淺談小型水利工程規劃設計中的生態水利設計思路

周成文

寧夏中衛市水利勘測設計院（有限公司） 寧夏 中衛 755000

經濟發展的同時，環境污染現象也屢見不鮮，好在人們已經逐漸認識到了保護環境的重要性，在各個方面的建設中都融入了生態保護理念，小型水利工程規劃設計中也不例外。小型水利工程規劃設計中融入生態水利設計思路，有利于解決目前工程建設中生態破壞難題，推動水利工程與生態環境的協調發展。在經濟發展中，水利工程發揮了發電、灌溉、防洪等功能，產生了較大的社會與經濟效益。科學合理的開發小型水利工程需融入生態設計理念。

1 生態水利工程概述

生態水利工程不同于一般水利工程之處，在先以生態理念為先導，在水利工程功能上強調對生態的保護，以水利工程不妨礙正常生態發展為前提。最早的水利工程是都江堰，不僅成功地解決了水患，而且成為了著名的旅游觀光地。

1.1 生態水利工程的主要特點

現化生態水利工程是生態理念與可持續發展理念的融合，水利工程用來發電、灌溉等，滿足人們生產生活需要，同時也兼具了保護地方生態的作用。生態水利工程不僅提高了對水資源的利用效率，也保護了生態環境。現代生態水利工程由傳統的水利工程演變而來，既包含的傳統水利工程的功能性特點，也兼具了生態修復、環境友好屬性。在水利工程設計中，運用生態理念實現對環境的自動修復，體現了現代工程中環保意識的增強，在水利工程經濟價值建設中融入了生態開發的目標，以經濟價值的實現與生態系統健康為平衡點，實現水利經濟效益與生態服務功能的雙目標[1]。

1.2 生態水利工程的設計內容

生態水利工程的設計內容主要包括水流形式與路徑、水資源的平衡穩定、明確設計目標、建設系統化水利項目、協調運用流程、提高用水效率。首先，生態水利工程設計的目標不同于一般的水利工程，其以生態保護為設計目標，從全局進行統籌規劃，維持水量平穩；其次，不同于常規水利工程，生態水利工程的路徑及形式要遵循自然法則，不能由人工盲目隨意開鑿，需要考慮各水資源使用方的平衡，保證生態系統的穩定循環。生態水利工程設計涉及到環境、生態、水利等多領域學科的綜合運用，需要運用現代化科學技術，建立系統的水利工程項目，對整個流程需統一協調管理，各個環節需配合恰當，才能有效提高水資源的利用效率。生態水利工程需綜合規劃設計，站在長遠發展的角度，在整個項目較長的運行周期內，需保證水利工程正常發揮作用，并且不能造成對生態循環的破壞。

1.3 生態水利工程的設計思路及原則

生態水利工程設計堅持自然性原則、持續發展原則、社會性原則。可持續發展觀念的深入實施是對生態環境的有效保護，水利工程建設也需遵循可持續發展理念，即遵循自然性原則。在水利工程規劃設計時，不能僅考慮水利工程的功能，還需從自然保護的角度使工程規劃設計遵循區域內原有的自然風貌，促進二者的協調平衡。可持續發展原則應綜合考慮水利工程建設完成后的區域發展，從經濟可持續發展的角度提前做好規劃，例如進行生態旅游項目規劃，充分挖掘自然資源，促進地方經濟發展。社會性原則指水利工程是民生工程，主要目標是服務人們的日常生產生活，而將社會性原則與自然原則、可持續發展原則有機結合起來，發揮水利工程發電、灌溉、防洪等基本功能，提升水利工程的整體價值[2]。

2 小型水利工程規劃設計現狀及注意事項

小型水利工程項目主要是為人們提供生活用水，大多為小型水庫、農業灌溉、水井等項目的建設，目的是提高水資源的綜合利用，解決水資源不平衡問題，使人與自然和諧發展。

小型水利工程多建于農村，促進了國民經濟的發展，也是農村基礎設施的重要組成部分，推動了新農村的建設。小型水利工程的水庫容量在0.1-0.01億立方米范圍內，主要是用于保護農田、排澇、灌溉、水力發電，在保護城鎮及工礦企業方面效果一般。小型水利工程的灌溉面積不超過一萬畝，排澇面積一般不超過三萬畝，渠道流量一般每秒不超過一立方米，機電泵站裝機容量不超過一千千瓦。尤其對于農村農田來說，小型水利工程不僅經濟效益高，而且能夠提高農作物的防災抗災能力，我國大力鼓勵農村新建小型水利工程，并給與相應的資金支持。一般小型水利工程在選址上要綜合考慮水源是否有保障、電力設施基本配套是否齊全、群眾積極性是否高，并且要嚴格按照國家小型水利工程的建設標準，其規劃設計要與當地的經濟發展相適應，堅實可持續發展原則，提高水資源優化配置，堅持走高質量、高標準、高起點的發展道路，將新技術與新理念相結合，促進經濟、生態、社會三者的協調發展，促進產業結構協調發展，農業收入穩步提升，讓水利成為農村命脈，在改善農村水利條件的基礎上，提高單位耕地產量。

