生態(tài)水利工程設計在水利建設中的運用

楊麗榮

( 洮南市洮府鄉(xiāng)水管站，吉林 洮南137100)

0 引 言

2011年中央1 號文件《中共中央國務院關于加快水利改革發(fā)展的決定》中明確提出加大公共財政對水利的投入。這是新中國成立62年來中央出臺的第一份有關促進水利事業(yè)發(fā)展的專項綜合性政策文件，對于我國水利建設的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略作用。水利建設是農(nóng)業(yè)發(fā)展的命脈，也是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的關鍵。水利工程的建設涉及到蓄水、防洪、灌溉、發(fā)電、供水、航運、養(yǎng)殖、旅游等諸多領域，對于保障社會安全穩(wěn)定、促進經(jīng)濟社會發(fā)展具有十分重要的作用。然而，任何一種水利工程的建設和運行，對于周圍生態(tài)環(huán)境、河流的生態(tài)系統(tǒng)都會產(chǎn)生這樣或者那樣的影響，人類為了實現(xiàn)水資源再分配利用，僅僅是從人的需要方面考慮工程的建設和運行，而忽視了對于周邊生態(tài)環(huán)境和河流生態(tài)系統(tǒng)的研究和保護。生態(tài)環(huán)境的破壞和河流生態(tài)系統(tǒng)功能的衰退，必將造成人們長遠利益的損害。由此水利工程的建設應當研究和權(quán)衡經(jīng)濟社會發(fā)展的需要同自然生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)之間的關系。為此，筆者認為，在建設水利工程時，應當從工程規(guī)劃階段著手，明確水利工程建設的河流上下游、左右岸之間的生態(tài)系統(tǒng)關系，在工程設計建設時應當在尊重自然生態(tài)環(huán)境自身的循環(huán)前提下，利用現(xiàn)代水利工程學原理，體現(xiàn)出人與自然、工程與自然和諧共存的生態(tài)設計理念。

1 基本概況

1.1 白城市自然、社會環(huán)境概況

白城市(121°38'～124°22'E，44°13'57″～46°18'N)位于吉林省西北部，地處嫩江平原西部，科爾沁草原東部，轄洮北區(qū)、鎮(zhèn)賚縣、通榆縣、大安市和洮南市5個縣( 市、區(qū))，全區(qū)面積2．6 萬km2，人口230 余萬(2011年)，全區(qū)擁有豐富的自然資源，人均耕地、草原、宜林地、水面、蘆葦、光熱資源在全省排名首位。

白城市屬溫帶大陸性季風氣候，春季干旱多風，入夏酷熱少雨，秋季晝夜溫差大，冬季少雪寒冷。全市多年平均降水量400 mm左右，且時空分布不均。春季降水量僅占全年降水量的8%左右，夏季占全年的80%左右，秋冬季占12%左右。全市發(fā)生春旱頻率為91．4%，夏旱發(fā)生頻率為77．9%，秋旱發(fā)生頻率為89%。而且，在發(fā)生干旱的同時，還常常伴有外洪內(nèi)澇發(fā)生。即使在豐水年，由于年內(nèi)降水分配不均，也有干旱造成的減產(chǎn)。

近年來，白城市的旱情越來越嚴重，不僅降水少，而且時空分布極為不均，每年的1—6月幾乎沒有有效降水過程，致使嚴重的春旱連接嚴重的夏旱發(fā)生。春天抗旱播種出的苗，因無后續(xù)水補充，凋萎、干枯現(xiàn)象嚴重，造成嚴重災害。幾年來的連續(xù)干旱，使全市地下水水位下降1．5 ～3 m，全市8 座大中型水庫，除月亮湖和團結(jié)水庫引蓄了部分洪水外，其余水位都在死庫容以下，300 多個自然泡塘幾乎全部干涸，除嫩江外，其它河流全部斷流。嚴重的干旱不僅制約了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，還造人口、牲畜飲水困難，加劇了生態(tài)環(huán)境的惡化。

