谈生态水利工程的设计原则.doc

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1、谈生态水利工程的设计原则【摘要】2016年，洪水再次袭击我国南方多省，有关水利工程对河流生态系统的影响问题再次成为了热点话题。本文就水利工程对河流生态系统的胁迫问题进行了简要分析，提出应重视河流生态系统健康及可持续性的需求。同时总结归纳了生态水利工程必须坚持的四大基本原则，即安全性与经济性原则、提高河流空间异质性原则、生态自我组织和恢复原则、监测反馈原则，为生态水利工程设计提供理论参考。【关键词】水利工程；生态工程；设计原则1水利工程对河流生态的胁迫问题分析近数十年来，我国的水利水电事业得以蓬勃发展，水利工程对社会发展和经济崛起起到了巨大作用，但是与此同时，水利工程也对我国的河流生态系统造成了

2、巨大干扰和胁迫。其主要表现主要为以下两点:第一，造成了自然河流渠道化，主要包括河流形态的直线化、河道横断面的几何化、河流构成材料的硬质化三个方面，很多曲折的河流变成直线人工河流，本来形状复杂的河流结构成为了规则的几何断面，河流“柔软”的河床和边坡成为了混凝土等硬质材料。第二，自然河流非连续化。水利工程通常都需要筑坝蓄水，因此造成了河流非连续化，一个本来流动的生态河流变成了静止的人工湖泊，河流的诸多条件和指标发生了重大变化，原来的生态系统发生了巨大改变，诸如库区的农田、森林被淹，陆生动物不得不迁徙，而下游的环境也会因为河流的截停受到影响，此外水库可能引发河流营养物质的发生变化，改变水文周期，造成

3、了整个生态条件的大幅改变，改变了动植物原先赖以生存的基础环境，对整个生态的健康带来不良影响。面对着水利工程对于河流生态系统的胁迫问题，我们应选择正视问题并寻求积极策略，而不是采取回避的态度。过去，传统的水利工程学主要强调通过水工建筑物的建设，来改造河流以满足人们水资源利用和防止水患等需求。而事实告诉我们，传统的水利工程在满足人的需求的时候，往往忽视了生态系统本身的需求。而从人类的长远利益来看，生态系统功能的退化将带来灾难性的后果。而科学的水利工程规划设计一定是建立在兼顾生态系统健康需求和社会经济发展需求间的平衡之上的，我们在满足人类需求的同时，也需要兼顾河流生态系统的健康。2生态水利工程的设计

4、原则研究当前，生态水利工程学作为新兴学科，越来越被人们重视和推崇，其理论核心旨在于寻求人类社会需求与生态系统健康需求间的平衡之上进行水利工程的建设，生态水利工程的内涵就是进行水利建设的同时兼顾生态修复。当前，生态水利工程与清洁生产、传统治污、资源管理和环境立法等一起成为了河流生态建设的重要手段。生态水利工程学的崛起为我国生态水利工程的规划设计构建起了基本的原则，归纳而言，应该包括如下四大原则:21坚持安全性与经济性原则众所周知，作为一种综合性的系统工程，生态水利工程既要满足人们包括供水供电、防洪灌溉、旅游和航运等需求，又要兼顾河流的可持续性生态健康需求。生态水利工程需要符合水利工程学和生态学两

5、门学科的原理。工程设施设计必须尊重工程力学和水文学的规律，以保障其工程的稳定、安全和耐久性，工程设施应承受得起设计标准规定内的侵蚀、干旱、风暴、洪水、冰冻等复杂情况的荷载，同时，工程设计必须尊重河流地貌学原理，在设计河流横、纵断面时，充分考虑河势力变化，重视泥沙淤积、输移和冲刷、侵蚀等情况对工程的影响，确保工程设施的耐久性。对工程的经济性分析，应坚持风险最小和效益最大原则，应重视河流生态系统的长期监测与评估工作，充分利用生态自我恢复功能，力争取得“投入小、产出大”的局面。22坚持提高河流空间异质性原则生物群落研究表明，非生物环境的空间异质性与生物群落的多样性关系密切，一个区域的空间异质性越高，

