生态水利工程设计理论及问题研究

荆瑞刚 李舜

【摘要】本文在收集和总结国内外有关生态水利工程与生态河理论和实际数据的研究成果的基础上，分别总结了生态水利工程与生态河道治理工程的基本知识体系，并对其进行了阐述。表明生态河道工程是生态水利工程的一个子属研究内容，在此基础上生态水利工程知识研究生态渠道治理，生态渠道管理有自己的知识体系来构建生态河道。指导生态水利工程建设。

【关键词】生态；水利工程；设计理论；河道

1、引言

随着生态水工学的发展，生态河道的研究也相应形成和发展。这起源于生态修复的生态河道构建体系与生态水利工程学不同，其含义等目前仍无统一的界定。基于生态河道的理论指导，国内外开展了大量的生态河道实践工程。在国外的河流治理过程中，许多新材料和新技术得到了广泛的应用，许多生态工程技术也在河流治理工程中得到了探索和实践。同时，我国生态河流理论与实践正处于探索和发展阶段，缺乏传统治理方法与生态工程技术有机结合的系统理论指导。

总体而言，在我国水利工程设计实践或生态河道治理实践中，虽然成都市府南河的改造工程成功重建了河流生态系统，1998年上海市政府对苏州河进行治理和2016年郑州市政府对贾鲁河进行综合治理取得了阶段性成果。但距离中国发展生态水利工程，完善生态水利工程体系，建设“人—水—工程设施”的和谐生态系统的要求和目标仍需总结经验。

2、生态河道的理论基础

2.1生态环境保全的孔隙理论

河道治理的孔隙理论就是在河道治理中，利用一定的结构和质地的材料，人为地构建适合生物生存的孔隙环境，保证河道治理中生态系统的自然属性的完整性，为保护或恢复其系统生态功能奠定了基础。河流生态系统的保护和恢复与河岸的建设形式和材料息息相关。前文已经说明混凝土砌筑下不断硬化的河岸和河床等生态系统的危害进行了描述。研究发现，在河流生态系统中，食物链顶端的动物依靠洞穴、缝隙或相对隐蔽隔离的地区繁衍生息。因此，动物对孔隙条件的依赖是一个普遍的规律。根据这一规律，多孔结构的护岸和天然河床可以很好地保护和恢复生态系统，促进其发展。

2.2退化河岸带的恢复与重建理论

河岸带生态系统的恢复和重建是基于河岸生态系统演化和发展的规律。研究表明，首先，生物多样性的存在和稳定需要更高水平的制度。因此，在更大的生态系统中，有必要设置河岸系统来更有力地恢复河岸带的生物多样性。其次，河岸带越接近与邻近生态系统的纵向和横向联系，障碍越小，生物多样性越好。因此，加强修复工作与周边系统的联系，尽量消除两者之间的差距。而且，相同类型，相邻的生态系统也有利于相互之间的稳定发展。因此，要调查恢复的河岸生态系统类型，使之与相邻系统类型一致，有利于其恢复。最后，在河岸生态系统恢复中，还应关注功能恢复较弱的小地区对自然和人类活动的影响。

河岸带生态系统的恢复重建主要包括三个方面，根据河岸带的组成和生态系统特点进行归纳：（1）河岸带生物群落的恢复与重建；（2）缓冲带生态环境的恢复与重建；（3）河岸带生态系统的结构和功能恢复。

2.3水环境修复原理

众所周知，河流水环境具有很强的自净和修复功能。在河流自净能力的承载能力范围内，污染物进入河流的水体，这两个过程一般是同时进行的。一是污染物浓度的降低和降解，即污染物进入河流，经过河水扩散，沉淀和生物吸收分解等作用，水质变好。二是有机污染物氧化后转化为无机物的过程。这个过程归因于水生环境中活的微生物或生物体，它们进行呼吸或食物活动以生存和繁殖，使得水生环境中的有机污染物通过氧化还原成为稳定的无机物质。因此，物质在生态系统中沿着食物链转化和流动，得到有效利用的同时即改良了水质也改善了水环境。

但是，随着河水流水体污染和富营养化的加剧，水体中的有机物和养分超过了水体的自净能力，人类需要帮助改善水环境，一般采用水环境修复技术。修理技术有很多，如修复塘技术、生物岛技术等等。恢复技术的正确应用可促进多种生物的共同生长，多种生物的相互依赖和相互制约，形成有机统一，提高河流水环境自净能力，改善水质。

3、生态河道治理中存在问题和对策

国内在河道治理方面，在生态河流治理发展阶段，自然存在一些不足。

（1）河道管理仍处于传统阶段，只有一部分实现了河道的生态治理。河道整治还是局限于水利工程、环境科学与生态学的结合，还是以水利为主导，忽视与其他相关学科的交流与接触。一些水利工程在河道建设中的具体表现形成河流形态渠道化和间断，导致河流生物多样性下降。针对这一现象，水利部门要加快生态和水利工程的研究，推进生态水利建设，增加资金投入。

（2）河道周围生物群落管理缺乏历史资料，忽视与水文要素的联系。传统的水文地质调查正在出现，对现状有一个模糊的认识，盲目地从经验或外表治理。因此，有必要建立对河流生态系统的长效监测机制，对河流主要生态要素和水文要素进行定期选址或抽查监测，确保对河流的长期监督，控制和管理生态系统。

（3）虽然河道管理工程的规划设计能够满足河流景观和水力要求，但可能破坏河流的生态结构，降低河流的生态功能，设计创新是不够的，局限于传统的河流培训项目设计模式。为此，在河道工程设计和施工初期就要确立生态系统结构的完整性，使河道工程保证河道健康，健康地发展。

（4）公众对生态河道治理理念认识不足，参与积极性有待提高。要加强与公众的沟通，使设施更加亲民友好。这些问题需要政府部门引导和加大宣传力度，使广大人民群众认识和参与生态河流的保护，自觉维护河流环境，维护河流生态系统的可持续发展。

4、结论

本文在生态与水利工程的基础上，结合前人的研究成果，首先对传统水利工程-河道整治工程造成的一些问题进行了分析、归纳和总结，得出了传统水利工程中存在的主要问题，河道治理是指河流不具有连续性、河道渠化和同质化、河道堵水和生境破坏。其次，上述问题的基本理论是生态环境保护的孔隙理论，退化水岸带恢复重建理论和水环境恢复理论。最后，總结了生态河流的研究内容，指出了国内生态河流建设的不足，并提出了相应的宏观对策。

参考文献：

[1]论生态水利工程的基本设计原则[J].禹博.河南水利与南水北调.2012（18）

[2]生态水利工程的发展及其现状研究[J].郭合军.黑龙江水利科技.2012（08）

[3]生态型护岸及其发展前景探析[J].吴芳.江苏水利.2011（10）

[4]生态河道在城市生态建设中的设计应用研究[J].柳金杰，吴旭，刘庆华.地下水.2010（04）