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      從水土保持角度分析優(yōu)化及控制水電工程設(shè)計(jì)

      2016-03-13 05:10:06
      黑龍江水利科技 2016年7期
      關(guān)鍵詞:水電工程水電站水土保持

      王 暢

      (凌源市水務(wù)局,遼寧 凌源 122500)

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      從水土保持角度分析優(yōu)化及控制水電工程設(shè)計(jì)

      王暢

      (凌源市水務(wù)局,遼寧 凌源 122500)

      隨著國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷提倡,不斷深入,對(duì)于生態(tài)問(wèn)題,自然環(huán)境問(wèn)題的研究也在不斷進(jìn)行,各個(gè)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展與自然生態(tài)的結(jié)合密不可分。水是人類(lèi)賴以生存的源泉,換而言之,水土資源的合理利用,可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的有效深入對(duì)于當(dāng)代人類(lèi)及后代有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義,然而在水電建設(shè)工程中,往往由于不合理的設(shè)計(jì)使得該區(qū)域的生態(tài)遭到破壞,未采取科學(xué)合理的水土保持措施,使得區(qū)域大面積水土流失,因此在水電工程設(shè)計(jì)中的以水土保持為角度將對(duì)于當(dāng)代科學(xué)發(fā)展及后代可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的推動(dòng)作用。文章通過(guò)對(duì)晉城圍灘水電站的基本介紹,結(jié)合水土保持對(duì)于水電工程設(shè)計(jì)的重要現(xiàn)實(shí)意義,對(duì)水土保持在水電工程設(shè)計(jì)過(guò)程中的具體結(jié)合問(wèn)題和實(shí)施策略做出簡(jiǎn)要分析,以至于在可持續(xù)發(fā)展的前提下,有效提高水資源對(duì)于人類(lèi)的利用效率。

      水電工程;水土保持;工程設(shè)計(jì);優(yōu)化和控制

      國(guó)家一直強(qiáng)調(diào)科學(xué)發(fā)展觀對(duì)于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的重要現(xiàn)實(shí)意義,在水利水電方面更是如此。在人類(lèi)發(fā)展過(guò)程中,水資源是人類(lèi)生存及社會(huì)建設(shè)的生命之源。如何使水利建設(shè)與生態(tài)環(huán)境和諧相處對(duì)于人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在人類(lèi)社會(huì)建設(shè)過(guò)程中,既要使水電設(shè)施為人類(lèi)的利用效率最大化,又不可只顧發(fā)展,忽略生態(tài)建設(shè)的重要性[1]。人們必須要加強(qiáng)對(duì)于水資源保護(hù)和水土保持重要性的時(shí)代意識(shí),從水土保持的角度優(yōu)化和控制水電工程的工程設(shè)計(jì),在為當(dāng)代社會(huì)發(fā)展人類(lèi)進(jìn)步不斷貢獻(xiàn)的同時(shí),兼顧后代可持續(xù)發(fā)展的利益,這樣以來(lái),具有生態(tài)理念建設(shè)的水電設(shè)施,才可以對(duì)社會(huì)進(jìn)步人類(lèi)生存的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的推動(dòng)作用。

      1 工程及工程區(qū)概況

      圍灘水電站位于山西省晉城市澤州縣金村鎮(zhèn)圍灘村。該項(xiàng)目位于太行山脈的南端,工程區(qū)內(nèi)高嶺較多,溝谷縱橫,其海拔多在435~982.8 m的范圍內(nèi),地貌多為溶蝕侵蝕低山和山間河谷地貌,氣候?qū)儆谂瘻貛О霛駶?rùn)氣候,多年平均降雨量為715.7 mm,土壤類(lèi)型主要為高原黃土,植被類(lèi)型區(qū)為次生灌草叢區(qū),該地域植被覆蓋度為60%以上。圍灘水電站為引水式,該水電站位于丹河干流上,樞紐建筑物是由溢流壩段,非溢流壩段和沖砂閘組成的漿砌石重力壩。最大壩高54.6;水庫(kù)正常蓄水位472.0 m,總庫(kù)容826 萬(wàn) m3;總長(zhǎng)度為104.5 m,圍灘水電站發(fā)電設(shè)計(jì)引水量為2.85 m3/s,其設(shè)計(jì)水頭為62.35 m,裝機(jī)功率為3×500 kW,年發(fā)電量在613 萬(wàn) kW·h。在供水工程方面,其年供水量1924 萬(wàn) m3,泵站設(shè)計(jì)流量0.61 m3/s。圍灘水電站在以發(fā)電,城市生活用水及工業(yè)用水供給之余,同時(shí)發(fā)展生態(tài)旅游業(yè)。另一方面就其建設(shè)工程而言,圍灘水電站的施工主要由樞紐大壩,電站廠房及發(fā)電引水供才等單元組成。工程占地總面積為40 hm2,其永久占地34.64 hm2,其余為臨時(shí)占地5.36 hm2,被庫(kù)區(qū)淹沒(méi)面積10 hm2。

