淺談生態(tài)理論在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

周浩天

【摘 要】生態(tài)水利工程是社會(huì)發(fā)展的需要，然而在實(shí)現(xiàn)這種需要的過程中仍存在許多現(xiàn)實(shí)問題，在進(jìn)行生態(tài)水利工程過程中需要遵循符合時(shí)代特征的設(shè)計(jì)規(guī)劃原則，在實(shí)現(xiàn)水利工程基本功能的基礎(chǔ)上，逐漸開展符合可持續(xù)發(fā)展觀的水利工程，使水資源利用實(shí)現(xiàn)最大生態(tài)效益。

【關(guān)鍵詞】生態(tài)理論；水利工程；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

引言：

近年來，河流受到來自人為的干擾愈演愈烈，筑壩、分流、裁彎取直、河岸（道）固化等，擾亂了河流自然形態(tài)與水循環(huán)過程，導(dǎo)致河流水質(zhì)惡化、形態(tài)結(jié)構(gòu)破壞、河岸植被帶退化、河流生態(tài)系統(tǒng)被破壞、水生環(huán)境退化等種種問題。通過生態(tài)水利工程達(dá)到河流生態(tài)治理的效果是近年來河道整治的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于改善河流環(huán)境，滿足人類生活需求等方面起到重要作用。

1、水利工程對(duì)生態(tài)的影響

水利工程自然的影響包括對(duì)氣候、水文、泥沙、水體、地質(zhì)等影響，對(duì)社會(huì)環(huán)境的影響主要包括對(duì)生物、文物、移民等影響。水利工程對(duì)生態(tài)最明顯的影響就是導(dǎo)致氣候的改變。正常情況下，大氣環(huán)流控制地區(qū)性氣候狀況，水利工程中修建大、中型水庫及灌溉工程后，原先的陸地會(huì)受到影響變成了濕地或水體，使局部地表空氣變得較濕潤(rùn)，局部小氣候的風(fēng)、降雨、氣溫、霧等氣象因子會(huì)受到一定的影響。水庫建成后，庫區(qū)的下墊面由陸面變?yōu)樗妫c空氣間的能量交換方式和強(qiáng)度均發(fā)生變化，從而導(dǎo)致氣溫發(fā)生變化，年平均氣溫略有升高。水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響也是較為明顯的。主要體現(xiàn)在對(duì)水的泥沙含量、水溫、水質(zhì)三個(gè)方面。在河流上修建水庫，將破壞天然河流水沙條件與河床形態(tài)的相對(duì)平衡條件。庫區(qū)水位壅高，壩前侵蝕基準(zhǔn)面抬高，使得水深增加，水面比降減緩，流速減小，水流輸沙能力顯著降低，促使大量泥沙在庫區(qū)淤積。水庫淤積與流域面積、流域特征（土壤、植被等）、庫容以及河道比降等自然因素有關(guān)，還與水庫的調(diào)度運(yùn)用方式關(guān)系密切。庫區(qū)淤積部位和特點(diǎn)與水庫運(yùn)用方式密切相關(guān)。當(dāng)水庫蓄水位較高時(shí)，入庫泥沙首先淤積在水庫末端的河床上，因而抬高了水庫的回水位。隨時(shí)間不斷向上游延伸，形成所謂翹尾巴現(xiàn)象，不僅減少有效庫容，而且形成攔門沙，使上游河道排水不暢以至洪水泛濫。當(dāng)蓄水位較低時(shí)，入庫泥沙可輸送至壩前淤積直接減少有效庫容，甚至堵塞引水建筑物，減少引水流量、影響發(fā)電等。目前，我國(guó)部分水庫淤積相對(duì)嚴(yán)重。水利工程中水庫工程對(duì)水溫存在不容忽視的影響。水庫的特點(diǎn)是水面寬廣、水體大、水流遲緩、更新期較長(zhǎng)等，加之水體受太陽輻射、對(duì)流混合和熱量傳輸作用，使水庫具有特殊水溫結(jié)構(gòu)。

