王 穎

（河北省唐山市陡河河道管理處 唐山市 063000）

水利工程施工環(huán)境問題涉及內(nèi)容廣泛且具體，例如土地利用中所存在的廢棄物處理問題、水土流失問題、淤塞河道問題，也包括水流控制、爆破噪音與大氣污染問題。這些由工程施工所帶來的環(huán)境桎梏必須在施工期間得以解決，因此需要構(gòu)建生態(tài)工程區(qū)域，從工程的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益規(guī)劃出發(fā)，確保工程整體效益的最大化。

1 關(guān)于生態(tài)工程的應(yīng)用理論

生態(tài)工程原理是希望為水利工程帶來較為均衡的生態(tài)效益與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，并做到以下五點(diǎn)原則：

（1）生態(tài)環(huán)境效益與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益協(xié)同發(fā)展原則。這一原則的根本在于人與自然、與生態(tài)環(huán)境之間要形成保護(hù)關(guān)系，要保證生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的相互和諧共生，形成良性循環(huán)。在水利工程中，生態(tài)工程系統(tǒng)從傳統(tǒng)思維擺脫出來，避免由單純考慮工程效益而帶來的局限性，應(yīng)該將工程效益與生態(tài)效益結(jié)合起來，形成最優(yōu)組合，再針對(duì)施工中的各種不利因素來解決問題，尋求工程建設(shè)的良性發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的后發(fā)效益。舉例來說，像水利工程中為水庫下游提供優(yōu)質(zhì)生態(tài)用水，同時(shí)顧及水利旅游項(xiàng)目發(fā)展等等。

（2）共生互補(bǔ)原則。共生互補(bǔ)是一種互惠互利，它希望水利工程在實(shí)施過程中能夠充分考慮生態(tài)環(huán)境效益，利用多種手段來保證施工環(huán)境，解決破壞環(huán)境平衡的各種問題，達(dá)成效益優(yōu)化組合，做到共生互補(bǔ)。舉個(gè)例子，水利工程施工需要明確工程基礎(chǔ)，開挖并生成大量棄渣，這些棄渣需要占用大量堆放用地空間，所以在施工過程中可能會(huì)導(dǎo)致土地資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，此時(shí)就應(yīng)該考慮構(gòu)建共生土地利用系統(tǒng)，一方面為了節(jié)約土地資源，一方面也希望節(jié)約大量的資金成本與勞動(dòng)力。如圖1、圖2所示。

圖1 傳統(tǒng)中被割裂的土地利用系統(tǒng)

圖2 基于生態(tài)工程原理共生土地利用系統(tǒng)

（3）循環(huán)再生綜合利用原則。在水利工程施工中應(yīng)該考慮充分利用基于循環(huán)再生過程所產(chǎn)生的各種工程材料，并配合循環(huán)再生原則來處理施工垃圾，實(shí)現(xiàn)變廢為寶的施工過程，確保生態(tài)環(huán)境被有效保護(hù)，同時(shí)為工程本身及社會(huì)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益。

（4）主體空間利用原則。該原則主要基于應(yīng)用生態(tài)工程中所涵蓋的生物種群分布機(jī)理，配合水利工程施工相關(guān)技術(shù)理論，最終為生物種群分布形成平面與垂直分布格局，解決水利工程中某些生物種群的分配問題，這也非常有利于水利工程施工預(yù)期效益的實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際的工程施工中，應(yīng)該設(shè)置主體空間原則，配合施工總體布置來規(guī)范空間組織原則，解決相應(yīng)為題，比如說有效控制水流大小、有效減少周圍環(huán)境對(duì)施工內(nèi)容及推進(jìn)進(jìn)度的干擾，爭(zhēng)取做到全面科學(xué)化安排施工管理。

（5）時(shí)程需求協(xié)調(diào)原則。時(shí)程需求協(xié)調(diào)原則中涉及生態(tài)系統(tǒng)的若干環(huán)境因子，同時(shí)也涉及機(jī)能節(jié)律與時(shí)間節(jié)律之間的相互配合原則，將這一綜合性理念融入到水利工程當(dāng)中是希望促進(jìn)生物種群的生長(zhǎng)發(fā)育漸變特征，激發(fā)環(huán)境因子量值，提高水利工程的基本生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)水利工程中臨時(shí)與永久建筑物之間的合理結(jié)合，并最大限度減少土地占用資源及工程后恢復(fù)費(fèi)用，提高施工進(jìn)度[1]。

