生態水利工程的概念及設計原則

【摘 要】隨著全球環境惡化程度的加深，生態環境越來越受到各行各業的關注，并在不同領域中都提出了生態概念。而水利工程作為一項綜合性較強工程，它在給人們生活帶來巨大方便的同時，也在不同程度上為自然環境造成了損害。因此，水利工程設計中綜合考慮生態因素，成為了必然發展趨勢。作為水利工程設計人員，在設計時，不僅要符合水利工程設計原理，還需融入生態因素，實現人、水資源共同和諧發展。本文以保護生態環境為理念，在水利工程設計中融入生態學原理，并在引入生態水利工程概念基礎上，探究生態水利工程設計原理，促進水利工程與生態環境的和諧發展。

【關鍵詞】生態水利工程；概念；設計原則

0.前言

水利工程作為一項綜合性工程，其修建主要目的是為了開發使用水資源及消除水害。根據服務對象將水利工程進行劃分，水利工程主要存在目的有防洪、農田、水力、港口與航道、排水與供水、環境及海圖圍墾等工程，即集發電、灌溉、供水和防洪為一體綜合性服務工程項目。修建水利工程需對魚道、水閘、渡槽、渠道、堤、壩、進水口和溢洪道等建筑物進行修建來實現既定目標，而水利工程的修建在給人們生活帶來利益的同時，也不可避免存在諸多不利影響，對生態環境造成不同程度的損害。因此，設計水利工程時務必要統籌兼顧環境、社會、經濟等因素，保持水利工程建設與生態環境的平衡，以可持續發展觀為導向，引進生態水利工程概念，探究生態水利工程設計原則，促進人與自然和諧共處。

1.生態水利工程的概念

隨著生態環境被人們日益重視，生態學概念已被逐步引用到各行各業。生態水利工程作為一門正在發展探索新學科，它是在水利工程學科基礎上發展，主要探究的是水利工程建設在合理利用水資源和滿足人們各類需求前提下，統籌兼顧生態健康及可持續發展，并以結合生態學理論、原理和技術方法來確保生態、經濟、社會效益的和諧共存。[1]生態水利工程大體包括四個內容：（1）生態水利工程在開發水利途中，要首先考慮生態系統，以不影響當地生態環境為導向，將水利工程結合到當地生態系統里，將水利工程看作生態系統中不可或缺重要部分；（2）由于傳統水利工程在建設途中，會嚴重影響著當地生態環境，基于此生態水利工程建設在進行時，要防止建設途中對生態環境的相關影響；（3）在生態水利工程施工完畢并投入運行后，要按照當地生態規律調節控制水資源，避免強制性打破原有生態規律現象發生，這要求生態水利工程運行不僅要滿足實際情況，還需綜合考慮當地的生態規律以及水利資源的調配方法；（4）在選擇生態水利工程建設地址時，要將對生態系統的影響大小放在首要地位，選址選在對生態系統有著較小影響作用的地方，如此一來就可減少建設途中和今后生態水利工程在運行時對生態系統影響程度。

2.生態水利工程的設計原則

2.1安全、經濟性原則

生態水利工程作為綜合性、復雜性工程，治理河流時，要在符合水文學、工程學規律基礎上，確保工程建設耐久、安全和穩定。建設生態水利工程要以設計規范為標準，嚴格遵守，保證工程能抵抗侵蝕、冰凍、干旱、洪水等災害。[2]對生態水利工程進行設計時，要以河流斷面為設計依據，并統籌兼顧河流泥沙沖刷能力和運輸能力，探索河流變化中規律特征，確保生態水利工程耐久和持續性。因無法事前把握生態演替過程，工程設計具備風險性，故而設計要遵守風險最小、利益最大設計原理，利用經濟工具分析生態水利工程，以檢測和評估生態系統為基礎，結合河流生態體系自復能力，設計投入最少，產出最大技術方法。

