生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)基本原則

朱春紅，高峰哲

(1.五常市龍鳳山灌區(qū)管理局，黑龍江五常150208;2.五常市水務(wù)局，黑龍江五常150200)

0 前言

隨著社會(huì)的發(fā)展和人們對(duì)于自然生態(tài)認(rèn)識(shí)觀念的不斷轉(zhuǎn)變，將水利工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相結(jié)合已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的必然方向，而生態(tài)水利工程正好符合了時(shí)代發(fā)展的要求，是一門(mén)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流的學(xué)科。但是我國(guó)生態(tài)水利工程的建設(shè)水平還非常的低，與世界上其他國(guó)家相比還有一定的差距。所以我們要發(fā)展生態(tài)水利工程，就必須要借鑒世界其他發(fā)達(dá)國(guó)家的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，再根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況因地制宜的去發(fā)展適合我國(guó)生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)和水利工程建設(shè)的技術(shù)和方法。要建設(shè)水利工程如果單從工程學(xué)的角度來(lái)考慮的話，主要注意的是技術(shù)層面，只考慮河流的流向、位置等問(wèn)題。而要從生態(tài)學(xué)的角度就要注意生態(tài)保護(hù)。所以說(shuō)生態(tài)水利工程是一項(xiàng)符合生態(tài)和工程建設(shè)需要的學(xué)科，一定要注意其發(fā)展，尤其是其設(shè)計(jì)的基本原則。

1 生態(tài)水利工程簡(jiǎn)介

生態(tài)水利工程從表面上來(lái)看就很明顯是包括生態(tài)和水利工程兩方面的內(nèi)容，不過(guò)生態(tài)水利工程主要側(cè)重的還是水利工程方面，其學(xué)科基礎(chǔ)主要是由工程力學(xué)和水文學(xué)構(gòu)成的，生態(tài)學(xué)只是在工程學(xué)發(fā)展的同時(shí)需要兼顧的學(xué)科。目前生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要對(duì)象是水文系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計(jì)，而沒(méi)有注意生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的未來(lái)預(yù)期等潛在的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于目前的生態(tài)水利工程來(lái)說(shuō)，其下一步的發(fā)展目標(biāo)和發(fā)展方向就是應(yīng)該密切和生態(tài)學(xué)相結(jié)合，將生態(tài)學(xué)的理論和方法運(yùn)用到水利工程的建設(shè)上來(lái)，進(jìn)一步將水利工程學(xué)與生態(tài)學(xué)密切的結(jié)合在一起，改善水利工程規(guī)劃的設(shè)計(jì)理論，這樣也就形成了一門(mén)新的分支學(xué)科——生態(tài)水利工程學(xué)［1］。該學(xué)科的出現(xiàn)的發(fā)展，既能夠滿足人們?cè)谒こ探ㄔO(shè)方面的需求，又能夠?qū)⑺蛏鷳B(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)發(fā)展等思想真正運(yùn)用到社會(huì)實(shí)踐中來(lái)，其內(nèi)涵主要是:對(duì)于新建的水利工程來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行傳統(tǒng)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的同時(shí)又注意與河流生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和保持相結(jié)合;對(duì)于已建工程來(lái)說(shuō)，主要指的就是對(duì)于那些受到危害或者是嚴(yán)重破壞的河流進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)的全面恢復(fù)和保護(hù)。所以，生態(tài)水利工程作為符合社會(huì)需求和發(fā)展方向的一門(mén)學(xué)科來(lái)說(shuō)，它將和傳統(tǒng)的清污治污工程、生態(tài)產(chǎn)業(yè)、環(huán)境立法以及資源管理等不同方面的工作內(nèi)容密切的聯(lián)系在一起，為河流生態(tài)環(huán)境的改善和水利工程建設(shè)的科學(xué)規(guī)劃提供有利的支持。

