摘要：生態(tài)水利工程是一項(xiàng)綜合性工程，既要滿足人類對(duì)水的各種需求，又要兼顧生態(tài)系統(tǒng)健康和可持續(xù)發(fā)展的需求。本文從水利工程和生態(tài)水利工程的區(qū)別出發(fā)，闡述了生態(tài)水利工程的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則，對(duì)設(shè)計(jì)中面臨的主要問題進(jìn)行了總結(jié)分析，提出了設(shè)計(jì)技術(shù)路線。
　　關(guān)鍵詞：生態(tài)水利工程，設(shè)計(jì)原則，面臨問題，技術(shù)路線
　　
　　0引言
　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長，人類對(duì)水資源的需求日益增加，水利工程滿足了人們供水、防洪、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、漁業(yè)及旅游等各種需求，效益顯著，但也給生態(tài)環(huán)境帶來了深遠(yuǎn)影響，引發(fā)了一系列問題，如水生生物減少、水體自凈能力下降、濕地退化等。在這種情況下，人們開始思考水利工程給人類及生態(tài)帶來的效應(yīng)，水利工程結(jié)合生態(tài)建設(shè)已然是一個(gè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
　　1水利工程和生態(tài)水利工程的區(qū)別
　　1.1水利工程內(nèi)涵
　　水利工程可以理解為人類通過采取工程措施或行為實(shí)現(xiàn)水資源的再分配和利用，其最初的作用是：①解決防洪問題；②提供穩(wěn)定的水源；③減緩或去除農(nóng)作物旱澇漬災(zāi)害；④提供清潔能源；⑤提供水利旅游景點(diǎn)等，這主要體現(xiàn)了水利工程的資源性、經(jīng)濟(jì)性與社會(huì)性。
　　1.2生態(tài)水利工程內(nèi)涵
　　生態(tài)水利工程強(qiáng)調(diào)其服務(wù)目標(biāo)是生態(tài)，其內(nèi)涵是：對(duì)新建工程進(jìn)行傳統(tǒng)水利建設(shè)的同時(shí)兼顧河流生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)；對(duì)已建工程則是對(duì)于被嚴(yán)重干擾河流進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。生態(tài)水利工程是現(xiàn)代水利的標(biāo)志，應(yīng)具備以下科學(xué)內(nèi)涵：①生態(tài)水利工程的開發(fā)應(yīng)有明確的生態(tài)服務(wù)目標(biāo)與功能，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將維持生態(tài)系統(tǒng)的健康放在首位，使水利工程符合生態(tài)環(huán)境發(fā)展要求；②防止在生態(tài)水利工程施工造成巨大的環(huán)境破壞；③生態(tài)水利工程強(qiáng)調(diào)基于生態(tài)需水規(guī)律的運(yùn)行管理；④生態(tài)水利工程選址或布局，強(qiáng)調(diào)工程生態(tài)負(fù)面影響最小化原則。
　　1.3生態(tài)水利工程優(yōu)點(diǎn)
　　1）對(duì)環(huán)境影響小：生態(tài)水利工程以水利建設(shè)與生態(tài)環(huán)境和諧共存為出發(fā)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過程中考慮了水利工程開發(fā)與利用對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，在保證水資源得到充分有效利用的前提下，通過生態(tài)措施使自然環(huán)境自我恢復(fù)和良性發(fā)展，保證區(qū)域自然環(huán)境的穩(wěn)定。
　　2）對(duì)地質(zhì)活動(dòng)影響小：生態(tài)水利工程建設(shè)充分利用河流自我修復(fù)功能，在設(shè)計(jì)中貫徹因地制宜的原則，摒棄了一味追求經(jīng)濟(jì)利益、忽視對(duì)地質(zhì)影響的做法，將水利工程對(duì)地質(zhì)活動(dòng)影響降到最小。
　　3）符合可持續(xù)發(fā)展建設(shè)要求：生態(tài)水利工程是在不超出自然界承受能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種生態(tài)建設(shè)，符合科學(xué)發(fā)展觀的要求，有利于提高自然環(huán)境的自我恢復(fù)能力，將水資源開發(fā)對(duì)自然環(huán)境的影響降到最低，是人與自然和諧發(fā)展的一種水利工程模式，能夠?qū)崿F(xiàn)自然和社會(huì)的雙重價(jià)值。
　　2生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)原則
　　2.1工程安全性和經(jīng)濟(jì)性原則
　　生態(tài)水利工程既要符合水利工程學(xué)原理，也要符合生態(tài)學(xué)原理，確保工程設(shè)施的安全、穩(wěn)定和耐久性。須充分考慮河流的特征，按照河流地貌學(xué)原理進(jìn)行河流縱、橫斷面設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)地研究河勢(shì)變化規(guī)律,保證河流修復(fù)工程的穩(wěn)定性。
