水土保持理念下的水利水电工程设计

余亮志

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072）

0 引言

随着人类文明的发展进步，对于资源的需求量有了更高的需求。水土资源是我们生活中的重要组成部分，对社会经济发展起到了重要的决定作用。国家也在加大宣传力度，不断提升人们的思想认识，有效避免水土资源流失等问题发生。就当前的各地的水利水电工程发展形势来看，更要本着高度负责的态度，认真对待水土保持工作，充分发挥他们的作用。有效降低水土资源破坏等现象出现，共同维护我们的自然家园。所以，目前的水利项目施工中，要注重水土保护，作出科学的规划，减小水利水电工程对生态环境造成的破坏。

1 水土保持简述

1.1 水土保持含义

较长一段时间以来，我国各个地区的植被均遭到了一定程度的破坏，从而导致水土流失问题极为严重，尽管导致水土流失现象的具体原因多种多样，不过从整体角度出发展开研究，气候改变往往是导致水土流失的关键原因，再加之人类活动的日益活跃，在各个地区的植物砍伐数目日益增长，使得地表中的植被覆盖面积不断下降，使得可使用的土地面积日益变少，耕地也慢慢向着沙漠化的方向发展，因而使得水土流失问题愈发严重[1]。

当生态环境遭到破坏，往往会引发泥石流之类的自然灾害，这样既会使得当地居民承受较大的经济损失，同时也会威胁到人民群众的人身安全。因此，为了促进社会的和谐、稳定、持续、健康发展，就应当多加注重水土保持工作的实施，为促进此项工作得以顺利进行，国家政府机关陆续出台实施了许多法律条例，有利于改变当前现况，保证水土保持工作能够合理按照生态和经济发展规律，从而在优化生态环境过程中，推动我国整体经济水平的持续提升。

1.2 水土保持理念

水利水电工程建设时，技术以及施工人员需要具有较强的环保意识，要具备健全的水土资源保护理念，积极对每位职工进行有关于环保知识的宣传，在每项工作实施过程中，需要将生态环境保护理念作为核心指导依据，同时技术人员在开展工程施工活动时，也要带领作业人员合理使用水源，防止发生水资源不必要浪费的情况[2]。一般而言，水土保持理念实施的原则是，充分认识到水土保持工作是一项需要全员参与的活动，不仅人人有责，而且在平日工作过程中，需要将此理念全方位落实到位，防止仅在思想层面对此问题加以关注，并且，还应当在工作过程中全方位地将此理念落实到位。

2 工程概述

某水利枢纽工程由拦河坝、泄水建筑物、发电引水建筑物、工业和生态放水建筑物、坝后式电站厂房和过鱼建筑物等项目组成。水库正常蓄水位为1027m，总库容2.94 亿m3，电站装机容量27.6MW，多年平均发电量8488 万kW·h，多年平均供水量2.631 亿m3，工程等别为Ⅱ等，工程规模为大（2）型。

工程建设总开挖为118.94 万m3（自然方），工程产生弃渣116.75 万m3（松方），共设置两个弃渣场，其中1#弃渣场堆放弃渣93.42 万m3（松方），2#弃渣场位于水库淹没区，堆放弃渣23.33 万m3（松方）。

工程设石料场一处，布设施工区两处，新建场内交通道路14.11km，坝下交通桥一座。工程征占地总面积为1770.50hm2，总工期42 个月，总投资为187213.55 万元。

根据项目区基本情况结合工程扰动产生的水土流失特点，本工程水土保持设计的重点包括以下3 个方面：①项目区属于国家级水土流失重点预防区，土壤侵蚀类型包括风力侵蚀和水力侵蚀，局部地区有重力侵蚀，侵蚀强度以轻度为主，原生侵蚀模数为1700t/（km2·a），加之工程建设扰动地表面积较大，产生的弃渣量较大，因此，弃渣场的选择及防护措施是水土保持工作的重点。②工程区为山地荒漠植被，地表植被稀疏，植被盖度不高，地表植被被破坏后，自然恢复过程将十分缓慢，加之工程区气候干燥，降水量小，蒸发量大，多年平均降水量仅188.7mm，平均水面蒸发量达1410.1mm，植物生长主要受水源条件制约，因此，为保证植物措施发挥作用，需结合工程布置，各水土流失防治区配置合理的灌溉措施，保证植物成活率[3]。③工程区位于低山丘陵区，沟谷内松散堆积物厚度不大，由碎块石及碎石土组成，土壤以棕钙土、灰棕漠钙土为主，土层厚度不大，因此，如何保护、合理调配及综合利用表土资源，是工程水土保持工作的重点[4]。

