试论生态水利工程的设计方法及其原则

摘要：水利工程多是人们通过基础性的设施的构筑，实现对自然水利的改造以及开发利用，但在水利工程施工建设的初始发展时期，由于受到认知水平、规划建设理论及施工建设技术等条件的限制，水利工程普遍对人类社会的各种需求的关注较多，而对生态环境的保护关注较少，使得水利工程给生态环境造成某种程度的影响。随着生态理念的逐渐完善及普及，在水利工程规划设计及施工建设中也逐渐发展起生态水利工程。文章就生态水利工程概念进行介绍，就生态水利工程的基本设计原则及践行措施进行重点阐述[1]。 
关键词：生态水利工程 概念 设计原则 践行措施 
　　0 引言 
　　随着社会的全面发展及社会生活水平的显著提升，水利工程等基础设施工程在人们的生产及生活活动中发挥的作用越来越大，但随着全社会范围内生态环境可持续发展工程的普遍开展及社会各界生态环境保护意识提升，越来越多的人水利工程设计中生态学原理运用的重要性，为顺应发展的需求，在水利工程规划建设领域逐步完善起生态水利工程的理念及具体的规划设计原则，为引导水利工程发挥更大的社会效益、生态效益及经济效益具体着重要意义。 
　　1 生态水利工程发展为进行河流流域内生态建设的重要手段 
　　1.1 就水利工程的学科发展而言，目前水利工程学的基础学科主要为工程力学及水文学，而水利工程的具体规划设计对象也集中于水文系统，这就造成在水利工程的规划设计及施工建设过程中存在着对生命系统现状及生命系统未来风险的某些程度的忽视，就水利工程学自身学科的发展提出要将生态学理论及生态学方法融入到水利工程学的现实需求，从而促进水利工程学和生态学交融式的良好发展，以便于水利工程的规划设计理念及具体规划设计原则等的改进与完善，使得生态水利工程规划设计及施工建设具备相应的学科体系做后盾[2]。生态水利工程学是水利工程学下的重要学科分支，主要是对水利工程以满足人类的社会需求为基础，同时要兼顾水域系统中生态系统的维护及生态环境的可持续发展的原理性及技术性进行指导的工程学。 
　　1.2 在一个流域内的水资源水环境是相互联系的统一体。丰富的水资源和良好的水环境为流域内的社会发展提供着资源和环境的支撑。 
　　1.3 生态水利工程主要是指就拟建的水利工程在规划设计及施工建设中，在开展治河工程及防洪工程等传统的水利设施规划建设的同时，全面兼顾水利工程施工建设中有可能破坏的生态环境的保护目标，及不可避免的会造成的生态环境的破坏之后的修复治理目标[3]。也就是在规划设计阶段考虑到有可能造成的生态环境的破坏，例如对地形地貌、周边人文历史、历史遗迹等，对其制定并采取相应的防御措施；对已经建成且对河流、水域、地形地貌等造成的生态平衡的打破现象进行重点的恢复治理。生态水利工程在较大程度上实现着传统的治污技术、生态产业、资源管理及环境立法等相关理论及具体技术在水利工程规划设计及施工建设中的综合应用，也将使生态水利工程发展为进行河流流域内生态建设的重要手段。 
　　2 生态水利工程的基本设计原则及践行措施 
　　2.1 水利工程的稳定性及经济性原则。生态水利工程是项复杂性、综合性较强的建设工程，在进行河流的综合整治过程中，要涵盖着工程所必备的防洪、发电、供水、灌溉、航运等功能，还要同时兼顾区域范围内的生态系统，尤其是水域生态系统的可持续发展。生态水利工程在遵循水利工程学的基础上，要兼顾生态学原理的践行，生态水利工程在规划设计及施工建设过程中必须要遵循工程力学及水文学的相关规律，从而确保虽所建设的水利基础设施的安全性、稳定性及耐用性等[4]，工程的所有设施均要在设计标准所规定的范围之内，可以全面应对洪水、干旱、侵蚀、冰冻及风暴等多种恶劣的自然条件所带来的荷载的挑战。另外还要注意水利工程的经济性，例如玉溪星云湖抚仙湖的出流改造工程，有力的保护了抚仙湖附近的生态环境，同时为城市建设奠定下良好的水资源基础，具备较强的经济性。对生态水利工程所具有和能够发挥出的经济性能进行合理全面的分析，并在经济性原则践行的具体分析工作中确保风险最小与效益最大之间的有机平衡，这主要是因为生态环境的演替变化过程及具体的结果很难进行事前的预料把握，而生态水利工程也不能避免的面临某种程度上的风险，这就需要规划设计人员进行设计方案的对比选用，重视水利工程建成使用后的生态环境长期的监测及评估，河流的生态系统所具有的自恢复、自平衡等的规律进行综合利用，实现以较少的资金投入而获取最大的产出。 
