关于生态水利工程设计的初步探讨

 　[摘 要]生态水利工程学是将生态学与水利工程学融合产生的一类新的分支学科，旨在创新和改革传统的水利工程的设计方法。随着国民经济的快速发展以及可持续发展战略的大力提倡，我们要转变观点，不能以牺牲环境为代价追求高的效益和指标，必须对传统的水利工程设计和运行的理念进行反思，研究生态与水利友好相处的最佳方式，灌入生态学的理论概念，最终建立环保、高效、生态的水利水电工程建设发展体系。      

　　[关键词]生态水利工程 设计 探讨 

　　中图分类号：TV52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0065-01 

　　前言 

　　水利工程是我国国民经济发展的基础产业之一，而为了满足现代人对环保的要求，我们在传统的水利工程理念上灌输了生态观，即在传统的水利工程发展上兼顾水生态修复。在大胆地创新和改革了传统水利建设之后，生态水利工程就完全满足生态建设的可持续发展需求。本文从生态水利工程的提出到设计思路的探索，详细解决了生态水利工程设计中遇到的问题，为我国生态水利事业的建设提供了经验。 

　　1.生态水利工程的概念 

　　生态水利工程学是一种新兴学科，目的是使水利工程在完成人类基本需求的情况下，能维持水域生态系统的平衡，遵循可持续性发展理论。可从以下几个方面具体阐述：（1）生态水利工程的建设要注重生态系统的自组织原理，要注重生态系统的维持和保护，使水利工程能完成生态水文建设的基本指标；（2）生态水利工程注重建设的环境友好性，杜绝以牺牲环境为代价换取利益；（3）生态水利工程要加强基于生态需水法则的管理，有效发挥生态作用；（4）以对生态造成负面效应最小为准则进行生态水利工程的选址或布局，可利用系统多目标决策方法完成筛选工作。 

　　2.生态水利工程的基本原则 

　　2.1 工程安全性和经济性原则 

　　生态水利工程就是一方面遵循水利工程学原理，另一方面也遵循生态学原理。同样，生态水利工程的设备也要依据水文学和工程力学的原理，保障工程建设的安全和稳定性。河流泥沙飘移、淤积，河流侵蚀、冲刷等河流特征是基本的考虑要素，探寻河势变化规律及时做出调整，确保河流修复工程平稳持续进行。运用经济学原理分析，研究出成本最低而效益最大的实施方案。 

　　2.2 河流形态的空间异质性原则 

　　根据大量研究生物群落的数据信息，可以发现生物的多样性与 

　　非生物空间异质性的关联是正相关。从非生物环境的空间异质性到生物群落多样性，我们可以推论出非生命与生命之间也具备一种相互依存的关系。一个地区具有很高的非生物环境空间异质性，表明这里衍生了很多小的生物环境。相反，若非生物环境简单匮乏，生物群落分布较少，进而造成一定得生态系统的退化。 

　　2.3 生态系统的自组织、自我恢复原则 

　　生态系统的自组织功能，简单讲就是生态系统的可持续性。自 

　　组织的根本是自然选择规律，在统一的自然环境下，如果自身条件优越的物种，能够承受住各种打击，从而适者生存，不适者淘汰。生物环境可以给一个具有一定数量的种群提供繁衍条件。在生态系统这种自设计、自组织功能的调配下，自然界可以淘汰劣势物种，保留优势物种，形成合理的局面，从而完成生态设计。根据以往的生态水利工程资料总结，人类与自然可以各自贡献一半力量。在利用自设计理论时，要充分重视乡土物种。对于外来物种的引入，要慎重思考，杜绝生物入侵。 

　　2.4 流域尺度及整体性原则 

　　河流生态修复规划应当建立在长期的时间尺度和整个河流尺度上，而不是建立在短期的时间尺度和某一段河流分布尺度上。河流生态修复规划是指对在整个生态系统的大环境下，对依附于河流体系的生态系统进行修复、调整，而不仅仅是对某一物种、要素进行整治。水域生态系统整体是一个大系统，它又包含众多子系统，比如生物系统、水文系统和工程设施系统等等。 

