生態(tài)水利工程設(shè)計若干問題的分析與探討

陳 碩，宋亞平

（1.廣西江河水利電力建筑設(shè)計有限公司，廣西 南寧 530000；2.廣西金海洋勘察設(shè)計有限公司，廣西 南寧 530000）

水利工程歷史悠久，從古代的都江堰、鄭國渠到新中國成立初期的紅旗渠再到現(xiàn)在的三峽大壩、白鶴灘水電站，無不彰顯著人類征服自然、改造自然的決心與成果。隨著工程建設(shè)的日益增多，可持續(xù)發(fā)展理念的深入人心，水利工程建設(shè)也出現(xiàn)了新的趨勢，人們開始重新審視人與自然的關(guān)系，注重對生態(tài)環(huán)境的保護。目前已經(jīng)有較多學(xué)者提出生態(tài)水利工程的概念，生態(tài)水利工程不僅要求滿足防洪、發(fā)電等原有水利功能，對生態(tài)環(huán)保、人與自然和諧發(fā)展等方面也提出了較高要求。文章結(jié)合傳統(tǒng)水利工程面臨的問題和新時代可持續(xù)發(fā)展新要求，就生態(tài)水利工程設(shè)計的新思路展開分析，旨在為設(shè)計人員提供參考。

1 水利工程設(shè)計現(xiàn)狀及時代要求

1.1 傳統(tǒng)水利工程的特點

自古以來，人們?yōu)榻鉀Q防洪、供水、航運等需求，有意識地調(diào)控和利用水資源，建造了各種水利工程。古時候人們對自然的認(rèn)識存在局限性，傳統(tǒng)水利工程的建設(shè)往往以實現(xiàn)客觀改變?yōu)槟康模顾Y源盡可能地按照人們的意愿分布。人們重視水資源的治理和利用的同時，忽略了生態(tài)環(huán)境的平衡，如為控制水流將河流改道，導(dǎo)致河流斷流、河床抬高、居民搬遷、河口萎縮及植被破壞等問題產(chǎn)生，打破了原自然生態(tài)平衡系統(tǒng)，導(dǎo)致水質(zhì)污染、生態(tài)景觀破壞、供水安全等問題。傳統(tǒng)“人定勝天”的工程觀中普遍缺乏生態(tài)意識，是一種過于重視經(jīng)濟效益的短視觀念。水利工程的建設(shè)是一件綜合性強、系統(tǒng)性高的工作，傳統(tǒng)水利工程的設(shè)計缺乏前瞻性和大局觀，不符合當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展理念，因此應(yīng)該重新樹立系統(tǒng)的大局觀，建設(shè)目標(biāo)應(yīng)該包含生態(tài)改善。

1.2 現(xiàn)代水利工程設(shè)計面臨的問題

（1）生態(tài)水利工程設(shè)計目標(biāo)不明確。傳統(tǒng)水利工程的興建都具有明確的設(shè)計目標(biāo)或工程任務(wù)，如保護兩岸不被50年一遇的洪水淹沒、要滿足人民的飲用水安全和田地的灌溉用水需求，這些目標(biāo)易于理解，易于量化。相比之下，生態(tài)水利工程則顯得目標(biāo)模糊，比如生態(tài)水利建設(shè)最基本的目的就是保證水利工程建設(shè)區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)，維護水利工程建設(shè)中的自然健康，該目標(biāo)看似通俗易懂，然則實際評判異常困難。

（2）缺乏相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。我國幅員遼闊，地大物博，南北差異大，生態(tài)水利工程對服務(wù)目標(biāo)的選擇具有特定性和地域性的特點，加之導(dǎo)則和地方標(biāo)準(zhǔn)較少，雖有一些生態(tài)水利工程的功能性理論評價指標(biāo)和評價方法，但對具體的生態(tài)水利工程的實踐缺少可操作性的評價方法與標(biāo)準(zhǔn)。

（3）缺乏生態(tài)水利工程設(shè)計技術(shù)人才。生態(tài)水利工程屬于生態(tài)學(xué)和水利工程的交叉學(xué)科，水利工程作為一級學(xué)科，教育部明確其二級學(xué)科包括5個，其中并不包含生態(tài)水利工程，這就導(dǎo)致本科教育階段仍然是以工程穩(wěn)定性、耐久性為主，偶爾有些學(xué)校設(shè)立生態(tài)水利課程，也是蜻蜓點水，淺嘗輒止。研究生階段有部分人選擇其作為研究方向，但人數(shù)軟件難以滿足大量的工程設(shè)計需要。傳統(tǒng)的水利工科學(xué)生，通過一定時間的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，均可承擔(dān)工程設(shè)計，保證工程的穩(wěn)定性及使用目標(biāo)，但涉及如何保證河流生態(tài)建設(shè)之時，則顯得捉襟見肘，倉促應(yīng)付。傳統(tǒng)河道治理工程使原本具有自然的、蜿蜒美的河道被渠道化、硬質(zhì)化；沙洲、濕地等多樣化的生物棲息地遭到破壞，水文周期單一化，沿河生態(tài)環(huán)境均一化。生態(tài)學(xué)專業(yè)人員雖然具有較高的生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計水平及生態(tài)工程設(shè)計經(jīng)驗，但是缺乏水利工程專業(yè)知識，不了解水工建筑物的結(jié)構(gòu)形式，難以勝任工程設(shè)計。