水溫的改變最為直接的影響就是對(duì)于魚類的影響及農(nóng)作物的影響。由于魚類繁殖要求一定的水溫條件，如我國(guó)四大家魚繁殖時(shí)要求水溫在18℃以上，我國(guó)的魚類資源是以溫水性魚類為主，水溫變化對(duì)水庫魚類影響不大。但是出庫低溫水對(duì)壩下游一定距離內(nèi)的魚類產(chǎn)卵影響較大，有可能推遲魚類產(chǎn)卵期，對(duì)魚類繁殖產(chǎn)生不利影響。另外，如果在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)一直對(duì)下游的種植作用用冷水進(jìn)行澆灌，其對(duì)于大多數(shù)農(nóng)作物的生長(zhǎng)來說都有消極的影響，甚至?xí)?dǎo)致大量的農(nóng)作物減產(chǎn)，所以對(duì)于水利工程中水庫應(yīng)用深孔放水的作業(yè)模式要給與重點(diǎn)關(guān)注。

由于人類的生產(chǎn)生活以及地殼的自然運(yùn)動(dòng)地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，最常見的是地震和山體滑坡以及泥石流，在這些自然災(zāi)害后期的重建工作當(dāng)中水利工程項(xiàng)目是一種必然，尤其是河壩的修筑，而河壩是土石結(jié)構(gòu)與水容易發(fā)生相互作用，所以水庫水位增長(zhǎng)后，河岸緩坡的抗剪強(qiáng)度就會(huì)明顯下降，從而山體滑坡攜帶泥石流等自然災(zāi)害隨后而至；另外，河水滲到斷層當(dāng)中變成一種潤(rùn)滑劑，同時(shí)也使得巖層中的水壓變大，從而導(dǎo)致由于水體壓力增大而引起的地殼應(yīng)力增大，進(jìn)而促成了地震災(zāi)害的發(fā)生。

2、水利工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃原則

2.1安全經(jīng)濟(jì)原則

安全經(jīng)濟(jì)是生態(tài)水利建設(shè)的第一原則。相關(guān)工作人員在制定施工方案時(shí)，需要進(jìn)行實(shí)地考察，根據(jù)實(shí)際考察結(jié)果，認(rèn)真進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。對(duì)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛?、氣候環(huán)境、自然生態(tài)及河流形態(tài)等相關(guān)因素進(jìn)行具體的調(diào)查及詳細(xì)的記錄，并綜合以上結(jié)果根據(jù)水利工程、力學(xué)及水文原理設(shè)計(jì)好圖紙，并在開展施工前做好復(fù)查工作，對(duì)施工材料進(jìn)行嚴(yán)格把控，以防偷工減料，更不能使用存在質(zhì)量問題的建筑材料，保證好工程實(shí)施的安全性。與此同時(shí)，應(yīng)該以不同經(jīng)濟(jì)目標(biāo)為依據(jù)制定出不同的設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)實(shí)際情況，選取既安全又經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)施，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益最大化。施工人員在施工操作過程中要注意將人力、物力及財(cái)力有效結(jié)合、合理分配，在施工過程中要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工，避免不必要的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)從安全與經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面完成生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃。

2.2景觀尺度與整體性原則

生態(tài)水利工程過程中所形成的景觀不僅體現(xiàn)在它的自然形態(tài)，也體現(xiàn)在自然景觀與人文景觀的相互融合。景觀類型要展現(xiàn)現(xiàn)代人文對(duì)河流景觀的影響與推進(jìn)，更加促進(jìn)河流文化的復(fù)蘇與發(fā)展。在注重生態(tài)景觀的同時(shí)，也要考慮到生態(tài)系統(tǒng)的整體性，河流生態(tài)系統(tǒng)并不是一個(gè)單純的、孤立的系統(tǒng)，而是能夠與周圍環(huán)境息息相關(guān)，相互傳遞物質(zhì)與能量的重要橋梁。因此在水利工程設(shè)計(jì)的過程中需要考慮到河流與周圍環(huán)境的整體性，注意生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.3生態(tài)系統(tǒng)的自我設(shè)計(jì)和恢復(fù)原則

