生态水利工程的设计原则与方法思考

【摘要】文章主要就生态水利工程在设计方面的几项基本原则作为主要的研究对象，对工程的设计原则进行了深入的思考，希望通过文章相关的论述，能够对今后生态水利工程在设计建设方面提供有利的思考与帮助。 
【关键词】水利工程；生态；设计原则 
　　生态水利工程在水利工程中属于一个新分支，主要研究的是水利工程满足社会需求的前提下，还能够对水域的生态系统以及可持续性进行维护的技术方法与原理的工程学。生态水利工程所具有的内涵是指：新建工程在进行传统的水利建设同时还要兼顾生态河流系统的修复任务。对已建成的工程则注重受到严重干扰河流的生态修复工作。生态水利工程同时与环境立法、清洁生产以及传统的治污技术与资源有效管理结合在一起，进而一套系统的河流生态预防保护系统，成为河流生态建设过程中最为重要的手段之一。 
　　一、生态水利工程的概念分析 
　　生态水利工程是一门正处在发展阶段的新学科，以水利工程学科为基础，着重研究在水利工程建设过程中的水资源利用情况，以及在满足人类需求的基础上，促进生态健康发展。生态水利工程主要包括以下几个方面的内容：首先，在进行工程开发的过程中，要将生态系统考虑其中，减少对生态环境造成影响，视水利工程为生态系统的重要组成部分；其次，由于传统的水利工程建设通常会对生态环境造成一定的影响，所以生态水利工程的建设过程中，要尽量避免对环境的破坏；第三，生态水利工程投入运营之后，要根据生态规律控制水资源，防止对原有生态环境的破坏，生态水利工程建设的过程中要在满足实际需求的基础上，全面考虑生态规律；第四，在进行生态水利工程地址的选择时，要将对生态系统的影响程度视为重要因素来考虑，一定选择在对生态环境影响较小的地方，这样便可以减少工程建设过程中，以及水利工程投入使用后对生态环境造成的破坏。 
　　二、生态水利工程的设计原则与方法 
　　（一）工程的安全性与经济性的原则 
　　生态水利工程具有非常强的综合性，在河流、水域的综合治理过程中，不仅要满足社会的需求，还要满足防洪、灌溉、发电、旅游以及航运的需求，并且还要兼顾到生态系统的可持续性需求。生态水利工程，在原理上应当符合水利工程学以及生态学的要求。在工程建设的过程中还要符合工程力学以及水文学的相关规律，进而保证工程设施的稳定、耐久以及安全性。工程设施在设计的过程中应当在设计标准所规定范Χ之内，要能承受住洪水、干旱、侵蚀、风暴等自然产生的载荷。除此之外，还要依照河流地ò学的原理对河流的纵断面与和断面进行合理的设计。对于泥沙的输移、冲刷、淤积以及河流的侵蚀等特征要进行充分的考虑，对其河势的变化规律进行动态的研究，确保在河流修复的过程中，工程具有良好的耐久性。在建设过程中，还要分析工程经济、合理性，应当遵循小风险、大利益的原则。因为生态演替过程以及所得到的结果事先很难得到把握，造成生态水利工程往往都具有一定的风险。在这样的背景下，就需要在设计规划的过程中进行方案的比选，对于生态系统长期的定点监测与评估要给予足够的重视。 
　　（二）提升河流形态所具有的空间异质性的原则 
　　通过对大量相关的生物群落资料进行的研究，能够清晰的发现，生物群落是否具有多样性同非生物环境所具有的空间异质性之间存在很大的关系。这里所说的生物群落指的是在特定环境、特定空间下，由一定的生物种类所组成，并且同环境之间能够互相作用、互相影响，具有特定功能以及一定结构的生物的集合体。通常所说的生物群落的多样性指的就是群落中功能与结构的多样性。事实上，生物群落的多样性问题指的是物种水平上存在的生物多样性。在一个地区中，空间异质性若是非常高，那ô就说明其能够形成许多的小环境，这样就能够为更多的物种提供生存的空间。反之，若是非生物环境非常单调，那ô生物群落的多样性就会降低，群落的密度、比例以及性质都会发生相应的改变，渐渐的就会导致生态系统出现某种程度上的退化。 
