1、对生态水利工程设计存在问题及基本原则的研究摘 要：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类对水的各种需求，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。生态水利工程的设计既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理，体现生态水利工程学-人水和谐的设计理念。现针对生态水利工程规划设计原则进行深刻的研究，并做出规范。 关键词：生态；水利工程；设计问题；设计原则 中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号： 1 生态水利工程 水利工程规划设计主要对象是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法，促进
2、水利工程学与生态学的交叉融合，用以改进和完善水利工程的规划及设计理论，形成水利工程学新的学科分支生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支，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重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产（生态产业）及环境立法和资源管理一起，成为河流生态建设的主要手段之一。 2 生态水利工程设计所面临的问题 2.1 缺乏基于不同区域的生态水利工
3、程设计方法与评价标准。生态水利工程对服务目标具有特定性和地域性。由于生态系统存在地理区域的差异，因此决定了具体的生态水利工程也具有因地制宜的特征。当前，对生态水利工程的功能有一些理论评价指标和评价方法。但对于一个具体的生态水利工程实践缺少可操作性的评价方法与标准。这与当前水利工程对生态影响的科学研究工作开展得较少和相应科研成果积累较少有关。水利工程由于涉及工程力学的稳定性与安全性，因此国家对水利工程结构建筑物执行了一系列的强制性标准，但缺少足够的技术标准来规范工程的生态服务目标。 2.2 生态水利工程设计的目标和标准难以确定。生态水利工程的基本任务之一是维护和保证生态系统的健康，以实现人类和生
4、态系统的和谐。为了完成这样的任务，在生态水利工程设计的实践中，必须事先确定明确的设计目标和维护生态健康的标准，提出生态水利工程要达到的定量化的指标，但是，目前生态保护和恢复的目标大多还是定性描述，缺乏定性的目标和标准，无法设定量化的目标和标准，因此导致设计的目标和标准仍旧模糊不清或不明确，也无法判断工程能否实现设计的预期目的。 2.3 生态水利工程设计缺少生态水文测验资料。如果不能从水文测验站的观测资料去分析水文过程对生态过程的正负影响机理，就很难基于生态系统的自组织规律寻求生态水利工程的设计理论、方法与技术参数。当前，我国水文测验工作相对落后，水文测验站还不能适应当前生态水利工程设计对资料的
5、需求。目前有关生态水文站方面的设计与布局在我国还未正式开展，国内也少有报道。 2.4 生态水利工程设计技术人才匮乏、高水平的设计不易。实现生态水利工程是水利工程和生态学的有机结合，需要生态水利工程的设计人员不仅具备水利工程设计的知识和经验，还要具备生态保护和生态恢复学的理论和知识。以往的人才培养目标和方向，使两者分属于不同的学科与专业，具有两方面综合知识和设计能力技术人才匮乏，加之生态水利工程的实践活动的经验缺乏，可以参考与借鉴的设计项目有限，难以保证生态水利工程的设计水平和质量。 3 生态水利工程的基本设计原则 3.1 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
6、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。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时，必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征，动态地研究河势变化规律，保证河流修复工程的耐久性。对于生态水利工程的经济合理性分析，应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握，生态水利工程往往
7、带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中需要进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，充分利用河流生态系统自我恢复规律，是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。 3.2 生态系统自设计、自我恢复原则。生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择，也便是说某些与生态系统友好的物种，可以经受自然选择的考验，寻找到相应的能源和合适的环境条件。将自组织原理应用于生态水利工程时，生态工程设计与过去水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计，建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中，建筑物最后可以具备人们所期望的功能。河流修复
8、工程设计与此不一样，生态工程设计是一种“指导性”的设计，大概说是帮助性设计。依靠生态系统自设计、自组织功能，可以由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成设计和实现设计。 3.3 坚持与环境工程设计进行有机结合。生态水利工程的设计应当充分吸收环境科学与工程的理论与技术，实现水量与水质同步科学配置的目的。当前尤其是应与水污染防治工程进行有机结合，由于水利工程作用的水量一般较大且具有明显的季节性变化，使生态水利工程的设计与实施存在较大的挑战与阻力。如黑龙江省扎龙湿地补水工程，虽然实现了连续几年的补水，但由于水质不符合湿地水质要求，导致湿地水域中底栖生物明显减少，部分物种消失，一些迁徙水禽不在
9、此处停留。为了减少早田排水挟带泥沙或污染物进入下游湖泊或天然湿地，可以在进入湖泊或湿地的过渡带设计生态处理沟渠或氧化塘。而水田排水沟渠可以在植物生长季节充分蓄水，利用人工沟渠湿地对有机污染物质进行降解。在缺水地区种植水稻，特别是在开采地下水种植水稻的地区，应当进行以水量高效利用与水质净化为目的的生态水利工程设计。而这种设计思路来源于水污染的自然稳定塘处理理论与工艺。 4 结 语 当前，我国正处在水利水电的建设高潮，探索和发展生态水利工程学，需要鼓励多学科的合作与融合;需要积极借鉴发达国家的经验，立足自主创新。同时还要不断改进工程规划设计理念和技术，在工程示范和实践的基础上提升理论，总结技术标准和规范，探索、发展与生态友好的水利工程技术体系。
