試論生態(tài)水利工程的基本設(shè)計(jì)原則

楊欣欣

赤峰市阿魯科爾沁旗水利局

1 引言

在傳統(tǒng)水利工程學(xué)中，人們大多都是側(cè)重于自身需求，對生態(tài)環(huán)境方面有所忽視，造成更大范圍的生態(tài)環(huán)境問題。社會(huì)各界在對生態(tài)環(huán)境存在的諸多問題進(jìn)行反思后，旨在進(jìn)一步促進(jìn)我國生態(tài)水利工程發(fā)展。生態(tài)水利就是以持續(xù)發(fā)展作為理念，通過多種多樣的技術(shù)形式，適當(dāng)轉(zhuǎn)變過往的粗放式建筑形式，將實(shí)際水利工程和生態(tài)工程有機(jī)融合，以此實(shí)現(xiàn)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境的共同發(fā)展。

2 生態(tài)水利工程概述

2.1 生態(tài)水利工程分類

以消除水源隱患及開發(fā)國家水資源作為目的生態(tài)水利工程，需建造相應(yīng)堤壩、水壩等各類水工建筑物，這些設(shè)施設(shè)備對實(shí)現(xiàn)生態(tài)水利工程目標(biāo)要求發(fā)揮著十分重要的作用。我國生態(tài)水利工程中，對相關(guān)工程建設(shè)進(jìn)行了以下分類：第一類，服務(wù)于農(nóng)田方面的水利工程，譬如小浪底工程等；第二類是能夠有效起到防洪作用方面的水利工程，譬如長江三峽工程等。

2.2 生態(tài)水利工程的功能

首先，生態(tài)水利工程可有效提升河道蓄水能力，同時(shí)還能夠最大限度地滿足城鎮(zhèn)居民日常生活用水及農(nóng)業(yè)用水等。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷地發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，人口數(shù)量也越來越多，對國家水資源需求不斷激增。因此，諸多地方政府都需要在各自河流區(qū)域構(gòu)建出不同類型水利工程控制設(shè)備等，對當(dāng)?shù)厮Y源進(jìn)行合理科學(xué)的調(diào)節(jié)和利用。在此基礎(chǔ)上，才可有效提高河道蓄水能力，并且可以滿足日常生活用水及農(nóng)田用水需求等。其次，中國水利工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益日益突增。除以上基本功能外，在汛期，水利工程還可以進(jìn)行發(fā)電和航運(yùn)，水利工程的經(jīng)濟(jì)效益變得非常可觀。最后，我國生態(tài)水利工程項(xiàng)目建設(shè)，在防洪排澇效果方面也有極其重要的作用。

在人們?nèi)粘Ｉ罴吧a(chǎn)活動(dòng)過程當(dāng)中，水是極為寶貴的資源，但真正可以獲得運(yùn)用的水資源卻只占據(jù)地球總水量比較少的一部分，無法滿足人們對水資源的需求，水資源能夠進(jìn)一步地促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展，共同形成良好效益。從生態(tài)角度而言，水的存在也具有比較積極作用。通過合理地支配、調(diào)節(jié)水資源，可以保證河流在長時(shí)間之內(nèi)處在一種穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)中，可有效緩解汛期、旱期的隨機(jī)性，從而減少洪災(zāi)或斷流等災(zāi)害問題的出現(xiàn)。同時(shí)水可以被儲存在蓄水庫中，對雜質(zhì)污物進(jìn)行沉淀。在干旱及半干旱的地區(qū)，倘若水分充足，就可使得當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境進(jìn)行改善，有效促進(jìn)我國社會(huì)、經(jīng)濟(jì)進(jìn)步以及發(fā)展。為了讓水源一直處到平穩(wěn)狀態(tài)當(dāng)中，就應(yīng)當(dāng)不斷地進(jìn)行水利工程的建設(shè)，如此一來，才能夠有效防止旱澇災(zāi)害情況的發(fā)生，并且能夠通過合理調(diào)節(jié)以及分配我國水量這一形式，使得人民群眾的日常生活及生產(chǎn)過程充分得到滿足。

3 生態(tài)水利工程的基本設(shè)計(jì)原則

3.1 整體性原則

在有效修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)過程當(dāng)中，倘若只是小范圍進(jìn)行短時(shí)間修復(fù)工作，生態(tài)效率就很難得到提高，修復(fù)效果也會(huì)大大降低。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)生態(tài)水利工程過程當(dāng)中，從大范圍入手才能確保生態(tài)效率得到恢復(fù)，修復(fù)效果也能顯著提升。

