探討生態水利工程的基本設計原則

江紅敏

摘 要：生態水利工程學從屬于水利工程學，其目的在于探究在滿足人類社會發展的同時，如何兼顧水域生態系統的平衡發展。在本文中，筆者從當前水利工程的優勢與不足入手，闡述生態水利工程的設計原則，從而為該方面的工作者提供有價值的參考資料。

關鍵詞：生態水利工程 基本設計原則 水利工程學

在以往的水利工程學中，人們多側重于自身的需求，對生態方面有所忽視，進而導致很多生態問題出現。人們在對這些生態問題反思與改進后，推出了生態水利工程。生態水利工程以可持續發展為理念，通過多種技術手段，改變以往粗放式的建筑方式，將水利工程和生態工程有效地融合在一起，實現人類社會與生態環境的共同發展。

1.水利工程的優勢與不足之處

水利工程對于人類社會的發展具有重要意義，其優勢重要體現在如下方面：一是水利工程能夠大幅度提高水資源的利用率；二是在水利工程下，很多人工湖泊出現，對城市夏季高溫有顯著的調節作用；三是水利工程能夠儲備一定量的水資源，實現水資源的調用，滿足人類社會的生產與生活需要；四是水利工程能夠有效地減少水土流失的現象。

盡管水利工程給人類社會的發展作出了巨大貢獻，但其也產生了諸多不利影響，主要表現為：一是水利工程給上游的生態環境帶來一定影響，在建設的過程中，上游水面會升高很多，原本為陸地的部分可能會成為水庫或濕地，陸地上的景觀也會淹沒；二是水利工程給下游的生態環境也帶來嚴重的影響，下游很有可能出現浮游生物惡性繁殖的狀況；三是水利工程會給自然生物帶來嚴重的影響，影響其正常的繁衍。比方說，很多魚類都在上游產卵，在水利工程的影響下，其無法到上游產卵，嚴重時會出現物種滅絕的后果；四是水利工程會給周邊地貌帶來很大影響，地質穩定性被破壞，使得自然災害頻發。除了這些以外，水利工程還會帶來深層次的影響，如水文形勢等。興建的水壩改變河流的流速、水深等，水體自凈能力有所下降，水體密度、水體溫度都發生變化。倘若水壩位于上游，那么河道內徑流量就會增加很多，徑流的速度會降低，使得水體流體變化，甚至導致地殼運動更為活躍，引發洪水與地震等嚴重災害。

2.生態水利工程的基本設計原則

（1）整體性原則

在對河流生態進行修復規劃的時候，倘若只是在小范圍內進行短時間修復，那么生態效率將難以提高，修復效果也大打折扣。所以，在設計生態水利工程的過程中，應從大景觀的角度出發，只有這樣，生態效率才能夠被恢復，修復效果才比較理想。從整體的角度來看，這是依托于生態系統的結構與功能，在各種要素相互作用的基礎上，制定出的河流生態系統修復的方案。該方案具有極強的綜合性，并不簡單的植被修復。生態學領域下的景觀尺度涵蓋時間與空間兩方面。在河流修復的過程中需要采用大尺度景觀，這是由于：一是水域生態系統是由多個子系統構建而成的，其包括生物系統與人造工程設施系統。這些系統和生物系統有機融合在一起，共同組建了整個生態系統。如果水域系統被破壞，單純從河道而進行生態修復是難以達到修復效果的，相關人員必須靠綜合各種因素之間的作用關系而制定出可靠的修復方案。二是在進行生態系統修復的過程中，必須考慮水域生態環境的多種特性，如隨機性、流動性與可變性等，因為這些特性直接對生物種群產生影響。三是在設計的過程中要考慮河流生態系統的開放性。河流生態系統本身會與周邊生態系統進行物質交換，所以僅對河流進行生態修復是難以達到修復效果的。四是河流生態修復需要一定的時間，并非一蹴而就的。相關資料顯示，要重建或修復一個濕地，所耗費的時間大約為15年到20年。所以，相關部門與工作人員應做好充足的準備，對所修復的河流進行長時間的監測與管理。綜上所述，在進行生態水利工程設計的過程中，必須立足于整體，做好長期性的規劃，綜合考慮各種因素，制定出大尺度的景觀方案。

（2）充分利用生態系統自我修復的原則

和以往的水利工程相比，生態水利工程在考慮水利工程的相關原則外，還要充分考慮生態系統本身的自我修復能力，最大限度地促進生態系統的可持續發展。要想實現這一點，單純地依賴人工建筑物是不可能的。事實上，任何一個生態圈的出現都是經過了漫長的自然考驗的，是各方面因素相互作用的最終結果，其往往具有極強的修復能力。因此，在設計生態水利工程的過程中應充分利用生態系統自我修復的功能，否則單純依靠人為力量，很有可能會適得其反，導致生態環境的進一步惡化。最有效的路徑是，將人為力量和大自然有效地結合在一起，充分利用生態系統的組織功能，由大自然的選擇恰當的物種。在這一方式下，一方面生態系統的修復效果顯著提升，另一方面能夠節約大量的成本，兼顧經濟效益與生態效益，實現雙贏。

（3）保護水體環境多樣性的原則

對于生活群落來說，非生物環境會對其產生多種影響。也就是說，某一地區，倘若其自然環境具有多樣性，那么其生物也會具有多樣性。通常，這種多樣性強的生態系統具有很強的適應性，可以應對一系列的外部變化。如果水利工程導致水體內部環境趨于單一化，那么其自身適應能力將會大幅度下降，難以抵御外界的變化。這樣一來，生態系統的功能也會逐步喪失。所以，在設計水利工程的過程中，相關設計人員應充分了解水域情況和周邊生態環境，推出合理的設計方案，并從多方面對設計方案進行反復論證。只有這樣，生態水利工程才會修復與改良生態系統，造福人類。

3.結束語

在當前社會下，人們的環保意識不斷提高，生態水利工程開始出現。和以往的水利工程不同，生態水利工程從水域的生態環境出發，充分考慮多種因素，有效地利用生態系統的自我修復功能，實現經濟效益與生態效益的雙贏。在設計生態水利工程的過程中，設計人員應立足于整體，構建大尺度景觀，充分利用生態系統自身的功能，在確保生態系統多樣化的前提下，推出合理的生態水利工程設計方案。

參考文獻：

[1]王海龍.生態水利工程設計問題分析[J].工程技術研究，2017（01）.

[2]曹斌.水利工程建設對生態環境的影響[J].農業開發與裝備，2016（02）.