生態(tài)系統(tǒng)具有自我設(shè)計(jì)及恢復(fù)的能力，因此在進(jìn)行生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)過程中，要充分考慮到生態(tài)系統(tǒng)本身的特性，盡量避免破壞原有的自然生態(tài)條件，將水利工程及自然環(huán)境相融合，充分保證好人與自然和諧相處。

3、生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)基本理論和方法

3.1以生態(tài)水文與工程水文為基礎(chǔ)

傳統(tǒng)水利工程很少利用水文學(xué)進(jìn)行河道治理，也很少會(huì)對(duì)河流的水文情況提起重視，因此常會(huì)出現(xiàn)河流斷流現(xiàn)象。對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)來說，河流的連續(xù)性對(duì)于保持河流健康、水體生物的生存及水體凈化都起到不可或缺的作用。因此，在生態(tài)水利工程中需要以生態(tài)水文及工程水文為基礎(chǔ)，在保證河流資源不被破壞的前提下，開展符合可持續(xù)發(fā)展觀的水利工程，使水資源利用實(shí)現(xiàn)最大生態(tài)效益。

3.2合理利用雨洪資源

隨著時(shí)代的改變，水利工程已不單純是行洪排澇的工具，在生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)中可以增添蓄水功能。這些蓄水可以用于灌溉用水、人畜飲水以及水面養(yǎng)殖等，對(duì)雨洪資源的合理利用，能夠讓生態(tài)水利功能實(shí)現(xiàn)更大價(jià)值，實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)赜晁Y源的回收利用，突出生態(tài)功能性，逐漸實(shí)現(xiàn)資源利用最大化。

3.3保護(hù)水體及河岸生態(tài)環(huán)境

在生態(tài)水利實(shí)施過程中也要注重水體及岸邊環(huán)境的保護(hù)，可以通過種植水生植物，利用水生植物對(duì)污染物質(zhì)進(jìn)行吸附和降解，在綠化水面的同時(shí)達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。在河岸帶種植河岸林，對(duì)污染物質(zhì)進(jìn)行過濾，減少污染物質(zhì)進(jìn)入河道，保護(hù)水體環(huán)境。通過在河岸種植植被，形成穩(wěn)定的植物群落，具有調(diào)節(jié)小氣候、穩(wěn)定岸坡等生態(tài)功能；設(shè)置環(huán)境保護(hù)、河流保護(hù)的各式宣傳碑及宣傳標(biāo)語，提高人們對(duì)環(huán)境保護(hù)、河流保護(hù)的意識(shí)，進(jìn)一步保護(hù)河岸生態(tài)環(huán)境，從整體上提高水利工程的生態(tài)性。

結(jié)語：

當(dāng)前我國(guó)的水利工程對(duì)自然環(huán)境存在著很大的副作用，嚴(yán)重影響了自然環(huán)境，通常表現(xiàn)在某些水域的溫度和水質(zhì)發(fā)生了改變，從而影響了當(dāng)?shù)氐臍夂蜃兓?，甚至?duì)于降水時(shí)間和降水的分布地區(qū)也會(huì)產(chǎn)生很大的干擾作用，最明顯的危害就是水域中的動(dòng)植物和農(nóng)作物因?yàn)闊o法及時(shí)的遷徙而發(fā)生了大量減產(chǎn)和死亡的狀況?；谝陨戏治鲆攸c(diǎn)關(guān)注水利工程中的生態(tài)建設(shè)，具體在水庫水溫控制、水庫淤泥計(jì)算以及生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)等多個(gè)方面來推進(jìn)生態(tài)水利工程的順利開展。現(xiàn)階段挪威已經(jīng)生產(chǎn)出了相關(guān)的測(cè)量工具，但是其費(fèi)用非常昂貴，并且設(shè)備對(duì)客觀自然環(huán)境有一定的要求，所以無法大量投入使用，這就需要相關(guān)工作者加大這些方面的研究力度。

參考文獻(xiàn)：

[1]李民鎬.試論生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)方法及其原則[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2013，01：107-108.

[2]宋偉.淺談水利工程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新發(fā)展前景[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，19：170.

[3]李偉.水利設(shè)計(jì)中的生態(tài)理念應(yīng)用初探[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2013，10：215-216.