对生态水利工程设计中常见问题的分析与认识

张凯

【摘要】随着社会可持续发展进程的不断加快，各领域生产经营建设逐步趋向于绿色化、环保化方向发展。水利工程建设中也应该应用生态设计理念，提升工程运营能源的利用率。因生态水利工程设计发展起步较晚，在实际设计工作中依然存在诸多问题亟待解决。基于此，本文以生态水利工程概念为切入点，提出生态水利工程设计环节常见问题，阐述生态水利工程设计原则，制定生态水利工程设计管控机制，以供参考。

【关键词】生态水利工程;设计;常见问题;解决对策

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.058

引言

生态水利工程设计工作主要就是运用生态学原理，确保设计出的水利工程能够在建设及运营期间满足生态平衡要求，为人与自然和谐相处提供必要技术支持。相较于普通水利工程设计工作而言，生态水利工程设计环节的专业性更强，设计经验较少，相关体系标准并不成熟。为充分发挥生态水利工程设计环节的重要性，还需要分析现存生态水利工程设计中的各类问题，并制定出专项可行的解决方案。

1、 生态水利工程概念及意义

1.1 生态水利工程概念

水利工程建设中，若忽视设计环节生态效益，工程各施工环节将会对当地地形地貌及生态系统造成严重不利影响。在此背景下，提出了生态水利工程概念。

生态水利工程是水利工程学的重要分支，其主要是在工程设计、施工、运营期间，着重考虑人为因素对当地生态系统造成的影响，采用科学方式实现人与自然的和谐统一[1]。在满足人类社会对水利工程服务功能要求的基础上，使水域生态系统能够实现健康与可持续发展，为建设节约型、集约型社会奠定坚实基础。

依照功能角度，生态水利工程可分为农田水利工程、防洪水利工程两种类型。与普通水利工程相比，生态水利工程建设周期更长、建设难度更大，与地区建设及生态环境保护工作存在密切关联。

1.2 生态水利工程发展背景

原水利工程主要以建设水工建筑为主，通过改造及控制河流，满足农田灌溉、防洪排涝等功能要求。随着社会经济发展速度的不断加快，大众生态环境保护意识逐渐增强，在水利工程建设中更加关注河流资源功能的完整性。

西方水利工程领域针对河流治理以及生态工程对生态系统造成的不利影响进行了深刻反思，在原有基础上对水利工程规划设计理念进行了切实优化[2]。将水利工程建设与河流治理工作结合在一起，积极开展河流全流域综合生态修复工程，为生态水利工程的建设与发展提供了必要的技术及理论基础。

生态水利工程将原水利工程的关注重点转向最大限度保留生命特征河流生态系统中，研究范围也从河道及两岸结构拓展至河流走廊生态系统以及生态尺度边界。图1为著名生态水利工程都江堰。

1.3 生态水利工程设计重要意义

传统水利工程建设环节不可避免的会对河流及生态系统造成破坏。这些破坏主要表现在以下几个方面：

（1）水利工程会使河流转变为沟渠，天然河流转变为人工河流。在阻拦水流的情况下，水流蓄水量也会持续增长，进一步扩大了上游河道深度及宽度，导致更多陆地面积被侵占。

（2）水利工程会影响到原河流体系的连续性。在水利工程建设规模不断扩大的情况下，更多河流变为不流动的人工河流，周边植物生存环境发生转变，生态系统受到严重破坏。

生态水利工程就是在保留原水利工程服务功能基础上，引入生态环保理念，实现保护生态环境目标[3]。在生态水利工程设计环节，通过积极利用先进生态设计理念，协调水利及生态环境特征，有效控制水利工程建设对周边生态环境造成的不利影响，对推动地区可持续发展具有重大意义。

2、 生态水利工程设计现存问题

水利工程是推动地区各领域建设经营发展的基础产业，现已成为城市化建设的重要基础设施之一。基础水利工程设施需满足航运、供电、供水等服务需求，使现有河流水系系统受到严重不利影响。虽然国家及有关部门意识到了水利工程生态化转型工作的重要性，但由于生态水利工程设计经验积累不足，设计标准不完善，导致生态水利工程实际设计期间依然存在较多问题。

2.1 生态水利工程建设标准不一致

我国国土面积辽阔，地形地貌及水文系统存在较大差异。水利工程设计环节需要严格遵循因地制宜原则，因此建设标准无法统一[4]。对于生态水利工程而言，设计建设标准并不完善，随意性较强，生态水利工程设计环节的理论及概念极为宽泛，难以从根本上保障生态水利工程设计工作的可操作性、安全性及经济性。

