护水流资源，保证水资源科学、合理地有效利用，实现水利工程的可持续发展。目前水利工程生态化设计的规范标准并不统一，因此需要设计人员提升自身素养，充分理解生态理念对水利工程建筑设计的重要意义。在设计工作中，做到遵循自然规律，不断优化设计方案，实现工程建设和生态环境的平衡。