3 水利水电工程建设中水土流失的原因

（1）植被遭受破坏。建设水利水电工程期间，施工单位要开挖地表，破坏植被，而且经常会搬运大量土壤，在土壤搬运过程中会破坏原始水土表层，损害地表，可见，在工程竣工后，要采取科学措施对原始地基进行加固处理。针对未完成地表层来说，一旦遇到持续降雨天，雨水势必会相关地表造成一定程度冲刷，从而导致水土发生严重流失问题，特别是针对一些山体区域，造成影响更加严重[5]。

（2）挖土和填方。开挖及填方是水利水电工程建设中较为常见的一项内容。水利水电工程建设中，为了提高水利水电工程建设效率，缩短工期，确保最终建设的水利水电工程质量能够达到设计标准，在进行填方作业时，水利水电工程项目最近位置土壤是最佳选择，但是，在若出现过度开挖问题，将会导致工程现场出现大量土坑，许多土层都会裸露在地表，致使土层丧失原本附于地里层能力，土壤无法吸附于地表，一旦遇到强风，受风力影响，土壤将会在空中四处飘散，而在发生强降雨时，会引起水土流失，在上述两种情况的长期影响下，会发生严重水土流失问题。

（3）临时占地引起水土流失。水利水电工程建设具有长期性，这也决定了在具体施工期间设置了临时设施，并且，水利水电工程建设中设施的临时设施会随着施工进度而发生改变，在水利水电工程某段建设完成后，施工人员要及时拆除临时设施，只有完成拆除后才能开展下一个临时设施建设。从水利水电工程整体建设情况来看，受临时设施多次建设、拆除影响，建设临时设施区域内土壤坚固性将会受到破坏，这部分区域内的土壤较为脆弱，无法经受强风、暴雨等恶劣天气考验，因此，容易发生水土流失问题。

4 水利水电工程设计中的水土保持理念的运用

4.1 优化结构设计方案

在水土保持理念指导下设计水利水电工程结构。在水利水电工程建设中，为了降低工程对于工程所在区域内地表遭受的破坏，应当全面结合水利水电工程施工现场具体情况，对水利水电工程结构进行适当优化，最大程度降低土石开挖量。例如，若水利水电工程区域内地形条件和水文特点都满足工程要求时，可通过挖填方式施工。如果在水利水电工程建设时遇到高填、深挖、渡槽、隧道等各种不同类型地段时，在设计水利水电工程时，要对比方案，选择破坏性最小方案，具体内容如表1 所示。

表1 对比水利水电工程结构设计方案

通过表1 中内容可以发现，渡槽和隧道地表施量都较小，具体施工能够减小对地表造成的破坏，进而使水土保持能力能够得到进一步提高，因此，施工条件能够满足要求基础上，可以优先选择渡槽和隧道方式。此外，如果水利水电工程涉及围堰操作，传统方法以土石围堰为主，这种方式会对地表造成严重破坏，此时，可以考虑采用钢结构围堰开展施工，从而降低水利水电工程对于地表造成的破坏。科学合理的水利水电工程设计能够大幅度缩小水利水电工程占地面积和土方量，进而减小水利水电工程对于地表植被的破坏和扰动[6]。