因现阶段我国环境评价管控机制与环境影响评价咨询市场并不完善，无法对生态水利工程建设期间的环境影响进行全面评估及考量，导致生态水利工程建设期间的综合效益无法得到根本保障。

生态水利工程的设计工作具有更为鲜明的地域性特征。当前各地区基于生态水利工程陸续制定了理论评价指标及评价方式，但在生态水利工程实施方面却缺乏统一的评价方法及标准。由于没有系统研究生态水利工程建设研究成果，导致工程结构整体安全性、稳定性无法得到根本保障，严重影响到生态水利工程的服务性能。

2.2 工程设计期间的生态性缺失

水利工程是推动地区发展及经济建设的重要基础，当前水利工程技术、施工工艺日渐完善，但也形成了一定的惯性。由于生态水利工程出现时间较短，设计理念并不成熟，专业设计人员缺失，在部分生态水利工程设计工作开展期间仅关注工程经济效益、安全效益，没有充分发挥出生态水利工程在保护生态系统中的重要作用。

水利工程设计部门应当基于流域生态需求及生态系统发展规律开展设计工作[5]。由于以生态服务目标为基础的设计意识不足，缺乏水利工程环境影响评价工作，导致工程建设期间对生态环境造成的影响无法从根本上得到管控。9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3

2.3 生态水利工程与原水利工程協调性不足

在生态水利工程设计过程中，不仅需要保障工程生态效益，还需要与一般水利工程进行协调，相互协作。但由于生态水利工程设计工作开展时间较短，与一般水利工程的协调性不佳。生态水利工程与原水利工程往往各自负责专项系统，无法提供协调性服务。

在同一流域内，生态水利工程也需要在原水利工程设施基础上进行优化改造。通过科学分配温水工程及蓄水工程，合理调控区域内来水量及去水方向。生态水利工程的建设势必会影响到一般水利工程设施的服务功能，因此还应在生态水利工程设计期间，加强与一般水利工程之间的协调性，对一般水利工程服务目标、发电效率、灌溉功能等及时进行调整，以实现水利工程设施协调运行目标。

2.4 观测及监测资料不充足

生态水利工程设计工作需要以生态观测资料及研究成果为基础。但受地区经济及科技技术发展水平等因素影响，部分地区环境监测站点分布较广，获得的观测及监测资料缺乏一定的全面性、精准性，难以为生态水利工程设计工作提供理论依据[6]。还有部分地区水文监测站点依旧以传统水位观测目标为基础，对于地区河流、湿地等生态敏感点的观测力度不足，存在于原水利系统建设中的各类问题无法被及时发现，导致生态水利工程建设期间的综合效益难以从根本上得到保障。

3、 生态水利工程设计原则

3.1 安全经济性原则

在生态工程设计过程中，需要严格遵循安全性及经济性原则，切实保障水利工程结构的安全性，最大限度控制水利工程建设及运营期间的成本投入量。要求在生态水利工程设计准备工作中做好现场地质条件、水文环境的勘察工作，确保设计方案能够最大限度满足生态水利工程建设环境要求。合理配置水利工程建设期间的人力、物力资源，使生态水利工程能够在既定建设目标内有序开展。

3.2 生态性原则

水利工程周边生态系统具备自我调节及修复能力，为切实增强水利工程生态效益，还需要重点关注生态系统自有功能保护工作。充分分析建设场地周边生态系统生态特征及发展规律，对生态水利工程设计方案进行不断优化。严格遵循生物学、生态学原理，将生态系统自身功能及生态水利工程设计工作有机结合在一起，确保生态水利工程能够在实现生态效益最大化目标中发挥出重要作用。

3.3 整体性原则

在生态水利工程设计期间，还需要严格遵循整体性原则，注重将地区各类型生态系统结合在一起，基于系统构架特征制定有效河流治理方式。分析区域内水体污染情况，评估生态水利工程建设、运营对周边生态系统造成的影响。从整体角度对生态水利系统进行协调规划，确保工程能够在实施全过程实现经济效益与生态效益相协调目标。

