生態水利理念在中小河流治理工程中的應用

羅小兵

摘 要：生態水利理念是護坡、生物學以及生態學的交叉學科，其研究的重點主要包括水動力對水生態系統的作用機制以及水生態健康的水力調控技術。除此之外，水動力條件對物質生物地球化學過程的影響、生態系統中物種構成、生態功能效應、水生態系統演變對水力的影響等都屬于生態水利理念研究的內容。進行中小河流治理工程中生態水利理念的影響研究，本文開展生態水利理念在中小河流治理工程中的應研究，將深入探討生態水利理念在中小河流治理工程生態環境效應模擬調控中的應用。

關鍵詞：生態水利理念 中小河流治理工程 生態環境效應 模擬調控

近些年來，社會用水需求量的增加以及水污染的日益嚴重使得水利事業受到了較大的影響。當前，我國加大了中小河流治理工程的建設力度。而工程建設必然會對周邊生態環境帶來一定的影響，為了將負面影響控制到最低，有必要加強對生態水利理念的研究，為工程生態環境效應模擬調控提供幫助。

1.生態水利理念概述

生態水利理念是20世紀90年代興起的一門交叉性學科，致力于研究水動力學和水生生態系統動力學之間的相互作用。實際上，生態水利理念是環境護坡的一個分支，其研究范圍覆蓋了生態流量、水環境、生境修復等多個方面。目前，生態水利理念領域每兩年會召開一次國際性大會，且形成了專業的國際學術期刊。

結合生態水利理念的發展來看，其研究內容大致可以概括為兩個方面：其一，水文情勢和水動力條件變化對水生態系統的影響。例如，人類的中小河流治理工程建設活動會對自然河流的能量場、生物場等產生破壞，進而對生源要素在河流中的生物地球化學行為造成影響，最終結果就是河流生態系統的功能以及其中的物種構成會發生一定的變化。其二，生態系統演變對水力情勢的影響，如河流岸邊帶植被格局的演變對河流水動力產生的影響等。

生態水利理念進行上述兩個方面研究的目的是為中小河流治理工程建設提供服務，使水工建筑物設計和建造中選擇合適的技術，最大程度的避免建造活動對生態系統帶來了的不利影響。基于此，生態水利理念的研究滿足于生態水工的實際需求。

生態水利理念在中小河流治理工程生態環境效應模擬調控中發揮著重要的作用，為了應對能源危機，世界各國都在加快進行能源開發的探索，我國現階段的能源戰略是大力發展水電。原因在于我國水電儲量豐富，擁有巨大的開發潛力。目前，我國水電開發需要解決關鍵性問題主要包括兩個方面，分別是移民和生態環境保護，而基于水電開發的生態環境效應和調控技術則是生態水利理念研究的重要內容。

結合近些年國外水電開發生態環境研究方面的成果來看，該領域研究的重點包括三個方面：其一，水動力對生物的作用機制以及生態系統效應。其二，工程運行對河流生態系統的凈損益。其三，工程生態優化設計和運行技術。結合研究中遇到的難點來看，水電開發中生態水利理念研究的關鍵點集中在響應機理、模擬方法、調控技術以及體系構建等方面。

2.開展生態水利理念在中小河流治理工程中的應用研究的重要性

以新豐縣回龍河治理工程的開展為例，首先，河流治理管理相關法規制度不完善。完善的法律法規體系是河流治理管理工作有效開展的重要保障，由于制度法規不完善，導致具體工作開展的過程中缺乏足夠的支持，很多實際問題都缺乏合理有效的處理措施。同時也對河流治理工程的建設帶來了一定的負面影響。其次，對河流治理技術創新的支持力度不足。目前，我國政府對河流治理技術創新的支持力度稍顯不足，缺乏必要的扶持政策，技術創新缺乏動力，以至于很多新的污染形式得不到有效的處理，導致污染現象不斷加重。