1.2 白城市水利工程建設概況

近年來，面對干旱的自然特點，白城市全面加強了重點江河堤防、水庫除險加固和抗旱水源及節(jié)水灌溉等水利工程建設，取得了明顯成效。全市已建成抗旱水源井10 萬眼，大型灌區(qū)2 處(洮兒河灌區(qū)和鎮(zhèn)賚白沙灘灌區(qū))，小型抽水站11 處，大中型水庫8 座，小型水庫3 座，并擁有噴灌設備1 萬多臺套，抗旱水箱10 萬多只。全市抗春旱坐水種和播前灌能力已達到53.33 萬hm2以上，作物苗期抗旱噴灌能力達到28 萬hm2以上，其中噴灌能力12 萬hm2以上，軟管輸水灌溉10.67 萬hm2以上。

2 白城市水利建設存在的問題

2.1 部分水利工程設計不合理

白城市部分水利工程建設于上世紀六七十年代以后，當時水利設計技術(shù)人員數(shù)量極少，且設計設備配備不完善，囿于技術(shù)原因，部分水利工程在設計沒有保證完全根據(jù)現(xiàn)場勘測情況，或者現(xiàn)場勘測不夠詳細、精確，導致了在水利工程建設前期的勘測數(shù)據(jù)無法詳實提供，或者只能參照地圖進行粗略估算，設計出來的水利工程成果無法與建設地點實際相符。一方面加大了水利工程建設的工程量，大量開挖或者填埋不必要的土石方，嚴重破壞了河道和工程區(qū)生態(tài)平衡。這種情況到目前為止也依然存在，尤其是在基層水利工程設計、施工上，由于基層水利工程建設地區(qū)較為偏僻，或者荒無人煙，水利工程的設計上由于設備配備不完善或者技術(shù)人員素質(zhì)不高，人員不足，極其容易造成設計成果與實際工程建設相脫節(jié)。加之如今大型機械設備投入工程建設中，對于工程地區(qū)生態(tài)破壞和河道生態(tài)系統(tǒng)影響更為嚴重。

2.2 水利建設重大輕小，忽視配套工程建設

多年來，我國對于水利建設的投入隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展而不斷增加，但投入的重點卻偏向于大江大河水利工程的建設上，同時也表現(xiàn)在重視水利樞紐工程的建設，對于水利配套工程的建設卻極少有相關的專項投入，致使基層水利工程建設受益范圍縮小，灌溉面積無法達到設計要求，水利樞紐工程效益無法最大化發(fā)揮出來，灌溉渠道淤塞嚴重，一旦到了雨水季節(jié)，極其容易導致水利工程上游淹死，下游旱死，渠水運輸不通，灌溉用水白白流失。

2.3 水利建設項目報批時間與季節(jié)錯位

水利工程建設有著非常特殊的時間要求，就我國而言，秋冬季節(jié)為雨水較少季節(jié)，河道水流減少，比較適宜水利工程的建設。基層水利工程建設需要上級主管部門的批準，從水利工程建設項目的提出，到上級部門批復往往需要花費較長時間，近年來一些需要建設的水利工程項目上報后，上級主管部門批復往往不結(jié)合實際情況的需要，作了比較大的后延，錯過了秋收結(jié)束到冬季這一段興修水利的寶貴時間，人為造成了工程建設時間縮短，增加了工程設計、施工方的工作壓力。部分水利工程無法按期完成，嚴重影響了農(nóng)民耕作安排。

