生态角度下水利工程的规划设计

郎群

（云南省镇雄县水务局云南镇雄　657200）

生态角度下水利工程的规划设计

郎群

（云南省镇雄县水务局云南镇雄657200）

长期以来，我国存在较严重的水资源的分布不均的情况，这就迫使我国要修建一系列的水利工程来解决问题。然而水利工程的建立过程中，极易对自然环境产生不利影响，如何使得水利工程在不破坏生态环境的基础上改善我国水资源状况具有重要意义。本文即针对生态角度下水利工程的规划设计做了具体探讨。

生态；水利工程；规划设计

引言

目前，我国水利工程在设计过程中往往会暴露出许多问题，对工程所处区域的生态环境产生极大影响。因此，在生态水利工程设计时，要把环境保护的科学概念有机融合在设计理念当中，顺应生态环境的自然发展规律，将工程的各个阶段对生态环境的影响都纳入考虑的范围，争取将生态水利工程对环境的影响降到最小。

1　水利工程对生态的影响

水利工程能够有效的改善水库周边的环境，使得大坝上游的航运条件得以改善，避免洪涝灾害的发生，开发出清洁能源等等，然而，水利工程在给生态创造的同时，也有着非常多的弊端。

1.1气候的改变

水利工程对生态最为明显的影响就是造成气候的改变。大气环流控制地区性气候状况，水利工程当中修建大、中型水库与灌溉工程之后，原本的陆地会受到影响逐渐成为湿地或者是水体，导致局部地表的空气变得比较湿润，局部小气候的风、降雨、气温、雾等气象因子也会受到一定的影响。

1.2河流生态系统的影响

水利工程对河流生态系统的影响也是非常明显的，具体体现在对水的泥沙含量、水温、水质这三个方面。

1.2.1水的泥沙含量

在河流上进行水库的修建，会使得天然河流水沙条件以及河床形态的平衡遭到破坏。水面比降减缓，流速减小，水流输沙能力显著降低，促使大量泥沙在库区淤积。当水库蓄水位较高时，入库泥沙首先淤积在水库末端的河床上，从而使得水库的回水位被抬高。随着时间的推移往上游延伸，进而导致“翘尾巴”现象的形成，不但使得有效库容得以减少，并且会形成拦门沙，使得上游河道排水不畅甚至导致洪水泛滥。在蓄水位较低的情况下，入库泥沙可以输送到坝前淤积直接导致有效库容减少，还会导致引水建筑物的堵塞，减少引水的流量、对发电造成影响等。

1.2.2水温的影响

水利工程中水库工程也会对水温造成影响。水库的主要特征是水面比较宽广、水体较大、水流速度缓慢、更新时间长等，再加上水体受到太阳的辐射、对流混合以及热量传输作用，导致水库具有着特殊水温结构，详见表1、图1。水库水温随相对容积（库容和来水量的比值）的大小与水深呈不同性状的变化，通常分为混合型、分层型以及过渡型这三种类型。

表1　某水库水温变化趋势

图1　某水库水温沿垂线分布图

水温的改变会直接对鱼类与农作物造成不利的影响。出库低温水对坝下游一定距离内的鱼类产卵影响较大，有可能推迟鱼类产卵期，对鱼类繁殖产生不利影响。此外，低温灌溉水对下游农作物的生长期有不利影响。

1.2.3水质的影响

水利工程在建设的过程当中，非常容易产生影响水质的污染源，这些污染源未及时进行处理就被直接排入到水当中，造成水质量的下降，尤其是水库的沟汊当中非常容易发生水污染现象，比如水华现象的产生；库内水流的流速比较小，降低了水、气界面交换的速率以及污染物的迁移扩散能力，所以复氧能力下降，造成了水库水体自净能力与河流变弱。

1.3不良地质灾害

滑坡、地震、塌岸等不良地质灾害通常情况下会随着水利工程中大坝的修建而产生。水库蓄水之后水位升高，岸坡土体的抗剪强度降低，非常容易导致塌方现象的发生、山体滑坡与危险岩体的失稳，造成滑坡现象的出现；水渗入到断层当中，会导致断层之间的润滑程度的增加；使得岩层当中的空隙水压力增加；水体压重导致地壳应力的增加等都是可能导致地震出现的原因。

