可持续发展生态理念在水利设计中的应用

2023-03-22张艳

中国科技纵横 2023年23期

张艳

（青岛卓禹项目管理咨询有限公司，山东青岛 266000）

1 水利工程设计中应用可持续发展生态理念的意义

1.1 促进水利工程可持续发展

在各种规模及类型的水利项目设计中严格执行可持续发展生态理念，使水利工程建设关注生态保护，注重保护环境，加固土壤，减少水土流失。以往，许多水利项目设计与建设中过于关注项目的经济效益，以至于破坏了当地的植被，引发了水土流失、土地沙化等问题，不符合长远发展的目标。一旦遭遇强降雨天气，在雨水冲刷下，地面将分布大量沟壑，破坏当地耕地资源，引发较大的生态环境问题。另外，因为存在水土流失灾害，耕地中不能积累大量有机物质，土壤肥力显著降低，即使在该土壤中种植农作物，农作物的长势、产量不佳，长此以往，将会影响生态环境的稳定性，增大洪涝等灾害发生的可能性。如果有关部门未及时解决水土流失问题，水土过度流失将使水库中存在淤积现象，降低河道的防洪、泄洪能力[1]。因此，在水利设计中坚持可持续发展生态理念，对促进水利工程的可持续发展具有重要意义。

1.2 满足社会的需求

水利项目为国家重点关注的项目，此类项目的建设施工是为了满足国家社会发展的现实需求。传统的水利项目中，设计人员往往将关注的重点放在水利工程结构质量、安全、效益等方面，未过多关注项目对生态环境的影响。当前，全社会范围内越发关注可持续发展，驱使水利项目建设过程中不得不考虑生态性要求，而在工程设计中渗透生态理念，符合社会进步的要求，可以带动行业的稳步发展。

1.3 保证水利工程的经济性和自然性

水利项目的经济、社会与环境效益显著，原先的水利项目中设计、施工单位等更多关注项目的经济与社会效益，并不重视环境效益。贯彻水利设计中的生态理念，在各个环节处理好工程建设与生态环境之间的关系，以实现人与自然和谐发展的目标。因此，如果能在水利设计中全面渗透生态理念，就能增强水利项目的经济性、自然性，使项目在后续投入使用后发挥最大的效益。

2 水利工程建设对生态环境产生的影响

2.1 对区域气候产生影响

水利设计中贯彻可持续发展生态理念，是出于水利工程建设对生态环境造成一系列影响的考虑。结合水利工程项目的建设经验，项目建成后对区域气候的影响较大。具体来说，当水利工程建成投入使用后，当地降雨量明显增多，而库区临界降雨量显著减小，周边范围内的降雨量也较之原先有所增加。但水利工程建设对区域气候的影响还需考虑工程所在地区的地形地势。比如，工程处于高地势位置，背风区降雨量明显降低。另外，当水利工程建成投入使用后，项目所在地的降雨时间也有调整。比如，夏季炎热，水库的水面温度异常高，加剧了气流运动，创造了形成降雨的条件[2]。

2.2 对水文水体产生一定影响

水利工程为大规模项目，项目耗时长，施工周期漫长，河道水文水体无法保持原状，因为水利项目中需建设蓄水水坝，河道无法正常流动，流速明显降低，甚至会形成人造湖泊。此外，施工建设中一般会在河流上游截流，此时下游河水无法正常流动，水体流速、流量显著减小，地下水位也存在或大或小的波动，河流无法实现自净，不利于保持生态平衡。

2.3 对地质产生的影响

水利工程作为大项目，一系列施工作业中可能破坏当地的地质结构，因为地质结构发生变化，或受到严重扰动，施工期间或者施工结束后，往往会出现地震或者滑坡等灾害，引发较严重的人员伤亡和经济损失。因此，水利工程建设对地质产生的影响需相关人员重点关注，设计人员在确定施工方案时应考虑水利工程建设对地质产生的影响，优选施工工艺与技术，预先采取控制措施。