（4）缺少生態(tài)水文監(jiān)測資料。水文資料作為工程前期基本數(shù)據(jù)，其重要性不言而喻，但是現(xiàn)階段水文監(jiān)測站仍然更傾向于常規(guī)水文測報，比如監(jiān)測降雨、洪水等，并不重視生態(tài)水文資料監(jiān)測，導(dǎo)致該系列資料缺乏，難以支撐后續(xù)設(shè)計需要。

1.3 時代發(fā)展對水利工程的新要求

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，水利工程建設(shè)仍將持續(xù)，人們的生活質(zhì)量逐漸提高，對水利工程建設(shè)提出了更高的要求，要求水資源的開發(fā)利用既能滿足規(guī)劃使用要求又能留住綠水青山，既能實現(xiàn)水系統(tǒng)的可持續(xù)利用又能保證生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)和良性發(fā)展。因此，應(yīng)緊抓落實可持續(xù)化發(fā)展目標(biāo)，充分考量生態(tài)問題，力求做好發(fā)展經(jīng)濟效益的同時平衡好生態(tài)效益，重視生態(tài)水利工程在實施過程中遇到的諸多問題，并逐步解決。

2 生態(tài)水利工程設(shè)計原則的思考

現(xiàn)代新型水利工程的建設(shè)綜合性強、難度大、涉及面廣，水利工程的建設(shè)不僅要考慮當(dāng)代利益，更要謀求長遠(yuǎn)發(fā)展。在生態(tài)水利工程設(shè)計的工作中，要遵循經(jīng)濟性與生態(tài)安全性相結(jié)合的原則。水利工程的經(jīng)濟效益與周邊環(huán)境是密不可分的，設(shè)計人員應(yīng)深度挖掘，在其彰顯個性的同時融合周邊環(huán)境，相得益彰、和諧共融。

首先，生態(tài)水利工程的設(shè)計要符合地域性原則。設(shè)計中要尊重當(dāng)?shù)靥厣⒅厣锏亩鄻有裕鹬禺?dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的發(fā)展規(guī)律，有區(qū)別、有意識地進行符合當(dāng)?shù)靥厣囊?guī)劃和設(shè)計，有針對性地分析區(qū)域河流屬性、區(qū)域植被特色及土壤屬性，充分調(diào)研當(dāng)?shù)氐膮^(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及氣候水文情況，了解當(dāng)?shù)貧v史文化背景，充分發(fā)揚人文精神，使水利工程彰顯地域特色和充滿人文情懷[1]。

其次，水利工程的設(shè)計要考慮整體性原則。水利工程的建設(shè)耗資巨大，在考慮使用功能和生態(tài)效益的同時，要遵守其客觀發(fā)展規(guī)律。深度考慮生態(tài)系統(tǒng)的有機整體性和自我恢復(fù)功能，避免過度改造，著手分析建設(shè)中可能存在的問題，運用科學(xué)的手段和方法，使水利工程滿足抗洪、通航等功能的同時，改善生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)揮最大效益。其中對于原有水利工程的改造也要合理規(guī)劃配置，將傳統(tǒng)水利工程納入新的水利建設(shè)，形成新的生態(tài)系統(tǒng)。

最后，生態(tài)水利工程的設(shè)計要合理引用新技術(shù)、新材料、新方法。源源不斷地創(chuàng)新是生產(chǎn)力進步的源泉，在實現(xiàn)生態(tài)水利理念的同時，要善于歸納總結(jié)，善于創(chuàng)新，不斷引入新技術(shù)，發(fā)展新材料，逐步提高生態(tài)設(shè)計理念機制。還要注重人才培養(yǎng)及團隊培育，加大建立更有效的激勵機制，組建更專業(yè)的設(shè)計系統(tǒng)，保證生態(tài)水利工程建設(shè)平穩(wěn)有序地進行。