      2 項(xiàng)目區(qū)水土流失特點(diǎn)

      一般來(lái)說(shuō),在水電建設(shè)過(guò)程及其日后運(yùn)行中沒(méi)有雨各種自然因素的潛行存在,致使其難以避免水土流失現(xiàn)象的發(fā)生,在建設(shè)過(guò)程中[2],人為的建設(shè)活動(dòng)會(huì)在很大程度上誘發(fā),引發(fā)從而觸發(fā)水土流失現(xiàn)象的發(fā)生,雖然在未經(jīng)建設(shè)的原地貌情況下依然會(huì)發(fā)生水土流失的現(xiàn)象,但其與由于人為建筑開(kāi)發(fā)所引起的水土流失現(xiàn)象截然不同。圍灘水電站的水土流失主要由于在建筑施工過(guò)程中,其大型機(jī)械對(duì)于基礎(chǔ)開(kāi)挖,場(chǎng)地平整,現(xiàn)場(chǎng)道路建設(shè)及材料開(kāi)挖與運(yùn)輸?shù)葘?dǎo)致該區(qū)域地面松動(dòng)產(chǎn)生的,在水力及重力對(duì)土壤的侵蝕以外,對(duì)于水資源系統(tǒng)和特殊建筑工程也造成了嚴(yán)重的侵蝕,在地貌自然侵蝕過(guò)程中,天然地形由于建筑施工變成了認(rèn)為開(kāi)挖的土石邊坡,侵蝕對(duì)象的轉(zhuǎn)化從而使得該侵蝕時(shí)段主要以工程建設(shè)時(shí)期為主。

      3 水電工程設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

      就建筑物設(shè)計(jì)考慮方面而言,一般要把握其工程建設(shè)需求,工程運(yùn)行穩(wěn)定,工程質(zhì)量及施工進(jìn)度等方面的要求,從而來(lái)制定合理的施工組織設(shè)計(jì)并確定現(xiàn)場(chǎng)的施工布置。在防止水土流失方面一般考慮欠佳,在主體施工過(guò)程中,其大型機(jī)械對(duì)于基礎(chǔ)開(kāi)挖,場(chǎng)地平整,現(xiàn)場(chǎng)道路建設(shè)及材料開(kāi)挖與運(yùn)輸?shù)葘?dǎo)致該區(qū)域地面松動(dòng)從而引起水土流失現(xiàn)象的發(fā)生,雖然相關(guān)人員在施工過(guò)程中會(huì)采取一定的排水措施,邊坡防護(hù)防滑坡處理等措施會(huì)有效防止水土流失現(xiàn)象的發(fā)生,但這只是為了建筑本身的安全施工,沒(méi)有從建筑所在的整個(gè)區(qū)域環(huán)境進(jìn)行相關(guān)的防水土流失措施的設(shè)計(jì)制定。在水電站規(guī)劃建設(shè)之前,相關(guān)人員未進(jìn)行科學(xué)的選址工作或者說(shuō)選址工作做得不到位,在施工初期,對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng),運(yùn)輸?shù)缆返确矫娑紱](méi)有以防止水土流失為主導(dǎo)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)規(guī)劃,在施工過(guò)程中,對(duì)施工工藝上位未進(jìn)行科學(xué)的選擇,以上因素使得圍灘水電站在整個(gè)建設(shè)過(guò)程中及往后運(yùn)營(yíng)中都會(huì)存在水土流行現(xiàn)象的發(fā)生,對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)造成嚴(yán)重破壞及人們生活安全造成威脅,但以圍灘水電站目前建設(shè)運(yùn)行而看,通過(guò)查閱資料,其在工程建設(shè)及設(shè)計(jì)方面均存在優(yōu)化余地,從而很好的控制其水土流失的現(xiàn)象[3]。

