談水利工程建設(shè)項(xiàng)目水土保持評價(jià)

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摘要:利用關(guān)鍵績效因子分析法，通過計(jì)算水土流失影響指數(shù)評估長距離引水工程受各因子的影響程度。對水土流失影響因子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以識別出關(guān)鍵性因子，從土方開挖與填埋、影響時(shí)限控制、項(xiàng)目監(jiān)管的角度提出水土保持對策建議，可為科學(xué)評價(jià)水利工程建設(shè)項(xiàng)目水土保持工作提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞:水土保持;水利工程;控制對策

我國土壤侵蝕存在分布范圍廣、破壞強(qiáng)度大的特點(diǎn)，其頻繁的水土破壞為導(dǎo)致水土流失的主要因素。隨著水利事業(yè)的快速發(fā)展，干旱地區(qū)的水資源獲取越來越依賴于長距離引水工程，因其具有跨越地形種類多、輸送距離遠(yuǎn)、管路周圍土場多、挖方量大等特征，長距離引水工程對生態(tài)環(huán)境和水土保持的影響極為顯著，科學(xué)評價(jià)建設(shè)項(xiàng)目的水土保持非常重要。因此，科學(xué)評價(jià)水利工程水土保持，有利于客觀全面地反映建設(shè)項(xiàng)目的影響程度，準(zhǔn)確識別水土保持措施的實(shí)用性、可行性，充分發(fā)揮工程項(xiàng)目促進(jìn)宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保障水資源持續(xù)利用和生態(tài)安全的功能。通過總結(jié)現(xiàn)有的管理模式、水土保持經(jīng)驗(yàn)等，為提高工程建設(shè)科學(xué)化管理水平和規(guī)范化水保治理提供參考。為識別能夠顯著影響水土流失的關(guān)鍵因素、提出行之有效的防控對策，評價(jià)分析建設(shè)項(xiàng)目水土保持具有重要意義。目前，比較常用的評價(jià)方法有關(guān)鍵性因素分析法、專家咨詢法、字典序數(shù)法、層次分析法以及仿真綜合評價(jià)法等。本文利用耦合了關(guān)鍵績效因素分析與專家咨詢的綜合評判法，科學(xué)研究水利工程的水土保持，主要流程為:結(jié)合工程實(shí)際邀請領(lǐng)域內(nèi)的專家，從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)知識的角度賦予各因素權(quán)重，經(jīng)一系列的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換向?qū)＜曳答伣Y(jié)果，按照此流程實(shí)行多輪評估，從而獲取比較相似的專家意見;然后利用數(shù)學(xué)公式計(jì)算最優(yōu)權(quán)重，并準(zhǔn)確識別關(guān)鍵性影響因子，定量指標(biāo)對最終評價(jià)的貢獻(xiàn)率按照權(quán)重的大小來衡量;充分考慮評估結(jié)果，并結(jié)合工程實(shí)際給出切實(shí)可行的水土流失防控對策，為水保方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和水利工程的順利實(shí)施提供決策依據(jù)。

1水土保持評價(jià)

1．1工程概況

大凌河干流某水利工程建設(shè)項(xiàng)目總投資56．1億元，年設(shè)計(jì)供水量1．7億m3，工程規(guī)模中等，級別為3級，主要組成部分包括引水工程和水源工程。工程建設(shè)有利于改善流域生態(tài)環(huán)境、緩解局部地下水超采問題，對解決區(qū)域性整體貧困、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和建成多水源保障體系發(fā)揮著巨大作用，其基本情況如表1。

1．2評價(jià)過程

根據(jù)長距離引水工程水保驗(yàn)收數(shù)據(jù)，考慮建設(shè)項(xiàng)目復(fù)雜性影響因子，綜合應(yīng)用關(guān)鍵績效因子分析法與專家咨詢法建立水土流失影響評估模型，從“生態(tài)水利”的角度利用水土流失影響指數(shù)(I)，量化評估水利工程的影響程度，準(zhǔn)確評判其符合水土保持標(biāo)準(zhǔn)的程度。由于水土保持評價(jià)涉及到的因素較多，工程實(shí)際中數(shù)學(xué)測算方法的應(yīng)用受到限制。參與評價(jià)的因素較少，則無法客觀、全面地反映工程項(xiàng)目對水土流失的影響。鑒于此，本文結(jié)合水土保持特性、專家學(xué)者意見和長距離引水工程特征，選擇6項(xiàng)典型指標(biāo)，即可恢復(fù)度、棄渣量、工程面積、影響時(shí)限、土石方挖填量、水土流失量。將各參評因子權(quán)重利用專家咨詢法計(jì)算，并考慮實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整，如圖1。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，水土保持評價(jià)中權(quán)重最高且十分不可控的有水土流失量、可恢復(fù)度，其主要與流域生態(tài)承載力相關(guān)，通過科學(xué)規(guī)劃盡量選擇對環(huán)境有益、可恢復(fù)度較好的地址。此外，施工過程中可以對工程面積、影響時(shí)限、棄渣量、土石方挖填量適當(dāng)調(diào)整，所以長距離引水工程的水土保持一般側(cè)重便于調(diào)節(jié)控制的因子。水土流失影響指數(shù)運(yùn)用加權(quán)耦合數(shù)學(xué)公式測算，其計(jì)算式為:式中:ai、xi分別為水土保持評價(jià)因子i及其權(quán)重?？紤]到各參評指標(biāo)數(shù)據(jù)單位、量綱的不同無法直接進(jìn)行分析，故需要對初始數(shù)據(jù)利用標(biāo)準(zhǔn)化公式統(tǒng)一處理，其表達(dá)式為:針對每個(gè)指標(biāo)的最小、最大值參考其他長距離引水工程來確定，并利用以上標(biāo)準(zhǔn)化公式統(tǒng)一處理各指標(biāo)實(shí)際值、最小值和最大值，如表2。由表2可知各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重和標(biāo)準(zhǔn)化值并不具有相同的變化趨勢，即長距離引水工程中數(shù)值越大的因子，其對水土保持評價(jià)的貢獻(xiàn)率并不一定越高，對此還要考慮參評指標(biāo)權(quán)重。依據(jù)權(quán)重計(jì)算結(jié)果，權(quán)重最小的土石方挖填量指標(biāo)，其初始數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理達(dá)到最大，加權(quán)耦合后其對水土保持的貢獻(xiàn)率較高，所以評價(jià)過程中不能單一的考慮因子權(quán)重，還要充分結(jié)合每個(gè)指標(biāo)的具體情況及標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。采用加權(quán)求和法綜合處理每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值與標(biāo)準(zhǔn)化值，從而確定水土流失影響指數(shù)I=0．060。

