生態水利工程的規劃設計研究

摘 要：生態水利工程是水利工程學與生態學相結合的新學科。在生態日漸惡化的今天，發展生態水利工程是順應時代的必然選擇。我國生態水利工程處在起步較慢的狀態。在這種情況下，要對我國目前的生態水利現狀進行反思，并進一步地探索出符合我國具體國情的生態水利工程。

關鍵詞：生態水利工程；規劃設計；生態水文

現代社會中，水利工程在防洪、發電、灌溉、養殖、航運等方面都扮演著無可替代的角色，在保障經濟平穩發展、人民生活安定方面發揮著巨大的作用。然而，這種人為的改變地貌的方式同時也對生態環境有著雙重影響。因而水利工程建設需要與生態環境保護結合起來，即建設并發展生態水利工程。

1 生態水利工程的內容

生態水利工程以水利工程為側重，同時包括水利工程和生態學兩方面內容[2]。其學科基礎為工程力學和水文學，同時兼顧生態學。該學科利用生態學的一些理論和方法進行設計，使工程水利建設既能夠滿足人們生活生產的實際需要又能夠保證水域乃至整個生態系統能夠健康可持續地發展下去。生態水利工程的內涵主要是：對于準備新建的水利工程，在進行傳統水利工程建設的同時要十分注意結合河流生態系統的恢復和保持；對于已經修建完成的水利工程，要對受到危害或者嚴重破壞的河流進行生態系統的恢復和保護。

2 我國當前生態水利工程建設

2.1 生態防洪工程建設

生態防洪工程建設主要有河道堤防建設和城市防洪工程與城市景觀一體性建設。生態防洪工程在河道堤防建設中要求不僅要滿足傳統河道堤防的排澇、防洪、航運、灌溉等的需要，同時要注意水與周邊環境、水生物的關系。而在城市防洪工程建設中除了要考慮防洪，同時在設計中還要與城市環境融為一體，達到美化、綠化、亮化的目的。

2.2 生態開源工程建設

我國生態開源工程主要有水庫汛限水位的提高即洪水資源化工程、涵養水源工程和地下水源工程建設。我國目前現有水庫8.5萬座。其中有的水庫在建設時所用的依據為“75·8”暴雨，100年一遇設計，1000年或2000年一遇校核[3]。在我國加大對病險水庫除險加固力度后，這些水庫的汛限水位都相應提高。可以利用洪水資源達到緩解水資源的供需矛盾，同時也能更有效地恢復庫區水的生態平衡。

生態水利建設的主要措施就是涵養水源。依靠自然的力量對已經退化的生態進行自我修復。這也是符合我國生態建設任務和我國基本國情的一項工程。

2.3 生態環境工程建設

生態環境工程建設主要有跨流域調水工程和生態補水工程。通過跨流域調水的方式即全流域合理配置和統一調度，黃河自2000年起已有10余年實現了大旱不斷流。博斯騰湖下游經塔里木河連續3年4次的調水，干枯20多年的大西海子水庫又重新過流。黑河自2000年分水成功至2008年累計跨省際分水88億立方米。因黑河的水源補給內蒙古阿拉善盟額濟納地區被譽為活化石的胡楊林面積由原來的39萬畝增加到44萬畝。胡楊林保護區內的植被覆蓋率因此提高了30%，已達到70%以上。

生態補水工程主要是實施水源調度向湖庫補水，從而滿足魚類、水生植物、浮游生物和鳥類生態鏈最低用水需求，進而緩解因干旱引起的河庫干枯情況及工農業及生活污水等未經任何處理即排入河庫造成水資源污染而引起的生態問題。

3 生態水利工程設計所本循的基本原則

3.1 工程安全性與經濟性原則

生態水利工程不僅要滿足人類生產生活需要同時也要可持續發展，既要符合水利工程學原理也要符合生態學原理[4]。工程在設計時必須遵循水文學及工程力學的規律從而確保工程的質量及安全。從生態學的角度分析，要遵循風險小而收益大的經濟性原則。因而在設計時要注重生態系統的長期定點監測和評估，并能合理地利用生態系統的自我恢復能力，力爭在最小的投入上取得最大的收益。

