生態(tài)水利工程的規(guī)劃設計基本原則

朱春紅，高峰哲

(1.五常市龍鳳山灌區(qū)管理局，黑龍江五常150208;2.五常市水務局，黑龍江五常150200)

0 前言

隨著社會的發(fā)展和人們對于自然生態(tài)認識觀念的不斷轉變，將水利工程建設與生態(tài)環(huán)境保護相結合已經(jīng)成為時代發(fā)展的必然方向，而生態(tài)水利工程正好符合了時代發(fā)展的要求，是一門順應時代發(fā)展潮流的學科。但是我國生態(tài)水利工程的建設水平還非常的低，與世界上其他國家相比還有一定的差距。所以我們要發(fā)展生態(tài)水利工程，就必須要借鑒世界其他發(fā)達國家的建設經(jīng)驗和技術，再根據(jù)我國的實際情況因地制宜的去發(fā)展適合我國生態(tài)環(huán)境特點和水利工程建設的技術和方法。要建設水利工程如果單從工程學的角度來考慮的話，主要注意的是技術層面，只考慮河流的流向、位置等問題。而要從生態(tài)學的角度就要注意生態(tài)保護。所以說生態(tài)水利工程是一項符合生態(tài)和工程建設需要的學科，一定要注意其發(fā)展，尤其是其設計的基本原則。

1 生態(tài)水利工程簡介

生態(tài)水利工程從表面上來看就很明顯是包括生態(tài)和水利工程兩方面的內(nèi)容，不過生態(tài)水利工程主要側重的還是水利工程方面，其學科基礎主要是由工程力學和水文學構成的，生態(tài)學只是在工程學發(fā)展的同時需要兼顧的學科。目前生態(tài)水利工程規(guī)劃設計的主要對象是水文系統(tǒng)相關的設計，而沒有注意生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和對生態(tài)系統(tǒng)的未來預期等潛在的風險。對于目前的生態(tài)水利工程來說，其下一步的發(fā)展目標和發(fā)展方向就是應該密切和生態(tài)學相結合，將生態(tài)學的理論和方法運用到水利工程的建設上來，進一步將水利工程學與生態(tài)學密切的結合在一起，改善水利工程規(guī)劃的設計理論，這樣也就形成了一門新的分支學科——生態(tài)水利工程學［1］。該學科的出現(xiàn)的發(fā)展，既能夠滿足人們在水利工程建設方面的需求，又能夠將水域生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)發(fā)展等思想真正運用到社會實踐中來，其內(nèi)涵主要是:對于新建的水利工程來說，在進行傳統(tǒng)水利基礎設施建設的同時又注意與河流生態(tài)系統(tǒng)恢復和保持相結合;對于已建工程來說，主要指的就是對于那些受到危害或者是嚴重破壞的河流進行生態(tài)系統(tǒng)的全面恢復和保護。所以，生態(tài)水利工程作為符合社會需求和發(fā)展方向的一門學科來說，它將和傳統(tǒng)的清污治污工程、生態(tài)產(chǎn)業(yè)、環(huán)境立法以及資源管理等不同方面的工作內(nèi)容密切的聯(lián)系在一起，為河流生態(tài)環(huán)境的改善和水利工程建設的科學規(guī)劃提供有利的支持。

2 當前生態(tài)水利工程設計工作面臨的困難

2.1 當前的生態(tài)水利工程設計缺乏基于不同區(qū)域的評價標準和設計方法

生態(tài)水利工程對于工程的服務目標具有明顯的地域性區(qū)別，因為對于不同地區(qū)的生態(tài)環(huán)境來說它們都具有自己的特點，所以生態(tài)水利工程每個地區(qū)也應該具有不同的特點，必須因地制宜的進行設計和規(guī)劃。對于我國的生態(tài)水利工程建設來說也有了一些大體的方法和設計標準，但是對于不同地區(qū)的工程來說就沒有具體的設計指標和參考模式。因此，對于我國現(xiàn)階段的生態(tài)水利工程的設計和建設來說還具有很大的問題，最主要的就是缺乏針對于不同地區(qū)生態(tài)環(huán)境特點的把握以及因地制宜的不同設計方案，這也是下一步工作中應該主要解決的問題。

2.2 生態(tài)水利工程設計工作的目標和標準的確定比較難

對于生態(tài)水利工程來說其建設的目標和任務與原有單一的水利工程建設來說有所不同，它更加注意維護和保證生態(tài)環(huán)境的健康和發(fā)展，主要任務和目標就是實現(xiàn)人類和生態(tài)系統(tǒng)的和諧相處［2］。所以基于這種特殊的任務，生態(tài)水利工程建設的第一步就是確定好設計的目標和建設標準，對于工程要達到的標準都要有一個具體的量化。目前我國的生態(tài)保護工作的目標還都處于定向描述的階段，沒有明確的目標和標準，也沒有具體量化的一些要求，所以這也就給工程的予期目標和標準的建設以及工程的建設質(zhì)量都帶來了一定的困難。

2.3 生態(tài)水利工程設計缺少生態(tài)水文測驗資料

對于工程的建設來說，一些前期必備的資料是必不可少的，生態(tài)水利工程建設依然如此。生態(tài)水文的測驗資料是生態(tài)水利工程設計的關鍵和重要參考內(nèi)容。如果不能從水文測驗站的觀測資料去分析水文過程對生態(tài)過程的正負影響機理，就很難基于生態(tài)系統(tǒng)的自組織規(guī)律尋求生態(tài)水利工程的設計理論、方法與技術參數(shù)。當前，我國水文測驗工作相對落后，水文測驗站還不能適應當前生態(tài)水利工程設計對資料的需求。有關生態(tài)水文站方面的設計與布局在我國還未正式開展，國內(nèi)也少有報道，不過我國已經(jīng)提高了對這方面工作的重視程度，經(jīng)過一段時間的努力也會有一定的發(fā)展的。

