从水土保持角度分析优化及控制水电工程设计

王　畅

(凌源市水务局，辽宁 凌源 122500)



从水土保持角度分析优化及控制水电工程设计

王畅

(凌源市水务局，辽宁 凌源 122500)

随着国家可持续发展战略的不断提倡，不断深入，对于生态问题，自然环境问题的研究也在不断进行，各个领域的可持续发展与自然生态的结合密不可分。水是人类赖以生存的源泉，换而言之，水土资源的合理利用，可持续发展战略的有效深入对于当代人类及后代有十分重要的现实意义，然而在水电建设工程中，往往由于不合理的设计使得该区域的生态遭到破坏，未采取科学合理的水土保持措施，使得区域大面积水土流失，因此在水电工程设计中的以水土保持为角度将对于当代科学发展及后代可持续发展具有十分重要的推动作用。文章通过对晋城围滩水电站的基本介绍，结合水土保持对于水电工程设计的重要现实意义，对水土保持在水电工程设计过程中的具体结合问题和实施策略做出简要分析，以至于在可持续发展的前提下，有效提高水资源对于人类的利用效率。

水电工程；水土保持；工程设计；优化和控制

国家一直强调科学发展观对于各个行业领域发展的重要现实意义，在水利水电方面更是如此。在人类发展过程中，水资源是人类生存及社会建设的生命之源。如何使水利建设与生态环境和谐相处对于人类的可持续发展具有十分重要的现实意义。在人类社会建设过程中，既要使水电设施为人类的利用效率最大化，又不可只顾发展，忽略生态建设的重要性[1]。人们必须要加强对于水资源保护和水土保持重要性的时代意识，从水土保持的角度优化和控制水电工程的工程设计，在为当代社会发展人类进步不断贡献的同时，兼顾后代可持续发展的利益，这样以来，具有生态理念建设的水电设施，才可以对社会进步人类生存的长期可持续发展具有十分重要的推动作用。

1　工程及工程区概况

围滩水电站位于山西省晋城市泽州县金村镇围滩村。该项目位于太行山脉的南端，工程区内高岭较多,沟谷纵横，其海拔多在435～982.8 m的范围内，地貌多为溶蚀侵蚀低山和山间河谷地貌，气候属于暖温带半湿润气候,多年平均降雨量为715.7 mm,土壤类型主要为高原黄土,植被类型区为次生灌草丛区,该地域植被覆盖度为60%以上。围滩水电站为引水式,该水电站位于丹河干流上，枢纽建筑物是由溢流坝段，非溢流坝段和冲砂闸组成的浆砌石重力坝。最大坝高54.6;水库正常蓄水位472.0 m,总库容826 万 m3;总长度为104.5 m，围滩水电站发电设计引水量为2.85 m3/s，其设计水头为62.35 m，装机功率为3×500 kW，年发电量在613 万 kW·h。在供水工程方面，其年供水量1924 万 m3，泵站设计流量0.61 m3/s。围滩水电站在以发电，城市生活用水及工业用水供给之余，同时发展生态旅游业。另一方面就其建设工程而言，围滩水电站的施工主要由枢纽大坝，电站厂房及发电引水供才等单元组成。工程占地总面积为40 hm2，其永久占地34.64 hm2，其余为临时占地5.36 hm2，被库区淹没面积10 hm2。

2　项目区水土流失特点

一般来说，在水电建设过程及其日后运行中没有雨各种自然因素的潜行存在，致使其难以避免水土流失现象的发生，在建设过程中[2]，人为的建设活动会在很大程度上诱发，引发从而触发水土流失现象的发生，虽然在未经建设的原地貌情况下依然会发生水土流失的现象，但其与由于人为建筑开发所引起的水土流失现象截然不同。围滩水电站的水土流失主要由于在建筑施工过程中，其大型机械对于基础开挖，场地平整，现场道路建设及材料开挖与运输等导致该区域地面松动产生的，在水力及重力对土壤的侵蚀以外，对于水资源系统和特殊建筑工程也造成了严重的侵蚀，在地貌自然侵蚀过程中，天然地形由于建筑施工变成了认为开挖的土石边坡，侵蚀对象的转化从而使得该侵蚀时段主要以工程建设时期为主。

3　水电工程设计存在的问题

就建筑物设计考虑方面而言，一般要把握其工程建设需求，工程运行稳定，工程质量及施工进度等方面的要求，从而来制定合理的施工组织设计并确定现场的施工布置。在防止水土流失方面一般考虑欠佳，在主体施工过程中，其大型机械对于基础开挖，场地平整，现场道路建设及材料开挖与运输等导致该区域地面松动从而引起水土流失现象的发生，虽然相关人员在施工过程中会采取一定的排水措施，边坡防护防滑坡处理等措施会有效防止水土流失现象的发生，但这只是为了建筑本身的安全施工，没有从建筑所在的整个区域环境进行相关的防水土流失措施的设计制定。在水电站规划建设之前，相关人员未进行科学的选址工作或者说选址工作做得不到位，在施工初期，对施工现场，运输道路等方面都没有以防止水土流失为主导进行科学的设计规划，在施工过程中，对施工工艺上位未进行科学的选择，以上因素使得围滩水电站在整个建设过程中及往后运营中都会存在水土流行现象的发生，对当地生态造成严重破坏及人们生活安全造成威胁，但以围滩水电站目前建设运行而看，通过查阅资料，其在工程建设及设计方面均存在优化余地，从而很好的控制其水土流失的现象[3]。