3 生態(tài)水利工程設計理念的運用

生態(tài)水利工程主要是指水利工程建設在滿足人類社會發(fā)展需要的同時，兼顧到工程建設區(qū)域及相關區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)，保證相關區(qū)域生態(tài)平衡和可持續(xù)性發(fā)展需求的一種理念。生態(tài)水利工程主要包括以下幾個方面的內(nèi)涵:水利工程選址對自然生態(tài)系統(tǒng)影響最小化原則，力求在工程開始階段就盡量減少工程對于生態(tài)系統(tǒng)的破壞;水利開發(fā)前期的生態(tài)系統(tǒng)自組織原理，在水利工程設計開發(fā)的初期階段，應當充分研究論證生態(tài)系統(tǒng)的承受能力，把工程區(qū)生態(tài)系統(tǒng)平衡過程的維持作為工程開發(fā)的重要內(nèi)容，并將此作為水利工程設計的制約因素，使得水利工程在前期的準備階段即考慮到整個生態(tài)系統(tǒng)的健康過程，保證水利工程的生態(tài)環(huán)保;水利工程建設過程中的環(huán)境友好性，避免在施工建設過程中出現(xiàn)大的生態(tài)破壞、地形地貌改變等巨大環(huán)境成本代價的付出;水利工程運行期實際用水量應當遵循河道生態(tài)需水規(guī)律，保證河道正常的水量輸送和河道生態(tài)系統(tǒng)平衡。在具體實踐操作過程中，生態(tài)水利工程建設應當遵循以下幾個原則:

3.1 保持和恢復工程區(qū)空間異質(zhì)性原則

保持和恢復多樣化的工程區(qū)生態(tài)系統(tǒng)，是維持工程區(qū)生態(tài)平衡和生物多樣性的前提和要求。生物學研究表明，生物群落多樣性與非生物環(huán)境空間異質(zhì)性存在正相關關系。非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性與生物群落多樣性的關系反映了非生命系統(tǒng)與生命系統(tǒng)之間的依存和耦合關系。換句話說，當一個地區(qū)的生物空間異質(zhì)性越高，它能夠創(chuàng)造的多樣小生物環(huán)境就越多，允許的物種生命共同生存的能力就越強。反之，則會形成單調(diào)的非生物環(huán)境，允許生存的生命族群就少，生物多樣性就受到限制。因此，水利工程的設計建設要首先考慮保持和恢復工程區(qū)，包括與工程區(qū)緊密聯(lián)系的非工程區(qū)的空間異質(zhì)性，始終保持自然河流渠道化和河流的非連續(xù)化，使得工程區(qū)的生境保持工程建設前與工程建設運營后的同一水平的多樣化，保護工程區(qū)原本所擁有的多樣化的生物棲息環(huán)境，保持生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

3.2 工程的安全性和經(jīng)濟性原則

生態(tài)水利工程建設是一項綜合性工程，不僅需要滿足人類社會對于河流綜合治理( 包括蓄水、防洪、灌溉、供水、發(fā)電、養(yǎng)殖、航運、旅游等) 的需要，同時也要考慮到工程區(qū)( 河道、河岸、河流上下游等) 生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的需要。因而，生態(tài)水利工程從選址到設計，從施工到建成運行都必須符合水利工程學、生態(tài)學、水文學、工程力學等相關學科的規(guī)律、原理，充分考慮到河流自身生態(tài)系統(tǒng)運行規(guī)律，掌握河流泥沙運移規(guī)律、淤積規(guī)律及河流侵蝕、沖刷等特性及河勢變化規(guī)律，確保建成的水利工程安全、有效、經(jīng)久耐用。

3.3 流域尺度及整體性原則

河流的生態(tài)修復規(guī)劃應當避免在河段或局部區(qū)域的空間尺度和短期的時間尺度上進行，而是應該選擇在河流流域尺度和長期的時間尺度上考慮，應當從工程區(qū)的整個生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，系統(tǒng)研究和掌握好生態(tài)系統(tǒng)各要素之間的相互關系和作用，提出恢復河流生態(tài)系統(tǒng)全局、整體和綜合的辦法，確保水利工程建設與工程區(qū)生態(tài)系統(tǒng)很好地銜接，在不破壞工程區(qū)自身擁有的生態(tài)系統(tǒng)的前提下，積極融入并促進原有生態(tài)系統(tǒng)。

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