3 生態(tài)水利工程設(shè)計新方法的思考

3.1 生態(tài)設(shè)計理念的培養(yǎng)與調(diào)整

人作為改造自然的能動主體，對生態(tài)水利工程的建設(shè)要做到以下幾點：首先，應(yīng)該加強頂層設(shè)計，培養(yǎng)既熟悉生態(tài)又深知水利工程的復(fù)合型人才[2]。相關(guān)高校應(yīng)該設(shè)置相關(guān)專業(yè)，實現(xiàn)交叉學(xué)科的融會貫通，加快人才培養(yǎng)步伐，為生態(tài)水利工程的建設(shè)奠定人文基礎(chǔ)。對于現(xiàn)有從業(yè)人員，行業(yè)協(xié)會應(yīng)當(dāng)加強這方面培訓(xùn)與宣傳力度，從業(yè)人員應(yīng)當(dāng)具備人文精神的陶冶和共鳴。人才的培養(yǎng)即生態(tài)設(shè)計理念的培養(yǎng)，使水利工程的建設(shè)和改造能產(chǎn)生更多人文精神的融合共通。其次，應(yīng)當(dāng)注重環(huán)境評價系統(tǒng)的構(gòu)建和完善并建立相應(yīng)的激勵機制，將生態(tài)環(huán)境教育作為企業(yè)環(huán)境評價中不可或缺的一部分。同時，從國家角度出發(fā)，制定相關(guān)技術(shù)規(guī)范，為生態(tài)水利建設(shè)提供指導(dǎo)，地方政府亦應(yīng)出臺適合本地區(qū)生態(tài)現(xiàn)狀的規(guī)程、規(guī)范，使評價具有可操作性。最后，決策者應(yīng)該轉(zhuǎn)變原有工程思維，高度重視生態(tài)環(huán)境的保護，統(tǒng)籌考慮生態(tài)效益與原有工程效益，科學(xué)決策。設(shè)計人員作為水利工程建設(shè)方案的踐行者，雖遵從生態(tài)設(shè)計理念，但踐行先進的生態(tài)設(shè)計理念還非常不充分，生態(tài)理念貫徹不徹底，對后續(xù)的工程建設(shè)增加了很多不確定的因素。作為設(shè)計人員，應(yīng)當(dāng)時刻更新生態(tài)理念新思想，提高綜合分析的科學(xué)性，明確設(shè)計目標(biāo)和設(shè)計原則，把握生態(tài)理念中心思想，既要總結(jié)水利設(shè)計的經(jīng)驗又要不斷創(chuàng)新，深入挖掘不斷學(xué)習(xí)，把生態(tài)與經(jīng)濟效益的平衡應(yīng)用到設(shè)計中。

3.2 生態(tài)水利工程設(shè)計與周邊生態(tài)環(huán)境相融合

水資源的開發(fā)利用及水利工程的設(shè)計建設(shè)應(yīng)注重考量周邊生態(tài)環(huán)境，避免周邊生態(tài)平衡被打破，要尊重周邊環(huán)境的多樣性和系統(tǒng)性，既要充分考慮社會經(jīng)濟，又要體現(xiàn)人與自然的和諧共生。設(shè)計人員應(yīng)充分調(diào)研考察周邊環(huán)境，對周邊環(huán)境有充分深刻的認(rèn)識，以使設(shè)計思路契合周邊環(huán)境，避免生態(tài)的完整性被影響。設(shè)計人員應(yīng)注重局部小范圍生態(tài)系統(tǒng)與整體生態(tài)系統(tǒng)的和諧共存，在實際工作中始終貫徹生態(tài)水利的思想[3]。同時，設(shè)計人員要深刻分析擬建工程項目的特點，及其與周邊地形地貌的共生性特征，實地勘測，做好充分準(zhǔn)備，使擬建項目既能充分發(fā)揮使用功能，又不破壞周邊環(huán)境并與周邊形成較完整的生態(tài)系統(tǒng)，推動建設(shè)水利工程周邊原生態(tài)環(huán)境的搭建。如要做好重點水域的日常保護工作，切實制定生態(tài)區(qū)、引水區(qū)等針對性保護策略，并注重時效不斷更新。做好水利工程規(guī)劃，充分利用生態(tài)資源，減少硬性改造，同時兼顧“生態(tài)、經(jīng)濟、社會”三位一體的綜合效益。水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計也要緊緊圍繞使用功能和生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)籌發(fā)展的理念，做好系統(tǒng)設(shè)計。

3.3 因地制宜的生態(tài)水利設(shè)計理念

把生態(tài)環(huán)境效益作為一項指標(biāo)難以定量化，定性的評判往往難以起到有效的激勵作用，在水利工程設(shè)計中應(yīng)結(jié)合實際應(yīng)用，引入具體的指標(biāo)和內(nèi)容，變抽象為具體，增強水利工程在生態(tài)方面的作用。生態(tài)建設(shè)作為一種觀念，能夠產(chǎn)生實實在在的收益，更能體現(xiàn)因地制宜下進行水利生態(tài)設(shè)計的優(yōu)勢。結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍v史文化背景及自然生態(tài)文明，融會貫通，增加水利工程的實用性及可觀賞性。因地制宜地修復(fù)水利工程附近的生態(tài)，如修復(fù)河道兩側(cè)的淺灘，在河道兩側(cè)種植植物，不僅能加速水體的自我凈化，而且增添了獨特的生態(tài)美景。因地制宜設(shè)計水利工程緩沖區(qū)的形態(tài)，不僅要滿足調(diào)節(jié)儲存水量的要求，而且要良好地貼近周邊自然環(huán)境，符合生態(tài)水利理念，使水利工程不僅能體現(xiàn)生態(tài)設(shè)計理念，還要著重彰顯地方特色，特色映射經(jīng)濟，相互促進相互發(fā)展形成良性循環(huán)。