2.2河流環境多元化原則

河流中存在不同類型植物與動物，只有保障河流環境多元化才能確保生物維持多樣化。生態環境多樣化不僅包含河流形狀，還包括土壤情況。河流的生態系統主要由氣、水相結合，具備縱向滲透性和橫向生物多樣性，而水陸與水氣間密切關系組成了生態環境系統，因河流系統的異質性，使得水文脈沖、水質、水深、水溫、流速和流量處在不斷變化中。[3]又因河床材料的異質性，使得生態環境具備多樣性特點，進而河流周圍生物群落在朝著多樣化方向不斷發展。而科學技術發展的突飛猛進，擴大了水利工程建設規模，大規模河流治理工程，導致河流走向了渠道化、非連續化、單一化發展道路，生物群落種類在日益減少，河流生態系統在逐步退化。基于這種情況，生態水利工程要將生物維持多樣化看作設計原則，并在設計途中，保護河流原有多樣化物種和生態環境，降低河流渠道化、非連續性特征，確保生物群落生存環境良好。

2.3生態系統修復原則

河流在與周圍鄉村、城市、森林、田地構成生態系統的同時，自身也為河流生態體系。基于這種背景，河流是生物生存重要場所，河流生態系統不僅包括生物系統和水文系統，還包含人造工程設施系統等。河流始發地到終點站所有地帶地下水和地表水構成了水文系統，水文系統與生物系統一起構成河流自然生態系統。此外，人類活動和人類工程設施會對水域生態系統造成一定影響，一旦水域生態體系遭到危害，就需整合性探究各類影響因素，在充分利用河流自身修復能力、整個水域修復能力基礎上，清晰掌握生態系統中各要素特點，根據要素間共同作用來歸納河流系統綜合修復方案。

2.4生態系統自我恢復原則

生態系統自我恢復力主要表現在適應生態發展上，即為適應生態環境，在生態環境選擇中存活物種，尋找能促進其生存的能源條件和生存環境。根據生態系統自我恢復力，自然界在選擇適應生態發展物種基礎上，構建合適生態體系。對此，生態水利工程設計要有效控制河流，結合生態理念，以自然觀念為導向，促進河流其自我修復力的充分發揮，確保人與自然和諧共處，并根據建設地址實際狀況，參照河流自然、美學價值來制定設計方案。具體設計中，要以大尺度景觀作為基礎，避免短時期、小尺度景觀，大尺度對河流自我修復有著重要影響，而小尺度景觀對河流自我修復不利。[4]景觀整體性要求著眼于生態系統結構與功能，掌握不同生態體系各要素間作用，來提出整體性、綜合性修復河流生態系統設計方案。

2.5反饋調整原則

設計生態水利工程雖在結構上與河流生態系統相統一來確保生態系統可持續發展，但具體執行中，卻不可一味按照既定目標來執行，要根據自身特性來不斷發展。河流生態在修復中難免會遭受人類干擾，對此可采取監控技術，監控生態變量，促進生態走向良好發展方向。因生態、社會系統在時間和空間上都存在不確定，且生態系統不僅會受到自然系統影響，還會受到人類系統影響，生態水利工程設計發生轉變成為了必然，要求采取反饋調整方法，按照既定流程來設計。 生態水利工程建設中監測要貫穿始終，成為工作開展基礎，并按照完整歷史數據和監測資料來有效評價，追蹤河流生態結構與功能，預測發展方向。評價中可采取參數比較方法，可通過比較河流初期狀況，或其他條件類似生態水利工程，來得出評價結果。

綜上所述，隨著人們對環境保護的日益重視，生態理念被融入到了各行各業。由于傳統水利工程建設重點放在了人類生活便利上，忽視了對生態環境的負面影響。對此，生態水利工程概念的提出成為了必然，它轉變了傳統水利工程設計理念，在水利工程建設中融入了生態學原理，講究的是人與自然的和諧發展，并以可持續發展觀為導向，制定生態水利工程設計原則。

【參考文獻】

[1]賈振周，崔方方，王宇英，楊冰.淺論生態水利工程的基本設計原則[J].中國科技財富，2011，（24）：71-71.

[2]武慶玲，劉春秀.生態水利工程設計初探[J].輕工設計，2011，（06）：123-123.

[3]王光林，廖強.試論生態水利工程的基本設計原則[J].中國科技博覽，2012，（09）：201-201.

[4]武丹.試論生態水利工程的基本設計原則[J].華章，2012，（14）：300-300.