生态水利工程的基本设计原则.doc

1、生态水利工程的基本设计原则摘要：本文重点阐述了生态水利工程的基本设计原则，并阐述了水利工程面对生态的基本设计理念，希望通过本文的阅读，大家能对此问题有一个系统的了解。 关键词：生态水利工程设计原则 中图分类号：TV 文献标识码： A 前言：随着国家改革的锦衣不扩大，建筑行业逐渐兴起，水利工程正是其中的主要建设项目之一，但是由于水利工程对当地的生态起到了相当大的影响作用，有些影响可以很好的改变当地的生态环境，促进当地的生态发展。但是有些水利工程在建设时，或者是在投入使用后却严重的破坏了当地的生态环境，对自然以及民生造成了恶劣影响，归根结底是因为水利工程在设计之初就没有按照当地的自然环境条件进行规

2、划，这就违反了生态水利工程的基本设计原则，所以针对这一问题，笔者结合多年的工作经验，就此展开分析。 1 生态水利工程的基本设计 工程安全性和经济性原则 生态水利工程是一种综合性工程，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运以及旅游等需求，也要兼顾生态系统健康和可持续性的需求。生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。提高河流形态的空间异质性原则 有关生物群落研究的大量资料表明，生物群落多样性与非生物环境的空间异质性(spacial heterogeneity)存在正相关关系。这里所说的/生物群落 0 是指在特定的空间和特定的生境下，由一定生物种类组成，与

3、环境之间相互影响、相互作用，具有一定结构和特定功能的生物集合体。一般所说的/生物群落多样性，指生物群落的结构与功能的多样性。实际上，生物群落多样性问题是在物种水平上的生物多样性。生态系统自设计、自我恢复原则 有关生态系统的自组织功能的讨论始于 20世纪 60 年代，以后有不同学科的众多学者涉足这个领域。以各种不同形式构成的自组织功能，是自然生态系统的重要特征。4 景观尺度及整体性原则 河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。5 反

4、馈调整式设计原则 生态系统的成长是一个过程，河流修复工程需要时间。从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间，期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。 2 生态水利工程的基本设计原则 水利工程的重要性不言而喻。但是水利工程对自然的破坏以及改变也是有目共睹的。从工程角度出发，笔者认为有两点重要的因素是造成这一原因的罪魁祸首。:(1)人为规范自然河流。近年来在河流的规范上，尽量使河流

5、渠道华、直线化、几何规则化、硬质化，将原本的天然河道改成人所需要的直线河道。把原本复杂的河型变成规则的几何形状。把原本松软的护河坡改成石砌护坡。这样虽然能够缩短航程、规范河流、保护水土流失，但是在很大程度上改变了当地的生态环境，对一些依靠蜿蜒河流灌溉的庄稼造成了毁灭性的的打击，对一些原本有河道经过的商镇的贸易造成了破坏性打击，对原本依赖松软土质生活的微生物、动物、昆虫造成了人为性破坏，最终致使生态链条改变、产生蝴蝶效应，影响整个生态环境。(2)破坏河流的连续。造堤筑坝截断河流，将原本的“活水”变成了相对的“死胡” ，而这一改变不仅严重的影响到了原本的水温、水深、流速、水流边界条件，还严重影响了

6、依靠原有水资源生活的动植物。最为可怕的是这一过程直接改变了原本的水质，即改变了水中的营养环境。由于截留导致一块区域内的营养环境大幅度提升，导致水中的卫生户或者是植物大幅度的生长，而这些微生物或者植物在死后又得不到及时的清理，全部沉于水底，慢慢腐烂，在腐烂的过程当中消耗掉水中的大量氧气，导致鱼类的大量死亡。造堤筑坝还加深了水的深度，导致原本的水面发生了改变，光合作用变小，抑制了鱼类的生长。还有泥沙淤堵、泄洪流速过大对两岸的冲击过强，造成坝体本身的磨损以及水土流失等等问题，严重的影响到了生态环境。由于靠水库进行人工径流调节，改变了自然河流年内丰枯的水文周期规律，即改变了原来随水文周期变化而形成脉冲

7、式河流走廊生态系统的基本状况。最后，众所周知，不设鱼道的大坝对于洄游鱼类是致命的屏障。另一类非连续化是由于河流两岸建设的防洪堤造成的侧向水流的非连续性。堤防妨碍了汛期主流与岔流之间的沟通，阻止了水流的横向扩展。堤防把干流与滩地和洪泛区隔离，使岸边地带和洪泛区的栖息地发生改变。原来可能扩散到滩地和洪泛区的水、泥沙和营养物质，被限制在堤防以内的河道内，植被面积明显减少。鱼类无法进入滩地产卵和觅食，也失去了避难所。鱼类、无脊椎动物等会减少，导致滩区和洪泛区的生态功能退化。概况地讲，被改造过的河流生态系统是由三个子系统组成。即:从生态上讲是：微生物、动物、植物三个构成。从宏观上讲是：土地；气候；地表水

8、、地下水等。由于形成的水库改变了当地的水文规律、水利工程改变了整体形态，所以生态环境遭到了极大程度上的改变，其主要结果是破坏了原有的生物链条，损害了天然生活在这一区域内的各种生物的生命规律。所以面对这一问题，工作者和研究人员应该抱着积极改善的态度。将传统的水利工程建设与现有的生态环境关注结合起来，以最大利用自然为目的，以最小程度改变自然难为目标，以控制河流防洪防泄为目的，以保护生物链条的有序发展为五标。以现代科学作用于生态水利为目的，以水利发展贴合生态环境为目标，重视自然本身的发展理念。减少因利益带来损害。生态水利工程学是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求

9、的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是:对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时(如治河、防洪工程)，兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程，则是对于被严重干扰河流进行生态修复。 结束语： 就以后的水利工程与生态环境来看，生态系统健康、社会经济需求是最为主要的两点发展与结合方向，这就要求设计人员在设计之初，就要从这两方面出发，不仅要经济利益的长久发展，还要兼顾可持续性的稳定进行。从现代的角度来观察，水文学、生物学、工程学、水利学都是水利工程发展的过程当中的主要必修科目，而其中尤以水温学更为突出，珍视生命永远是水利工程发展过程当中必不可少的主要阶段。所以我们要注意理论、强调实际、改进规划、

10、完善设计，促使水利工程的快速实施，而在这一过程当中，不仅要注意口号的宣传，还要注意实际行动的操作。 参考文献 1 董哲仁.水利工程对生态系统的胁迫J.水利水电技术，2003，(7):1-5. 2 ASCE River Restoration Subcommittee on Urban Stream Restoration， Urban stream Restoration J. Journal of Hydraulic Engineering ASCE，July 2003，491-493. 3 董哲仁.生态水工学的理论框架J.水利学报，2003，(1):1-6. 4 董哲仁.河流形态多样性与生物群落多样性J.水利学报，2003，(11):1-7.