3.4 生態(tài)水利工程自我恢復(fù)設(shè)計理念

生態(tài)環(huán)境是一個由若干因素組成的有機系統(tǒng)，若要深刻掌握水利工程建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，需要清晰掌握生態(tài)系統(tǒng)中各要素的特點，掌握橫向生物多樣性和縱向水陸的滲透性。如河流系統(tǒng)的流向、流速等，地質(zhì)系統(tǒng)的土質(zhì)及滲透性等，生物系統(tǒng)的植被綠化等。只有掌握了生態(tài)的多樣性，才能在水利設(shè)計中保證整體生態(tài)系統(tǒng)不退化。在設(shè)計中要充分考慮附近河道的植被覆蓋率，進而調(diào)控水利工程儲水能力，以適應(yīng)季節(jié)變化，進一步減少對水利工程的破壞，增強抗干擾能力。要充分考慮河道內(nèi)水體的自我凈化能力，促進有機質(zhì)向無機物的轉(zhuǎn)變，使河道微生物形成良性的生態(tài)環(huán)境。水利工程設(shè)計中，要充分考慮各系統(tǒng)自身的自我修復(fù)能力，給植被一定的生存空間，給河道水體一定的生態(tài)適應(yīng)能力，注重水利生態(tài)中各因素的重要作用，依據(jù)各要素特點制訂綜合修復(fù)方案。

3.5 生態(tài)水利工程的后期運轉(zhuǎn)與管理

水利工程投入使用后應(yīng)尊重當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)規(guī)律和水資源的調(diào)配，避免過度干擾，尊重當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的重建和演替過程。應(yīng)當(dāng)建立反饋機制，既尊重自然，又讓水利工程按照既定目標(biāo)實現(xiàn)功能最大化。同時需要建立監(jiān)控系統(tǒng)，定制生態(tài)變量并及時監(jiān)控反饋，促使生態(tài)環(huán)境實現(xiàn)良性循環(huán)發(fā)展，減少生態(tài)發(fā)展中的不確定性因素。最后還應(yīng)當(dāng)建立應(yīng)急機制，水文監(jiān)測站應(yīng)注重相關(guān)數(shù)據(jù)的監(jiān)測，建立好監(jiān)測點，并做好日常維護及數(shù)據(jù)采集分析，客觀地評價生態(tài)建設(shè)效益，一旦生態(tài)惡行轉(zhuǎn)變出現(xiàn)趨勢，應(yīng)及時調(diào)整戰(zhàn)略方法，切斷不利因素，進行動態(tài)分析，并采取切實可行的方案，為后續(xù)設(shè)計提供支持。

3.6 加強推進生態(tài)水利制度建設(shè)，加強監(jiān)控

廣袤祖國幅員遼闊，生態(tài)水利工程具有顯著的地域性，目前各地對生態(tài)水利的評判也有一些理論的指標(biāo)與方法，但均缺乏具體項目的可操作性。針對水利工程設(shè)計國家也推出了一系列規(guī)范，但針對性地對生態(tài)水利制度建設(shè)還不足，導(dǎo)致設(shè)計人員在調(diào)研設(shè)計中往往忽略生態(tài)平衡，單純地強調(diào)水利工程的使用性，忽略其附加的生態(tài)價值。各單位應(yīng)加強建立相關(guān)的制度綱領(lǐng)，深入貫徹生態(tài)化發(fā)展，使水利工程及周邊生態(tài)能平衡發(fā)展。

4 結(jié)語

生態(tài)水利工程的建設(shè)需要相關(guān)方面的人才作為有利力量，注重人才生態(tài)理念的培養(yǎng)，注重國家相關(guān)法規(guī)制度的建設(shè)，在設(shè)計中體現(xiàn)水利工程與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，注重周邊生態(tài)環(huán)境強有力的自我修復(fù)功能，在水利工程后期運行中加強監(jiān)控、動態(tài)分析并進行精細(xì)化管理，形成有效的反饋機制，促進生態(tài)水利工程長久有效的運轉(zhuǎn)，提高水利工程的生態(tài)質(zhì)量及水資源的合理有序利用，實現(xiàn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展。