生態(tài)理念在水利工程設計中的應用

邱杰

【摘 要】水利工程建設是為了更好的保證經(jīng)濟社會的發(fā)展，同時，也是為了更好地滿足人們生活中對水資源的需求。但是，很多的水利工程建設出現(xiàn)了對生態(tài)環(huán)境進行破壞的情況，因此，為了更好的保證生態(tài)環(huán)境，在進行水利工程建設時，對生態(tài)意義進行重視非常必要，生態(tài)水利工程建設在保證水利工程功能能夠得到充分發(fā)揮以后，還要保證其和環(huán)境相協(xié)調(diào)。本文探討了生態(tài)理念在水利工程設計中的應用。

【關(guān)鍵詞】生態(tài)理念；水利工程；設計；應用

生態(tài)理論應用于水利工程設計，既合理利用現(xiàn)有水廠的資源，避免了水源工程的重復建設，又擴大了水廠的供水規(guī)模，解決了水廠供水效益差的問題。管網(wǎng)工程是生態(tài)化水利工程設計的重點內(nèi)容，從管網(wǎng)布局、安裝、選材、維護等方面構(gòu)建生態(tài)化水利。經(jīng)過本次研究發(fā)現(xiàn)，生態(tài)水利具有能耗小、污染少、效率高等特點，在水利工程中推廣有助于實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，充分發(fā)揮了水利工程的總體效益。

一、水利工程對生態(tài)環(huán)境的影響

1、對局部氣候的影響

水利工程可改變所在地區(qū)降水、空氣濕度、溫度、風向等氣候因子。當水庫工程建成蓄水后，庫區(qū)形成水面，使該區(qū)域的水熱交換方式以及強度發(fā)生改變，進而導致當?shù)貧鉁匕l(fā)生變化，一般會提高庫區(qū)平均氣溫。另外，庫區(qū)蓄水、水域面積增大，也使水庫及其周邊蒸發(fā)量、降雨量及濕度增加，使當?shù)亟邓畷r空分布特征發(fā)生一定程度變化。

2、 對水文情勢和水溫的影響

水利工程的建設不但會改變工程河段的水文情勢，也會影響到整個流域。筑壩使河流非連續(xù)化，庫區(qū)由原河流生態(tài)系統(tǒng)變成了湖泊生態(tài)系統(tǒng)，其水流速度、水域深度、水溫和水流邊界條件都發(fā)生了極大變化，蓄水也多會導致庫區(qū)地下水位升高；壩下河道內(nèi)徑流量、徑流過程、水溫及流態(tài)明顯改變，壩下河道脫水導致沿岸地下水位下降。通常徑流調(diào)節(jié)能力強的水庫上述變化幅度很高，徑流式水庫變化就相對沒那么明顯。

3、 對地質(zhì)環(huán)境的影響

水利工程建成后，庫區(qū)巖土結(jié)構(gòu)、地下水水位、水壓等一系列物理因素的改變，可能導致地震、山體滑坡、塌岸等地質(zhì)災害的發(fā)生。水庫蓄水導致地殼應力增大，易引發(fā)地震。庫區(qū)地下水位上升，易引發(fā)滑坡、坍塌等事故。

4、 對水質(zhì)的影響

水利工程建成后，庫區(qū)水流速度變緩，水中的溶解性礦物質(zhì)減少，溶解氧量下降，水體富營養(yǎng)化可能性增大。進入庫區(qū)水體的建設垃圾和工農(nóng)業(yè)廢水，其含污染物種類多、成分相對復雜、難降解，而庫區(qū)流態(tài)又不利于水中污染物擴散，導致庫區(qū)水體水質(zhì)的污染。

5、對土壤的影響

水利工程建設可以保護工程沿岸及下游農(nóng)田免受洪水沖刷，減緩土壤侵蝕，改善土壤水分狀況。但水利工程也可能引起水庫周邊地下水位上升，氣候變化，蒸發(fā)量加大，進而將可能導致或加劇庫區(qū)周圍土壤鹽堿化現(xiàn)象。

6、 對生物多樣性的影響

傳統(tǒng)水利工程建設使自然河流及沿岸渠道化、人工河網(wǎng)化、島嶼化，壓縮了野生生物生存空間，降低了河流及其沿岸生境多樣性； 筑壩建庫，導致河流的不連續(xù)化，破壞河流水生生態(tài)環(huán)境，嚴重影響水生生物生存與繁殖； 水利工程建設可能引發(fā)的水體污染，不僅危及河湖水生生物生存，也惡化河湖沿岸生物的生存環(huán)境。