整體而言，就是依托于生態(tài)系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)，在各種要素相互產(chǎn)生作用基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地制定河流生態(tài)體系的修復(fù)措施。該措施應(yīng)當(dāng)擁有著非常強(qiáng)的綜合性。生態(tài)學(xué)領(lǐng)域下，景觀尺度涵蓋時(shí)間以及空間這兩方面。在修復(fù)河流過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用到大尺度的景觀，原因如下：第一，水域生態(tài)體系就是由許多子系統(tǒng)構(gòu)成的，主要包括人造工程和生物系統(tǒng)設(shè)施等。上述系統(tǒng)和生物系統(tǒng)充分融合，進(jìn)一步構(gòu)建出整個(gè)生態(tài)體系。倘若我國水域系統(tǒng)遭到破壞，只是從河道展開生態(tài)修復(fù)的工作，非常難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期修復(fù)效果，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)依賴綜合因素間作用，進(jìn)一步地制定可靠修復(fù)措施。第二，展開生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)時(shí)，需充分考慮河流生態(tài)環(huán)境流動(dòng)性及隨機(jī)性等特性，這些特征會(huì)直接影響到當(dāng)?shù)厣锓N群發(fā)展。第三，相關(guān)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)過程中，盡量兼顧我國河流生態(tài)體系開放性。生態(tài)體系本身就可與周圍生態(tài)系統(tǒng)展開物質(zhì)交換，只是對河流展開生態(tài)修復(fù)工作很難以實(shí)現(xiàn)修復(fù)效果。第四，河流生態(tài)修復(fù)需花費(fèi)時(shí)間。相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)做好準(zhǔn)備，對河流修復(fù)加強(qiáng)管理和檢測。

3.2 充分運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)原則

與以往傳統(tǒng)水利工程相比，生態(tài)水利工程不僅需考慮傳統(tǒng)水利工程相關(guān)原則，還需兼顧到生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)能力，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。為了有效實(shí)現(xiàn)上述要求，只依靠人工建筑物是無法完成的。實(shí)際上，任何生態(tài)圈的形成均是經(jīng)過長時(shí)間自然物競天擇，各方面因素綜合作用引發(fā)的效果，生態(tài)體系通常有著非常強(qiáng)的自我修復(fù)能力。因此，生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)過程中需充分利用自我修復(fù)這一功能，否則只是憑借人為力量，大概率會(huì)出現(xiàn)生態(tài)惡化等情況。現(xiàn)實(shí)中的良好的途徑是將人為力量和自然力量充分結(jié)合，使用生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中的組織功能，由自然選擇合適物種。在此模式下，可有效提高生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)效果的同時(shí)顯著節(jié)約成本。

3.3 保持河流環(huán)境多元化的原則

在河流中不僅有水，還有諸多動(dòng)植物。水利工程建設(shè)過程中，會(huì)進(jìn)一步地影響到動(dòng)植物生存，極有可能會(huì)使得河流中生物沒有生存空間。因此在建設(shè)水利工程過程中，需要盡量地保證河流環(huán)境的多樣化，在河流當(dāng)中不同類型的生物都會(huì)具有一定的生存空間。在生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中，由水、固體及氣體三者相互作用，進(jìn)一步地形成多樣化的河流環(huán)境，水利工程建設(shè)過程會(huì)影響到河流當(dāng)中的水質(zhì)以及水流量。隨著水利工程建設(shè)規(guī)模增大，很多河流會(huì)由于因水利工程建設(shè)而形成斷流等狀態(tài)，使得原本連續(xù)河道逐漸變成水庫，進(jìn)而出現(xiàn)環(huán)境單一化情形，對某些需要洄游的魚類極為不利。此狀況若長期存在，導(dǎo)致部分魚類會(huì)因河流環(huán)境改變，而引發(fā)族群滅絕。相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)避免出現(xiàn)類似情況，在建設(shè)水利工程時(shí)因地制宜、最大限度地保持原始河流生態(tài)環(huán)境，為廣大物種提供繁殖、生存環(huán)境。

3.4 符合反饋調(diào)整式的設(shè)計(jì)原則

生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞的速度要比恢復(fù)速度快許多，因此在建設(shè)完成一項(xiàng)水利工程后，河流的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)時(shí)間比較漫長。只有經(jīng)歷長期恢復(fù)之后，才可使生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性及結(jié)構(gòu)多樣性等都得到良好恢復(fù)，只有當(dāng)河流的生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中的結(jié)構(gòu)變得多樣化，才可有效提升河流的抗逆性，有助于獲得河流的穩(wěn)定發(fā)展?；謴?fù)過程當(dāng)中，若沒有人類干預(yù)，會(huì)需要更長的年限，甚至?xí)?dǎo)致部分生物滅絕，為盡快恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)，需要有效調(diào)整河流環(huán)境中的信息反饋，提升其恢復(fù)速度。

