試論生態水利工程的基本設計原則

文／范張領 菏澤市水務集團 山東菏澤 274000

引言：

在傳統的水利建設中，人們往往只關注于自身的發展需要，而忽略對生態環境的保護，從而導致更廣泛的生態問題出現。經過對生態環境問題的思考，社會各界將努力推動生態水利事業的發展。生態水利是指在可持續發展的思想下，運用各種技術手段，適度改變以往的粗放式建設方式，把水利工程與生態工程結合起來，從而達到社會與生態的協調發展的目的。

1、生態水利工程概述

1.1 生態水利工程簡介

生態水利工程是現代水利工程的一個新興分支，同時也是一個新興的學科。以前的水利建設僅僅是按照水利技術、水文等方法進行水資源的開發與利用，而忽略生態環境的可持續性發展，長期下來，許多建設項目對環境的影響逐漸顯現。當前，生態水利建設的重點有兩個方面：一是在今后的水利建設中，要把水利技術和水體的穩定性有機地結合起來，并對其進行綜合開發；二是在已建成的水利項目中，要對環境造成污染、生態結構受損的地區進行恢復。生態水利建設技術的發展和應用，是適應現代社會發展需要的重要內容，期間通過有效預防以及后期修復的方式將能夠更好地凸顯生態水利的綠色環保效果，進而為促進水利事業的可持續性發展奠定良好基礎。保護環境，保障生態安全，是國際社會和我國發展過程中共同關心的課題，無論是在生產、生活、還是資源的開發利用上，都需要立足于生態環境的穩定，以保護環境為己任，從而達到可持續發展的目的。

1.2 生態水利工程分類

為了更好地解決水源問題，開發水資源，將需要建設相應的水工建筑，如堤壩、水壩等，這對滿足生態水利建設的目標具有重要意義。在我國的生態水利項目中，將其劃分為：一是為農業提供服務的水利項目，例如小浪底水庫；二是長江、三峽這樣的水利工程，使其能夠滿足基本的供水發電服務，以此為國家發展創造經濟效益。

1.3 生態水利工程的功能

首先，通過生態水利建設，可以有效提高河流的儲水量，并使城市居民的生活和農業用水得到最大程度的滿足。隨著社會經濟的持續發展，人口的日益增多，水資源的需求量也在急劇增加。為此，許多地方政府需要在其流域內建立各種水利設施，以合理、科學的方式來調整和使用本地的水資源。只有這樣，才能有效地改善河流的儲水量，同時也能滿足人們的日常生活和農田的需要。其次，中國的水利項目效益越來越明顯。除上述基礎作用之外，在汛期，還具有發電、航運等作用，使水利事業的經濟效益十分顯著。最后，在我國的水利生態工程中，對防洪、排澇的影響也是十分重大的。

在人類的日常生活和生產中，水是一種非常珍貴的資源，而水資源所能提供的水資源，然而在用水量巨大的情況下將難以充分滿足人類的生存發展需求。從生態的觀點來看，水資源是一種較為積極的存在。合理的調度和調節水資源，能使河流長期處于穩定的運行狀態，并能降低汛期、旱期的隨機性，降低洪水、斷流等災害的發生概率。同時，將水貯存于蓄水池，沉淀雜質。在干旱和半干旱的地方，只要有足夠的水源，就能改善當地的生態環境，促進社會經濟的發展。要保證水資源的穩定，就需要進行大量的水利建設，這樣既可以預防干旱，又可以通過對水資源的合理分配，使人們的生活和生產需求得到充分的滿足。

2、生態水利工程設計中出現的問題

2.1 設計方法和評價標準的制定經驗不足

在水利工程施工中，要特別重視不同水體的自然地理條件差異，這是由水流特性和周邊地形的構造所決定的。因此，在進行水利建設時，應根據具體情況進行合理的設計。然而，我國目前開展的水利生態工程治理項目相對較少，同時也缺乏豐富的設計經驗，且國內各流域的水環境差異大，使得規劃設計者面臨諸多困難。此外，水利水電工程的生態評估標準因其所處的環境而異，同時也將由于缺乏經驗而無法對其進行合理的評估。目前，我國在工程力學穩定性的基礎上，依據對生態環境的認識制定相應的生態環境保護指標，但由于工程出現實施不到位、執行不到位的情況，將直接使得工程建設的效果難以得到優化凸顯。

2.2 水利工程中生態治理的標準不明確

生態水利項目的實施，從根本上講就是要保證生態環境的穩定。但在項目規劃中，許多生態環境保護的原則都是以描述的方式進行的，沒有明確的標準和指標。在建設過程中，也因個人對環境的認識的不同，導致對環境的管理水平和保護標準存在差異性。也由于生態標準不清，工程建設難以實現順利推進，進而將嚴重影響生態系統的建設。