　　2.2 提升河流形态空间异质性的原则。在同一区域环境中所创造出的生态环境空间的异质性增加，就会有更加具有多样性的小的生态环境被创设出来，就会允许更多的物种在该生态环境中共生共存，如果情况恰好相反，必将造成生物群落在性质、比例及密度等方面发生较大的改变，最终造成生态环境在某种程度上的退化。首先要求水利工程设计要尊重规划建设区域内的河流的地形地貌原理，开展河流纵断面及横断面上的设计，充分的考虑到河流内泥沙的运输移动、沉淀淤积、河床侵蚀及冲涮等较为显著的河流特点，进行河流变化事态及变化规律的动态研究，确保所修复的河流工程的持久耐用性，为生物的修养栖息创建更为安全稳定的环境。其次，重视生态学理念的切实应用，生态水利工程中生态学理念的应用最主要的目的便是进行周边区域内生物群落多样性的恢复甚至是提升，但这单纯的依靠在岸边进行人工植被的种植，鱼类、鸟类及其他的多种生物物种的引入并不能完全实现，重点应该是进行河流形态异质性的显著提升，使修复后的河流更加的符合自然河流所应该遵循的地貌学原理，从而为生物群里的多样性的恢复及提升创造更为有利的条件[6]。 
　　2.3 生态系统的因地制宜的原则。 
　　在以往进行水利工程的规划设计中较为典型的特点是面向河流开展的控制，但在生态水利工程的设计过程中，设计师必须要放弃对自然界的控制，并树立起全新的工程设计理念，毕竟单纯的依靠人力及技术进行自然界的控制可行性较小，设计人员要学会进行生态环境所具有的自组织及自设计功能的利用，充分调动起水里工程所处环境中的生态环境的自恢复能力，最终实现人与自然的和谐相处，生态工程规划设计时要因地制宜的尊重每条河流的美学价值及自然属性等，实现更加具有生态效益的规划设计方案的出台[5]。 
　　2.4 生态系统结构整体性的规划设计原则。因为生态系统的演变成长是较为漫长的过程，而河流的修复工程就其规划设计、施工建设及功能发挥等也是个较为漫长的历程。生态水利工程设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。自然生态系统的进化演变趋势是生物群落的多样性、系统结构的复杂性、系统的有序性、系统内部的稳定性、系统抵抗外界干扰的提升与发展，这就需要在进行生态水利工程设计中尽量进行河流的生态系统结构的模仿，寻求更为健康且可以实现可持续发展的河流生态系统的最终形成，在具体的设计环节中采用反馈调节式设计方法，即方案设计、落实执行、评估监测、规划调整等全过程闭环式反复循环的设计方式，在践行反馈调节原则进行生态水利工程设计中，调动社会人员的适当参与，以彼此之间的相互交流及信息沟通，确保水利工程规划设计及施工建设中共同利益的实现。 
　　3 结语 
　　从生态水利工程的概念及基本原理出发，严格确保基本设计原则在规划设计中的践行落实，可有效的确保建成的水利工程发挥出更大的社会效益、生态效益及经济效益等。 
　　参考文献： 
　　[1]韩伟丽.生态水利工程的基本设计原则分析[J].现代装饰（理论），2012（02）. 
　　[2]闻喜权.关于生态水利工程规划设计的相关方法[J].中国新技术新产品，2012（21）. 
　　[3]曾红鹰，刘四芳.浅谈生态水利工程的规划设计[J].中国新技术新产品，2011（12）. 
　　[4]赵黎霞，崔建华，时静.生态水利工程的规划设计基本原则[J].水科学与工程技术，2008（S2）. 
　　[5]王瑛昊，陈雷.分析生态水利工程的基本设计原则[J].中国新技术新产品，2012（11）. 
　　[6]董哲仁，生态水工学的理论框架[J]，水利学报，2003年第1期P1-6.