試析生態(tài)水利設(shè)計(jì)新理念

徐位明

（東陽市水利水電設(shè)計(jì)院 浙江東陽 322100）

生態(tài)水利工程學(xué)是最近幾年開始興起的工程學(xué)科，這一學(xué)科強(qiáng)調(diào)水利工程建設(shè)在滿足人類社會(huì)發(fā)展需要的基礎(chǔ)上，還必須兼顧水域的生態(tài)與可持續(xù)發(fā)展。在生態(tài)水利工程中，各種生態(tài)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的應(yīng)用是該技術(shù)的核心，這一技術(shù)在未來將與傳統(tǒng)治污技術(shù)、清潔生產(chǎn)技術(shù)和環(huán)境立法技術(shù)等結(jié)合在一起，成為生態(tài)河流建設(shè)的主要手段。

1 生態(tài)水利工程與傳統(tǒng)水利工程之間的區(qū)別

傳統(tǒng)水利工程的主要目的是為了實(shí)現(xiàn)水資源的再分配和利用，以便能夠滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，這主要表現(xiàn)在防洪、生產(chǎn)生活水源、防止農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的旱澇災(zāi)害、提供清潔能源、滿足人們審美需要等等，這些都是水資源利用的資源性、經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)性的體現(xiàn)。而生態(tài)水利工程建設(shè)則是從社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)水環(huán)境兩個(gè)角度出發(fā)，在尊重自然發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上思考水利工程建設(shè)，水利工程建設(shè)的第一目標(biāo)是滿足水環(huán)境的生態(tài)發(fā)展需要，而后才是防洪、生產(chǎn)生活水源等目的。二者的主要區(qū)別見表1。

表1 生態(tài)水利工程與傳統(tǒng)水利工程之間的區(qū)別

由此可見，生態(tài)水利工程的內(nèi)涵主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，生態(tài)水利工程建設(shè)有明確的生態(tài)服務(wù)目標(biāo)和功能，在設(shè)計(jì)上要求保持和發(fā)展生態(tài)系統(tǒng)作為首要設(shè)計(jì)要求，并將其貫徹到設(shè)計(jì)全過程。第二，在生態(tài)水利設(shè)計(jì)上要保證選址、布局、施工與環(huán)境之間的友好性和協(xié)調(diào)性，降低工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的不良影響，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。

2 生態(tài)水利設(shè)計(jì)的基本原則

2.1 設(shè)計(jì)方案的安全性和經(jīng)濟(jì)性原則

在生態(tài)水利設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)方案必須符合水利工程學(xué)的基本原理，還應(yīng)該符合生態(tài)學(xué)基本原理，在此基礎(chǔ)上方案還必須滿足安全性和經(jīng)濟(jì)的要求。所謂的安全性需要就是設(shè)計(jì)方案必須符合水文學(xué)和工程力學(xué)的基本規(guī)律，以保證水利工程設(shè)施的安全、穩(wěn)定和耐久性，這就需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中充分考慮河流泥沙輸移、侵蝕和淤積、河道沖刷的基本特征，動(dòng)態(tài)的掌握河流的變化規(guī)律，只有這樣才能保證水利工程的穩(wěn)定性。同時(shí)在方案設(shè)計(jì)與選擇上，應(yīng)該從經(jīng)濟(jì)合理性的角度進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比分析，使工程能夠以最少的投入獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 保持和恢復(fù)河流空間異質(zhì)性原則

現(xiàn)在生物學(xué)家的研究成果表明，河流生物群落的多樣性與非生物環(huán)境空間的異質(zhì)性存在正相關(guān)關(guān)系，也就是說非生物環(huán)境空間越復(fù)雜，生物群落的種類越多，這反映了非生命系統(tǒng)與生命系統(tǒng)之間存在著一種依存和耦合關(guān)系。這就要求在水利工程設(shè)計(jì)中，維持和發(fā)展非生物空間的異質(zhì)性，在有限的河流生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中創(chuàng)造更多的小生境，這樣就能夠?yàn)椴煌锾峁┥婧凸泊娴臈l件，只有這樣才能達(dá)到保持和發(fā)展生態(tài)環(huán)境的目的，保證河流生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自我恢復(fù)原則

生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能主要是指生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性，自組織的實(shí)質(zhì)是物種的自然選擇，物種通過自然選擇找到自己的生存所需要的環(huán)境條件，只有這樣物種才能在保持一定種群數(shù)量的前提下進(jìn)行繁衍和發(fā)展。在水利設(shè)計(jì)中依靠生態(tài)系統(tǒng)的自設(shè)計(jì)、自組織工恩難怪，可以由自然界選擇最適合的物種，形成多種多樣的物種結(jié)構(gòu)與生物種群，達(dá)到自設(shè)計(jì)的目的，這種自設(shè)計(jì)的能夠充分的發(fā)揮物種的自我恢復(fù)功能?，F(xiàn)代生態(tài)水利建設(shè)表明，在引進(jìn)新植被、新物種、設(shè)計(jì)新環(huán)境的時(shí)候，要充分利用鄉(xiāng)土物種、本地物種，禁止引進(jìn)外來物種，這樣能夠增強(qiáng)生物物種的適應(yīng)性。