2.3 水文測驗與生態水利工程沒有實現統一

水文測驗是水利建設中的一個重點建設內容，它可以從水文資料中獲取有關水資源的詳細資料，如流量、深度、生物物種和分布等，為以后的水利建設項目的開展提供有力的依據。有關的技術方案制定人員，將需要以水文資料為依據進行分析。然而，現有的水文測驗并不能與生態水利相結合，這主要是因為它所需的資料較多，而現有的測驗技術相對滯后，有些資料不能精確，甚至不能進行測量，進而使得水文測驗與生態水利工程建設難以實現充分統一。

2.4 生態水利工程的技術人員匱乏

生態水利建設是近幾年新開設的一個專業，其人力資源相對匱乏，無法滿足社會的需要，同時，由于對水域生態學的研究還相對欠缺，工作經驗也相對匱乏，由此將直接導致生態水利建設的實施并不順利，成效也相對有限。當前，許多水利工程單位都采取與生態環境治理相關的專業人才合作的方法，雖然在建設上已經取得一定的成果，但由于技術和知識的融合程度還不夠高，無法真正地對生態水利建設進行科學的管理。

3、生態水利工程的基本設計原則

3.1 整體性原則

以往，在水利設施建設中，往往會將水體分成若干個獨立的分區。這樣就會導致水與水的連接，導致水與水的能量交換和交換，從而影響到整個水系的整體和穩定性。而在生態水利建設中，應從整體上考慮各生態因素的影響及其相互影響。最大程度地保留和恢復原有的水質，以確保整個河川生態系統不受損害。在對河流生態系統進行有效的恢復的同時，如果只是在短期內進行小型的恢復，由此將難以從根本上提升生態效益，也會大幅度的降低恢復的效率。所以，有關部門在進行生態水利工程的設計時，需要從大的方面著手，保證生態效益的恢復和修復的效果。總體來說，就是以生態系統的功能與結構為基礎，通過多種因素的交互作用，對河流的生態系統進行修復。這一項措施應該是全方位的。在生態學中，景觀規模既包括時間，也包括空間。在對河道進行恢復時，需要采用大尺度的景觀，這是因為：第一，水體是由眾多子系統組成的，其中以人工、生物系統為主。這些系統與生物系統相互結合，形成一個完整的生態系統。如果水體受到嚴重的破壞，僅僅依靠河流進行生態恢復，將難以達到預期的修復效果，因此，有關的設計者應該依靠各種因素，進一步確定合理的修復方案。第二，在進行生態修復的過程中要充分考慮到河流的流動性和隨機性，而這些特點將會對當地的生物數量產生直接的影響。第三，在設計時應盡可能地考慮到我國河網的開放性。生態系統可以和周邊的生態系統進行物質交換，單靠對河流進行生態恢復將具有一定的難度。第四，河流的生態恢復需要一定的時間，有關的設計者要做好對河道治理的監測和管理工作。

3.2 充分運用生態系統自我修復原則

生態水利工程相對于傳統水利工程而言，既要考慮傳統水利工程的有關原理，又要兼顧生態環境的恢復，從而實現生態系統的可持續發展，期間僅靠人工建筑是將難以實現生態系統的高度修復。事實上，任何一個生態系統都是在漫長的歲月中，自然而然地產生的。因此，在生態水利建設中，需要充分發揮其自身的修復作用，否則僅靠人力的努力，將極有可能導致生態環境的惡化。在現實中，最好的辦法就是將人類的力量和自然的力量完美的融合在一起，利用生態系統的組織能力，從自然中挑選出適合自身的生物。在這種模式下，可以有效地改善生態環境的恢復，并大大節省投資成本。

3.3 保持河流環境多元化的原則

生態水利工程與傳統水利工程相比，既要堅持傳統水利工程的基本原理，又要兼顧生態環境的恢復，即生態環境的可持續發展。然而，人造的建筑在這一領域的影響很小，只有自然因子在漫長的自然選擇中形成一個很好的生態系統。所以，在進行生態水利規劃的時候，需要將人力和自然的力量完美的融合在一起，不能有任何的人為因素，只有這樣，生態系統的自我調節能力和自我調節能力，才能從大自然里面選擇最適合的生物作為生態系統的一部分，既可以保證生態環境的保護和恢復，又可以減少工程的投資。

在河流環境中除了水資源之外，還存在著許多的植物和動物。在修建水利設施的時候，會對動植物的生活產生更大的影響，甚至會導致河水中的生物無法存活。所以在水利設施建設的時候，要盡可能地滿足河流的多樣性，因為在河流里面各種生物都會有一定的生存空間。在生態系統中，水、固體、氣體三種元素之間的交互作用，使得河流的水質和水量都會受到水的影響。隨著水利設施的不斷擴大，許多河流都會因為水利設施的修建而中斷，導致河流從原來的一條河流逐漸變為一座蓄水池，從而造成生態環境的單一性，這對于一些遷徙的魚類來說是非常不利的。如果這種情況持續下去，會造成一些魚類因為環境的變化而滅絕。有關部門要防止此類問題發生，因地制宜，盡量保留原有的河流生態環境，為廣大物種提供繁殖和生存的環境。