　　對(duì)于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)合理性分析應(yīng)遵循投入最小而經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益最大的原則。在規(guī)劃設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行方案比選，重視生態(tài)系統(tǒng)的長期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和評(píng)估，充分利用河流生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)規(guī)律。
　　2.2保持和恢復(fù)河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則
　　大量研究資料表明，生物群落多樣性與非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性存在正相關(guān)關(guān)系。一個(gè)地區(qū)的生境空間異質(zhì)性越高，意味著創(chuàng)造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。由于人類活動(dòng)特別是大規(guī)模治河工程的建設(shè)，造成自然河流的渠道化及河流非連續(xù)化，引起河流生態(tài)系統(tǒng)的不同程度的退化。生態(tài)水利工程的目標(biāo)是恢復(fù)或提高生物群落的多樣性，其重點(diǎn)是盡可能提高河流形態(tài)的異質(zhì)性，使其符合自然河流的地貌學(xué)原理，為生物群落多樣性的恢復(fù)創(chuàng)造條件。通過對(duì)河流地貌歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查確定環(huán)境因子與生物因子的相關(guān)關(guān)系，識(shí)別那些對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能具有重要意義的環(huán)境因子，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行河流地貌學(xué)設(shè)計(jì)和生物棲息地設(shè)計(jì)。
　　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)的自組織功能表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性，其機(jī)理是物種的自然選擇。生態(tài)工程設(shè)計(jì)是一種依靠生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自組織功能的輔助設(shè)計(jì)，可以由自然界選擇合適的物種形成合理的結(jié)構(gòu)，從而完成設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)表明人工與自然力的貢獻(xiàn)各占一半。生態(tài)水利工程必須應(yīng)地制宜，根據(jù)具體條件尋求最佳方案。
　　2.4流域尺度及整體性原則
　　河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃應(yīng)該在流域尺度和長期的時(shí)間尺度上進(jìn)行，從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，掌握生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)要素間的交互作用，重視水域生境的易變性、流動(dòng)性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，考慮生境邊界的動(dòng)態(tài)發(fā)展和河流生態(tài)修復(fù)的時(shí)間尺度問題，提出修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的整體、綜合的系統(tǒng)方法。
　　2.5反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則
　　生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，力求最終形成一個(gè)健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)。因生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)都不是靜止的，在時(shí)間與空間上常具有不確定性，使生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)工程的確定性設(shè)計(jì)方法，而是一種反饋調(diào)整式的設(shè)計(jì)方法，即按照“設(shè)計(jì)-執(zhí)行-監(jiān)測(cè)-評(píng)估-調(diào)整”流程反復(fù)循環(huán)進(jìn)行。
　　3生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)面臨的問題
　　3.1缺乏基于不同區(qū)域的生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)方法與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
　　生態(tài)水利工程對(duì)服務(wù)目標(biāo)具有特定性和地域性，決定了其因地制宜的特點(diǎn)。當(dāng)前，生態(tài)水利工程的功能有一些理論評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法，但對(duì)具體工程實(shí)踐缺少可操作的評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)。水利工程涉及工程力學(xué)的穩(wěn)定性與安全性，雖然國家對(duì)水利工程結(jié)構(gòu)建筑物執(zhí)行了一系列的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，但因當(dāng)前的科研成果積累較少，還是缺少足夠的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范工程的生態(tài)服務(wù)目標(biāo)。
