试论生态水利工程的基本设计原则

文／范张领 菏泽市水务集团 山东菏泽 274000

引言：

在传统的水利建设中，人们往往只关注于自身的发展需要，而忽略对生态环境的保护，从而导致更广泛的生态问题出现。经过对生态环境问题的思考，社会各界将努力推动生态水利事业的发展。生态水利是指在可持续发展的思想下，运用各种技术手段，适度改变以往的粗放式建设方式，把水利工程与生态工程结合起来，从而达到社会与生态的协调发展的目的。

1、生态水利工程概述

1.1 生态水利工程简介

生态水利工程是现代水利工程的一个新兴分支，同时也是一个新兴的学科。以前的水利建设仅仅是按照水利技术、水文等方法进行水资源的开发与利用，而忽略生态环境的可持续性发展，长期下来，许多建设项目对环境的影响逐渐显现。当前，生态水利建设的重点有两个方面：一是在今后的水利建设中，要把水利技术和水体的稳定性有机地结合起来，并对其进行综合开发；二是在已建成的水利项目中，要对环境造成污染、生态结构受损的地区进行恢复。生态水利建设技术的发展和应用，是适应现代社会发展需要的重要内容，期间通过有效预防以及后期修复的方式将能够更好地凸显生态水利的绿色环保效果，进而为促进水利事业的可持续性发展奠定良好基础。保护环境，保障生态安全，是国际社会和我国发展过程中共同关心的课题，无论是在生产、生活、还是资源的开发利用上，都需要立足于生态环境的稳定，以保护环境为己任，从而达到可持续发展的目的。

1.2 生态水利工程分类

为了更好地解决水源问题，开发水资源，将需要建设相应的水工建筑，如堤坝、水坝等，这对满足生态水利建设的目标具有重要意义。在我国的生态水利项目中，将其划分为：一是为农业提供服务的水利项目，例如小浪底水库；二是长江、三峡这样的水利工程，使其能够满足基本的供水发电服务，以此为国家发展创造经济效益。

1.3 生态水利工程的功能

首先，通过生态水利建设，可以有效提高河流的储水量，并使城市居民的生活和农业用水得到最大程度的满足。随着社会经济的持续发展，人口的日益增多，水资源的需求量也在急剧增加。为此，许多地方政府需要在其流域内建立各种水利设施，以合理、科学的方式来调整和使用本地的水资源。只有这样，才能有效地改善河流的储水量，同时也能满足人们的日常生活和农田的需要。其次，中国的水利项目效益越来越明显。除上述基础作用之外，在汛期，还具有发电、航运等作用，使水利事业的经济效益十分显著。最后，在我国的水利生态工程中，对防洪、排涝的影响也是十分重大的。

在人类的日常生活和生产中，水是一种非常珍贵的资源，而水资源所能提供的水资源，然而在用水量巨大的情况下将难以充分满足人类的生存发展需求。从生态的观点来看，水资源是一种较为积极的存在。合理的调度和调节水资源，能使河流长期处于稳定的运行状态，并能降低汛期、旱期的随机性，降低洪水、断流等灾害的发生概率。同时，将水贮存于蓄水池，沉淀杂质。在干旱和半干旱的地方，只要有足够的水源，就能改善当地的生态环境，促进社会经济的发展。要保证水资源的稳定，就需要进行大量的水利建设，这样既可以预防干旱，又可以通过对水资源的合理分配，使人们的生活和生产需求得到充分的满足。

2、生态水利工程设计中出现的问题

2.1 设计方法和评价标准的制定经验不足

在水利工程施工中，要特别重视不同水体的自然地理条件差异，这是由水流特性和周边地形的构造所决定的。因此，在进行水利建设时，应根据具体情况进行合理的设计。然而，我国目前开展的水利生态工程治理项目相对较少，同时也缺乏丰富的设计经验，且国内各流域的水环境差异大，使得规划设计者面临诸多困难。此外，水利水电工程的生态评估标准因其所处的环境而异，同时也将由于缺乏经验而无法对其进行合理的评估。目前，我国在工程力学稳定性的基础上，依据对生态环境的认识制定相应的生态环境保护指标，但由于工程出现实施不到位、执行不到位的情况，将直接使得工程建设的效果难以得到优化凸显。

2.2 水利工程中生态治理的标准不明确

生态水利项目的实施，从根本上讲就是要保证生态环境的稳定。但在项目规划中，许多生态环境保护的原则都是以描述的方式进行的，没有明确的标准和指标。在建设过程中，也因个人对环境的认识的不同，导致对环境的管理水平和保护标准存在差异性。也由于生态标准不清，工程建设难以实现顺利推进，进而将严重影响生态系统的建设。

