对水利工程中使用土工合成材料的思考（欧阳建）

时间：2022-02-24 15:19:19 浏览量：次

摘要：土工合成材料应用到水利工程以来, 在产生效益的同时, 带来了一些负面影响, 甚至对工程造成安全隐患。现在社会对生态环境要求越来越高, 应反省以往在水利工程中的一些做法, 今后的工程中, 采取措施尽量降低使用土工合成材料对环境的负面影响。

关键词：土工合成材料水利工程生态环境

2005年3月, 北京圆明园公园环境改造工程成为社会关注的焦点, 全国许多新闻媒体对该工程进行强烈批评, 认为工程是对生态景观、历史文化价值和周边环境的破坏。特别是对2200m2湖底采用防渗土工膜进行防渗处理反应更为强烈, 在本市水利系统掀起了轩然大波。笔者认为, 舆论报道及有关评论虽有不实片面之处, 但应引起高度重视。随着经济社会的发展及人们环保意识的不断提高, 对工程设计环保的要求越来越高。作为水利工程设计人员, 设计作品直接影响河流、水域的生态环境。回顾以往的工程设计, 存在许多有悖生态环境保护的做法。这次圆明园“ 环保事件” 给我们敲响了警钟, 为了实现社会的可持续发展,在今后的工程设计中应绷紧生态环境保护这根弦, 使自己的设计作品经得起时代的考验。下面是笔者通过这件事的几点体会及思考。

1 应用土工合成材料产生的负面影响

土工合成材料作为天然材料及传统材料的代替材料已广泛地运用在水利工程中, 如替代茹土的防渗土工膜、替代砂砾反滤料的针刺无纺布、替代铅丝石笼的隔栅石笼及替代混凝土砌石挡土墙的土工加筋格栅挡土墙。土工合成材料与其他材料相比具有抗腐蚀、施工简便快捷及工程造价低等诸多优势, 同时解决了以往不易解决的工程问题。土工合成材料的应用在产生较大效益的同时也带来了一些负面影响。

1.1 对生态环境的负面影响

土工防渗膜用在渠道、人工湖防渗工程。土工防渗膜层包裹的水是一种相对缺氧的环境, 大量厌氧生物所排放的有毒气体, 对水底土壤中的生物群落、水生鱼类、水禽都是有害的, 把“ 活水” 变成了“ 死水” , 造成对生态环境的破坏。其他土工合成材料用于工程中对生态环境的影响虽没有这样严重, 但也会产生一定影响。

废弃的塑料袋、塑料瓶、一次性饭盒已被人们深恶痛绝地称为“ 白色污染” 。现在“ 白色污染” 不仅没有得到遏制, 而且越来越严重。尤其是刮风天, 满天的塑料袋随风飘舞。笔者注意到, 现“ 白色污染” 又增加了许多新“家族” , 塑料膜、编织袋、土工织物、无纺布、聚苯板等。究其原因, 相当多是由一些改造、重建工程对原有工程使用的合成材料拆除使之成为废弃料造成的。

1.2 对工程带来安全隐患

20世纪80年代末到90年代, 作为引进新技术、新材料, 水利工程中广泛使用针刺无纺布替代沙石反滤料, 主要用在水闸、橡胶坝下游排水处, 甚至用在土坝下游坝坡堆石排水体上。潮白河橡胶坝梯级开发工程也在橡胶坝下游排水处使用针刺无纺布替代沙石反滤料。该橡胶坝经过几年应用后, 发现所有的排水管全失效。由于排水管失效,应从排水管排出的水而从下游海慢溢出, 带出细颗粒, 造成部分下游底板、海慢塌陷。分析原因, 对无纺布的透水性产生了怀疑。因此对无纺布的透水性进行试验, 将河水倒在无纺布上, 反复几次以后, 无纺布失去透水性。究其原因, 由于无纺布本身的缺陷, 河道过水细颗粒堵塞无纺布孔洞, 使其失效。

据了解, 聚苯板作为保温材料用于护坡防冻, 效果远不如采用砂砾料理想。

土工合成材料应用年限均不长, 在我国也就二三十年。随着时间的推移, 土工合成材料还可能暴露出一些问题。

2 减少土工合成材料产生负面影响的措施

土工合成材料尽管有许多缺点, 但有其他建筑材料不可替代的优势, 只要对其不利因素引起足够的重视, 应用在水利工程中应有广阔的前景。

2.1 精心规划设计, 最大程度地延长工程使用年限,减少新的“白色污染” 源

土工合成材料对生态环境有诸多不利影响, 但在许多方面具有比天然材料较明显的优势, 必将在工程中大量采用。我们国家的许多工程, 建成没多少年就拆除重建, 不仅造成了浪费, 还污染了环境。境的污染较其他材料更为严重。造成工程拆了建、建了拆, 工程规划设计人员也应负有一定责任。作为工程规划设计人员, 在今后的工程中应杜绝设计拆了建、建了拆的工程。这就要求工程规划人员必须具有前瞻性, 精心规划、精心设计, 使自己的规划设计成果经得起时代的考验。最大程度地延长工程使用年限, 减少新的“白色污染” 源。