3.2 生態系統自設計、自我恢復原則

生態系統的可持續性表現之一為生態系統的自組織性。而自組織的機理是物種的自然選擇。這種功能發生在生態系統的種群之間，經受住自然考驗的物種被留存下來，并尋找到相應的能源和適應的條件。這樣生態環境就可以支持一個種群能夠具有足夠的數量并進行繁殖。生態水利工程在設計時要依靠這種生態功能，利用這種自然界已經選擇合適物種并形成的合理結構來完成。

3.3 設計要遵循景觀尺度和整體性的原則

生態水利工程設計和管理要在大景觀尺度、長期和可持續的基礎上進行。而在小范圍的生態修復上不僅效率低并且不易成功。因而河流的生態修復要在大的景觀尺度上開展。除此之外，生態水利工程要從生態系統的結構與功能出發，充分考慮到生態系統各要素之間的交互作用，提出修復河流生態系統的整體、綜合的方法。而不能是 “頭痛醫頭，腳痛醫腳”的僅僅修復單一動物或河岸植被的局域性方法。此外，還要注重水域和生態環境的易變性、流動性及隨機性的特點，以及生態環境邊境的動態擴展問題。

3.4 生態水利工程設計要循序反饋調整式的原則

生態水利工程設計主要是對成熟的河流生態系統進行模仿，盡最大限度地形成一個人工參與下的健康、可持續的河流生態系統。河流生態的修復工程，并不是將之恢復到沒有人類干擾的河流原始狀態，可以理解為這種河流生態系統恢復是力爭使生態變量是現有科學水平可以達到的最優值。從而避免河流生態系統在人類活動的脅迫下進一步的惡化。考慮到生態系統和人類社會系統在時間與空間上常具有不確定性，生態水利工程的設計就不能如傳統水利工程那樣進行確定的設計，應按照“設計-執行（包括管理）-監測-評估-調整”的流程反復循環進行設計。能夠充分調動科學家、管理者、當地居民及社會各界的積極性，提高設計的科學性與實用性。

4 生態水利工程設計的基本理論與方法

4.1 水文過程的分析與計算要基于生態水文與工程水文

當前的工程設計中應用生態水文的設計并不多。這與從事二者工作的人員分屬于不同領域有關，且生態水文的工作者并不從事實際的水利工程，因而在設計上往往會脫離實際情況。而生態水利工程服務對象非常廣泛，如林業、草原、農業、消防等。在設計時必須清楚生態目標對水源的要求和規律，才能使生態水利工程更科學更實用。

4.2 識別生態水利工程可能會影響的關鍵生態敏感目標

生態水利工程在設計時要準確地識別出工程所直接和間接影響的生態目標，并在工程規劃階段就予以考慮并提出初步的解決方案。同時還要注意在設計中對流域生態敏感點加以考慮。

4.3 注重于環境工程設計的有機結合

生態水利工程設計要和環境科學與工程的理論技術進行有機的結合，達到水量與水質能夠同步科學配置，尤其是要與水污染防治工程的有機結合。水利工程的水量一般較大且隨季節變化的非常明顯，因而生態水利工程設計在實施時可能會存在較大的挑戰與阻力。為了克服這種困難，施工時要因地制宜地制定出合理的方案，保證工程的順利實施。

5 結束語

我國當前正是水利水電的高潮建設時期。生態水利工程將水利工程與生態學結合起來，不僅滿足人類社會的需要同時也保證了水域生態系統能夠可持續健康的發展，是一門能促進人與自然和諧相處的學科。

參考文獻

[1]蔣振華.我國現階段生態水利工程學的發展[J].中國科學工程，2009.

[2]李思靜.生態水利工程的設計原則[J].中國科學工程，2011.

[3]周向偉.淺議生態水利工程規劃設計的基本原則[J].浙江大學學報，2010.

[4]邵蕾，李麗.淺談生態水利工程的規劃設計基本原則[J].民營科技，2011（8）：245-246.