4　优化水电工程设计

鉴于围滩水电站的以上因素，可以从以下方面对其工程设计进行优化控制。

4.1在坝址选择上进行优化

围滩水电站所在区域高山较多，沟谷纵横，泥石流较为频发，在此进行工程建设极易导致水土大量流失，从而对生态造成严重危害，对工程施工安全，施工质量及施工进度造成严重影响，科学合理对坝址进行选择可以有效减小由于工程施工所造成的地表振动，当地的植被破坏程度，土石方开挖量等。在对坝址进行科学选择中，应根据当地的自然环境，当地人文及所在区域的经济状况等因素进行全面考虑，从具体的土石方开挖量[4]，施工过程中所产生的废渣量，扰动地表面积及破坏植被量进行衡量，进而降低以上因素对水土流失现象的诱发程度。

4.2在施工道路选择上进行优化

由于围滩水电站位于太行山脉的南端，工程区内高岭较多,沟谷纵横，其海拔多在435～982.8 m的范围内，地貌多为溶蚀侵蚀低山和山间河谷地貌，因此在施工阶段对于道路的选择布设较为复杂困难，只为施工方便进行施工道路的选择将会造成大量的植被破坏及水土大面积流失，因此必须在道路布设方面进行优化控制。从水土保持的角度出发，考虑到施工道路布设的重要性，在线路选择布设过程中，应该将施工设施及材料场废料场布置在当地已有的道路，提高道路利用率，降低由于新修道路对当地植被及水土的破坏程度，在遇到需要高挖方高填方的路段，必要时应该采用隧道及桥梁等道路形式，从而减少道路施工中所产生的废渣料，植被破坏面积及对地表的振动程度[5]。

4.3对施工过程中所造成的地表振动进行面积控制

在施工过程中，大型机械对于基础开挖，场地平整，现场道路建设及材料开挖与运输等都会造成不同程度的地表振动，以此在坝址及道路线路确定后，应从相关建筑物的规划布置，占地面积及施工方法等方面进行科学优化。就占地面积优化而言，由于固定占地面积的确定性，可以从临时占地面积进行优化，根据施工工序及其时间长度，可以将临时施工占地面积适当地进行重复使用，例如可以将材料场进行施工后期的废料场转换，废料场可进行施工用房的转换[6]，以相关场地面积的减少上有效控制地表振动面积。在施工道路建设优化方面，可以适当的减少路基开挖面，并进行不稳定边坡防护，对废渣废料进行及时清理，不宜在路面长时间大量堆放。施工办公及住宿用房尽量利用当地居民用房，从而避免由于新建导致的地表振动。

4.4水土流失的防治措施设计

在保持水土的同时，还应采取必要的措施对水土流失进行治理，科学合理的水土流失防治措施同样是优化和控制水电工程保持水土设计的重要内容，也是其最终的措施方案。在对由于工程所诱发的水土流失区域，可采用人为的开垦及恢复植被等措施对当地生态平衡进行维护，自然环境经行美化，由于土地的生产力是水土流失的关键隐私，因此应加强植被恢复及复垦的工作，在水电工程方面应该进行拦挡，有效排水[7]，边坡防护处理，对扰动地表及施工场地进行必要的防护，从而减低由于工程建设对水土资源的破坏，使得水土资源在生态环境及人们生活中得到最高效的利用。

5　结　论

综上所述，在水电工程建设施工中对水土资源的危害巨大，因此保持水土资源与水电设施建设设计的有效融合已是必然趋势，上文对围滩水电站从各方面进行水土流失的优化与控制，可极大程度上改善该区域的水土流失现状，此项工作任重道远，需要每位相关人员的精心筹划。设计合理，工程布局及运行与自然达到和谐相处是一个极其复杂的过程。它需要一个很全面的生态规划，而且具有长远发展性，设施运行之后，使得水土资源得到有效利用，国家一直强调科学发展观对于各个行业领域发展的重要现实意义，在水利水电方面更是如此。在人类发展过程中，水资源是人类生存及社会建设的生命之源。如何使水利建设与生态环境和谐相处对于人类的可持续发展具有十分重要的现实意义。在人类社会建设过程中，既要使水电设施为人类的利用效率最大化，又不可只顾发展，忽略生态建设的重要性。人们必须要加强对于水资源保护和水土保持重要性的时代意识，从水土保持的角度优化和控制水电工程的工程设计，从各个方面防治水土流失，只有做到这样，水电设施对于造福于人民及社会长期发展才具有积极意义。

[1]马力,魏元芹,黄家文,刘晖,王莹.从水土保持角度优化和控制水电工程设计[J].水土保持应用技术,2009(02):40-42.

[2]曹云,付延敏.水土保持理念在水电工程设计中的应用[J].企业科技与发展,2013(Z2):51-52.

[3]毛祥明.四川水电开发项目水土保持监测研究[D].成都：四川师范大学,2009.

[4]才业锦.重庆市水土保持措施效应及小流域治理范式评价[D].重庆：西南大学,2010.

[5]艾晓燕,徐广军.五花山水库主体工程设计水土保持评价[J].中国水土保持科学,2007(03):105-108，113.

[6]黄海涛.水电开发中的生态风险评价与管理研究[D].保定：华北电力大学,2014.

[7]王欢欢.四川省水电站工程水土保持监测研究[D].重庆：西南大学,2008.

1007-7596(2016)07-0015-02

2016-05-12

王畅(1976-)，女，辽宁凌源人，工程师，从事水土保持、河道管理、水利规划设计等工作。

S157

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