二、 生態(tài)水利工程設計原則

1、生態(tài)系統(tǒng)自我恢復設計原則

在進行生態(tài)水利工程設計過程中，設計人員要加強對生態(tài)系統(tǒng)自我恢復功能的保護與控制，提升系統(tǒng)的整體可持續(xù)建設和發(fā)展。生態(tài)系統(tǒng)自我恢復功能表現(xiàn)出非常明顯的物種自我選擇，能夠?qū)ψ陨硐到y(tǒng)環(huán)境、系統(tǒng)組成進行合理調(diào)節(jié)，達到自我恢復的效果。這種效果是生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，設計人員要依照生態(tài)系統(tǒng)自我恢復指標，依照生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展方向進行設計，最大限度減少生態(tài)水利工程對生態(tài)系統(tǒng)物種組成和資源配比的影響。要依照生態(tài)系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)因地制宜，在環(huán)境中尋求最佳方案，最大限度減少對生態(tài)環(huán)境的影響。

2、景觀尺度以及整體性的原則

在對河流以及水域的生態(tài)系統(tǒng)進行修復、規(guī)劃以及管理的過程中，應當將可持續(xù)性、長期、大景觀尺度作為實施的基礎(chǔ)，而不是在短期、局部、小尺度的范圍內(nèi)來實施。在大景觀的尺度上進行河流的修復具有修復效率高的優(yōu)勢，而在小范圍內(nèi)進行生態(tài)修復，不僅效率比較低，其成功率也得不到保證。所謂的整體性就是從生態(tài)形同所具有的功能以及結(jié)構(gòu)出發(fā)，對系統(tǒng)各要素之間交互的作用進行充分的了解與掌握，進而提出一個能夠綜合的、整體的對河流生態(tài)系統(tǒng)進行修復的方法，而不是只在河道的水文系統(tǒng)修復上下功夫，更不是修復某一單一的動物或者植被群體。

3、 保持和恢復河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則

生物群落的多樣性問題指的是物種水平上存在的生物多樣性。在一個地區(qū)中，空間異質(zhì)性若是非常高，那么就說明其能夠形成許多的小環(huán)境，這樣就能夠為更多的物種提供生存的空間。反之，若是非生物環(huán)境非常單調(diào)，那么生物群落的多樣性就會降低，群落的密度、比例以及性質(zhì)都會發(fā)生相應的改變，漸漸的就會導致生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)某種程度上的退化。

三、生態(tài)理念在水利工程設計中的應用

1、生態(tài)水利規(guī)劃

生態(tài)水利的規(guī)劃工作主要包括微觀層次規(guī)劃、中觀層次規(guī)劃和宏觀層次規(guī)劃三個方面。生態(tài)水利的微觀層次的規(guī)劃主要是水資源規(guī)劃中的某項具體內(nèi)容，如防洪防澇，居民供水和農(nóng)業(yè)供水等具體內(nèi)容。生態(tài)水利的中觀規(guī)劃主要是以某條河流的流域或某行政區(qū)為單位， 從本單元的社會經(jīng)濟發(fā)展對水資源的需求出發(fā)，對本單元的水資源進行綜合的調(diào)查研究，擬定科學的水資源發(fā)展方案。生態(tài)水利的宏觀規(guī)劃主要是以較大范圍內(nèi)人口、經(jīng)濟和社會發(fā)展等對水資源的需求出發(fā)，以資源和環(huán)境的可承載力為限度， 制定出本地區(qū)宏觀的水資源發(fā)展綱要，實現(xiàn)對本地區(qū)水資源利用的指導和規(guī)劃。

2、 對河道進行改造修復

在水利工程的建設中，一般是運用在河道里修建河壩來進行蓄水，這樣就可以在缺水時，從河壩里放水，解決缺水問題。遇到水量過多，可以進行蓄水，以備以后不時之需。所以，這樣的技術(shù)給人們的生活帶來的很多的便利之處。同時，對于大氣污染、水里魚類或者其他生物的死亡和河里的泥沙的淤積這些城市河道所面臨的問題，都可以進行修復，從而保證城市的生態(tài)環(huán)境的平衡。對河道的改造，要在保持其能夠可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上進行河道的安全和穩(wěn)定行的改造。對河道的改造中，要先制定好改造的步驟，根據(jù)當?shù)氐纳鷳B(tài)壞境的需求進行逐步的改造，保證每個施工時期都能滿足生態(tài)化的建設，最終河道能夠被全面的修復好。在河道的改造中，在工程建設的中要秉承因地制宜的原則，什么樣的生態(tài)環(huán)境采取什么樣的措施來進行施工。這就需要對河道的生態(tài)的壞境進行充分的調(diào)查，根據(jù)調(diào)查的結(jié)果來修建河道，實現(xiàn)人和水利工程的生態(tài)三方的和諧相處。在改造的過程中，還必須有關(guān)河道的自我修復能力的保護的相關(guān)的設計，這樣就能提高河道的質(zhì)量和可持續(xù)性。