      4 優(yōu)化水電工程設(shè)計(jì)

      鑒于圍灘水電站的以上因素,可以從以下方面對(duì)其工程設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化控制。

      4.1在壩址選擇上進(jìn)行優(yōu)化

      圍灘水電站所在區(qū)域高山較多,溝谷縱橫,泥石流較為頻發(fā),在此進(jìn)行工程建設(shè)極易導(dǎo)致水土大量流失,從而對(duì)生態(tài)造成嚴(yán)重危害,對(duì)工程施工安全,施工質(zhì)量及施工進(jìn)度造成嚴(yán)重影響,科學(xué)合理對(duì)壩址進(jìn)行選擇可以有效減小由于工程施工所造成的地表振動(dòng),當(dāng)?shù)氐闹脖黄茐某潭?,土石方開(kāi)挖量等。在對(duì)壩址進(jìn)行科學(xué)選擇中,應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境,當(dāng)?shù)厝宋募八趨^(qū)域的經(jīng)濟(jì)狀況等因素進(jìn)行全面考慮,從具體的土石方開(kāi)挖量[4],施工過(guò)程中所產(chǎn)生的廢渣量,擾動(dòng)地表面積及破壞植被量進(jìn)行衡量,進(jìn)而降低以上因素對(duì)水土流失現(xiàn)象的誘發(fā)程度。

      4.2在施工道路選擇上進(jìn)行優(yōu)化

      由于圍灘水電站位于太行山脈的南端,工程區(qū)內(nèi)高嶺較多,溝谷縱橫,其海拔多在435~982.8 m的范圍內(nèi),地貌多為溶蝕侵蝕低山和山間河谷地貌,因此在施工階段對(duì)于道路的選擇布設(shè)較為復(fù)雜困難,只為施工方便進(jìn)行施工道路的選擇將會(huì)造成大量的植被破壞及水土大面積流失,因此必須在道路布設(shè)方面進(jìn)行優(yōu)化控制。從水土保持的角度出發(fā),考慮到施工道路布設(shè)的重要性,在線路選擇布設(shè)過(guò)程中,應(yīng)該將施工設(shè)施及材料場(chǎng)廢料場(chǎng)布置在當(dāng)?shù)匾延械牡缆?,提高道路利用率,降低由于新修道路?duì)當(dāng)?shù)刂脖患八恋钠茐某潭龋谟龅叫枰咄诜礁咛罘降穆范?,必要時(shí)應(yīng)該采用隧道及橋梁等道路形式,從而減少道路施工中所產(chǎn)生的廢渣料,植被破壞面積及對(duì)地表的振動(dòng)程度[5]。

      4.3對(duì)施工過(guò)程中所造成的地表振動(dòng)進(jìn)行面積控制

      在施工過(guò)程中,大型機(jī)械對(duì)于基礎(chǔ)開(kāi)挖,場(chǎng)地平整,現(xiàn)場(chǎng)道路建設(shè)及材料開(kāi)挖與運(yùn)輸?shù)榷紩?huì)造成不同程度的地表振動(dòng),以此在壩址及道路線路確定后,應(yīng)從相關(guān)建筑物的規(guī)劃布置,占地面積及施工方法等方面進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化。就占地面積優(yōu)化而言,由于固定占地面積的確定性,可以從臨時(shí)占地面積進(jìn)行優(yōu)化,根據(jù)施工工序及其時(shí)間長(zhǎng)度,可以將臨時(shí)施工占地面積適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行重復(fù)使用,例如可以將材料場(chǎng)進(jìn)行施工后期的廢料場(chǎng)轉(zhuǎn)換,廢料場(chǎng)可進(jìn)行施工用房的轉(zhuǎn)換[6],以相關(guān)場(chǎng)地面積的減少上有效控制地表振動(dòng)面積。在施工道路建設(shè)優(yōu)化方面,可以適當(dāng)?shù)臏p少路基開(kāi)挖面,并進(jìn)行不穩(wěn)定邊坡防護(hù),對(duì)廢渣廢料進(jìn)行及時(shí)清理,不宜在路面長(zhǎng)時(shí)間大量堆放。施工辦公及住宿用房盡量利用當(dāng)?shù)鼐用裼梅浚瑥亩苊庥捎谛陆▽?dǎo)致的地表振動(dòng)。