3 將生態水利設計融入小型水利工程規劃設計的重要意義

在小型水利規劃設計中融入生態水利設計具有維護生態多樣性、保護自然形態、提高水資源利用率等重要意義。

3.1 保護生態的多樣性及原有形態

由于天然河流的不規則分布，需要建設小型水利工程，通過人工改變水的流向，來滿足部分區域人們的用電、用水需求。而天然河流的形成是長年累月的自然選擇的過程，水域周圍肯定形成了一定的生態系統，如果在建設小型水利工程時，不能充分考慮到對生態環境的影響，盲目的進行人工開鑿、改造，必然會破壞原來生物賴以生存的環境，部分具有較強生命力的生物可能會逐漸適應新的環境，但是對于部分生命力較弱的生物可能會被迫消失。如果不能對小型水利工程進行合理規劃設計，會破壞河流原本的走向，對自然環境會產生不可逆的破壞；水利工程建設完成后，甚至由于攔截河流導致部分河段缺水，破壞了生物的需水量，導致生物消滅。因此，在小型水利工程建設中融入生態水利設計的理念能夠有效保護生態的多樣性及水域周圍原本的生態樣貌[3]。

3.2 實現經濟效益與生態保護的雙贏

水利工程在最初建設時是為了加強對水資源的利用，防止水災害對人類生活造成破壞，為農業提供灌溉用水源。但是傳統水利工程存在的問題是會破壞周圍的生態環境，改變生物的生存環境。生態水利工程理念的融入，能夠實現生態修復，建設環境友好型水利工程，在水利工程建設中通過勘查確定選址、布局、施工措施、河道路徑等，在創造經濟效益同時，實現環境保護的目標，實現雙贏局面。

4 生態水利設計思路在小型水利工程規劃設計中的應用

人類在改造自然的過程中要遵循自然的規律，小型水利工程融入生態設計思路就是尊重自然的表現，水利工程設計是復雜系統的工程，針對不同的水文環境、河道情況、生物多樣性，需采用不同的生態水利設計思路。

4.1 小型水利工程建設不同建設環節中的應用

小型水利工程的建設環節包括輔助建筑物的建設、輸水工程的建設、水源工程的建設，如果水利工程用于灌溉，還需考慮農田工程的建設。每個建設環節中都需要考慮對生態環境的影響。附屬建物物主要是影響水渠的落差，使雨水多的季節能夠平穩泄流，釋放水能，而不至于由于雨水過多破壞周圍環境。因此在附屬建筑的規劃設計時，要考慮跌水、陡坡等因素，根據不同地方的環境選擇適合的方法與標準，例如臺渠、土渡槽等。附屬建筑物上增加下水槽、擋土墻、反濾層等，能夠增加水利工程的安全性，實現對雨水的聚集與引流。輸水工程是水利工程建設規劃的重點，引水量與排水量是兩個關鍵要素，確保灌水模數圖能夠合理編制，確定最大需水量及延續時間，采用平均排水法計算排水量。水源工程設計主要是對攔河壩的規劃，河流中的泥沙是重點因素，由于泥沙量長期動態改變，需要在攔河壩上設計沖砂底孔，并合理設置攔河壩寬度，可以設置通過閘門靈活控制的沖砂孔，根據河床寬度變化，靈活使用保持河床穩定。對于用于農業灌溉的水利工程，需要重點考慮耕地占用率問題，在農田的布置上盡量采用規則造型。如果農田原本不規則，需先對農田進行規則改造后再進行生態水利規劃[4]。

4.2 小型水利工程規劃設計中重點影響因素分析

小型水利工程生態規劃設計中需重點關注的影響因素包括自然因素、地質環境、水體自凈能力等因素。水利工程建設需注重經濟性與安全性，在遵循自然規律的基礎上，按照規范進行工程建設，結合水文特征及工程力學概念，充分考慮到河流的地理地貌、泥沙堆積沖刷情況、水流的變動情況，將可能發生的自然災害考慮其中，提高水利工程的安全性能。在生態水利工程建設中要綜合評估水的自凈能力，水流的周邊環境是經過長期發展形成的，有固定的生態系統，一旦改變，其自行修改的功能將會被破壞，生態環境工程能夠將工程與環境結合起來，促進生態系統的自我修復，維持水的自我凈化能力。規劃設計中要考慮到為生物生存繁衍留下足夠的空間，生態水利工程是生物、水流、河道、堤壩的有機結合，在進行生態設計時，要進行科學合理布局，建立各物種和諧共生的水生態系統。在河堤坡腳位置的護底上布置多生物，在河流兩岸布置綠樹草叢，為魚兒、鳥兒、蟲兒打造多樣的生態家園。

