生态水利工程设计在水利建设中的运用

杨丽荣

( 洮南市洮府乡水管站，吉林 洮南137100)

0 引 言

2011年中央1 号文件《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》中明确提出加大公共财政对水利的投入。这是新中国成立62年来中央出台的第一份有关促进水利事业发展的专项综合性政策文件，对于我国水利建设的发展具有十分重要的战略作用。水利建设是农业发展的命脉，也是发展现代农业的关键。水利工程的建设涉及到蓄水、防洪、灌溉、发电、供水、航运、养殖、旅游等诸多领域，对于保障社会安全稳定、促进经济社会发展具有十分重要的作用。然而，任何一种水利工程的建设和运行，对于周围生态环境、河流的生态系统都会产生这样或者那样的影响，人类为了实现水资源再分配利用，仅仅是从人的需要方面考虑工程的建设和运行，而忽视了对于周边生态环境和河流生态系统的研究和保护。生态环境的破坏和河流生态系统功能的衰退，必将造成人们长远利益的损害。由此水利工程的建设应当研究和权衡经济社会发展的需要同自然生态系统良性循环之间的关系。为此，笔者认为，在建设水利工程时，应当从工程规划阶段着手，明确水利工程建设的河流上下游、左右岸之间的生态系统关系，在工程设计建设时应当在尊重自然生态环境自身的循环前提下，利用现代水利工程学原理，体现出人与自然、工程与自然和谐共存的生态设计理念。

1 基本概况

1.1 白城市自然、社会环境概况

白城市(121°38'～124°22'E，44°13'57″～46°18'N)位于吉林省西北部，地处嫩江平原西部，科尔沁草原东部，辖洮北区、镇赉县、通榆县、大安市和洮南市5个县( 市、区)，全区面积2．6 万km2，人口230 余万(2011年)，全区拥有丰富的自然资源，人均耕地、草原、宜林地、水面、芦苇、光热资源在全省排名首位。

白城市属温带大陆性季风气候，春季干旱多风，入夏酷热少雨，秋季昼夜温差大，冬季少雪寒冷。全市多年平均降水量400 mm左右，且时空分布不均。春季降水量仅占全年降水量的8%左右，夏季占全年的80%左右，秋冬季占12%左右。全市发生春旱频率为91．4%，夏旱发生频率为77．9%，秋旱发生频率为89%。而且，在发生干旱的同时，还常常伴有外洪内涝发生。即使在丰水年，由于年内降水分配不均，也有干旱造成的减产。

近年来，白城市的旱情越来越严重，不仅降水少，而且时空分布极为不均，每年的1—6月几乎没有有效降水过程，致使严重的春旱连接严重的夏旱发生。春天抗旱播种出的苗，因无后续水补充，凋萎、干枯现象严重，造成严重灾害。几年来的连续干旱，使全市地下水水位下降1．5 ～3 m，全市8 座大中型水库，除月亮湖和团结水库引蓄了部分洪水外，其余水位都在死库容以下，300 多个自然泡塘几乎全部干涸，除嫩江外，其它河流全部断流。严重的干旱不仅制约了农业经济的发展，还造人口、牲畜饮水困难，加剧了生态环境的恶化。

1.2 白城市水利工程建设概况

近年来，面对干旱的自然特点，白城市全面加强了重点江河堤防、水库除险加固和抗旱水源及节水灌溉等水利工程建设，取得了明显成效。全市已建成抗旱水源井10 万眼，大型灌区2 处(洮儿河灌区和镇赉白沙滩灌区)，小型抽水站11 处，大中型水库8 座，小型水库3 座，并拥有喷灌设备1 万多台套，抗旱水箱10 万多只。全市抗春旱坐水种和播前灌能力已达到53.33 万hm2以上，作物苗期抗旱喷灌能力达到28 万hm2以上，其中喷灌能力12 万hm2以上，软管输水灌溉10.67 万hm2以上。

2 白城市水利建设存在的问题

2.1 部分水利工程设计不合理

白城市部分水利工程建设于上世纪六七十年代以后，当时水利设计技术人员数量极少，且设计设备配备不完善，囿于技术原因，部分水利工程在设计没有保证完全根据现场勘测情况，或者现场勘测不够详细、精确，导致了在水利工程建设前期的勘测数据无法详实提供，或者只能参照地图进行粗略估算，设计出来的水利工程成果无法与建设地点实际相符。一方面加大了水利工程建设的工程量，大量开挖或者填埋不必要的土石方，严重破坏了河道和工程区生态平衡。这种情况到目前为止也依然存在，尤其是在基层水利工程设计、施工上，由于基层水利工程建设地区较为偏僻，或者荒无人烟，水利工程的设计上由于设备配备不完善或者技术人员素质不高，人员不足，极其容易造成设计成果与实际工程建设相脱节。加之如今大型机械设备投入工程建设中，对于工程地区生态破坏和河道生态系统影响更为严重。