2 當(dāng)前生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作面臨的困難

2.1 當(dāng)前的生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)缺乏基于不同區(qū)域的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)方法

生態(tài)水利工程對(duì)于工程的服務(wù)目標(biāo)具有明顯的地域性區(qū)別，因?yàn)閷?duì)于不同地區(qū)的生態(tài)環(huán)境來(lái)說(shuō)它們都具有自己的特點(diǎn)，所以生態(tài)水利工程每個(gè)地區(qū)也應(yīng)該具有不同的特點(diǎn)，必須因地制宜的進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃。對(duì)于我國(guó)的生態(tài)水利工程建設(shè)來(lái)說(shuō)也有了一些大體的方法和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但是對(duì)于不同地區(qū)的工程來(lái)說(shuō)就沒(méi)有具體的設(shè)計(jì)指標(biāo)和參考模式。因此，對(duì)于我國(guó)現(xiàn)階段的生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)來(lái)說(shuō)還具有很大的問(wèn)題，最主要的就是缺乏針對(duì)于不同地區(qū)生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)的把握以及因地制宜的不同設(shè)計(jì)方案，這也是下一步工作中應(yīng)該主要解決的問(wèn)題。

2.2 生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作的目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)的確定比較難

對(duì)于生態(tài)水利工程來(lái)說(shuō)其建設(shè)的目標(biāo)和任務(wù)與原有單一的水利工程建設(shè)來(lái)說(shuō)有所不同，它更加注意維護(hù)和保證生態(tài)環(huán)境的健康和發(fā)展，主要任務(wù)和目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)人類(lèi)和生態(tài)系統(tǒng)的和諧相處［2］。所以基于這種特殊的任務(wù)，生態(tài)水利工程建設(shè)的第一步就是確定好設(shè)計(jì)的目標(biāo)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于工程要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)都要有一個(gè)具體的量化。目前我國(guó)的生態(tài)保護(hù)工作的目標(biāo)還都處于定向描述的階段，沒(méi)有明確的目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，也沒(méi)有具體量化的一些要求，所以這也就給工程的予期目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)以及工程的建設(shè)質(zhì)量都帶來(lái)了一定的困難。

2.3 生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)缺少生態(tài)水文測(cè)驗(yàn)資料

對(duì)于工程的建設(shè)來(lái)說(shuō)，一些前期必備的資料是必不可少的，生態(tài)水利工程建設(shè)依然如此。生態(tài)水文的測(cè)驗(yàn)資料是生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和重要參考內(nèi)容。如果不能從水文測(cè)驗(yàn)站的觀測(cè)資料去分析水文過(guò)程對(duì)生態(tài)過(guò)程的正負(fù)影響機(jī)理，就很難基于生態(tài)系統(tǒng)的自組織規(guī)律尋求生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)理論、方法與技術(shù)參數(shù)。當(dāng)前，我國(guó)水文測(cè)驗(yàn)工作相對(duì)落后，水文測(cè)驗(yàn)站還不能適應(yīng)當(dāng)前生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)對(duì)資料的需求。有關(guān)生態(tài)水文站方面的設(shè)計(jì)與布局在我國(guó)還未正式開(kāi)展，國(guó)內(nèi)也少有報(bào)道，不過(guò)我國(guó)已經(jīng)提高了對(duì)這方面工作的重視程度，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的努力也會(huì)有一定的發(fā)展的。

2.4 生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)技術(shù)人才匱乏、高水平的設(shè)計(jì)不易

不管對(duì)于什么類(lèi)型的工程來(lái)說(shuō)，人才都是工程建設(shè)中必不可少的關(guān)鍵組成部分。實(shí)現(xiàn)生態(tài)水利工程是水利工程和生態(tài)學(xué)的有機(jī)結(jié)合，需要生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)人員不僅具備水利工程設(shè)計(jì)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，還要具備生態(tài)保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)學(xué)的理論和知識(shí)。以往的人才培養(yǎng)目標(biāo)和方向，使兩者分屬于不同的學(xué)科與專(zhuān)業(yè)，具有兩方面綜合知識(shí)和設(shè)計(jì)能力技術(shù)人才匱乏，加之生態(tài)水利工程的實(shí)踐活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)缺乏，可以參考與借鑒的設(shè)計(jì)項(xiàng)目有限，難以保證生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量。