4.3 小型水利工程河道規劃設計中的應用

小型水利工程河道規劃設計分為生態護岸設計、平面設計、斷面設計等。生態護岸又分為自然原型護岸、自然型護岸、復工階級型護岸。自然原型護岸是在河道的兩邊種滿綠色植物，運用這些植物的根部牢牢固定河道兩邊，讓河道不因人工施工而變形，在河道小及坡度矮的農村地區經常使用這種方法。自然型護岸是指在堤底，運用一些綠色植物或石頭石板等，加固河道。復式階級型護岸分為三個階級，分別為親水平臺以下的梯形網狀框架、框架外植物、進水入的不生植物。梯形網關框架一般由硬質材料組成，其中放滿石塊可以用作魚塘，框架外植物可以為楊柳等，這種分階級式的河道更加牢固。此外，河道的設計還需綜合考慮平面設計與斷面設計，平面設計考慮的是河流的過流能力，傳統的水利工程規劃多以填埋、非法占用等手段，嚴重破壞生態環境，水域面積由于大大減小而排洪能力下降。在生態水利設計中，要充分考慮小型水利工程的泄洪能力，結合河道的實際參數進行規劃設計，讓其他物種能夠擁有穩定安全的生存環境。河道的斷面設計要考慮特殊時期，例如雨季或旱季，上下游的居民及其他生物的正常活動，根據雨季或旱季的特殊情況，設計水量與水位，讓河道實現對水資源的正確引流與分流，提高水資源的利用效率。

4.4 將水利工程與生態學理論有機結合

不同的地域、不同的環境，對于小型水利工程的建設要求不同，地理環境上的差異往往決定了小型水利工程建設方案的差異性。而水利工程建設需充分結合當地環境進，才能實現經濟與生態之間的平衡，因此，在進行小型水利工程規劃設計時要對區域地理環境進行仔細勘查，掌握當地的水文環境，繪制相應的生態地理圖，為小型水利工程規劃設計提供依據。根據配套的評價方法與評價標準，融入生態工程設計理念，制定出符合當地實際的水利工程建設方案。生態化小型水利工程的建設需將生態學知識與水利工程結合起來，如果二者不能有效結合，則會在水利工程竣工投入使用之后事，對環境造成不可估量的破壞，例如，部分水利工程建設完成后，周邊的生物群落發生的滅亡現象；部分地區由于水流計算不準確，導致水流動性降低，水失去了自動凈化的能力，水質逐漸污染失去潔凈能力；很多水利工程采用混凝土結構，導致水中生物的生存環境發生變化，而且由于水體無法自動凈化，導致水中的魚類等生物逐漸消失，破壞了河流原來的生態系統。為了避免上述對生態環境造成的破壞，小型水利工程的規劃設計需綜合運用水利工程學與生態學知識[5]。

4.5 提高規劃設計人員的專業素養

由于生態水利設計需要綜合多領域知識，因此對相關的規劃設計人員也提高較高要求，不僅需要具備扎實的水利工程與生態工程的相關知識，而且還應具備相應的小型水利工程建設經驗。實際上，水利工程的經濟性與生態環境的保護性是矛盾的，工程設計人員只有發揮主觀能動性，運用科學發展觀的思想武器，才能克服矛盾困難，實現雙贏平衡。為了進一步加強生態理念對水利工程的引領作用，在工程規劃設計前，需組織相關工作人員進行生態環境保護的學習，讓他們建立起生態保護的思想觀念，將國內外水利工程成功的經驗進行分享。在進行實際勘探考察中，要經常開展研討座談會，通過技術交流形式，共同討論問題、解決問題。在工程設計隊伍建設方面要綜合水利工程人才與生態學專家，促進彼此的交流與合作。

5 結束語

綜上所述，融入生態理念的小型水利工程不僅能靈活地解決人們的生活用水問題，同時也能保護水域周圍的生態環境，促進人與自然的和諧發展。生態水利工程是對傳統水利工程的改善與反思，采用創新的形式打造新時代背景下的美好生態環境，建立環境友好型生態水利工程，提高小型水利工程的合理性、科學性。