　　2.5 反馈调整式设计原则 

　　生态系统与社会系统一样，每时每刻都是在变化的、动态的，随时间与空间的交替而更改，因此具有不确定性。除了自然系统的作用力，人类系统的作用也很大程度上影响了生态系统的更新和调整。正是这个原因使得生态水利工程呈现出一种反馈调整式的设计模式。其过程包括设计、执行、监测、评估、反馈、调整，往复循环，确保准确性。监测是反馈的基础。我们监测的主要对象是生物和水文，确保河流生态系统健康、稳定地运行。 

　　3. 生态水利工程设计的基本方法 

　　3.1 基于生态水文与工程水文对水文过程进行分析 

　　目前，工程中融入生态学的设计并没有被广泛应用。随着生态水利工程设计的普及和高度重视，在今后应大力提倡生态水文学与工程水文学的相互融合，为生态水利工程的设计提供经验和依据。生态水利工程的服务对象分布范围比较广，比如涉及到农、林、牧、副、渔、草原、湖泊、湿地等等所有需要生态用水的自然领域，以及工业、城镇、居民等所有的经济生活用水领域，我们必须要掌握生态发展对水资源的需求准则，使生态水利工程的设计符合科学规律，顺从经济原则。 

　　3.2 识别工程可能涉及的重点生态敏感目标 

　　生态水利工程的设计必须要确定哪些重要的生态目标会受其影响颇深，在工程规划环节要给予更多关注。目前存在的一个重大诟病就是很多水利工程的设计都忽略对流域生态敏感目标的考虑。比如三江平原的案例，在早期建设的防洪治涝工程，有的地区出现了跨流域排水的不良现象，导致的直接恶果就是水资源明显退化，这就是忽视重点生态敏感目标的典型教训。 

　　3.3 有效结合环境工程设计 

　　生态水利工程的设计要充分接纳引进环境科学与工程的理论和技术，实现水量与水质同步优化配置的目的，同时有效结合水污染防治工程。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在实施过程中会遇到较大的挑战与阻力。为了缓和旱田排水过程中夹带淤泥或其他污染物流入下游湖泊或湿地，需要在未进入湖泊或湿地的过渡带设计生态处理沟渠或氧化塘。对于水田排水沟渠，在其旺盛季节可以进行大量储水，通过人工沟渠湿地可以处理一些可降解的有机污染物。此外，人工沟渠的两端若是生长有水生绿色植被，那么也能增强水质处理的效果。这种设计思路是借鉴于用自然稳定塘处理水污染的理论与工艺。所以，我们要积极探索融合生态水利工程与水污控制工程的科学方法，建设生态环保的水文系统。 

　　总结 

　　目前我国正在大力建设水利水电工程，应积极探索和推广生态水利工程建设，我们国内的技术还存在很多缺点和不足，要勇于借鉴西方国家的先进技术和经验，立足国情自主创新。生态水利工程的设计主要是模仿生态河流水文系统的结构，终极目标是建立一个环保可持续的河流生态系统。我们要重点培养高素质的专业化人才，加大对生态水利工程建设的投资，完善生态水利工程的设计理论和指导方法，充分掌握自然规律、自然界的运行准则，努力进行科学攻关，进行水利工程的建设，为将水利工程建设成为生态型的、能可持续发展的生态水利工程而付出不懈努力。 

　　参考文献 

　　[1] 中华人民共和国水利部.2004年水资源公报[R].北京：中华人民共和国水利部，2009. 

　　[2] 董哲仁.探索生态水利工程学[J].中国工程科学，2007，9（1）：1-7. 

　　[3] 刘正茂，赵艳波，崔玉玲等.生态水利工程设计应遵循的理论与技术路线[J].水利发展研究，2011（8）：26-29. 

　　[4] 董哲仁.试论生态水利工程的基本设计原则[J].水利学报，2008（10）：1-6. 

　　[5] 阎世忠.浅析生态水利工程的规划设计基本原则[J].硅谷，2009（18）.