相關的調查研究顯示，一個區域內的非生物環境的多樣性會對其生物多樣性造成一定的影響，也就是說，一個區域的自然環境種類越多，其物種的種類越多，食物鏈的結構也就越復雜，在此情況下，生態系統的適應性和抗性就會變得更強。但如果新修建的水利設施也將會使流域內的水環境變得單一，從而導致生態系統的適應性和適應性降低，使其失去原有的功能。因此，在進行水利工程設計時，需要深入細致地了解河道的長期和近期的水文情況，并根據其與生態環境的關系，建立一個初步的數學模型，并對其進行可操作性和可行性的論證，以保證水庫的環境多樣性，盡量減少對自然環境的沖擊。

3.4 符合反饋調整式的設計原則

生態系統的破壞要比修復的速度要快得多，所以一條河流在建成后，需要很長一段時間才能恢復。只有經過一段時間的休整，才能讓生態系統的多樣性和多樣性得到很好的恢復，而當河川的生態系統結構發生變化時，就可以提高河道的抗逆性，從而促進河流的穩定發展。在修復的過程中，如果沒有人為的干擾，可能會持續很久，甚至會造成一些物種的滅絕，為了讓生態系統能夠快速的恢復，就需要對河流進行實時監測，加快其恢復速度。

3.5 安全與經濟性原則

在所有的工程項目中，首先要考慮的是安全，其次是經濟。所謂的安全，就是指在建筑完工后，可以抵御自然災害，比如洪水，暴雨等自然災害，在某些建筑設計時，需要考慮到河流的變化和沖刷，這樣才能保證水利設施的使用壽命。經濟原理是由于生態水利建設規模大，建設規模大，造價高。所以，要綜合考慮多種因素，才能有效地制訂相應的方案，從而使項目的造價更低廉，從而提高項目的經濟效益。生態水利作為整個水利工程的一個分支，其首要任務就是要遵守有關的設計原則，保證其安全性是一切水利工程設計的基礎。在進行設計時，需要深入現場進行調查，充分了解和把握水的流動、水質等，并要注意水流對建筑物的沖刷、淤積、運輸、堆積等，并要熟悉和把握河流的走向。只有保證項目的持久性、穩定性和安全性，才能保證整個建筑的功能。在保證項目安全的同時，需要對項目的經濟性進行科學的分析，以達到最少的投資和最大的生態效益。

4、水利工程設計中實施生態理念的方法

4.1 充分做好準備工作

有關部門在進行生態水利工程的設計時，應與現場勘測人員一道到施工現場實地考察。同時，還要對工程項目的具體情況有一個全面的了解，以保證有關的勘察資料的準確性，從而為以后的設計工作提供重要的參考。調查的內容主要是水文特征、地理環境、地形地貌和當地的氣候特征。

4.2 加強河道改造工作

河流整治是水利建設中的一項重要內容，需要加強對其進行整治。需要制定科學合理的實施計劃，并根據可持續發展的要求，實施行之有效的戰略，以保障河流的健康發展。這種方法不僅能有效地促進社會和經濟的發展，而且也能保證其具有一定的安全性。在整治河道時，需要堅持生態均衡的思想，大力推進岸邊保護，加強環境綠化，對河道進行改造。

4.3 做好堤岸建設

堤岸工程作為水利建設的重要內容，需要堅持生態觀念。所以，在建造的時候，需要改變傳統的觀念，同時還需要進行科學的評估，由此才可以建立起一套完整的生態系統，并且建立起一套完整的環境保護體系，然后根據環境的變化進行堤壩的建設，讓自然環境和經濟得到合理的發展，從而防止生態水利設施遭到破壞。

5、生態水利工程設計和施工中的注意事項

首先，水利項目可以同時滿足多個方面的需求，所以需要堅持生態基本原則，以達到生態平衡和自然法則的相對均衡。其次，要從生態環境的角度進行水利建設，確保整個水利系統能適應可持續發展的需要，從而達到人與自然的協調發展。其次，還需要充分考慮生態環境和水利設施的相互影響，在進行生態水利建設時，需要對水資源進行合理的開發和使用，并在保證水資源有效使用的前提下，采取更為有力的措施，確保生態環境的穩定和自身的正常運作。再者，在進行生態水利建設時，需要從人和水兩個方面來考慮，既要滿足人的需要，又要兼顧自然的需要。最后，要對生態水利建設進行科學的規劃和設計，并進行相應的運行機制控制，使其達到最優的生態環境。同時，確?？沙掷m和重復使用有關的自然資源，從而真正達到可持續發展的目的。

結語：

綜上所述，在已有的水利工程中，水利工程的建設可以進一步推動社會和經濟的發展，但必然會對生態環境造成一定的損害。隨著我國水利生態工程的大量建設，土壤侵蝕現象時有發生，許多動植物的生存和繁殖受到嚴重的威脅。大規模的水利和大壩的建設，會對大量的動植物造成巨大的破壞，最終導致物種的滅絕。因此，在水利工程的設計中，需要將生態學的有關概念有機地結合起來，創造出一種新的生態水利工程，從而達到保護生態環境和社會經濟效益的目的。