      4.4水土流失的防治措施設(shè)計(jì)

      在保持水土的同時(shí),還應(yīng)采取必要的措施對(duì)水土流失進(jìn)行治理,科學(xué)合理的水土流失防治措施同樣是優(yōu)化和控制水電工程保持水土設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,也是其最終的措施方案。在對(duì)由于工程所誘發(fā)的水土流失區(qū)域,可采用人為的開(kāi)墾及恢復(fù)植被等措施對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)平衡進(jìn)行維護(hù),自然環(huán)境經(jīng)行美化,由于土地的生產(chǎn)力是水土流失的關(guān)鍵隱私,因此應(yīng)加強(qiáng)植被恢復(fù)及復(fù)墾的工作,在水電工程方面應(yīng)該進(jìn)行攔擋,有效排水[7],邊坡防護(hù)處理,對(duì)擾動(dòng)地表及施工場(chǎng)地進(jìn)行必要的防護(hù),從而減低由于工程建設(shè)對(duì)水土資源的破壞,使得水土資源在生態(tài)環(huán)境及人們生活中得到最高效的利用。

      5 結(jié) 論

      綜上所述,在水電工程建設(shè)施工中對(duì)水土資源的危害巨大,因此保持水土資源與水電設(shè)施建設(shè)設(shè)計(jì)的有效融合已是必然趨勢(shì),上文對(duì)圍灘水電站從各方面進(jìn)行水土流失的優(yōu)化與控制,可極大程度上改善該區(qū)域的水土流失現(xiàn)狀,此項(xiàng)工作任重道遠(yuǎn),需要每位相關(guān)人員的精心籌劃。設(shè)計(jì)合理,工程布局及運(yùn)行與自然達(dá)到和諧相處是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程。它需要一個(gè)很全面的生態(tài)規(guī)劃,而且具有長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展性,設(shè)施運(yùn)行之后,使得水土資源得到有效利用,國(guó)家一直強(qiáng)調(diào)科學(xué)發(fā)展觀對(duì)于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的重要現(xiàn)實(shí)意義,在水利水電方面更是如此。在人類(lèi)發(fā)展過(guò)程中,水資源是人類(lèi)生存及社會(huì)建設(shè)的生命之源。如何使水利建設(shè)與生態(tài)環(huán)境和諧相處對(duì)于人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在人類(lèi)社會(huì)建設(shè)過(guò)程中,既要使水電設(shè)施為人類(lèi)的利用效率最大化,又不可只顧發(fā)展,忽略生態(tài)建設(shè)的重要性。人們必須要加強(qiáng)對(duì)于水資源保護(hù)和水土保持重要性的時(shí)代意識(shí),從水土保持的角度優(yōu)化和控制水電工程的工程設(shè)計(jì),從各個(gè)方面防治水土流失,只有做到這樣,水電設(shè)施對(duì)于造福于人民及社會(huì)長(zhǎng)期發(fā)展才具有積極意義。

      [1]馬力,魏元芹,黃家文,劉暉,王瑩.從水土保持角度優(yōu)化和控制水電工程設(shè)計(jì)[J].水土保持應(yīng)用技術(shù),2009(02):40-42.

      [2]曹云,付延敏.水土保持理念在水電工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2013(Z2):51-52.

      [3]毛祥明.四川水電開(kāi)發(fā)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)研究[D].成都:四川師范大學(xué),2009.

      [4]才業(yè)錦.重慶市水土保持措施效應(yīng)及小流域治理范式評(píng)價(jià)[D].重慶:西南大學(xué),2010.

      [5]艾曉燕,徐廣軍.五花山水庫(kù)主體工程設(shè)計(jì)水土保持評(píng)價(jià)[J].中國(guó)水土保持科學(xué),2007(03):105-108,113.

      [6]黃海濤.水電開(kāi)發(fā)中的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理研究[D].保定:華北電力大學(xué),2014.

      [7]王歡歡.四川省水電站工程水土保持監(jiān)測(cè)研究[D].重慶:西南大學(xué),2008.

      1007-7596(2016)07-0015-02

      2016-05-12

      王暢(1976-),女,遼寧凌源人,工程師,從事水土保持、河道管理、水利規(guī)劃設(shè)計(jì)等工作。

      S157

      B

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