2.4 生態(tài)水利工程設計技術人才匱乏、高水平的設計不易

不管對于什么類型的工程來說，人才都是工程建設中必不可少的關鍵組成部分。實現(xiàn)生態(tài)水利工程是水利工程和生態(tài)學的有機結合，需要生態(tài)水利工程的設計人員不僅具備水利工程設計的知識和經(jīng)驗，還要具備生態(tài)保護和生態(tài)恢復學的理論和知識。以往的人才培養(yǎng)目標和方向，使兩者分屬于不同的學科與專業(yè)，具有兩方面綜合知識和設計能力技術人才匱乏，加之生態(tài)水利工程的實踐活動的經(jīng)驗缺乏，可以參考與借鑒的設計項目有限，難以保證生態(tài)水利工程的設計水平和質(zhì)量。

3 生態(tài)水利工程的基本設計原則

3.1 工程安全性和經(jīng)濟性原則

生態(tài)水利工程是一種綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運以及旅游等需求，也要兼顧生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性的需求。生態(tài)水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態(tài)學原理。

生態(tài)水利工程的設施必須符合水文學和工程力學的規(guī)律，以確保工程設施的安全、穩(wěn)定和耐久性。工程設施必須在設計標準規(guī)定的范圍內(nèi)，能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征，動態(tài)地研究河勢變化規(guī)律，保證河流修復工程的耐久性。對于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟合理性分析，應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態(tài)演替的過程和結果事先難以把握，生態(tài)水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規(guī)劃設計中需要進行方案比選，更要重視生態(tài)系統(tǒng)的長期定點監(jiān)測和評估。［3］另外，充分利用河流生態(tài)系統(tǒng)自我恢復規(guī)律，是力爭以最小的投入獲得最大產(chǎn)出的合理技術路線。

3.2 生態(tài)系統(tǒng)自設計、自我恢復原則

生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。自組織的機理是物種的自然選擇，也是說某些與生態(tài)系統(tǒng)友好的物種，可以經(jīng)受自然選擇的考驗，尋找到相應的能源和合適的環(huán)境條件。將自組織原理應用于生態(tài)水利工程時，生態(tài)工程設計與過去水工設計有本質(zhì)的區(qū)別。像設計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設計，建筑物的幾何特征、材料強度都是在人的控制之中，建筑物最后可以具備人們所期望的功能。河流修復工程設計與此不一樣，生態(tài)工程設計是一種“指導性”的設計，大概說是幫助性設計。依靠生態(tài)系統(tǒng)自設計、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結構，從而完成設計和實現(xiàn)設計。

3.3 堅持與環(huán)境工程設計進行有機結合

生態(tài)水利工程是一門綜合性較強的學科，所設計到的學科內(nèi)容相對較多一點。對于其設計來說就要充分吸收環(huán)境科學、生態(tài)學與工程學理論和技術的有機結合，這樣的目的就是達到水量和水質(zhì)同步的科學配置。對于我國現(xiàn)在水環(huán)境不斷污染和惡化的現(xiàn)實環(huán)境來說，生態(tài)水利工程更應該與我國水污染的防治工程結合起來。此外，因為水利工程建設中所涉及到的水量一般都比較大，而且隨著季節(jié)的變化其水量的變化也比較大，所以這也給生態(tài)水利工程建設帶來了很大的困難。如黑龍江省扎龍濕地補水工程，雖然實現(xiàn)了連續(xù)幾年的補水，但由于水質(zhì)不符合濕地水質(zhì)要求，導致濕地水域中底棲生物明顯減少，部分物種消失，一些遷徙水禽不在此處停留。［4］為了減少早田排水挾帶泥沙或污染物進入下游湖泊或天然濕地，可以在進入湖泊或濕地的過渡帶設計生態(tài)處理溝渠或氧化塘。而水田排水溝渠可以在植物生長季節(jié)充分蓄水，利用人工溝渠濕地對有機污染物質(zhì)進行降解。在缺水地區(qū)種植水稻，特別是在開采地下水種植水稻的地區(qū)，應當進行以水量高效利用與水質(zhì)凈化為目的的生態(tài)水利工程設計。而這種設計思路來源于水污染的自然穩(wěn)定處理理論與工藝。

4 結語

生態(tài)水利工程是一門將生態(tài)學和工程學很好的結合在一起的一門學科，也是將人與自然和諧相處的思想很好的運用于實際的學科。該學科最主要的特點就是順應了人類和時代發(fā)展的需要，我國雖然說在這方面技術起步的比較慢，不過目前也越來越重視該學科的發(fā)展，尤其是對于在生態(tài)水利工程設計原則方面存在的問題，也在運用大量的人力物力去研究，借鑒了許多國外的先進經(jīng)驗和技術方法，也初步形成了一些設計原則，雖說還不太完善，不過在將來的不斷研究和發(fā)展中，最終會取得比較大的進步和提高。

［1］蔣振華.我國現(xiàn)階段生態(tài)水利工程學的發(fā)展［J］.中國科學工程，2009(03):25-26.

［2］李思靜.生態(tài)水利工程的設計原則［J］，中國科學工程，2011(08):45-47.

［3］周向偉.淺議生態(tài)水利工程規(guī)劃設計的基本原則［J］，浙江大學學報，2010(03):15-18.

［4］李祥坤.生態(tài)水利工程學［M］.北京:中國人民出版社，2007:201-253.