2 基于生態(tài)工程系統(tǒng)的水利工程施工環(huán)境問題解決策略

基于生態(tài)工程系統(tǒng)的水利工程可以解決施工中所存在的各種環(huán)境問題，提高工程效率及工程質(zhì)量。具體來講，它首先要確立生態(tài)工程系統(tǒng)目標(biāo)，明確系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程，確認(rèn)系統(tǒng)邊界，最后再分析系統(tǒng)層次性，并對(duì)其中的控制變量進(jìn)行識(shí)別。

2.1 目標(biāo)確立

首先要明確人為施工活動(dòng)與施工現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益之間的相互聯(lián)系，將生態(tài)工程原理中所涉及的自然生態(tài)系統(tǒng)理念引出，并重點(diǎn)考慮人口流、物質(zhì)流、價(jià)值流、能量流等問題，為水利工程施工區(qū)域形成平衡的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)關(guān)系，以為后期的生態(tài)工程系統(tǒng)目標(biāo)確立奠定基礎(chǔ)，將水利工程中的生態(tài)環(huán)境效益最大化。而在實(shí)際的工程施工效益方面，也要特別注重經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境問題之間的平衡性因素，盡可能地減少施工投資，同時(shí)加速施工進(jìn)度。在這里，生態(tài)工程原理所希望解決的就是施工環(huán)境問題中所涉及的生態(tài)環(huán)境資源平衡問題，最終確立并優(yōu)化施工目標(biāo)。

2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在水利工程施工中，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)基于生態(tài)工程原理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程，如圖3所示。

考慮到生態(tài)工程系統(tǒng)龐大且復(fù)雜，涉及多種生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，所以在施工過程中必須以水利工程為中心，并融入生態(tài)工程原理思想，順應(yīng)自然并遵循經(jīng)濟(jì)規(guī)劃來優(yōu)化施工推進(jìn)過程，做到良好的生態(tài)工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，保證生態(tài)系統(tǒng)與工程系統(tǒng)相互之間實(shí)現(xiàn)正常合理的物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)，確保生態(tài)工程系統(tǒng)與水利工程系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)共融、共同發(fā)展以提高生態(tài)工程效益。舉例來說，在水利工程中應(yīng)該合理處理水土流失問題、工程垃圾問題以及生產(chǎn)生活用地的劃分整理問題，同時(shí)倡導(dǎo)使用新的動(dòng)力機(jī)械設(shè)備及能源，嚴(yán)格遵守環(huán)保法規(guī)來保護(hù)施工中所涉及的各種生態(tài)資源，時(shí)刻確保水利施工工程的生態(tài)效益平衡性。

2.3 確認(rèn)系統(tǒng)邊界

在水利工程施工中要確認(rèn)系統(tǒng)邊界也是圍繞生態(tài)工程原理來穩(wěn)定施工生態(tài)條件，例如對(duì)土地面積、環(huán)境質(zhì)量、上下游用水的具體參數(shù)指標(biāo)確立，另外就是要基于生態(tài)工程系統(tǒng)來影響和平衡工程支出成本，包括對(duì)人力、施工進(jìn)度與質(zhì)量的合理把控。因此只要擁有了明確的系統(tǒng)邊界，就會(huì)穩(wěn)定推進(jìn)施工進(jìn)程，合理解決環(huán)境問題。

2.4 分析系統(tǒng)多層次性

基于生態(tài)工程原理的生態(tài)化系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)置多層次，并實(shí)現(xiàn)遞進(jìn)階梯式控制結(jié)構(gòu)，將水利工程施工劃分為若干階段，如圖4所示。