2　生态水利工程的应用

水利工程学和生态学之间的重叠相融，逐渐形成现在的新的水利工程体系分支——生态水利工程学。这个理论体系的诞生，使人们在建设水利工程的时候，关注到生态系统的运作，两者的兼顾使人们在满足水利需求的同时，实现了对生态系统健康运作的维护。因此，生态水利工程应是在运用传统手段实现对水利工程建设的目标时，使河流的生态环境不遭受破坏且弥补、复原已有伤害。具体来讲，生态水利工程在实践过程中，会将已有的环境污染治理技术、相关法律法规结合在一起，成为河流生态系统维护的有力手段。

3　实例分析生态水利工程规划设计

3.1工程概况

某水库总占地面积1610.7亩，其中库区水面积746.67亩，环湖绿化隔离区864.03亩。水库正常蓄水位2.0m，供水死水位-0.7m，应急备用蓄水容积123.04万m3，总库容229.97万m3，满足应急供水不少于7d的要求。工程属Ⅲ等小（一）型工程，工程任务为应急备用供水为主，结合改善生态环境等综合利用，主要由土方工程、水工建筑物工程、水生生态系统构建工程和水土涵养绿化景观工程等四大工程组成。

图2　水库鸟瞰图

3.2生态水利工程规划设计

3.2.1将工程水文学与生态水文学有机结合

高度重视工程水文学与生态水文学的有机结合，并以此作为设计的基础。在设计中，水利工程服务对象要得到重视和保护。明确生态目标对水资源的要求，进行科学合理的设计，以保证水利工程与生态的和谐发展。

本水库是以应急备用为主的水库，具有使用频率低，换水周期长，大部分时间处于备用状态等特点。水库规模、水质维护及防洪影响等问题显得至关重要，在库容、水位、水流流态、湖底形态设计时，除了按规模要求计算外，还要考虑库区水环境容量需要，分析生态系统结构变化对水文系统中水质、水量、水文要素的平衡与转化过程的影响；水质与水量的变化规律；水文水资源空间分异与生态系统对位关系。因此，在规划设计时须充分将生态水文学和工程水文学二者进行有机结合，确保水库在各个时期均能够储存足量可利用的水资源，并保持生态平衡。

3.2.2识别关键生态敏感目标

对于一个生态水利工程而言，生态敏感目标的有效识别具有重要意义，其要求在设计时要准确地识别出工程所直接和间接影响的生态目标，并在工程规划阶段就予以考虑并提出初步的解决解决方案。

3.2.3注重与环境工程设计的有机结合

生态水利工程在设计时还应注重与环境工程设计的有机结合，实现水量和水质的同步科学配置。本工程“应急备用水源”的属性决定了维持、提高库区水质至关重要，这也是设计上面临的巨大挑战和阻力。本水库工程的建立是一个打破现有生态系统，重建生态系统的过程，生态系统的恢复和构建离不开与环境工程的相互融合。因此，水库在设计中必须将库区水生态系统的构建和周边水土涵养区的设计作为重中之重。本工程建成了宽广的水域和水土涵养区，为各种生物提供有利的生存环境。在水土涵养区与湖区之间的过渡带增加了一些生态处理沟渠、氧化塘和净化石滩地，湖四周建生态护岸等等，以此对存在的有机污染物质实施降解，并在沿湖一周设置绿篱阻隔人类活动对水质的影响。湖区和水土涵养区将出现新的生态景观，通过恢复重建形成一个良性循环的生态系统。

4　结语

综上所述，生态水利工程即为生态学与水利工程结合的产物，其要求工程不仅要满足人类社会生产发展需求，还要满足河流生态系统稳定性与生物多样性的需求。目前，生态水利工程设计由于经验积累问题上的不足，其发展较为缓慢，但是随着人们对人与自然的和谐发展认识的逐渐加深，生态水利工程的发展前景将不可限量。

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2014-12-26