2.2 水利建设重大轻小，忽视配套工程建设

多年来，我国对于水利建设的投入随着社会经济的发展而不断增加，但投入的重点却偏向于大江大河水利工程的建设上，同时也表现在重视水利枢纽工程的建设，对于水利配套工程的建设却极少有相关的专项投入，致使基层水利工程建设受益范围缩小，灌溉面积无法达到设计要求，水利枢纽工程效益无法最大化发挥出来，灌溉渠道淤塞严重，一旦到了雨水季节，极其容易导致水利工程上游淹死，下游旱死，渠水运输不通，灌溉用水白白流失。

2.3 水利建设项目报批时间与季节错位

水利工程建设有着非常特殊的时间要求，就我国而言，秋冬季节为雨水较少季节，河道水流减少，比较适宜水利工程的建设。基层水利工程建设需要上级主管部门的批准，从水利工程建设项目的提出，到上级部门批复往往需要花费较长时间，近年来一些需要建设的水利工程项目上报后，上级主管部门批复往往不结合实际情况的需要，作了比较大的后延，错过了秋收结束到冬季这一段兴修水利的宝贵时间，人为造成了工程建设时间缩短，增加了工程设计、施工方的工作压力。部分水利工程无法按期完成，严重影响了农民耕作安排。

3 生态水利工程设计理念的运用

生态水利工程主要是指水利工程建设在满足人类社会发展需要的同时，兼顾到工程建设区域及相关区域的生态系统，保证相关区域生态平衡和可持续性发展需求的一种理念。生态水利工程主要包括以下几个方面的内涵:水利工程选址对自然生态系统影响最小化原则，力求在工程开始阶段就尽量减少工程对于生态系统的破坏;水利开发前期的生态系统自组织原理，在水利工程设计开发的初期阶段，应当充分研究论证生态系统的承受能力，把工程区生态系统平衡过程的维持作为工程开发的重要内容，并将此作为水利工程设计的制约因素，使得水利工程在前期的准备阶段即考虑到整个生态系统的健康过程，保证水利工程的生态环保;水利工程建设过程中的环境友好性，避免在施工建设过程中出现大的生态破坏、地形地貌改变等巨大环境成本代价的付出;水利工程运行期实际用水量应当遵循河道生态需水规律，保证河道正常的水量输送和河道生态系统平衡。在具体实践操作过程中，生态水利工程建设应当遵循以下几个原则:

3.1 保持和恢复工程区空间异质性原则

保持和恢复多样化的工程区生态系统，是维持工程区生态平衡和生物多样性的前提和要求。生物学研究表明，生物群落多样性与非生物环境空间异质性存在正相关关系。非生物环境的空间异质性与生物群落多样性的关系反映了非生命系统与生命系统之间的依存和耦合关系。换句话说，当一个地区的生物空间异质性越高，它能够创造的多样小生物环境就越多，允许的物种生命共同生存的能力就越强。反之，则会形成单调的非生物环境，允许生存的生命族群就少，生物多样性就受到限制。因此，水利工程的设计建设要首先考虑保持和恢复工程区，包括与工程区紧密联系的非工程区的空间异质性，始终保持自然河流渠道化和河流的非连续化，使得工程区的生境保持工程建设前与工程建设运营后的同一水平的多样化，保护工程区原本所拥有的多样化的生物栖息环境，保持生态系统的平衡。

3.2 工程的安全性和经济性原则

生态水利工程建设是一项综合性工程，不仅需要满足人类社会对于河流综合治理( 包括蓄水、防洪、灌溉、供水、发电、养殖、航运、旅游等) 的需要，同时也要考虑到工程区( 河道、河岸、河流上下游等) 生态系统可持续发展的需要。因而，生态水利工程从选址到设计，从施工到建成运行都必须符合水利工程学、生态学、水文学、工程力学等相关学科的规律、原理，充分考虑到河流自身生态系统运行规律，掌握河流泥沙运移规律、淤积规律及河流侵蚀、冲刷等特性及河势变化规律，确保建成的水利工程安全、有效、经久耐用。

3.3 流域尺度及整体性原则

河流的生态修复规划应当避免在河段或局部区域的空间尺度和短期的时间尺度上进行，而是应该选择在河流流域尺度和长期的时间尺度上考虑，应当从工程区的整个生态系统的结构和功能出发，系统研究和掌握好生态系统各要素之间的相互关系和作用，提出恢复河流生态系统全局、整体和综合的办法，确保水利工程建设与工程区生态系统很好地衔接，在不破坏工程区自身拥有的生态系统的前提下，积极融入并促进原有生态系统。

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