2.3 水文测验与生态水利工程没有实现统一

水文测验是水利建设中的一个重点建设内容，它可以从水文资料中获取有关水资源的详细资料，如流量、深度、生物物种和分布等，为以后的水利建设项目的开展提供有力的依据。有关的技术方案制定人员，将需要以水文资料为依据进行分析。然而，现有的水文测验并不能与生态水利相结合，这主要是因为它所需的资料较多，而现有的测验技术相对滞后，有些资料不能精确，甚至不能进行测量，进而使得水文测验与生态水利工程建设难以实现充分统一。

2.4 生态水利工程的技术人员匮乏

生态水利建设是近几年新开设的一个专业，其人力资源相对匮乏，无法满足社会的需要，同时，由于对水域生态学的研究还相对欠缺，工作经验也相对匮乏，由此将直接导致生态水利建设的实施并不顺利，成效也相对有限。当前，许多水利工程单位都采取与生态环境治理相关的专业人才合作的方法，虽然在建设上已经取得一定的成果，但由于技术和知识的融合程度还不够高，无法真正地对生态水利建设进行科学的管理。

3、生态水利工程的基本设计原则

3.1 整体性原则

以往，在水利设施建设中，往往会将水体分成若干个独立的分区。这样就会导致水与水的连接，导致水与水的能量交换和交换，从而影响到整个水系的整体和稳定性。而在生态水利建设中，应从整体上考虑各生态因素的影响及其相互影响。最大程度地保留和恢复原有的水质，以确保整个河川生态系统不受损害。在对河流生态系统进行有效的恢复的同时，如果只是在短期内进行小型的恢复，由此将难以从根本上提升生态效益，也会大幅度的降低恢复的效率。所以，有关部门在进行生态水利工程的设计时，需要从大的方面着手，保证生态效益的恢复和修复的效果。总体来说，就是以生态系统的功能与结构为基础，通过多种因素的交互作用，对河流的生态系统进行修复。这一项措施应该是全方位的。在生态学中，景观规模既包括时间，也包括空间。在对河道进行恢复时，需要采用大尺度的景观，这是因为：第一，水体是由众多子系统组成的，其中以人工、生物系统为主。这些系统与生物系统相互结合，形成一个完整的生态系统。如果水体受到严重的破坏，仅仅依靠河流进行生态恢复，将难以达到预期的修复效果，因此，有关的设计者应该依靠各种因素，进一步确定合理的修复方案。第二，在进行生态修复的过程中要充分考虑到河流的流动性和随机性，而这些特点将会对当地的生物数量产生直接的影响。第三，在设计时应尽可能地考虑到我国河网的开放性。生态系统可以和周边的生态系统进行物质交换，单靠对河流进行生态恢复将具有一定的难度。第四，河流的生态恢复需要一定的时间，有关的设计者要做好对河道治理的监测和管理工作。

3.2 充分运用生态系统自我修复原则

生态水利工程相对于传统水利工程而言，既要考虑传统水利工程的有关原理，又要兼顾生态环境的恢复，从而实现生态系统的可持续发展，期间仅靠人工建筑是将难以实现生态系统的高度修复。事实上，任何一个生态系统都是在漫长的岁月中，自然而然地产生的。因此，在生态水利建设中，需要充分发挥其自身的修复作用，否则仅靠人力的努力，将极有可能导致生态环境的恶化。在现实中，最好的办法就是将人类的力量和自然的力量完美的融合在一起，利用生态系统的组织能力，从自然中挑选出适合自身的生物。在这种模式下，可以有效地改善生态环境的恢复，并大大节省投资成本。

3.3 保持河流环境多元化的原则

生态水利工程与传统水利工程相比，既要坚持传统水利工程的基本原理，又要兼顾生态环境的恢复，即生态环境的可持续发展。然而，人造的建筑在这一领域的影响很小，只有自然因子在漫长的自然选择中形成一个很好的生态系统。所以，在进行生态水利规划的时候，需要将人力和自然的力量完美的融合在一起，不能有任何的人为因素，只有这样，生态系统的自我调节能力和自我调节能力，才能从大自然里面选择最适合的生物作为生态系统的一部分，既可以保证生态环境的保护和恢复，又可以减少工程的投资。

在河流环境中除了水资源之外，还存在着许多的植物和动物。在修建水利设施的时候，会对动植物的生活产生更大的影响，甚至会导致河水中的生物无法存活。所以在水利设施建设的时候，要尽可能地满足河流的多样性，因为在河流里面各种生物都会有一定的生存空间。在生态系统中，水、固体、气体三种元素之间的交互作用，使得河流的水质和水量都会受到水的影响。随着水利设施的不断扩大，许多河流都会因为水利设施的修建而中断，导致河流从原来的一条河流逐渐变为一座蓄水池，从而造成生态环境的单一性，这对于一些迁徙的鱼类来说是非常不利的。如果这种情况持续下去，会造成一些鱼类因为环境的变化而灭绝。有关部门要防止此类问题发生，因地制宜，尽量保留原有的河流生态环境，为广大物种提供繁殖和生存的环境。