基于多層遞進(jìn)階梯式的生態(tài)工程原理內(nèi)容應(yīng)該被合理分配到水利工程施工中，滿足多層次優(yōu)化。例如第一層應(yīng)該為直接控制層，它擁有調(diào)節(jié)功能，可以調(diào)節(jié)主體工程中的相關(guān)生態(tài)優(yōu)化內(nèi)容指令，確保被控制對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)與生產(chǎn)過程順暢，理清所有水利工程施工環(huán)境問題內(nèi)容，為它們?cè)O(shè)立有效控制值；第二層為最優(yōu)控制層，它擁有監(jiān)控功能。例如工程主體單位分支作業(yè)應(yīng)該擁有明確的施工約束條件和系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，為各種環(huán)境問題設(shè)定生態(tài)值；第三層為自適應(yīng)層，它為整體個(gè)水利工程施工主體明確環(huán)境問題修正與辨識(shí)模型參數(shù)，確保系統(tǒng)最優(yōu)化運(yùn)行過程；第四層為自組織層，它也將針對(duì)整體工程生態(tài)效益來提出系統(tǒng)控制目標(biāo)，并充分考慮施工過程中的各種環(huán)境條件變化，確立優(yōu)化模型結(jié)構(gòu)并提出相應(yīng)控制策略，做到計(jì)劃協(xié)調(diào)與組織管理規(guī)范。

綜上所述，水利工程施工應(yīng)該緊密結(jié)合生態(tài)工程原理，詳盡分析治理成本與經(jīng)濟(jì)效益內(nèi)容，為水利工程本身設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)效益經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程施工環(huán)境問題的有效解決[2]。

圖4 基于多層遞進(jìn)階梯式的生態(tài)工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3 案例分析

3.1 工程項(xiàng)目概況

某地區(qū)大壩水利樞紐工程主要由大壩、發(fā)電洞、溢洪道、廠房、升壓站所共同組成，其整體水庫總庫容達(dá)到3億m3，站內(nèi)總裝機(jī)配置為40 000 kW，水壩最高壩高達(dá)到92 m。該工程的塊石填筑總方量在150萬m3左右，整體開挖與填筑方量巨大，而且工期緊張，所以施工環(huán)境問題的解決成為關(guān)鍵，為取得良好的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)借助生態(tài)工程原理來尋求環(huán)境問題的解決方法。以下主要基于生態(tài)工程原理來探討分析該工程項(xiàng)目中的兩個(gè)環(huán)境問題解決方案。

3.2 基于生態(tài)工程原理的某水利工程項(xiàng)目環(huán)境問題解決方案

（1）方案1：結(jié)合上下游料場(chǎng)的環(huán)境問題解決方案。

該水利工程項(xiàng)目在施工前圍繞生態(tài)工程原理設(shè)計(jì)了“低料低用、高料高用”的基本原則，希望將水壩填筑石料場(chǎng)按照上下游劃分為兩段。不過考慮到大壩下游石料場(chǎng)距離地方村莊過近，實(shí)際施工道路可能會(huì)占用大量農(nóng)用水田，間接導(dǎo)致農(nóng)戶搬遷（約200戶），這對(duì)地方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損失巨大。而且雙料場(chǎng)設(shè)置可能無法達(dá)到有效施工規(guī)模，例如無法有效發(fā)揮大型挖掘與裝載機(jī)械設(shè)備優(yōu)勢(shì)，間接降低施工強(qiáng)度。從經(jīng)濟(jì)角度考量，雙料場(chǎng)設(shè)置也會(huì)在一定程度上增加施工成本。為了合理優(yōu)化雙料場(chǎng)施工規(guī)模與施工強(qiáng)度，該工程選擇采用合并上下游料場(chǎng)的形式，不但增加料場(chǎng)施工強(qiáng)度，也能夠避免村莊村民強(qiáng)行被搬遷遷移。而且經(jīng)過計(jì)算，合并雙料場(chǎng)能夠做到工程投資的大量節(jié)?。ü?jié)省投資約1 000萬元），施工效益也將提高1.5倍。而生態(tài)效益方面，則主要是不影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)出，對(duì)地方生態(tài)旅游規(guī)劃也有一定促進(jìn)優(yōu)化作用。