3.4 异质性特征

在生态系统中，非生物群体与生物群体存在密切关联。如空间异质性较强，则环境类别的复杂程度就越高，可为物种进化提供的资源也更为丰富。而在空间异质性较弱的情况下，物种进化进程将受到不良影响，极易出现物种灭绝等严重后果。因此在生态水利工程设计过程中，设计人员也应当注重采用合理方式增强环境空间异质性，使各水域能够始终保持原生态环境。

4、 提升生态水利工程设计水平的具体措施

4.1 做好生态水利工程建设标准优化工作

为了从根本上提升生态水利工程设计水平，确保生态水利工程能够在改善地区生态环境的同时满足地区用水需求，还需要在原有基础上完善工程建设各项标准[7]。通过工程开工申请，针对性分析存在于当前生态水利工程设计中的不足、设计方案与施工现场地质条件不符等问题，加强水利工程设计环节管控力度。积极引进先进生态水利工程建设理念，切实优化工程建设标准，为生态水利工程设计工作的有序开展提供明确方向。生态水利工程开工审批流程如图2所示。

4.2 增强生态水利工程设计环节的生态效益

要求设计人员具备较高的生态保护意识，使其能够清晰认识到生态水利工程设计原则、设计目标及设计任务，进一步增强社区环境生态效益。加强与生态水利工程设计、建设、施工部门的沟通力度，明确工程实际建设要求，对生态水利工程设计方案进行切实优化，增强方案中的技术可行性及生态适用性。

加强环境工程与生态水利工程的协调性，对生态水利工程运营期间的水质、水量进行科学配置。例如在生态水利工程河道改造工作中，为了最大限度控制河道改造对周边生态环境造成的不利影响，可通过扩大周边绿化覆盖面积、建设护岸结构等方式，控制河道改造对河流的污染程度，确保生态水利工程建设工作能够在实现人与自然和谐共处中发挥出重要作用。

积极利用具有较高生态效益的施工材料及施工技术，例如在护岸建设期间着重使用膜袋、石笼以及植草专用砖，最大限度控制水利工程建设对周边生态环境造成的不利影响。结合生态水利工程建设实际经验，对生态材料的应用流程进行合理优化，进一步增强生态水利工程设计方案实施的可行性。

4.3 完善生态水利工程评价标准

生态水利工程设计水平主要受设计人员综合素质与职业素养等因素影响。因此为从根本上提升生态水利工程设计质量，设计人员应严格遵循现行工程评价标准，熟知生态学基本理念，自觉学习先进生态水利工程设计理念及设计方式。

制定专项生态水利工程设计评价机制，将工程设计水平与人员薪资及职称评比结合在一起。给予生态水利工程设计工作贡献最多的员工一定奖励，反之对因个人设计误差导致工程设计变更问题出现的员工进行严格惩处，确保设计人员能够始终秉持高标准设计理念，积极参与到生态水利工程设计与优化当中。

4.4 加强生态水利工程环境观测力度

为从根本上提升生态水利工程设计水平，还需要在实际设计工作开展期间重点关注水文环境、地形地貌等环境观测工作，将观测内容与生态水利工程设计工作结合在一起。在具体设计期间利用先进遥感技术手段收集施工现场各类信息，加强观测信息检查力度，从根本上提升信息的完整性及精准度，确保观测信息数据能够在优化生态水利工程设计方案中发挥出重要作用。某生态水利工程环境监测资料如图3所示。

结束语：

总而言之，水利工程建设及运营环节对生态环境造成的影响巨大。为从根本上增强水利工程经济效益、生态效益，应在原有基础上加强生态水利工程设计管控力度。结合水利工程建设实际要求，切实优化工程实施方案。在保障水工建筑结构合理、稳定的前提下，减少基础开挖、边坡开挖等环节，最大限度保障原有地形地貌。利用绿色施工材料及施工技术，控制水利工程施工期间污染物排放量，使生态水利工程能够在推动地区可持续发展中发挥出重要作用。

参考文献：

[1]张玲，王超.生态水利工程设计面临问题及措施分析[J].科技创新导报，2015，12（29）：96-97.

[2]李蕾，石小庆，张改红.浅谈生态水利工程设计在水利建设中的运用[J].四川水泥，2020（9）：92-94.

[3]曹磊.水利工程设计中生态理念应用探讨[J].珠江水运，2020（19）：23-24.

[4]彭蔚.关于生态水利工程设计相关问题的探讨[J].低碳世界，2016（32）：109-110.

[5]唐道勇，林诗能.探讨发展生态水利工程设计在水利建设中的作用[J].绿色环保建材，2017（6）：198-201.9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3