3 水利设计中可持续发展生态理念应用的策略

3.1 注重河流自然演变规律

水利设计中渗透可持续发展生态理念时，设计人员必须从当地的河流分布着手，保持河流自然演变规律，避免盲目建设水利工程而破坏河流生态环境的情况。近年来，我国的水资源短缺、水环境恶化问题突出，为满足可持续发展战略的目标，需要在水利事业中对水环境保护等方面投入较大的支持，陆续展开一系列尝试。因此，水利项目中设计人员无论在何种情况下都需尊重自然、保护自然，以提高水利项目的综合效益。具体来说，设计过程中应着重分析水利工程与项目所在地生态系统之间的关系，制定最佳的项目方案，保障河流良好的自净能力、自我修复能力，使设计方案符合科学性、经济性要求，最大程度上保障当地的自然生态[3]。

3.2 做好堤岸建设工作

水利项目中堤岸建设为重点和难点，这一部分的建设任务是为了保障堤岸的稳固性，避免其出现坍塌等而影响河道水流，需要科学建设堤岸，增强经济、社会与环境效益。原先的建设理念下，堤岸建设过程中采用了很多粗放型技术，而当下为符合可持续发展生态理念的要求，有关设计人员需不断总结经验，构建完善的生态环境评价指标，选择可以使堤岸产生经济、社会与环境效益的工艺。贯彻生态理念，兼顾工程建设与环境效益，避免人类不合理建设行为对当地生态环境的破坏。因此，相关设计人员在建设堤岸前应进入现场展开调研，了解现场的水文、生态等情况，选择合适的工艺。比如某水利工程，其项目所在地为山区河流，河道变化大，水位变化明显，流态无规律，经常与山区综合河流系统之间存在一定的作用。在此情况下进行水利设计时应遵循山区河流的特点，不仅需保持河岸边坡的稳定性，还需要是水利规划设计与当地环境相符合，保障河流的生态平衡。具体的设计中可将生态护岸布设在水陆交界处，设计人员需分析水流的冲击力等因素，选择适宜的护岸形式。首先，斜坡式生态护岸。设计期间迎水坡应设为1:2，以生态预制块为材料构建护坡结构，包含碎石垫，与此同时在迎水坡部分应设置生态孔，在其中撒布草籽。在护坡下部应铺设土工布，实现反滤，再由黏性土回填方式处理堤身。在设计护坡基础时应设置C20素混凝土基础，结合块石回填技术处理基础开挖位置。其次，复合式生态护岸。在设计重力式挡墙结构时设计人员应利用浆砌块石砌筑直墙，迎水面严禁有勾缝、露浆问题。通过上述规划方式，可直接在该部位构成天然石面，为蕨类、爬藤类植物的生长创造良好条件。

3.3 注重水体生态系统自我恢复能力

各种类型的水利项目中，生态是不可忽视的方面，从生态可持续角度，设计人员必须立足水利项目的环境及生态特点，采取多样化方式维护当地的生态系统，减小施工作业破坏自然环境的情况。目前，我国水利事业进入全新的发展阶段，陆续产生了很多新技术、新工艺，特别是新出现的生态材料与技术，为提高工程的生态效益起到了关键作用。因此，水利项目设计中，有关人员需关注水体生态系统的自我恢复，在设计工作开始前进入现场展开调研，了解水体生态系统的构成。在后续施工建设中，应尽可能维护水体生态平衡，采取修复措施，为水生动物、植物提供良好的生存环境。为恢复水体环境，相关人员可建设生态湿地，在项目区域内重构湿地环境，以恢复其物理、化学及生态功能，凸显水利设计的可持续发展理念。在规划生态湿地时，有关人员需立足当地的水环境，改善水环境条件，保持区域内的生物多样性。具体来说，设计人员需将自然景观与工程构筑物高效融合，使生态湿地能保持长期自然稳定演替。比如，利用水体净化、植物群落修复等措施，增强湿地的自我净化、自我演替能力，改善当地的生态系统，增加植被覆盖率、保持物种多样性。为凸显人工湿地的作用，相关人员需注重栖息地修复、生物修复，在项目的上、中、下游区域建设生态湿地，比如，在上游湿地应布设水生植物生长区域，通过植物根部、叶、生物膜的综合作用，净化水体有机物。对于湿地表面流部分，基质可选择改性土壤与砾石，实现植物、微生物的综合治理。

