談水利工程建設項目水土保持評價

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摘要:利用關鍵績效因子分析法，通過計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行標準化處理，以識別出關鍵性因子，從土方開挖與填埋、影響時限控制、項目監(jiān)管的角度提出水土保持對策建議，可為科學評價水利工程建設項目水土保持工作提供指導。

關鍵詞: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、破壞強度大的特點，其頻繁的水土破壞為導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、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，科學評價建設項目的水土保持非常重要。因此，科學評價水利工程水土保持，有利于客觀全面地反映建設項目的影響程度，準確識別水土保持措施的實用性、可行性，充分發(fā)揮工程項目促進宏觀經(jīng)濟發(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)驗等，為提高工程建設科學化管理水平和規(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鍵因素、提出行之有效的防控對策，評價分析建設項目水土保持具有重要意義。目前，比較常用的評價方法有關鍵性因素分析法、專家咨詢法、字典序數(shù)法、層次分析法以及仿真綜合評價法等。本文利用耦合了關鍵績效因素分析與專家咨詢的綜合評判法，科學研究水利工程的水土保持，主要流程為:結(jié)合工程實際邀請領域內(nèi)的專家，從實踐經(jīng)驗與專業(yè)知識的角度賦予各因素權(quán)重，經(jīng)一系列的數(shù)學轉(zhuǎn)換向?qū)＜曳答伣Y(jié)果，按照此流程實行多輪評估，從而獲取比較相似的專家意見;然后利用數(shù)學公式計算最優(yōu)權(quán)重，并準確識別關鍵性影響因子，定量指標對最終評價的貢獻率按照權(quán)重的大小來衡量;充分考慮評估結(jié)果，并結(jié)合工程實際給出切實可行的水土流失防控對策，為水保方案的優(yōu)化設計和水利工程的順利實施提供決策依據(jù)。

1水土保持評價

1．1工程概況

大凌河干流某水利工程建設項目總投資56．1億元，年設計供水量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、促進經(jīng)濟快速發(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評價過程

根據(jù)長距離引水工程水保驗收數(shù)據(jù)，考慮建設項目復雜性影響因子，綜合應用關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，準確評判其符合水土保持標準的程度。由于水土保持評價涉及到的因素較多，工程實際中數(shù)學測算方法的應用受到限制。參與評價的因素較少，則無法客觀、全面地反映工程項目對水土流失的影響。鑒于此，本文結(jié)合水土保持特性、專家學者意見和長距離引水工程特征，選擇6項典型指標，即可恢復度、棄渣量、工程面積、影響時限、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算，并考慮實際情況適當調(diào)整，如圖1。結(jié)合實踐經(jīng)驗，水土保持評價中權(quán)重最高且十分不可控的有水土流失量、可恢復度，其主要與流域生態(tài)承載力相關，通過科學規(guī)劃盡量選擇對環(huán)境有益、可恢復度較好的地址。此外，施工過程中可以對工程面積、影響時限、棄渣量、土石方挖填量適當調(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)運用加權(quán)耦合數(shù)學公式測算，其計算式為:式中:ai、xi分別為水土保持評價因子i及其權(quán)重?？紤]到各參評指標數(shù)據(jù)單位、量綱的不同無法直接進行分析，故需要對初始數(shù)據(jù)利用標準化公式統(tǒng)一處理，其表達式為:針對每個指標的最小、最大值參考其他長距離引水工程來確定，并利用以上標準化公式統(tǒng)一處理各指標實際值、最小值和最大值，如表2。由表2可知各項指標的權(quán)重和標準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，其對水土保持評價的貢獻率并不一定越高，對此還要考慮參評指標權(quán)重。依據(jù)權(quán)重計算結(jié)果，權(quán)重最小的土石方挖填量指標，其初始數(shù)據(jù)經(jīng)標準化處理達到最大，加權(quán)耦合后其對水土保持的貢獻率較高，所以評價過程中不能單一的考慮因子權(quán)重，還要充分結(jié)合每個指標的具體情況及標準化數(shù)值。采用加權(quán)求和法綜合處理每個指標的權(quán)重值與標準化值，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)長距離引水工程實際情況，I值越小則建設項目的水土保持能力越強，其影響時間越短、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)學轉(zhuǎn)換運算，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，較理論標準值計算結(jié)果明顯較低，工程建設對生態(tài)環(huán)境的影響較小，滿足水土保持及環(huán)境保護的有關要求，實際工程取得良好的水土保持成效。根據(jù)各參評指標標準化數(shù)值可知，標準化值最高、最低的指標為土石方挖填量和影響時限。通過對參評指標的標準化處理，可以明確建設過程中長距離引水工程的關鍵性影響因素，經(jīng)統(tǒng)一調(diào)控管理和指標值的測算處理，為水土保持和施工方案的優(yōu)化設計提供科學依據(jù)，避免I指數(shù)受某單項指標的過度影響，切實減少建設活動對生態(tài)環(huán)境帶來的不利影響，保證工程效應的充分發(fā)揮。

2．2對策建議

(1)合理制定土石方填埋與開挖措施。工程建設過程中最大限度的減少擾動范圍，縮短管道間距以及優(yōu)化管道走向。此外，穿越大河大橋時為減少土石方的開挖，可以選擇的優(yōu)化設計方法有沉管法、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;土石方挖填時采用巡視、點檢、旁站等措施，合理控制挖填數(shù)量。(2)影響時限的合理控制。結(jié)合標準化的參評指標，影響時限的控制可以在一定程度上影響指數(shù)I。借鑒現(xiàn)有文獻資料，建設項目合理的影響時限區(qū)間為24～60個月，該長距離引水工程的影響時限為36個月，其正處于非常合理的中間水平，所以影響時限對水保評價的影響最低，對指數(shù)I能夠產(chǎn)生有益促進作用。然而，若影響時限大于某一界限，則不利于水利工程開發(fā)建設，因此影響時限的動態(tài)調(diào)節(jié)和科學控制極為重要。(3)嚴格監(jiān)管。根據(jù)相關規(guī)定政府部門實行有效的監(jiān)管，并對水利工程項目設立嚴格的紅色預警機制，針對超出界限的相關指標及時發(fā)出整改通知書，運用成熟、完善的水土保持機制嚴格控制水土流失相關影響因子。

3結(jié)論

(1)水土保持各參評指標的權(quán)重值與標準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，其對最終評價的貢獻率并不一定越高，為準確評判某因子的貢獻率要綜合考慮權(quán)重與標準化值。(2)經(jīng)標準化處理可以準確識別顯著影響水土保持的關鍵因子，通過統(tǒng)一調(diào)控管理和指標值的測算處理，可為水土保持和施工方案的優(yōu)化設計提供科學依據(jù)，避免指數(shù)I受某單項指標的過度影響，從而減少建設活動對生態(tài)環(huán)境帶來的不利影響，保證工程效應的充分發(fā)揮。(3)實例工程中，水土保持評價受土石方開挖量的影響最為顯著。對此，在建設過程中要最大限度的減少擾動范圍，縮短管道間距以及優(yōu)化管道走向。此外，穿越大河大橋時為減少土石方的開挖，可以選擇的優(yōu)化設計方法有沉管法、頂管法、盾構(gòu)法等。

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作者：王志強 單位：凌海市水利事務服務中心