水利工程的设计动因与生态环境的冲突化解探索

卢仰之

(珠海大横琴投资有限公司，广东珠海519031)

0 引言

我国一向重视水利工程的发展，并且在最近几年中，经济建设和能源建设成为国家发展的主要方向，这更加激发了水利工程的建设速度。全国各地的水利工程建设都取得了突飞猛进的发展。但在促进当地经济发展的同时，忽略了水利工程对生态环境带来的影响，这也使生态环境和工程建设之间的矛盾不断的被激化。

本文针对水利工程的设计动因与生态环境之间的关系进行分析，并且根据实际矛盾，制定出矛盾化解的方法，望广大同行给予指导。

1 水利工程建设必须以保护生态环境为基础

水利工程在建设中要考虑到抗灾、蓄水、发电等多种功能，这就使其成为了一项庞大的工程项目，并且涉及到很多方面的影响因素。首先水利工程与自然环境、资源、地质条件等因素有着十分紧密的联系。在进行水利工程环境设计中必须进行全方位的考虑，要保证在水利工程建设的过程中，最大程度的对环境做到保护。

1)要建立良好的环境监控基础

水利工程在设计之初就要将生态环境的监控放在首位，要根据国家针对环境保护的标准进行工程的设计。在方案审核的过程中，必须合理的确保环境检测工作的正常运行，并且对相关的设计环节进行细化，积极使用高科技手段和监测设备。在监测资料的整理上要形成良好的资料存档，提升生态环境设计因素的完整性。

2)要在设计中尽可能的避免工程建设带来的污染问题，水利工程的投资量巨大，这使整体施工程序周期较长，这使得水污染不可避免，我们可以通过在细节的设计上控制好污染性。

例如我们可以对工程污水的排放采取沉淀，多设置污水沉淀池，保证污水能够经过沉淀和净化后再进行排放。再如在场地布置上加大厕所、化粪池的密度，进一步降低水污染。

3)要保证河道的治理工作能够满足建设需求，很多水利工程完成后，会使周边的河道环境发生改变，使河道的水量加大或者发生河道改变等现象，这样就会破坏周边的生态环境，所以河道的治理工作成为水利工程中环境治理的难点。

加大对水生植物、生物的投放，并且对河道中水分子的微量元素进行监测，使河道中的生物能够满足河道的生态性需求。

4)可以提高工作区域内的绿化效率。

很多水利工程在建设中会对原有的山体进行开挖，这样不仅会破坏大量岩层，同时对绿地造成很大的影响。尤其是植被的减少，大大增加了山体滑坡、泥石流等问题，所以解决植被问题成为了水利设计中的另一个要点。要合理提高矮草、灌木的种植覆盖性，使地质结构的影响被降低［1］。

2 水利工程设计中的水温因素

水利工程在设计中保证蓄水和提供水利能源的同时，对水质要起到一定保护作用，这是因为任何水利工程对河道流量、形态、流速都会产生改变，从而影响水体的氧化作用，并且使自身的洁净能力不断减弱。另外水库的设计使水资源在深度上发生了很大的改变，目前我国的水库深度都在50 m以上，这造成水温根据不同的情况发生了层次的改变。30 m以下的平均水温在11℃，这层水温温度较低，并在泄洪时成为最先排放的水源。这对下游的鱼类生长和植物灌溉的影响很大。如果附近种植大范围的水稻就会造成20%左右的减产，另外我国的淡水鱼类多生活在温带。这些鱼类适合生长在15～30℃左右的环境中，水温过低会造成鱼类新陈代谢的减缓，降低其生长速率。同时在鱼类的繁殖期，较低的水温能够杀死50%以上的鱼卵。所以在进行水利工程设计的过程中要首先将提高排放水量水温放在首位，并且将低温水进行合理的水温预热，再根据预测结果进行合理的排放［2］。

针对这一问题我们在设计中通常采取下层水分层提取的方式进行排水。将水库的温度结构进行划分，并且通过分层提取使不同层次的水都能混合，借此来提高水体温度。同时在排水中，尽量使用表层水，这样能够缓解与下游水体中的温差。在下游水利工程中多设计蓄水池，要使水流在引入农田前能够有一个回温的过程，并且合理加长水流流程，延长入田时间等。