　　（三）生态系统本身的自我设计与自我恢复的原则 
　　生态工程在设计上可以说是一种指导性设计，也可以称为是辅助性的设计。通过生态系统说具有的自组织与自设计的功能，能够从自然界中选择适合的生物物种，构成合理结构，进而实现设计。通过对成功的工程案例调查表明，自然与人工所做的贡献分别占据一半。在传统的水利工程建设过程中，主要的目的就是为了对自然的河流与水域进行控制。在对生态水利工程进行设计时，工程的设计人员必须放弃对自然进行控制这一动机，运用新的工程建设理念，善于运用系统本身所具有的设计、组织能力，更深层次的达到人与自然和谐相处的目的。除此之外，任何生态水利工程的建设都应该重视因地质疑，给予ÿ一条河流所具有的美学价值以及自然属性以充分的尊重，进而找到最合理的生态工程建设方案。在自设计理论的适用性方面，有很多具有决定性的因素，其中包括水的流量，水的质量，水文特征，土壤与地ò等生态因子，此外，生物种类、密度以及群落的稳定性等因素也对其起着决定性的作用。 
　　（四）景观尺度以及整体性的原则 
　　在对河流以及水域的生态系统进行修复、规划以及管理的过程中，应当将可持续性、长期、大景观尺度作为实施的基础，而不是在短期、局部、小尺度的范Χ内来实施。在大景观的尺度上进行河流的修复具有修复效率高的优势，而在小范Χ内进行生态修复，不仅效率比较低，其成功率也得不到保证。所ν的整体性就是从生态形同所具有的功能以及结构出发，对系统各要素之间交互的作用进行充分的了解与掌握，进而提出一个能够综合的、整体的对河流生态系统进行修复的方法，而不是只在河道的水文系统修复上下功夫，更不是修复某一单一的动物或者植被群体。 
　　（五）反馈调整式的设计原则 
　　对生态水利工程进行的设计，主要还是对成熟完善的河流生态系统结构进行模仿，争取最终能够形成一个可持续、健康的生态系统。在河流的工程项目实施之后，就揭开了自然生态不断演替的一个动态的过程。但是这个过程可能会与预期目标之间存在一定的差异，出现各种各样的可能性。除去自然系统进行的自主演替之外，人类系统对其造成的干扰以及产生的变化也能导致生态系统进行自我调整。生态水利工程在设计上的这种不确定性与传统工程再设计上的确定性存在着很大的不同，其使用的是反馈调整式设计方法。主要是依照设计――执行――监测――评估――调整这样一套流程，并且以一种反复循环方式来运行的。整个流程之中，监测是整个工作的基础。监测的任务主要包括水文监测与生物监测两种。要想达到良好有效的监测目的就需要在工程建设的初始阶段建立起一套完整有效的监测系统，并且进行长期的检测。 
　　总结 
　　生态水利工程建设对于河流、水域治理与修复，生态保护、以及国家的可持续发展策略都就有巨大的促进作用。通过文章的论述能够发现，生态水利工程的设计原则牵涉到以下的四个方面，分别是安全性和经济性的原则，提升河流形态空间异质性的原则，生态系统本身的自设计、自恢复原则、景观尺度以和整体修复原则以及最后的反馈调整式原则。只有完全了解与掌握以上的五种原则，才能更好的进行生态水利工程的建设，进而使其能够发挥更大的效用。 
　　参考文献 
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　　[3]朱灵峰，张玉萍，邓建绵，吴波，明海涛，王哲.河流修复技术应用现状及生态学意义[J].安徽农业科学，2009（07）