3 生態(tài)水利設(shè)計(jì)技術(shù)路線和基本要求

3.1 科學(xué)進(jìn)行水文過程分析與計(jì)算

水利工程的服務(wù)對(duì)象十分廣泛，一個(gè)水利工程既要滿足濕地、林業(yè)、草原、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和江河湖泊等生態(tài)用水，還要滿足工業(yè)、居民生活、消防、綠化等社會(huì)生活需要，這就要求在生態(tài)水利設(shè)計(jì)先弄清生態(tài)目標(biāo)對(duì)水資源的配置的基本要求和需求規(guī)律，只有這樣水利工程才能滿足服務(wù)對(duì)象的需求。

這一點(diǎn)從現(xiàn)在一些生態(tài)水利設(shè)計(jì)案例中可以看出來，如浙江水利設(shè)計(jì)研究院承擔(dān)的浙江西溪濕地生態(tài)改造工程，該工程作為最近幾年比較典型的生態(tài)水利設(shè)計(jì)案例，在設(shè)計(jì)過程中就是從生態(tài)水文學(xué)與工程水文學(xué)綜合性的角度，充分考慮了該流域的服務(wù)對(duì)象的需求性，提出了在非灌溉期或灌溉空隙時(shí)間為濕地補(bǔ)水和利用灌區(qū)尾水給退化濕地進(jìn)行補(bǔ)水的生態(tài)水利設(shè)計(jì)方案。該方案應(yīng)用以后，不僅滿足了周邊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的灌溉需求，還實(shí)現(xiàn)了濕地、退化濕地補(bǔ)水生態(tài)恢復(fù)的目的，取得了良好的社會(huì)和生態(tài)效益。

3.2 析出關(guān)鍵生態(tài)敏感目標(biāo)

在水利工程建設(shè)中必然會(huì)影響到一些生態(tài)目標(biāo)，這就需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中要準(zhǔn)確識(shí)別生態(tài)水利建設(shè)直接或間接影響的生態(tài)目標(biāo)，而這也就是關(guān)鍵生態(tài)敏感目標(biāo)。

這一點(diǎn)在現(xiàn)在很多生態(tài)水利設(shè)計(jì)中沒有意識(shí)到這一點(diǎn)，如九十年代在三江國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)濕地生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于沒有意識(shí)到三江源濕地水資源主要來源于降水、上游來水這一因素，結(jié)果在上游別拉洪河開挖人工排水渠的過程中，導(dǎo)致上游來水直接被引入了人撓力河和烏蘇里江，而不是像以前那樣先經(jīng)過三江源濕地保護(hù)區(qū)再排入烏蘇里江，導(dǎo)致三江源濕地水源驟減，嚴(yán)重影響了下游的撓力河國(guó)家級(jí)濕地自然保護(hù)區(qū)，這兩個(gè)保護(hù)區(qū)的濕地功能逐漸減弱，一些生物的生存環(huán)境收到了很大的威脅?？梢?，在生態(tài)水利設(shè)計(jì)中要重視關(guān)鍵生態(tài)敏感目標(biāo)的確定，只有這樣才能真正減少水利工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響。

3.3 生態(tài)水利設(shè)計(jì)與環(huán)境工程設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)

生態(tài)水利設(shè)計(jì)中還應(yīng)該考慮到環(huán)境的特點(diǎn)和與承受能力，這就要求在設(shè)計(jì)中引入環(huán)境科學(xué)與工程的一般原理與技術(shù)要求，使設(shè)計(jì)方案中的水量與水質(zhì)的同步科學(xué)配置，實(shí)現(xiàn)生態(tài)水利設(shè)計(jì)與環(huán)境工程設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)。

具體來說應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：第一，設(shè)計(jì)方案中應(yīng)該減少旱田排水挾帶泥沙或污染物進(jìn)入水環(huán)境系統(tǒng)或濕地系統(tǒng)，對(duì)此可以在這兩者的過渡地帶中設(shè)置生態(tài)處理溝渠或氧化塘，待泥沙沉淀和污染物分解后再排入天然護(hù)坡或濕地。第二，如果在缺水地帶有種植水稻等用水量較大的農(nóng)作物，在生態(tài)水利設(shè)計(jì)中應(yīng)該以水量的高效利用和水質(zhì)凈化為主體進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)水資源的綜合、高效利用，減少水資源的污染和浪費(fèi)。

4 結(jié)語

總之，生態(tài)水利設(shè)計(jì)是可持續(xù)發(fā)展理念與生態(tài)保護(hù)意識(shí)發(fā)展的體現(xiàn)，是未來水利設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該按照生態(tài)水利工程學(xué)的基本要求，不斷總結(jié)生態(tài)水利設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提高生態(tài)水利設(shè)計(jì)水平，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。

1 董哲仁. 生態(tài)水工學(xué)的理論框架[J]. 水利學(xué)報(bào), 2003(1).

2 董哲仁. 河流形態(tài)多樣性與生物群落多樣性[J]. 水利學(xué)報(bào),2003(11).