3 水利工程设计中的生物因素

鱼类是最大的水生物组织，同时也是水利工程中受其影响最为严重的生物。这是因为，水坝水渠改变了鱼类的洄游通道，使很多有洄游习性的鱼类不能完成生命周期，这很大程度上影响了鱼类种群的繁殖，并且破坏了其生物结构的稳定性。另外，水利工程使生物区域发生了改变，例如在水库形成后，水体的水温条件就发生了改变，这样鱼类的栖息环境也随之改变。在不同的栖息环境中，鱼类的组织和种群也发生了变化。水库的形成使河流缩短，但是却形成大面积的水面，这对鱼类的生存能力是很大的挑战。尤其在急流或浅滩中鱼类的数量不断减少，使鱼类的体型也发生了改变。再者，水利工程影响鱼类繁殖，鱼类的繁殖习性各有不同，例如鲤、鲡、团头鲂等生活于湖泊中的种类，是在静水或缓流中产卵，卵粒黏附于水草上;三角鲂以及江河上游的多数种类，是在流水的砾石滩上产黏性或沉性的卵;而四大家鱼和一些江河中下游的重要经济鱼类，则是在流水中产漂流性鱼卵。水库蓄水后库区水深加深，流速减缓，破坏鱼类的产卵环境，迫使鱼类往上游迁移。多数鱼类的繁殖期在春末夏初，即4月下旬至7月上旬，如果在这段时期内水库只蓄洪而不溢洪，则坝下河段在流水中繁殖的鱼类可能因涨水条件得不到满足而无法繁殖。

针对水利工程对鱼类的影响，我国主要采取了增设过鱼设施和人工放流的做法来满足鱼类的洄游和迁移。这其中包括设计鱼道、鱼闸、升鱼机等来加大鱼类洄游率。但是需要注意的是我国鱼类品种十分复杂，每种鱼类的洄游时间、克流能力都不一样，所以必须合理的做好预留洄游设施的设计工作，要针对水域中的鱼类做有针对性的设计。要将鱼类资源调查加入工程设计的组成部分之重。同时人工投放鱼苗要注意对物种多样性的保护，要合理搭配鱼苗的种类，保证鱼苗投放后会使鱼类种群的恢复有着一定的作用［3-4］。

另外我们要知道通过过鱼设施可以连通洄游通道，但不意味着鱼类的繁殖问题得到解决。产卵场和栖息地的保护同样是保护鱼类资源的重要环节。河流中的大部分鱼类是在流水中产卵，但河流的梯级开发首尾相连，力求最大限度地利用水能，使得河流的流水条件丧失，鱼类产卵场随之消失。故为保护鱼类资源，在流域规划阶段便应该考虑保留一些天然河段和流水环境，不能为追求经济效益而用尽每一滴水。

在进行下游河道的管理过程中，可以针对水库的调度形式进行改革，要将鱼类繁殖期的涨水条件作为基础，努力营造适当的水环境栖息地，并且缓解水利工程对鱼类习性的影响。

4 自然环境因素

水利工程引起的河流来水量的减少还会造成下游河段河岸生态系统和湿地的退化、河口海水入侵等问题，调水工程还需考虑管线对陆地植被的分割和破坏等问题。

4.1 陆生生态系统

在水利工程建设中，陆生生物系统也受到了相应的影响，目前主要研究的方向在于植被范围缩小、动植物资源减少等因素上，除此之外，水利工程带来的土壤碱化，植物入侵等都成为生态破坏的主要问题。

所以在水利工程的设计过程中必须提高对陆生生物系统的重视，在我国陆生生态系统和水利工程处于一个相互依存的法律条件下，很多水利工程和国家自然保护区相互联系，这就使很多法律法规适用于水利工程的设计，尤其在进行前期设计的过程中，对布置形式、环境影响率、生态敏感区等要适当的进行避让。