3.5 安全與經(jīng)濟(jì)性原則

任何工程建設(shè)都需以安全性原則為首要原則，其次才是經(jīng)濟(jì)性原則。安全性的原則就是工程在竣工后承受自然災(zāi)害的能力，譬如洪水以及風(fēng)暴等災(zāi)害，由于我國水利工程建設(shè)受一些施工環(huán)境的影響，在對其展開設(shè)計(jì)工作時(shí)，還需要適當(dāng)?shù)乜紤]有關(guān)河水變化和侵蝕等因素，從而使水利工程的設(shè)計(jì)變得合理，使得創(chuàng)建出的水利工程能夠耐用。經(jīng)濟(jì)性原則就是因?yàn)樯鷳B(tài)水利工程具有較大的建造規(guī)模，規(guī)模越大成本就越高。因此，需要考慮因素也很多，需要綜合考慮各種因素，才能行之有效地制定相關(guān)方案，并有效選擇出成本較低的方案，最終有助于提升工程施工公司的經(jīng)濟(jì)效益。

4 水利工程設(shè)計(jì)中實(shí)施生態(tài)理念的方法

4.1 充分做好準(zhǔn)備工作

相關(guān)人員在設(shè)計(jì)生態(tài)水利工程過程中，需要和現(xiàn)場勘察工作人員一起到項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)場進(jìn)行勘察，對工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場具體狀況具有一個(gè)深入了解，確?？辈煜嚓P(guān)信息的精準(zhǔn)性。從而為之后的設(shè)計(jì)工作提供重要參考依據(jù)?？辈靸?nèi)容主要包括生態(tài)水利建設(shè)工程的水文特質(zhì)、地域環(huán)境、地勢地貌及當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)等。

4.2 加強(qiáng)河道改造工作

河道改造是水利工程建設(shè)的重要組成部分之一，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對水利工程建設(shè)的河道改造工作。需要確定一個(gè)科學(xué)、合理的實(shí)施方案，嚴(yán)格按照國家可持續(xù)發(fā)展要求實(shí)施有效策略，進(jìn)一步確保河道的有效發(fā)展。這樣，除可以有效實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展外，還可以確保一定的安全性。在對河道進(jìn)行改造過程中，需要始終堅(jiān)持生態(tài)平衡理念，通過推進(jìn)岸邊保護(hù)工作、加強(qiáng)環(huán)境綠化工作等進(jìn)一步改造河道。

4.3 做好堤岸建設(shè)

堤岸建設(shè)是水利工程的重點(diǎn)項(xiàng)目，在堤岸建設(shè)中也應(yīng)保持生態(tài)理念。這就需要在建設(shè)之初，適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)變以往傳統(tǒng)的知識理念，對此地經(jīng)濟(jì)發(fā)展的指標(biāo)展開正確以及科學(xué)評估工作，這樣一來，才可以創(chuàng)建出來一個(gè)科學(xué)的生態(tài)環(huán)境，全面保護(hù)評價(jià)的體系，再根據(jù)這一生態(tài)指標(biāo)和其地域環(huán)境的現(xiàn)狀，從而展開堤岸建設(shè)的工作，實(shí)現(xiàn)自然環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，有效阻止生態(tài)水利工程破壞環(huán)境情況的發(fā)生。

5 結(jié)束語

綜上所述，對現(xiàn)有水利工程項(xiàng)目來說，水利工程建設(shè)可進(jìn)一步促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但同時(shí)也不可避免地對自然環(huán)境產(chǎn)生破壞。由于我國生態(tài)水利工程的項(xiàng)目建設(shè)，使得水土流失情況不斷發(fā)生，大部分動(dòng)植物生存、繁殖等面臨著嚴(yán)重威脅。修建的大型水利、大壩工程，會(huì)大大破壞廣大動(dòng)植物生存環(huán)境，最終在長期作用下走向滅絕。相關(guān)設(shè)計(jì)人員在水利工程設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)有效結(jié)合到生態(tài)學(xué)相關(guān)理念，創(chuàng)建出來全新的生態(tài)水利工程，以此來實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境免破壞和社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益共存的目的，這對社會(huì)和生態(tài)持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。