3.生態水利理念在中小河流治理工程中的應用

3.1為河流治理技術創新營造良好的客觀條件

河流治理技術創新是提高河流治理管理能力的有效舉措，想要真正實現這一途徑，必須對傳統的管理觀念進行轉變，積極采用創新技術和方法手段對實際問題進行解決。在此過程中，政府必須充分發揮自身的積極作用，加強對河流治理技術創新的重視，通過各類鼓勵扶持政策為河流治理技術創新構建良好的外部環境，設置一定的獎勵措施激發廣大技術人才的創新積極性，并對有效的創新行為進行表彰，將更多的社會目光集中到河流治理技術創新領域。除此之外，還應加強對創新型人才的培養，為技術創新奠定堅實的基礎。為了推動河流治理技術創新的持續開展，我國必須加大在該領域的投入力度，其中最重要的就是資金投入。河流治理是一個不斷發展進步的專業，河流治理技術的發展需要穩定的資金支持，對此，國家和政府除了要出臺相應的政策科技補貼之外，需要構建覆蓋廣泛的資金投入渠道，在基層建立河流治理技術科研平臺，一方面通過資源共享為河流治理技術創新提供支持，另一方面則加快技術成果的轉化速度。同時，設立專項科技研發預算，在河流治理工程建設中，要撥出一部分的資金用于技術創新。

除了資金方面的支持之下，還應盡快完善我國河流治理管理制度，構建完善的河流治理管理體系。現階段，我國很多基層地區都存在河流治理法律法規制度不完善的情況，對河流治理技術創新造成了較大的阻礙。同時由于重視不足，現有的規章制度也無法得真正的落實。必須盡快解決這些問題，才能使我國河流治理管理工作逐步擺脫困境，獲得新的發展。

3.2結合生態水利模型調控治理方案

生態水利理念模數值模型，指的是中小河流治理工程生態效應定量評價和調控技術。利用生態水利模型，可以為工程生態效應分析提供關鍵數據，進而優化治理方案。生態水利理念模型反映的是水文動力模塊和生態動力學模塊以及兩者之間時空耦合的過程，可以體現兩者的關系。

其一，基于元胞自動機的岸邊帶植被演替模擬。中小河流治理工程運行會對河流水位造成影響，例如水庫運行會在庫內形成較大的消落帶，并在壩下河道形成更寬的岸邊帶，水位變化會對岸邊帶植被格局造成影響，為了保障生態系統穩定，就需要對岸邊帶以及消落帶植進行合理配置，對水庫調節作用下的演替情況進行模擬預測。具體需要構建基于非結構元胞自動機植被模型結合模型調整岸邊植物，以此實現對全局變化下河流岸邊帶植被格局受到的影響進行模擬，同時通過水動力模塊對水流因子進行模擬。植物動態則采用基于非結構網格的元胞自動機模式模擬，將模擬結果反饋到水動力模塊中。

其二，基于個體的魚類動態模型。基于個體模式，和水動力模型進行耦合， 重點研究水流條件變化下魚類種群量及其分布情況受到的影響，形成耦合了二維水動力模塊的魚類動態模塊以及基于個體的魚類動態模塊。水動力模型和魚類動態模型最好采用同一套網絡，這樣可以避免空間耦合問題，將注意力集中在時間過程的耦合。在具體耦合過程中，水環境模型中輸出的水環境因素模擬值會實時傳遞到魚類動態模型，需要結合魚類動態變化來應用治理措施。

其三，生物環境評價模型。棲息地模型是評價水電開發運行生態環境效應和生態修復措施的重要方法，因為棲息地的狀態在很大程度上反映了生態系統的健康狀況。傳統的棲息地模型主要關注棲息地面積，對棲息地空間分布及其影響的考慮稍顯不足。對此，可以引入景觀生態學概念，構建全新的棲息地空間評價方法，對有效棲息地斑塊進行定義，明確棲息地連通性指數。

綜上所述，將生態水利理念應用到中小河流治理工程生態環境效應模擬調控中能夠明確工程運行對水域生態系統造成的影響，進而為水域生態環境調控提供可靠依據。

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