4.2 水生生态系统

构筑堤防、拦河筑坝、跨流域调水等水利工程常常引发河流生境多样性降低、河岸湿地退化、河口咸潮入侵、海岸侵蚀等生态问题。

4.3 生境多样性

水利工程对河流生态系统的胁迫常表现为对自然河流的渠道化和非连续化，渠道化包括河流形态直线化、河道横断面几何规则化、河床材料硬质化;非连续化则分为修建大坝引起的顺水流方向非连续化和修建堤防引起的河流侧向非连续化。河流的渠道化和非连续化使河流环境在不同程度上单一化，削减河流生境的空间异质性，从而影响水域生态系统的结构与功能，使得生物群落多样性降低，引起淡水生态系统退化［5］。

4.4 河岸湿地

在我国陆水详解的地区存在较多的河岸湿地，这些湿地以三角洲滩地、滨海湿地、沼泽湿地等为主，并且在水质的调节上具有很强的作用，能够有效保护生物多样性。所以在水利工程的设计过程中，必须将其归纳为保护的要点，水利工程建设完成后能够削弱洪水所带来的影响，但也加大对湿地的破坏，并且直接形成泥沙化和盐碱化，导致湿地的萎缩和丧失。

5 针对自然环境影响的防控办法

为了缓解水利工程在自然环境中所产生的影响，水利工程在设计中必须将生态的复原性作为重点。首先要保证建筑结构的生态友好性，这就需要将生态水力学的工程理念融合到其中，要在工程安全和管理上建立制度基础。最大程度的保留和恢复河流所形成的空间异性和原生性。这不仅要求水利工作者要在河流流域环境的综合治理上下功夫，同时针对不同流域的水生物生态功能进行分区，并且对破坏的生态区域进行分区管理，要满足环境中对水资源的配置。同时在水资源的监管过程中加大工程建设的审批性，要将工程设计和生态保护相互结合。使水系范围内的生态环境纳入整体的规划体系中，在生态功能的发挥中实现可持续发展。水利工程在建设中的主要影响来自对河流的断结和上游的蓄水，所以在设计中要将上游的蓄水能力和下游的排水性进行合理的统一。就目前看来我国对水利工程在生态平衡性上的研究较少，主要在水热平衡、水沙平衡和水盐平衡等方面，并没有做到在生态环境上利用水资源达到对环境的改善，合理消费水资源。下一步我们应该在用水的过程中进行规划，细分为河道外生态用水和河道内生态用水，并将河道内生态环境用水放在首要考虑的要素之中［6］。

6 结语

在进行水利工程设计的过程中必须将工程的系统性和专业性进行综合考虑，并且针对所涉及到的生态领域，进行仔细的研究。目前随着经济发展水利工程设计成为了热点项目之一，同时我国的经济发展和水对能源的需求不断加大，这就使开展水利工程的建设刻不容缓。但与此同时我们也要认识到环境保护的重要性，要从水利工程设计阶段开始，保持水利工程的营运效应，并且最大程度的做到降低对生态环境的负面影响，以促进人类发展的长远性，有效缓解水利工程和自然生态之间的矛盾。

［1］林明，韩晓君，吴春山.青龙山水库坝下生态环境需水量分析［J］. 黑龙江水利科技，2007，35(01):75-77.

［2］王煜，戴会超.大型水库水温分层影响及防治措施［J］.三峡大学学报:自然科学版，2009(06):15-18，32.

［3］杨勇，陈伟法.玉溪水电站大坝下游最小流量的推求［J］.浙江水利水电专科学校学报，2004(03):7-9.

［4］程根伟，麻泽，范继辉.西南江河梯级水电开发对河流水环境的影响及对策［J］.中国科学院院刊，2004(06):41-45.

［5］刘莹，王冬梅，刘孝盈，等.国外调水工程对生态与环境影响的研究与对策［J］.中国水利，2008(08):81-85.

［6］傅旭东，刘婉婷，黄跃飞.加利福尼亚州调水工程对生态环境的负面影响［J］.南水北调与水利科技，2006(06):52-54.