3.4 资源开发与保护并行

传统的观念下，人们认为水利工程仅具备防洪、供水功能，并未意识到水利项目在保护生态平衡方面的作用。因此，水利设计中，相关人员需从思想上重视工程的生态功能，摒弃原先的设计理念及方法。我国虽有丰富的水资源，但因为我国人口基数庞大，长期以来都面临水资源匮乏的局面，工程建设、资源开发等人类活动更造成了水质恶化等危机，不再单纯面临水资源短缺的问题，很多水资源都存在严重污染，水环境治理、水生态恢复任重而道远[4]。

3.5 做好河道的改造工作

水利项目中经常要改造河道，河道改造是否成功关乎水利项目的运行水平、经济效益、环境效果。河道改造中不应单纯考虑其安全性，也需要分析改造方案对水利工程、周围环境的干扰，从生态角度遵守行业内的设计标准。因此，任何水利项目的河道改造建设，设计人员都需要将维持生态平衡放在关键位置，必要情况下保护岸坡，采取周围绿化、河道疏浚方式，增强河道的作用，使河道建设符合周围环境，达到视觉上的美观性、运行中的安全性和生态性要求。

3.6 优化生态设计基础，完善生态设计思路

原有的水利设计中，有关人员往往参考工程水文学，为深入贯彻可持续发展生态理念，设计人员往往依据生态水文学，参考标准的不同决定了设计人员在具体的设计中应采用不同的设计理念及方法，以达到设计目标。可持续发展生态理念下的水利设计，需要设计人员保持工程水文学、生态水文学的高度统一，从源头上增强水利工程的生态环保性。随着水利工程中生态理念的发展，水利项目建设的初衷是可以为更多对象服务，扩大服务范围，如使水利工程在湿地保护、林业发展、农业发展、草原植被、畜牧业发展等方面发挥其应有的作用，实现资源的合理配置，助力可持续发展战略目标的实现[5]。因此，水利设计中必须始终推行生态设计，制定清晰的设计思路和体系。有关人员在日常的工作中需不断优化生态设计基础，建立完善且可行的生态设计思路，为各种规模及类型的水利项目提供设计理论支持。比如，三江平原的“两江一湖”干流沿岸灌区工程，形成了良好的生态设计思路，再加上设计人员非常注重细节性工作，才取得了良好的效果[6]。

3.7 选用环保材料和生态技术

水利设计中为达到生态理念要求，相关人员除了要保障生态理念的先进性，同样需意识到材料、技术对设计效果的影响。因此，相关人员在具体的项目设计中需合理引入生态材料及技术，以发挥环保材料在工程生态性方面的作用。一般来说，水利项目的规模庞大，材料种类多且需求量大。如果缺乏材料的合理配置，将导致后续施工中存在材料浪费，不利于实现项目现场的环境保护。有关人员需选择高质量、环保性突出的材料，以发挥材料的性能优势。环保材料不同于常规材料，其兼具绿色、节能、无污染、无害特征，在水利工程中合理利用环保材料可提高项目的质量、安全，实现环境保护目标[7]。另外，水利工程中也涉及多种技术，技术是否合理也是影响项目环境效益的直接因素，设计人员应密切关注水利行业内的新技术，考虑水利项目的建设实施要求，优先选用低碳环保工艺与技术。