（2）方案2：對(duì)臨時(shí)建設(shè)施工用地的環(huán)境保護(hù)規(guī)劃。

考慮到該水壩工程施工占地面積較大，且存在嚴(yán)重的施工干擾問題，所以要基于生態(tài)工程原理中的多層遞進(jìn)階梯式控制結(jié)構(gòu)來為其施工堆渣場(chǎng)提出臨時(shí)建設(shè)方案，實(shí)現(xiàn)二層優(yōu)化和三層協(xié)調(diào)，其綜合建設(shè)規(guī)劃目的就是對(duì)水利工程中水壩施工現(xiàn)場(chǎng)的堆渣場(chǎng)地與臨時(shí)建設(shè)工事建筑進(jìn)行用地有效統(tǒng)一規(guī)劃。詳細(xì)來說，就是要有效控制各個(gè)堆渣場(chǎng)的有效堆放高程，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩水流分流的合理分配，并合理分流由水壩、廠房等等位置所產(chǎn)生的開挖棄渣。該工程還專門在施工現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域附近的沖溝位置臨時(shí)建設(shè)了一個(gè)堆渣場(chǎng)，為施工現(xiàn)場(chǎng)形成約4 000 m2的平地空地。這里就合理應(yīng)用到了共生互補(bǔ)原則，并配合時(shí)程需求來有效協(xié)調(diào)施工現(xiàn)場(chǎng)合理安排，將諸如土建機(jī)修工廠、砂石料場(chǎng)、拌和樓等等都建在了該4000 m2平地上，并且也新增了兩處堆渣場(chǎng)，相比之前有效縮短了堆渣場(chǎng)棄渣運(yùn)輸?shù)木嚯x，為施工節(jié)約了近20萬元的運(yùn)輸成本，也實(shí)現(xiàn)了水壩壩區(qū)棄渣渣料的合理分流，同時(shí)規(guī)避了施工中各個(gè)施工事項(xiàng)的干擾問題，間接提高了工程中水壩截留與洪汛防護(hù)的安全度。在水利工程完全竣工之后，其生態(tài)環(huán)境由于保持良好，考慮到當(dāng)?shù)赝恋匾呀?jīng)升值，整體效益也有所增加。

該工程基于整體效益層面出發(fā)，也對(duì)擬建工程項(xiàng)目土地資源進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)劃，即將鋼木加工廠與土建機(jī)修廠合二為一，這也優(yōu)化了施工場(chǎng)地用地布局，提高了施工建設(shè)效率[3]。

4 總結(jié)

綜上所述，基于水利工程施工現(xiàn)場(chǎng)的生態(tài)工程原理，該工程也對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了有效維護(hù)，滿足了施工現(xiàn)實(shí)需要，保證了施工人員及周圍村莊人員的身體健康。由此總結(jié)兩點(diǎn)，第一，水利工程建設(shè)能夠與生態(tài)環(huán)境建設(shè)有機(jī)結(jié)合，而且作為一種重要資源，生態(tài)環(huán)境也與其它資源一樣具有可觀的重要價(jià)值，所以在水利工程中應(yīng)該基于客觀角度來深度重視對(duì)水土資源的合理開發(fā)，間接提高工程開發(fā)中資金的有效利用效率；第二，要將土地綜合利用作為水利工程施工的核心內(nèi)容，結(jié)合生態(tài)管理內(nèi)容，配合共生互補(bǔ)原理來做到變廢為寶，例如本文所提到的利用開挖棄渣來填平溝地的做法，一方面降低工程造價(jià)，另一方面也滿足了時(shí)程需求原理，為施工增加生態(tài)效益，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)土地的多元化利用。

[1]賀會(huì)芳，孫國(guó)靜，王寒芳，等.水利工程施工環(huán)境問題的解決策略[J].河南科技，2014，（2）：150.

[2]張朝印.應(yīng)用生態(tài)工程原理解決水利工程施工中的環(huán)境問題[J].江西建材，2015，（10）：112，118.

[3]阿卜杜合力力·艾兊木.淺析水利工程施工中生態(tài)工程的環(huán)境措施問題[J].考試與評(píng)價(jià)，2015，（12）：131-132.