試論生態(tài)水利工程的基本設(shè)計(jì)原則

摘 要：水利工程在人們的生活中占有重要的地位，但是水利工程的大量興建造成了一些負(fù)面影響，從環(huán)境的角度，提出了生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)原則，目的在于改善生態(tài)系統(tǒng)，保證生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：生態(tài)系統(tǒng)；水利工程；設(shè)計(jì)原則

生態(tài)水利是現(xiàn)今社會(huì)文明進(jìn)步和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展對(duì)水利工程的要求，在興建水利工程的同時(shí)要綜合考慮它給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的影響，本文針對(duì)水利工程的現(xiàn)狀和生態(tài)水利工程的重要地位，提出了一些生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)的基本原則。

1 水利工程與生態(tài)環(huán)境關(guān)系概述

人類對(duì)水資源的需求量與日俱增，水利工程的興建使得人們?nèi)粘Ｉ畹玫綕M足的同時(shí)也給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)一些福利，如通過(guò)調(diào)節(jié)水量、合理配置水資源、防止河道斷流、減輕或排除水污染、提高防洪抗旱能力等給社會(huì)帶來(lái)了生態(tài)效益，提高了居住環(huán)境。但同時(shí)也看到了興建水利工程過(guò)程中給河流生態(tài)系統(tǒng)造成的不利影響，其影響是客觀存在的，產(chǎn)生原因歸納起來(lái)主要有：工程自身的缺陷，工程的存在本身就意味著一些生態(tài)問(wèn)題的存在；人們對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)有一定的局限性，對(duì)水利工程造成的生態(tài)問(wèn)題考慮不充分；人類的自律能力不夠，只顧著無(wú)節(jié)制的向自然攫取資源，卻忘了保護(hù)環(huán)境對(duì)我們的重要性，導(dǎo)致水資源的承載能力超出了預(yù)定范圍；制度不完善，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和監(jiān)管制度不夠完善，導(dǎo)致生態(tài)問(wèn)題加劇。

合理而適度的興建水利工程對(duì)維護(hù)河流健康是有益處的，反過(guò)來(lái)，河流的健康有利于水利工程發(fā)揮其綜合效益。但是問(wèn)題要辯證地看，興建水利工程如果不合理，會(huì)造成負(fù)面影響，需要采取合理的措施，正確對(duì)待開(kāi)發(fā)與保護(hù)之間的關(guān)系，要求把水利工程與生態(tài)環(huán)境融為一體綜合考慮，這就提出了生態(tài)水利工程這一概念。

2 生態(tài)水利工程概述

生態(tài)水利是按照生態(tài)學(xué)原理，遵循生態(tài)平衡規(guī)律的法則和要求建立起來(lái)的滿足良性循環(huán)和可持續(xù)利用的水利體系。生態(tài)水利工程作為水利工程的一個(gè)分支，是一門(mén)融合了水利工程學(xué)和生態(tài)學(xué)的綜合學(xué)科，它研究的是水利工程在滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枨蟮耐瑫r(shí)滿足生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展和健康狀態(tài)，將更多的重心放在了環(huán)境的保護(hù)問(wèn)題上。我們知道，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種工業(yè)、建筑工程迅猛發(fā)展，但是經(jīng)濟(jì)的飛速卻是以環(huán)境為代價(jià)的，高節(jié)奏的生活、高速度的發(fā)展使人們忽視了賴以生存的生態(tài)環(huán)境，不加重視最后只得是自食惡果。

生態(tài)水利要求對(duì)生態(tài)河流的修復(fù)與治理、保護(hù)與防治上，對(duì)于那些已經(jīng)興建的水利，要在周圍的河流區(qū)段進(jìn)行修復(fù)與治理，將不利于河流休養(yǎng)生息的因素盡量消除掉，而新建的水利要在施工前考慮如何將負(fù)面影響降到最低。從河流生態(tài)建設(shè)全局看，生態(tài)水利工程將與河流環(huán)境立法、水資源綜合管理、循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式以及傳統(tǒng)治污技術(shù)一起，成為河流生態(tài)建設(shè)的主要手段之一。

3 生態(tài)水利工程的基本設(shè)計(jì)原則

3.1 安全性和經(jīng)濟(jì)性原則

生態(tài)水利工程是融合了多學(xué)科的工程項(xiàng)目，在興建過(guò)程中既要符合水利工程學(xué)原理，又要運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理對(duì)河流進(jìn)行治理，在滿足人們對(duì)水資源的需求的同時(shí)還要兼顧著河流生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

從安全因素考慮，生態(tài)水利工程建設(shè)和施工都要符合水文學(xué)和工程力學(xué)的相關(guān)規(guī)定，不能違反自然規(guī)律，工程設(shè)施必須在要求的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以能夠承受自然災(zāi)害為準(zhǔn)則，確保設(shè)施的規(guī)范性，另外，根據(jù)河流地貌原理進(jìn)行河流橫斷面和縱斷面的規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮河流泥沙運(yùn)送、沉積和河流侵蝕、沖刷等特征，動(dòng)態(tài)地還得研究河勢(shì)的變化趨勢(shì)，以保證河流修復(fù)改造工作的持久性和安全穩(wěn)固性；從生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)因素考慮，應(yīng)本著風(fēng)險(xiǎn)小收益大的原則，設(shè)計(jì)過(guò)程盡量考慮全面，把各種潛在的不利因素都考慮進(jìn)去，縮小不利因素帶來(lái)的影響和造成的損失。