3、建造更合適的堤岸

在水利工程的設計中，一個必須考慮的因素就是堤岸的設計。在進行堤岸的建造中，我們必須保證工程對環(huán)境的保護和經(jīng)濟性。在河道的設計中，一般我們會考慮在保證生態(tài)的平衡的基礎(chǔ)上維護河流的自我凈化能力，而在堤岸的建造中，不能讓單一的經(jīng)濟評估指標體系影響了建筑的質(zhì)量。在堤岸的設計和建造中，要選擇合適的建造的改善方面的技術(shù)，從而保證堤岸的堤型和堤線的豐富程度，建筑最合適最優(yōu)的堤岸。

4、重視水利工程生態(tài)功能的體現(xiàn)

要在水利工程設計中體現(xiàn)生態(tài)理念，需要充分的考慮水利工程的基本功能與生態(tài)功能，在能夠保證其基本功能的基礎(chǔ)上，加大其生態(tài)功能的體現(xiàn)，不斷優(yōu)化設計方法，用于嘗試各種創(chuàng)新性的設計方法，將各種先進的施工技術(shù)、生態(tài)理念、環(huán)保材料應用于水利工程設計工作中，這樣不僅能夠有效發(fā)揮水利工程的水利設施作用，還能夠有效的提升其生態(tài)效益、社會效益與經(jīng)濟效益。舉一個簡單的例子，將生態(tài)理念應用于河道的治理工作中，在其治理工作中，通常需要修建防洪堤，但是傳統(tǒng)的防洪堤是在將原有的植被清除之后，應用坡面硬化處理，對于河道的生態(tài)系統(tǒng)具有嚴重的破壞，這時如果應用生態(tài)理念，在不破壞植被的情況下，制定出合理的設計方案，能夠起到良好的應用效果。

5、 生態(tài)水利工程與環(huán)境工程有機結(jié)合

設計人員在進行生態(tài)水利工程設計時，結(jié)合環(huán)境工程的相關(guān)科學理論，統(tǒng)籌兼顧，水量與水質(zhì)合理調(diào)配，尤其是將水污染治理工程與生態(tài)水利工程相結(jié)合，克服設計過程的阻力。在設計的過程中，要注意周圍農(nóng)田的水量供應情況，這是最應該重視的，也是生態(tài)水利工程建設的最終目的。與此同時，生態(tài)水利工程還要注意與原來的水利工程協(xié)調(diào)運行，將供水的區(qū)域重新規(guī)劃，達到合理使用的標準，生態(tài)水利工程與其他眾多的建設工程有機結(jié)合，相互輔助，提高我國生態(tài)水利工程設計的水平，促進我國生態(tài)水利工程的發(fā)展。

6、結(jié)合生態(tài)水文測驗資料進行設計

生態(tài)水利工程在設計之初，要詳細收集當?shù)氐纳鷳B(tài)水文測驗資料與參數(shù)，并加以詳細分析，評估工程的可行性以及施工難度系數(shù)，計算出工程由設計階段到后期養(yǎng)護的總成本預算。根據(jù)當?shù)鼐唧w的地理情況，因地制宜，科學合理地進行設計，追求生態(tài)和諧發(fā)展。生態(tài)水利工程設計的基礎(chǔ)是工程水文學以及生態(tài)水文學，二者之間缺一不可，只有充分結(jié)合生態(tài)水文測驗資料來對整個生態(tài)水利工程進行設計，才到達到預期的設計效果，爭取將生態(tài)水利工程隊周邊環(huán)境的影響降到最低。

綜上所述，生態(tài)水利工程的目標是促進生態(tài)學與水利工程的結(jié)合，要求工程不僅要滿足人類社會生產(chǎn)發(fā)展需求，還要滿足河流生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與生物多樣性的需求。目前，生態(tài)水利工程設計由于經(jīng)驗積累問題上的不足，其發(fā)展較為緩慢，但是隨著人們對人與自然的和諧發(fā)展認識的逐漸加深，生態(tài)水利工程的發(fā)展前景將不可限量。

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