基于水土保持理念的水利水电工程设计

摘要：水利水电工程可实现水资源调度、防洪减灾与清洁能源发电，是国家水利基础设施体系的重要组成部分，但工程建设会扰动原生地表结构、破坏区域植被覆盖，改变天然河道水文循环规律，进而诱发水土流失、河道淤积、边坡失稳等生态隐患。水土保持理念坚持生态优先的建设原则，主张将生态防护前置至工程设计阶段，从源头弱化工程建设对水土生态的破坏。本文梳理水土保持理念核心内容，分析该理念和水利水电工程设计的内在关联，指出传统水利工程设计在水土防护层面的不足，从总图规划、边坡设计、水系优化三个维度提出适配性设计对策，助力水利水电工程实现工程效益与生态效益协同发展。

关键词：水土保持理念；水利水电工程；工程设计；生态防护；水土流失防控

1 水土保持理念内涵及与水利水电工程设计的契合性

1.1 水土保持理念核心内涵

水土保持理念依托区域水土生态循环规律，以保护土壤结构、维持水文平衡、抑制土壤侵蚀为核心目标，通过人工防护治理与自然生态修复相结合的方式，协调工程开发与生态保护之间的矛盾。该理念区别于完工后补救修复的被动治理模式，强调全过程源头管控，要求工程设计阶段同步统筹水土防护方案，最大限度保留场地原有地貌与植被体系。针对水利水电工程流域开发的特殊性，水土保持理念重点关注河道径流连续性、边坡土体稳定性与流域水土涵养能力，贴合当前水利行业绿色化、生态化的整体发展趋势，适配流域类工程的生态保护刚需。

1.2 水利水电工程水土流失主要诱因

水利水电工程大多选址于河谷山地地带，区域土体抗冲刷能力偏弱，工程全周期施工都会加剧区域水土流失。前期场地清表与基坑开挖剥离地表植被保护层，裸露土体直接受降雨冲刷形成面源侵蚀；大规模土方开挖与填筑改变原有地形坡度，提升边坡滑坡与坍塌风险；施工弃渣与临时堆土缺少防护措施，松散渣土随地表径流汇入河道，造成河道泥沙淤积。同时工程永久占地割裂原有地表排水路径，破坏局部水土涵养圈层，让区域水土流失范围进一步扩大，形成持续性的生态负面影响。

1.3 水土保持理念融入工程设计的价值

水土保持理念融入工程设计环节，能够扭转传统水利工程重建设、轻生态的固有设计偏差，从方案源头降低水土流失风险。科学的水土防护设计可以加固边坡土体结构，减少地质灾害发生概率，提升水工构筑物长期运行稳定性。水系连通与植被修复设计能够维系天然水文循环，保护流域水生生物栖息环境，降低工程对原生生态系统的干扰。同时前置化水土设计可以减少后期生态整改工程量，控制工程总体造价，满足水利工程环评与水保专项验收要求，推动水利工程从功能型建设向生态友好型建设转型。

2 传统水利水电工程设计水土保持方面现存缺陷

2.1 总体规划设计生态考量不足

传统水利水电工程总体规划以防洪、发电、供水等实用功能为核心，水土保持设计多作为附属配套内容，并未纳入总体规划核心考量范畴。项目选址与占地规划阶段，设计人员优先兼顾施工便利度与构筑物布局合理性，未主动避让水源涵养区、原生植被区等生态敏感地块，造成不必要的地表生态破坏。施工总平面布局缺少水土防护统筹，临时道路、弃渣场、加工场地布局较为随意，未结合地形与径流走向布设排水设施，施工期地表径流无序冲刷土体，大幅增加水土流失风险，加重后期生态治理压力。

2.2 边坡防护设计过度依赖硬质工程措施

现阶段水利工程边坡防护大多依赖混凝土喷护、浆砌石等硬质护坡工艺，设计重点集中在边坡结构安全，忽视边坡生态恢复与水土涵养需求。封闭式硬质护坡阻隔坡面土壤与外界空气、水分的交换通道，阻碍边坡植被自然生长，坡面长期处于裸露无植被状态。硬质护坡还会加快坡面雨水汇流速度，增强坡脚水流冲刷力度，长期运行后易出现护坡底部掏空、结构开裂等病害。单一硬质防护模式只能短期保障边坡稳定，无法适配流域长期水土保持需求，生态短板会随工程运行时间逐步凸显。

2.3 水系连通设计破坏流域原生水文格局

传统水工建筑物设计侧重水流拦截与水量调控，普遍忽略流域水系纵向与横向连通性。大坝挡水结构阻断河流上下游水体、泥沙交换路径，造成上游库区泥沙淤积，下游河道清水下切加剧河岸侵蚀。河道全线硬质护岸割裂河道与滩地、地下水的水力联系，弱化滨水区域湿地水土涵养功能。此类设计只满足水利工程基础输水挡水功能，破坏流域完整水文生态链条，降低流域水土自我修复能力，打破河流生态系统原本的动态平衡。

3 基于水土保持理念的水利水电工程优化设计策略

3.1 优化工程总平面规划，严控原生水土扰动

工程规划阶段将水土保持指标纳入总平面设计评价标准，结合场地地形、植被分布与径流走向开展前期生态踏勘，合理调整建筑物布局与占地范围，避让各类生态敏感区域。依托原有地形规划临时施工道路，减少山体开挖与地表清表工程量，降低原生地貌扰动程度。科学规划弃渣场与临时堆土场位置，远离河道主径流带，同步配套临时排水与覆盖防护措施。结合区域降雨特征搭建场内排水系统，有序疏导坡面雨水径流，避免集中水流冲刷裸露土体，从规划源头防控水土流失问题。

3.2 推行生态边坡复合防护设计模式

结合边坡高度、土体土质采用刚柔结合的复合生态边坡防护方案，兼顾边坡结构安全与生态修复双重需求。高陡边坡底部保留少量硬质护坡抵御强水流冲击，坡面中上部采用框架植草、土工网植被护坡等生态工艺，恢复坡面植被覆盖。优化边坡放坡比例，贴合自然山体坡面形态放缓坡度，减少人工开挖扰动。坡面配套生态排水沟，减缓地表径流流速，促进雨水下渗补给地下水，既能够稳固边坡土体，又可以恢复坡面水土涵养能力，实现边坡安全防护与生态修复的统一。

3.3 完善水系连通设计，修复流域水文生态

水工主体设计兼顾运行功能与水系连通需求，在大坝结构内增设生态泄水孔、鱼道与排沙设施，保障上下游水体、泥沙与水生生物正常交换，平衡库区淤积与下游河道冲刷问题。优化河道护岸设计，摒弃全断面硬化模式，选用格宾石笼、生态透水护岸等透水型结构，恢复河道与岸边地下水力联系。保留河道天然浅滩、深潭地貌，维持河道自然弯曲形态，完整保留流域原生水土涵养空间，依托河流自然水文循环，提升流域水土生态自我修复能力。

结论

水利水电工程建设不可避免会扰动流域水土生态，传统重功能、轻生态的设计模式，极易引发水土流失、边坡破坏、水系断裂等生态问题。水土保持理念可有效弥补传统水利设计的生态缺陷，通过总图规划、边坡防护、水系连通三大维度的设计优化，平衡工程建设需求与流域生态保护需求。水利设计行业需要持续转变设计思路，将水土保持工作贯穿工程全设计周期。后续可结合流域生态大数据开展精细化水保设计，进一步提升水利工程生态适配度，助力水利工程绿色长效发展。

参考文献

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