3.2 河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則

生物群落多樣性與非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性存在著正相關(guān)關(guān)系。某個(gè)地區(qū)的生境空間異質(zhì)性越高，就意味著創(chuàng)造了多樣的小生境，能夠容納的物種種類也多。

由于大規(guī)模的建設(shè)治河工程，造成了自然河流的渠道化及河流非連續(xù)化的現(xiàn)象，使河流生境在不同程度上呈現(xiàn)了單一化，引起河流生態(tài)系統(tǒng)不同程度的退化。生態(tài)水利工程的目標(biāo)即是恢復(fù)或提高生物群落的多樣性，在確定河流生態(tài)修復(fù)目標(biāo)以后，就應(yīng)該對(duì)于河流地貌歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行勘查和評(píng)估，需要調(diào)查單個(gè)生物因子的基本需求，評(píng)估各種生物因子的相互關(guān)系和制約條件，對(duì)于“關(guān)鍵種”或標(biāo)志性生物的環(huán)境因子進(jìn)行分類和評(píng)估。還要確定環(huán)境因子與生物因子的相關(guān)關(guān)系，必要時(shí)可以建立數(shù)學(xué)模型輔助解決。

3.3 運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力進(jìn)行設(shè)計(jì)

生態(tài)系統(tǒng)具有自組織功能，生態(tài)學(xué)用它解釋物種分布的廣闊性和豐富性，也可以用來(lái)闡述食物鏈隨時(shí)間的發(fā)展演替過(guò)程，作用機(jī)理是自然選擇，與達(dá)爾文的進(jìn)化論有相似之處，只不過(guò)自組織功能是生態(tài)系統(tǒng)中種群的相互關(guān)系。

生態(tài)工程設(shè)計(jì)是一種“指導(dǎo)性”的設(shè)計(jì)，或者說(shuō)是輔助性設(shè)計(jì)，它依靠生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能，由自然界來(lái)選擇合適的物種，形成合理的結(jié)構(gòu)，從而完成設(shè)計(jì)過(guò)程。成功的生態(tài)工程是人工與自然力共同貢獻(xiàn)的結(jié)果。自設(shè)計(jì)理論的適用性取決于一些具體條件，包括水量、水質(zhì)、土壤、地貌、水文特征等生態(tài)因子，也取決于生物的種類、密度、生物生產(chǎn)力、群落穩(wěn)定性等多種因素。在利用自設(shè)計(jì)理論時(shí)，需要注意充分利用鄉(xiāng)土種，防止外來(lái)物種的生物入侵。

3.4 把握景觀尺度和整體性設(shè)計(jì)原則

河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)應(yīng)該是大尺度、長(zhǎng)久的，目的是保證河流生態(tài)修復(fù)的高效性，因小范圍的生態(tài)修復(fù)效率低、成功率也低，影響整個(gè)工程的收益；河流生態(tài)修復(fù)的時(shí)間尺度同樣重要，河流系統(tǒng)的演變是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，每一個(gè)河流生態(tài)系統(tǒng)都有自己的歷史，需要對(duì)歷史資料進(jìn)行收集、整理，以掌握長(zhǎng)時(shí)間尺度的河流變化過(guò)程與生態(tài)現(xiàn)狀的關(guān)系。河流的生態(tài)修復(fù)是需要時(shí)間的，不是一個(gè)短期的工程。

在不同的工作階段，其尺度可靈活變化，如在規(guī)劃、評(píng)估、監(jiān)測(cè)過(guò)程中，監(jiān)測(cè)工作應(yīng)在盡可能大的尺度內(nèi)進(jìn)行，而評(píng)估工作可能在跨流域的尺度上進(jìn)行，規(guī)劃工作的尺度可能是流域或河流廊道，設(shè)計(jì)過(guò)程中做到具體問(wèn)題具體分析。

整體性原則是指應(yīng)該綜合考慮生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，了解并掌握生態(tài)系統(tǒng)各要素間的相互作用，進(jìn)而提出修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的有效的系統(tǒng)的辦法，而不僅僅是考慮河道水文系統(tǒng)修復(fù)或者單一動(dòng)物及河岸植被的修復(fù)問(wèn)題。

3.5 遵循反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則

生態(tài)系統(tǒng)是不斷演替的，是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，該過(guò)程不一定按照預(yù)期方向進(jìn)行，除此之外，人類系統(tǒng)的變化及干擾也導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)整。在完成規(guī)劃設(shè)計(jì)之后，還要反過(guò)來(lái)看看有沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果，具體按照“設(shè)計(jì)-執(zhí)行（包括管理）-監(jiān)測(cè)-評(píng)估-調(diào)整”這樣一種流程以反復(fù)循環(huán)的方式進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)進(jìn)行修正，生態(tài)系統(tǒng)不是靜止的，具有很多不確定性，包括人為的改變和自然的發(fā)展，這種不確定性就決定了生態(tài)水利工程是一種反饋調(diào)整式的設(shè)計(jì)方法。

在反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)過(guò)程中，提倡科學(xué)家、管理者和當(dāng)?shù)鼐用窦吧鐣?huì)各界積極參與，通過(guò)對(duì)話、協(xié)商，以尋求共同利益。提倡多學(xué)科的交流和融合，提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

4 結(jié)語(yǔ)

生態(tài)水利工程對(duì)于生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展要求較高，它并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的工程，是綜合了很多門(mén)工程的項(xiàng)目，在生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求各界人士予以重視，共同協(xié)作，努力建設(shè)多學(xué)科融合的科學(xué)性較高的生態(tài)水利工程。

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