6、就意味着其能允许更多物种共存。反之，空间异质性越低，就意味着生物群落的多样性越差，生态系统就越退化。河流形态异质性造就了丰富的生境多样性，形成了河流生物群落多样性。由于人类的水利工程导致了自然河流的非连续化和渠道化，使河流生境变得单一，生态系统退化。生态水利工程就是要尽可能地提高河流形态异质性，使其河流符合地貌学原理，创造条件提高或者回复生物群落多样性。在我们的生态水利工程建设过程中，生态恢复目标确定后，就要对河流地貌情况进行勘查与评估，构建河流地貌数据库。并对河流生物进行调查，包括各物种的分布情况和规模，构建生物资源数据库。在河流生物和地貌调查中，应该充分使用遥感技术和和地理信息系统等先进技

7、术工具，掌握详细的河流信息，并在此基础上确定环境与生物之间的依存关系。23坚持生态自我组织和恢复原则自然生态系统的一个重要特征就是其具有自组织功能，具体体现为自然生态系统的自我设计和自我恢复功能。自组织的原理核心是自然选择，即与生态系统友好的物种，往往可以做到适者生存，承受自然条件的考验而存活下来。在某种意义上来说，生态工程的核心本质就是对自组织功能实施维护和管理。一旦将自组织原来运用于生态水利工程之后，生态水利工程的设计与传统意义上的水利工程设计就有了显著区别。比如一个传统意义的大坝工程设计，其建筑物的材料强度和几何特征都完全由人掌控，其具备人类工作和活动所需的功能。而生态水利工程则不同，其

8、在某种意义来说是一种辅助性和指导性的设计。依照生态系统的自组织功能，由自然界选择友好型物种，构建合理的生态结构，从而实现生态设计。既往生态工程的成功案例无不验证了一个道理:在生态工程的构建当中，人与自然的贡献各占一半。以前，我们的传统水利工程的设计主要考虑的是如何对自然河流进行有效控制，而生态水利工程的设计，就要求工程师树立起人与自然和谐相处的新工程理念，放弃过去那种控制自然界的想法。无数事实告诉我们，想依靠人力和技术对大自然进行控制是不科学的，也是不可能实现的。我们在进行生态水利工程设计时，要充分考虑和利用生态系统自组织功能，因地制宜地进行工程设计。只有充分考虑每一条河流的自然属性与美学价值

9、，才能真正找到最佳的工程设计方案。24坚持监测反馈原则众所周知，生态系统的构建是一个漫长的过程，因此河流修复工程需要用较长的时间来完成，任何期望短期凑效来实现河流修复都是不现实的。因此，我们在进行生态水利工程设计时，要力求构建一个可持续的健康生态系统。我们要充分认识到人类社会系统和生态系统都是流动性的，在时空之上都存在着各种不确定性。除了自然生态的自我系统演替和进化之外，人类社会系统的变化也会干扰生态系统发展演进。这种不确定性就要求生态水利工程设计时要充分考虑持续监测和机动调整原则，要建立起一个反馈调整式的系统。在这套系统中，建立完备的监测系统并进行长期观测尤为重要。只有动态地掌握生态系统的发展状况，科学地调整工程设计，才能打造出优秀的生态水利工程。参考文献:1霍凤双，王鸿飞生态水利工程设计中亟待解决的问题和应对措施J黑龙江水利科技，2011(02)2刘正茂，吕宪国，夏广亮，等生态水利工程服务于绿色农业水资源配置研究J水利发展研究，2010(01)3刘浩，唐清华，高强，等基于水质改善的白云湖生态水利工程建设思路与方案J水电能源科学，2013(09)6