水土保持理念在水利工程设计中应用

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［摘要］随着我国经济发展和水利水电工程整体水平的进步，在水利工程设计中，水土保持生态理念得到越来越广泛的应用。为解决水土流失造成的生态环境问题，把水土保持理念应用到水利工程设计中，通过优化水利工程结构设计、边坡防护设计、土石方平衡设计等措施，确保有效预防和控制水利工程施工中的水土流失现象，为水利工程建设和生态环境的可持续发展提供参考。

［关键词］水土保持理念；水利工程；设计；生态环境

水利工程能够控制、调配自然界的地表水和地下水资源，从而除害兴利。然而，水利工程往往规模较大，耗时较长，施工过程中对当地的生态环境很容易造成影响。当前，可持续发展理念逐渐深入人心，我国的水利工程建设工作也开始与可持续发展理念融合，民生水利、生态水利已经成为人们关注的焦点。把水土保持理念应用到水利工程设计中，能够减少水土流失，减少对环境的破坏，对于生态水利的建设具有重要意义。

1水利工程水土流失的特点

1.1点状水利工程水土流失特点

点状类型的水利工程如水库、水利枢纽等，具有工程量大、工序复杂、修建耗时长等特点，由于施工周期长，施工地区容易遭遇台风、暴雨等自然灾害，水土流失现象也易被诱发。水利工程多在交通不太便利的地区进行建设，工程施工前，一般都需花费较长的时间来准备，例如平整施工场地、修筑进场道路等，因此工程量和施工难度都较大，在这个阶段，必须做好水土流失的预防工作，避免破坏地表植被。此外，水利工程整体建设不仅仅只有工程主体建设，也包括水利淹没区和移民安置区建设，因此水利工程就占据了大面积的土地，这些土地受工程的不良影响，植被损坏严重，从而导致水土流失。

1.2线状水利工程的水土流失特点

输水工程渠道、灌溉工程是常见的线状水利工程，这类工程的施工路线比较长，从几十公里到几百公里不等，在如此长的施工路线中，存在平原、丘陵、峡谷等多种地貌，也要据此构建分散性较强的取料场、弃渣场等。因此，容易导致线状水利工程周边水土流失。

2水土保持理念在水利工程中的作用

近年来，环境污染、生态破坏等问题日益凸显，我国对环境问题更加重视，尤其水土流失这一重点环境问题。水土保持对于控制水土流失现象具有重要意义，在水土流失严重、生态环境脆弱地区更是如此。湖北稊归县地处三峡库区坝的库首，1982年，由于环境破坏，已流失掉2030km2的水土面积，经过水土保持措施整改后，到2002年，流失掉的水土面积减少到1253.51km2。每年，全国大概有500万t的土壤被侵蚀，流入溪河当中，造成2170t/km2水土受到侵蚀。还有其他很多水土流失严重区域，如两河、泄滩、茅坪等，存在近70km2的轻度流失、近460km2的中度流失、逾725km2的强度流失现象———该区域的人们应当高度重视水土流失问题。水土保持理念应用于水利工程中，将有效地减少水土流失。水土保持理念在水利工程中的作用主要表现如下：第一、能有效地预防各种自然灾害，例如泥石流、山体滑坡等，减小自然灾害对水利工程的破坏程度。第二、水土保持理念能促使水利工程建设拦截更多的泥沙、增加塘库蓄水量，从而实现控制水土流失量、提升工程效益的目的。同时，湖泊、水库等的淤积会减少，水利工程的使用寿命能有效延长。第三，将水土保持理念应用于水利工程建设中，洪涝灾害会减少，土壤的入渗量从而提升，枯水季节的径流年际变化也会更小，能补充径流，提升丰水季节的防洪能力。第四，在水土保持理念的贯彻下，水环境质量将得到改善。水土保持是以保护水源为出发点，小流域综合治理有利于生态修复。总之，水土保持理念在水利工程设计中的应用，可有效的构建完整的生态环境保护体系，改善当地环境，促进生态环境的可持续发展。

3水土保持理念在水利工程设计中的应用措施

3.1优化工程结构设计

水利工程结构优化中，应用水土保持理念，将地表扰动和挖填的土石方量控制在一个小范围内。对于不同的水利工程结构，应采用不同的结构设计方案来减少水土流失。①设计水库大坝，由于混凝土坝对周边环境的破坏影响最小，应该优先考虑采用此工程结构。同时考虑当地的地形、水文、地质等一系列条件是否满足工程结构的基本要求。若混凝土坝不能采用，再考虑采用面板堆石坝等其他工程结构；②输水工程设计中，对于深挖渠段、高填渠段等部分渠段，应重点在高填方案、渡槽方案、隧洞方案和深挖方案中进行比选，优先考虑渡槽或隧洞方案，减少大开挖和大回填，控制施工成本，减少对周边环境的破坏，预防水土流失；③围堰设计中，应优先考虑采用结构稳定性好的钢围堰，减少传统土石围堰的应用；④堤防工程设计，传统的堤防通常采取1∶3的边坡坡率，但最终的设计坡率，应该根据现场的实际情况和大量计算进行确定，比如说部分堤防的边坡坡率可以设计成1∶2的坡率，减少水土流失。总之，上述工程结构的设计方法充分体现了水土保持理念的应用，尽可能减少水利工程施工过程产生的残渣和取土量，做好水利工程周边的生态景观保护。

3.2优化工程边坡防护设计

水利工程中用于边坡防护的主要措施有浆砌石护坡、喷混凝土护坡等，水土保持理念充分地应用于边坡防护，则可以采取喷混植生植物护坡、蜂巢式网格植草护坡等护坡形式，在美化生态景观的同时也能减少水土流失。例如在四川省的国电大渡河水电站就采用高边坡防护；长江三峡五级船闸下游引航道边坡防护工程中应用喷混植生植物护坡。因此，在设计边坡防护时，要结合工程的实际情况，客观又科学地设计边坡的防护形式，这样才能维护生态景观、控制水土流失。

3.3优化工程土石方平衡设计

水利工程的建设中，土石方平衡性具有关键意义，而土石方平衡性是与水利工程的弃渣量、借土方量息息相关的，所以，对土石方平衡进行设计时，要把水土保持理念贯穿其中，尽可能地减少借土方量，并以挖代填。设计人员同时也要全方位地了解其他工序对于土石方用量的情况，并合理的优化各个工序土石方的平衡。比如在堤防工程中，有一部分土石方是用于清基的，要分析其被直接利用的可能性；此外，在利用这些土石方时，必须要综合考虑多种用途，比如可以用在掺灰工艺的基础上，减少掺灰工艺废渣的用量，也能减少所需要的取土量。另外，在引水渠道工程中，设计也应遵循水土保持的理念，优化渠道高程，做好土石方的平衡设计，把回填量和开挖量控制住。

4结语

综上，我国在构建生态水利工程上倾注了颇多心思和汗水。在设计和建设水利工程的过程中，要坚持贯彻水土保持生态理念，把水土保持切实应用于水利工程建设中。从分析水土流失造成的生态影响等问题入手，从而设计出更生态、环保的水利工程。在设计水利工程的过程中，设计人员要能够采取有效措施调整工程设计方案，确保有效预防和控制水利工程施工中的水土流失现象，为当地生态环境的有效恢复奠定良好基础，这不仅对水利工程的建设具有重要影响，对于该地区和整个国家的生态环境都有重要意义。

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作者:周倩 单位:河南省开封市汴龙勘察设计中心