2結(jié)果與分析

2．1結(jié)果分析

依據(jù)長距離引水工程實(shí)際情況，I值越小則建設(shè)項(xiàng)目的水土保持能力越強(qiáng)，其影響時(shí)間越短、干擾地表的程度越小、土壤受影響面積和程度越低，越有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境、保持土壤;反之，I值越大則造成的土壤侵蝕量越多，水土流失和生態(tài)破壞程度越大一般地，施工周期長、占地面積大、棄渣量多屬大型水利樞紐工程的典型特征，故具有較大的I指數(shù)，大多超過0．5;長距離堤防工程、供水管線工程等存在較小的I指數(shù)，大部分為0．1。通過一系列的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換運(yùn)算，該水利工程的I值為0．060，低于長距離堤防工程、供水管線工程的0．1以及水利工程的平均值0．2668。因此，較理論標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算結(jié)果明顯較低，工程建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響較小，滿足水土保持及環(huán)境保護(hù)的有關(guān)要求，實(shí)際工程取得良好的水土保持成效。根據(jù)各參評指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值可知，標(biāo)準(zhǔn)化值最高、最低的指標(biāo)為土石方挖填量和影響時(shí)限。通過對參評指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，可以明確建設(shè)過程中長距離引水工程的關(guān)鍵性影響因素，經(jīng)統(tǒng)一調(diào)控管理和指標(biāo)值的測算處理，為水土保持和施工方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，避免I指數(shù)受某單項(xiàng)指標(biāo)的過度影響，切實(shí)減少建設(shè)活動(dòng)對生態(tài)環(huán)境帶來的不利影響，保證工程效應(yīng)的充分發(fā)揮。

2．2對策建議

(1)合理制定土石方填埋與開挖措施。工程建設(shè)過程中最大限度的減少擾動(dòng)范圍，縮短管道間距以及優(yōu)化管道走向。此外，穿越大河大橋時(shí)為減少土石方的開挖，可以選擇的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法有沉管法、頂管法、盾構(gòu)法等;將邊坡開挖利用有效的鋼板樁支護(hù)開挖方法替代，能夠顯著降低土石方的挖填量;土石方挖填時(shí)采用巡視、點(diǎn)檢、旁站等措施，合理控制挖填數(shù)量。(2)影響時(shí)限的合理控制。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化的參評指標(biāo)，影響時(shí)限的控制可以在一定程度上影響指數(shù)I。借鑒現(xiàn)有文獻(xiàn)資料，建設(shè)項(xiàng)目合理的影響時(shí)限區(qū)間為24～60個(gè)月，該長距離引水工程的影響時(shí)限為36個(gè)月，其正處于非常合理的中間水平，所以影響時(shí)限對水保評價(jià)的影響最低，對指數(shù)I能夠產(chǎn)生有益促進(jìn)作用。然而，若影響時(shí)限大于某一界限，則不利于水利工程開發(fā)建設(shè)，因此影響時(shí)限的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)和科學(xué)控制極為重要。(3)嚴(yán)格監(jiān)管。根據(jù)相關(guān)規(guī)定政府部門實(shí)行有效的監(jiān)管，并對水利工程項(xiàng)目設(shè)立嚴(yán)格的紅色預(yù)警機(jī)制，針對超出界限的相關(guān)指標(biāo)及時(shí)發(fā)出整改通知書，運(yùn)用成熟、完善的水土保持機(jī)制嚴(yán)格控制水土流失相關(guān)影響因子。

3結(jié)論

(1)水土保持各參評指標(biāo)的權(quán)重值與標(biāo)準(zhǔn)化值并不具有相同的變化趨勢，在長距離引水工程中數(shù)值越大的指標(biāo)，其對最終評價(jià)的貢獻(xiàn)率并不一定越高，為準(zhǔn)確評判某因子的貢獻(xiàn)率要綜合考慮權(quán)重與標(biāo)準(zhǔn)化值。(2)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理可以準(zhǔn)確識別顯著影響水土保持的關(guān)鍵因子，通過統(tǒng)一調(diào)控管理和指標(biāo)值的測算處理，可為水土保持和施工方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，避免指數(shù)I受某單項(xiàng)指標(biāo)的過度影響，從而減少建設(shè)活動(dòng)對生態(tài)環(huán)境帶來的不利影響，保證工程效應(yīng)的充分發(fā)揮。(3)實(shí)例工程中，水土保持評價(jià)受土石方開挖量的影響最為顯著。對此，在建設(shè)過程中要最大限度的減少擾動(dòng)范圍，縮短管道間距以及優(yōu)化管道走向。此外，穿越大河大橋時(shí)為減少土石方的開挖，可以選擇的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法有沉管法、頂管法、盾構(gòu)法等。

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作者：王志強(qiáng) 單位：凌海市水利事務(wù)服務(wù)中心