4.2 优化边坡防护设计方案

水利水电工程中边坡防护方案有混凝土护坡、植草护坡、浆砌石护坡等不同措施，边坡防护设计方案应当体现在绿色、生态、环保等多个方面，具体设计作业要与周边环境保持协调，在方案选择时，要尽量选择对于地表造成较为严重破坏的和浆砌石护坡和混凝土护坡。在水利水电工程护防护设计时，要尽量采用挂网式植被、蜂巢式等具有良好生态型护坡，这些生态型良好的护坡对于恢复生态区域内生态景观能够起到促进作用，而且可以提高水利水电工程的整体生态性[7]。在水利水电工程边坡防护设计时要尽量采用生态保护坡，因此，设计人员要依据具体调研情况，设计边坡防护，要坚持以水土保持理念作为指导，采用生态护坡。

4.3 优化土石方平衡设计

在进行土方平衡设计工作时需要充分考虑借土量与弃渣量给土方平衡造成的影响。

（1）为了确保水土保持工作的有效实行，需要严格把控好借土量，采取开挖、填筑等方式，来减轻对水利水电项目附近水土环境的影响程度。

（2）在进行路堤工程的设计工作中，通常会利用土石实行清基，所以设计人员需要充分了解项目的具体作业需求，提前准备出多个方案以供施工人员分析选取，以此提升清基环节的工作质量。并且，在运用土方作业过程中，需要合理运用灰分技术，有利于对土壤与渣土量加以管控。

（3）在进行导流渠的设计过程中，需要注意对河道标高的有效把控，尽量降低开挖与回填量，从而更好地符合水土保持理念的有关需求。

（4）在进行水利工程开发建设时，大多会建设临时作业道路。为此，有关人员还需要全面分析工程项目竣工以后此道路的使用状况，进而加强对水土资源的合理利用。

4.4 加强水土流失预测

水利水电项目实施前的准备工作要充分，需要由专业人员深入了解地质构造。结合当地气候条件的变化情况，进一步预测潜在水土流失风险，提前防范和预测。由于水利水电工程的自身特性决定，在现场施工中，涉及的面积广，挖掘范围较大。因此，在项目正式开始运作前，需要对可能发生的潜在风险做出有效预测。提前想好应对方案，防御措施越完善，水土保持工作的整体效果越好。在水利项目施工中，条件允许的前提下，要聘请行业内的权威人士参与到水土流失管控中[8]。对于施工中可能诱发的风险做好全面防控，确保最终解决方案的完整性。以此为基础的水土保持管理工作，防范措施更科学，更符合自然发展规律。对于我国的水利水电工程建设整体水平的提升，起到了积极的推动作用。

4.5 加强生态环境保护

在进行水利工程项目施工建设期间，开展土壤开挖与填方的操作必定会对有关植被带来较大损害，所以在具体开展施工工作时，应当对工程施工覆盖的各片区域处理好植被恢复工作，在提升植物覆盖率的前提下，应当把植物固定至土壤内，进而加强植株根系与对土壤的凝聚作用，也就使得土壤的抗冲蚀能力大幅提升，能够更为有效地防范风力侵蚀或者水力冲刷而对土壤表层造成的影响作用，大幅提高土壤的涵养作用，取得良好的水土保持效果，减轻水土流失问题的程度，促使当地环境得到更为有效的保护。

4.6 完善环境影响评价体系

在水利项目建设中，现场勘查工作是项目实施的重要技术。该工作主要是通过对地质条件的深入调查，为水利项目现场施工做好充足的准备。充分尊重人与自然的和谐发展，低碳环保的基础上展开工程涉及，提前做好风险防控，不断优化内部评估机制。评估系统主要是根据建设需求，考虑对城市发展的综合影响，进一步确定最佳运行方案，推动社会的整体发展。确定最佳的位置来存放建材，在选址的过程中，要尽量避免影响周边设施。整个工程的施工流程要在预期计划内有序推进，在不影响工程质量的前提下，将水土流失降至最低。

5 结语

伴随水利水电工程的持续发展，人员愈发注重对工程项目建设与环境保护工作之间的相互融合，所以在实际建设过程中，应当做到使得工程设计和水土保持理念间保持一定的协调性，而且要严格落实可持续发展战略。在项目建设阶段，要做到因地制宜，制定出可行且可行的设计方案，而且要将水土保持理念充分融合进建设工作的每道工序之中。强化人们对环保工作的深入认知，从而有效达成环保目的。