相关的调查研究显示，一个区域内的非生物环境的多样性会对其生物多样性造成一定的影响，也就是说，一个区域的自然环境种类越多，其物种的种类越多，食物链的结构也就越复杂，在此情况下，生态系统的适应性和抗性就会变得更强。但如果新修建的水利设施也将会使流域内的水环境变得单一，从而导致生态系统的适应性和适应性降低，使其失去原有的功能。因此，在进行水利工程设计时，需要深入细致地了解河道的长期和近期的水文情况，并根据其与生态环境的关系，建立一个初步的数学模型，并对其进行可操作性和可行性的论证，以保证水库的环境多样性，尽量减少对自然环境的冲击。

3.4 符合反馈调整式的设计原则

生态系统的破坏要比修复的速度要快得多，所以一条河流在建成后，需要很长一段时间才能恢复。只有经过一段时间的休整，才能让生态系统的多样性和多样性得到很好的恢复，而当河川的生态系统结构发生变化时，就可以提高河道的抗逆性，从而促进河流的稳定发展。在修复的过程中，如果没有人为的干扰，可能会持续很久，甚至会造成一些物种的灭绝，为了让生态系统能够快速的恢复，就需要对河流进行实时监测，加快其恢复速度。

3.5 安全与经济性原则

在所有的工程项目中，首先要考虑的是安全，其次是经济。所谓的安全，就是指在建筑完工后，可以抵御自然灾害，比如洪水，暴雨等自然灾害，在某些建筑设计时，需要考虑到河流的变化和冲刷，这样才能保证水利设施的使用寿命。经济原理是由于生态水利建设规模大，建设规模大，造价高。所以，要综合考虑多种因素，才能有效地制订相应的方案，从而使项目的造价更低廉，从而提高项目的经济效益。生态水利作为整个水利工程的一个分支，其首要任务就是要遵守有关的设计原则，保证其安全性是一切水利工程设计的基础。在进行设计时，需要深入现场进行调查，充分了解和把握水的流动、水质等，并要注意水流对建筑物的冲刷、淤积、运输、堆积等，并要熟悉和把握河流的走向。只有保证项目的持久性、稳定性和安全性，才能保证整个建筑的功能。在保证项目安全的同时，需要对项目的经济性进行科学的分析，以达到最少的投资和最大的生态效益。

4、水利工程设计中实施生态理念的方法

4.1 充分做好准备工作

有关部门在进行生态水利工程的设计时，应与现场勘测人员一道到施工现场实地考察。同时，还要对工程项目的具体情况有一个全面的了解，以保证有关的勘察资料的准确性，从而为以后的设计工作提供重要的参考。调查的内容主要是水文特征、地理环境、地形地貌和当地的气候特征。

4.2 加强河道改造工作

河流整治是水利建设中的一项重要内容，需要加强对其进行整治。需要制定科学合理的实施计划，并根据可持续发展的要求，实施行之有效的战略，以保障河流的健康发展。这种方法不仅能有效地促进社会和经济的发展，而且也能保证其具有一定的安全性。在整治河道时，需要坚持生态均衡的思想，大力推进岸边保护，加强环境绿化，对河道进行改造。

4.3 做好堤岸建设

堤岸工程作为水利建设的重要内容，需要坚持生态观念。所以，在建造的时候，需要改变传统的观念，同时还需要进行科学的评估，由此才可以建立起一套完整的生态系统，并且建立起一套完整的环境保护体系，然后根据环境的变化进行堤坝的建设，让自然环境和经济得到合理的发展，从而防止生态水利设施遭到破坏。

5、生态水利工程设计和施工中的注意事项

首先，水利项目可以同时满足多个方面的需求，所以需要坚持生态基本原则，以达到生态平衡和自然法则的相对均衡。其次，要从生态环境的角度进行水利建设，确保整个水利系统能适应可持续发展的需要，从而达到人与自然的协调发展。其次，还需要充分考虑生态环境和水利设施的相互影响，在进行生态水利建设时，需要对水资源进行合理的开发和使用，并在保证水资源有效使用的前提下，采取更为有力的措施，确保生态环境的稳定和自身的正常运作。再者，在进行生态水利建设时，需要从人和水两个方面来考虑，既要满足人的需要，又要兼顾自然的需要。最后，要对生态水利建设进行科学的规划和设计，并进行相应的运行机制控制，使其达到最优的生态环境。同时，确保可持续和重复使用有关的自然资源，从而真正达到可持续发展的目的。

结语：

综上所述，在已有的水利工程中，水利工程的建设可以进一步推动社会和经济的发展，但必然会对生态环境造成一定的损害。随着我国水利生态工程的大量建设，土壤侵蚀现象时有发生，许多动植物的生存和繁殖受到严重的威胁。大规模的水利和大坝的建设，会对大量的动植物造成巨大的破坏，最终导致物种的灭绝。因此，在水利工程的设计中，需要将生态学的有关概念有机地结合起来，创造出一种新的生态水利工程，从而达到保护生态环境和社会经济效益的目的。