　　3.2水利工程設(shè)計(jì)人員與生態(tài)科技工作者缺少合作的機(jī)會(huì)與機(jī)制
　　水利工程設(shè)計(jì)人員將生態(tài)服務(wù)目標(biāo)作為常規(guī)設(shè)計(jì)要素考慮的意識(shí)還不普及，與生態(tài)環(huán)境科技工作者缺少合作的機(jī)會(huì)與機(jī)制，大部分環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作是在水利工程可行性研究方案確認(rèn)后才進(jìn)行的，對(duì)生態(tài)環(huán)境考慮不足，設(shè)計(jì)相對(duì)滯后，導(dǎo)致許多負(fù)面影響。
　　3.3生態(tài)水利工程與原有水利工程設(shè)施難以協(xié)調(diào)運(yùn)行
　　在一個(gè)流域內(nèi)，新的生態(tài)水利工程可能要在原有水利工程設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)區(qū)域來水量進(jìn)行重新分配或?qū)λ�的去向進(jìn)行重新調(diào)整，因兩者的服務(wù)目標(biāo)是有差異的，如此必然影響原來水利工程設(shè)施的服務(wù)對(duì)象與功能，給原有水利工程的安全運(yùn)行帶來一定風(fēng)險(xiǎn)。如何實(shí)現(xiàn)生態(tài)水利工程與原有水利工程設(shè)施的協(xié)調(diào)運(yùn)行是生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)應(yīng)全面系統(tǒng)考慮的問題。
　　3.4生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)缺少生態(tài)水文測(cè)驗(yàn)資料
　　當(dāng)前，我國水文測(cè)驗(yàn)工作相對(duì)落后，水文測(cè)驗(yàn)站還不能適應(yīng)當(dāng)前生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)對(duì)資料的需求，因此很難基于生態(tài)系統(tǒng)的自組織規(guī)律尋求生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)理論、方法與技術(shù)參數(shù)，這是今后的一個(gè)發(fā)展研究方向。
　　4生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)技術(shù)路線
　　4.1以生態(tài)水文與工程水文為基礎(chǔ)進(jìn)行水文過程的分析與計(jì)算
　　當(dāng)前將生態(tài)水文學(xué)應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)還較少見，今后應(yīng)當(dāng)高度重視生態(tài)水文學(xué)與工程水文學(xué)的結(jié)合，為生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。因生態(tài)水利工程的服務(wù)對(duì)象比較廣，往往同時(shí)涉及濕地、林業(yè)、草原、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和江河湖泊等生態(tài)用水和工業(yè)、城鎮(zhèn)、消防、居民等經(jīng)濟(jì)社會(huì)生活用水，所以弄清楚生態(tài)目標(biāo)對(duì)水資源的時(shí)空要求規(guī)律，使生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上。
　　4.2應(yīng)識(shí)別工程可能影響的關(guān)鍵生態(tài)敏感目標(biāo)
　　生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)能準(zhǔn)確識(shí)別受工程直接或間接影響的生態(tài)目標(biāo),并在工程規(guī)劃階段給予充分考慮。當(dāng)前在許多水利工程的設(shè)計(jì)中很少或沒有對(duì)流域生態(tài)敏感點(diǎn)加以考慮。
　　4.3生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)要與環(huán)境工程設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合
　　因水利工程中水量具有明顯的季節(jié)性變化，使得生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)與實(shí)施存在較大的挑戰(zhàn)與阻力。在設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分吸收環(huán)境科學(xué)與工程的理論和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水量與水質(zhì)同步科學(xué)配置的目的。將生態(tài)水利工程與水污染控制工程的結(jié)合是以后生態(tài)水利工程的一個(gè)重要發(fā)展方向。
　　水利工程的生態(tài)化理念應(yīng)通過不斷實(shí)踐、總結(jié)、分析提出相應(yīng)的修復(fù)措施以保證生態(tài)的平衡。水利工程生態(tài)設(shè)計(jì)順應(yīng)了自然，積極能動(dòng)地利用與改造自然，符合社會(huì)發(fā)展的需求，其應(yīng)用將越來越廣泛。
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