2.2 在条件容许的情况下, 尽量使用天然建筑材料

我国有几千年的历史, 古代劳动人民在创造灿烂历史文化的同时, 留下了许多辉煌的建筑, 其中不乏水利工程。这些工程历经数百年乃至上千年的沧桑岁月仍巍然屹立,有的至今还发挥着效益。这些建筑无疑是使用的天然建材。实践证明, 天然建材是经得起时间考验的天然建材对生态环境基本没有危害, 即便在施工过程中产生的影响, 也是可以补救的天然材料还具有可重复利用性。因此, 笔者认为工程设计中, 在条件容许的情况下, 应尽量使用天然建材, 即使天然建材比合成材料造价稍高, 也应优先考虑使用天然建材。有些情况下, 当时看天然建材造价比合成材料高, 但由于土工合成材料具有一定的未知性, 可能会给工程带来安全隐患, 造成工程二次翻修, 所投入的物力、财力反而更高。

在天然材料调查时应广开思路。如天然防渗材料私土,由于不容许占用耕地开挖, 十分匾乏。笔者先后参观了几处北京地铁工程, 开挖出的土料都是亚钻土, 这些土料作为废弃料需运到很远处占用土地处理。当时笔者只想到,这些材料是非常好的土坝防渗材料, 扔掉有些可惜。现在回想起来, 如圆明园湖底防渗工程能用这些土料作防渗材料, 可能不会引起这场风波。

2.3 研究开发可降解、无污染的土工防渗材料

在当前土地资源、水资源非常紧张的情况下, 土工防渗膜仍将是渠道、人工湖采用最多的防渗材料。应开发研究可降解、无污染的土工防渗材料, 达到既可防渗,又不会对环境造成污染的目的。笔者通过一些工程实践,发现渠道、湖泊随着蓄水时间的延长, 水中沉淀物的淤积, 渗漏量会越来越少。玉渊潭船闸建设时, 基础开挖时该船闸刚清完淤蓄水, 地下水位比勘探资料高许多,勘探资料基坑不需排水, 但实际基坑渗水量很大。经调查勘探是在玉渊潭船闸清淤前完成的, 无错误。地下水位比勘探资料高的原因是因为湖底清淤将湖底淤积的细颗粒清除后, 破坏了湖底防渗层, 使渗漏量加大。第2年,基坑开挖到同上年基坑高程时, 基坑未见渗水, 原因是经过一年蓄水, 淤积物在湖底重新形成防渗层。这证明渠道、湖泊随着蓄水时间的延长, 水中沉淀物的淤积, 渗漏量会越来越少。由此联想到, 设计时如预留一定的淤积量, 使用可降解的土工防渗膜, 土工防渗膜降解后, 经过一段时间的运行, 渠道、湖泊底部淤积物会形成一定厚度的防渗层, 利用淤积物作防渗体, 既不破毁生态环境, 也可达到工程目的。

3 从圆明园“环保事件”引发的思考

3.1 水利工程中使用新技术新材料应懊之又懊

新技术新材料具有一定的未知性, 在应用的过程中才会暴露出新问题。水利工程是百年大计, 同时一般工程投资巨大, 发现问题后亡羊补牢将造成较大的损失, 有的工程部位出现问题, 要想采取补救措施所耗费的资金与重建相差无几。

新技术不完全等同于先进技术。笔者认为, 对于某一工程而言, 对这个工程最适用的技术才具有先进性。有的先进技术在其他工程中取得很好的效果, 在这个工程中不一定适用, 如生拉硬拽采用, 无疑是东施效娜, 适得其反,甚至还会给工程造成安全隐患。

新技术新材料具有一定的时效性, 有些新技术新材料当时可能名噪一时, 但随着时间的推移, 将被淘汰。而原先被人们认为古老落后的东西, 反而重新得到推崇。据了解, 我国民间曾广泛采用的、已被我们淘汰的柴草护坡、挂柳护堤等传统做法正在得到西方国家推崇。

3.2 警惕某些发达国家或地区为了经济利益向我国倾梢非环保产品

在其他行业, 曾有某些发达国家及地区为了自身经济利益, 打着帮助第三世界发展经济的幌子, 向我国推销本国本地区淘汰的产品及技术。水利工程是关系国计民生的百年大计, 工程款来自纳税人, 应杜绝这种现象的发生。在工程设计过程中, 应警惕某些发达国家或地区为了经济利益向我国倾销本国及地区淘汰的非环保产品。同时还应警惕国内的某些厂商为了经济利益向设计人员推销非环保产品及劣质产品。

以上是笔者通过圆明园“ 环保事件” 对水利工程中使用土工合成材料的粗浅看法, 希望能就此问题引起争鸣。

作者简介：欧阳建（1953-）, 女, 教授级高工。

来源：《北京水利》2005.5

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