生态水利工程的规划设计

[摘要]：生态水利工程学是水利工程学与生态学相融合产生的新分支学科,目的是改进和完善水利工程的规划设计方法。在当代经济和社会的发展过程中，水利工程的作用越来越大，它对经济的促进作用越来越明显。在我们建设水利工程的时候，要考虑很多的问题，不仅仅是建设工程开工前要考虑很多的影响因素，在水利工程施工完成后，我们还要考虑水利工程的运行对河流生态系统的影响问题，这就要求我们必须重视对河流生态的系统进行相应的保护工作，使环境可以可持续发展。在我们进行生态水利工程的时候，我们要遵守很多的原则，主要是关于工程的安全和工程的经济性，还有就是关于生态系统的的保护原则和设计调整方面，应做到集合当地的实际情况。

[关键词]：生态水利工程规划设计

中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：

自人类进入文明时代以来,水利工程就一直在为人类经济社会系统服务。水利工程对现代社会的经济与社会发展有着无可替代的作用,在防洪、灌溉、发电、供水、航运、养殖和旅游等诸多方面对于保障社会安全、促进经济发展发挥了巨大的作用。但是水利工程规划的同时，必须考虑到水利工程对生态系统的严重影响，因此在规划在生态系统规划时要考虑对生态系统的影响尽量减小到最小。

一、生态水利工程学的内涵

生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支,是研究水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理和技术方法的工程学。它包含以下4个方面的科学内涵:1、生态水利工程的开发应强调生态系统的自组织原理。在设计阶段,应当将生态系统健康过程的维持置于重要位置,并作为设计制约因子,使水利工程能满足适宜的生态水文过程要求;2、生态水利工程强调施工过程的环境友好性,防止在施工过程中造成巨大的环境成本付出;3、生态水利工程更强调基于生态需水规律的运行管理。如水库要有效地发挥其生态功能,可能需要一个符合下游生态需水规律的水资源调配方案与制度;4、生态水利工程选址或布局,强调工程生态负面影响最小化原则。这可能是生态工程最难以操作的一个内容,但又是最为关键的一个方面,需要基于系统多目标决策方法与技术进行科学比选。

二、生态水利工程学的基本原则

1、工程安全性和经济性原则

生态水利工程是一种综合性工程，既要满足人类的需求，同时也要考虑可持续发展的要求。另外，生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。从生态水里工程的经济上分析，应准寻风险小效益大的基本原则，由于生态系统的演变方向随机的，生态水利工程规划具有一定的风险，这需要在规划设计中进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，应该合理的利用生态系统的恢复能力，力争以最小的投入获得最大收获的规划路线。

2、生态系统自设计、自我恢复原则

生态系统的自组织功能是其重要特征。生态学用自组织功能来解释物种分布的丰富性现象，也用来说明食物网随时间的发展过程。生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择，也就是说某些与生态系统友好的物种，能够经受自然选择的考验，寻找到相应的能源和合适的环境条件。在这种情况下，生境就可以支持一个能具有足够数量并能进行繁殖的种群。自组织功能原理与达尔文的进化论有相似之处，只是研究的尺度不同而已。达尔文的进化论研究是在地球生物圈所有种群的尺度上进行的，而自组织功能是在生态系统中种群之间发生的。依靠生态系统自设计、自组织功能，可以由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明，人工与自然力的贡献各占一半。

3、景观尺度及整体性原则

河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。所谓“整体性”是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。

4、反馈调整式设计原则

生态系统的成长是一个过程，河流修复工程需要时间。从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间，期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。在反馈调整式设计过程中，提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与，通过对话、协商，以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合，提高设计的科学性。

三、生态水利工程设计基本理论和方法

随着生态学的发展,人们对于河流治理有了新的认识,认识到水利工程除了要满足人类社会的需求外,还要满足维护生物多样性的需求,相应发展了生态工程技术和理论。生态水利工程设计应遵循如下3个方面的理论与技术路线。

1、 以生态水文与工程水文为基础进行水文过程的分析与计算

将生态水文学应用于工程设计在当前还较少见。这可能与从事生态水文的科技工作者不从事实际水利工程的设计有关。但今后应当高度重视生态水文学与工程水文学的结合,这样才能为生态水利工程的设计提供基础。弄清楚生态目标对水资源的时空要求规律,才能使生态水利工程的设计建立在科学的基础上。

2、 应识别工程可能影响的关键生态敏感目标

生态水利工程的设计应当能准确识别受工程直接或间接影响的生态目标,并在工程规划阶段给予充分考虑。但当前在许多水利工程的设计中很少或没有对流域生态敏感点加以考虑。又如三江平原早期实施的防洪治涝工程中,有的地方出现了跨流域排水,如浓鸭截洪总干(1988年建成)使浓江上游的来水经鸭绿河流域进入了黑龙江,而不是沿浓江中下游下泄,进入大力加湖水库再进入黑龙江,这使得中游的洪河国家级自然保护区湿地因减少730 km2地表径流的汇入,而使其水资源明显退化,这些均与当时没有考虑生态敏感点有直接的关系。

3、 生态水利工程的设计要与环境工程设计进行有机结合

生态水利工程的设计应当充分吸收环境科学与工程的理论和技术,实现水量与水质同步科学配置的目的,尤其是应与水污染防治工程进行有机的结合。由于水利工程作用的水量一般较大且具有明显的季节性变化,所以生态水利工程的设计可能使得其设计与实施存在较大的挑战与阻力。对于水田排水沟渠可以充分利用其生长季节蓄水,利用人工沟渠湿地对有机污染物质进行降解,其实,人工沟渠在蓄水状况下,如果沟渠两坡生长有水生植被,对水质处理效果较为明显。所以,生态水利工程与水污染控制工程的结合是以后生态水利工程的一个重要发展方向。

结语

我国正处在水利水电的建设高潮,探索和发展生态水利工程学,需要鼓励多学科的合作与融合;需要积极借鉴发达国家的经验,立足自主创新。同时还要不断改进工程规划设计理念和技术,在工程示范和实践的基础上提升理论,总结技术标准和规范,探索、发展与生态友好的水利工程技术体系。

【参考文献】

[1] 董哲仁.生态水利工程原理与技术[M].水利水电出版社，2007，03.

[2] 邵蕾，李丽.浅谈生态水利工程的规划设计基本原则[J].民营科技，2011（8），245-246.