3 生態(tài)水利工程的基本設(shè)計(jì)原則

3.1 工程安全性和經(jīng)濟(jì)性原則

生態(tài)水利工程是一種綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)以及旅游等需求，也要兼顧生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性的需求。生態(tài)水利工程既要符合水利工程學(xué)原理，也要符合生態(tài)學(xué)原理。

生態(tài)水利工程的設(shè)施必須符合水文學(xué)和工程力學(xué)的規(guī)律，以確保工程設(shè)施的安全、穩(wěn)定和耐久性。工程設(shè)施必須在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，能夠承受洪水、侵蝕、風(fēng)暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學(xué)原理進(jìn)行河流縱、橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征，動(dòng)態(tài)地研究河勢(shì)變化規(guī)律，保證河流修復(fù)工程的耐久性。對(duì)于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)合理性分析，應(yīng)遵循風(fēng)險(xiǎn)最小和效益最大原則。由于對(duì)生態(tài)演替的過(guò)程和結(jié)果事先難以把握，生態(tài)水利工程往往帶有一定程度的風(fēng)險(xiǎn)。這就需要在規(guī)劃設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行方案比選，更要重視生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。［3］另外，充分利用河流生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)規(guī)律，是力爭(zhēng)以最小的投入獲得最大產(chǎn)出的合理技術(shù)路線。

3.2 生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自我恢復(fù)原則

生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。自組織的機(jī)理是物種的自然選擇，也是說(shuō)某些與生態(tài)系統(tǒng)友好的物種，可以經(jīng)受自然選擇的考驗(yàn)，尋找到相應(yīng)的能源和合適的環(huán)境條件。將自組織原理應(yīng)用于生態(tài)水利工程時(shí)，生態(tài)工程設(shè)計(jì)與過(guò)去水工設(shè)計(jì)有本質(zhì)的區(qū)別。像設(shè)計(jì)大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設(shè)計(jì)，建筑物的幾何特征、材料強(qiáng)度都是在人的控制之中，建筑物最后可以具備人們所期望的功能。河流修復(fù)工程設(shè)計(jì)與此不一樣，生態(tài)工程設(shè)計(jì)是一種“指導(dǎo)性”的設(shè)計(jì)，大概說(shuō)是幫助性設(shè)計(jì)。依靠生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結(jié)構(gòu)，從而完成設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。

3.3 堅(jiān)持與環(huán)境工程設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合

生態(tài)水利工程是一門(mén)綜合性較強(qiáng)的學(xué)科，所設(shè)計(jì)到的學(xué)科內(nèi)容相對(duì)較多一點(diǎn)。對(duì)于其設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)就要充分吸收環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)與工程學(xué)理論和技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，這樣的目的就是達(dá)到水量和水質(zhì)同步的科學(xué)配置。對(duì)于我國(guó)現(xiàn)在水環(huán)境不斷污染和惡化的現(xiàn)實(shí)環(huán)境來(lái)說(shuō)，生態(tài)水利工程更應(yīng)該與我國(guó)水污染的防治工程結(jié)合起來(lái)。此外，因?yàn)樗こ探ㄔO(shè)中所涉及到的水量一般都比較大，而且隨著季節(jié)的變化其水量的變化也比較大，所以這也給生態(tài)水利工程建設(shè)帶來(lái)了很大的困難。如黑龍江省扎龍濕地補(bǔ)水工程，雖然實(shí)現(xiàn)了連續(xù)幾年的補(bǔ)水，但由于水質(zhì)不符合濕地水質(zhì)要求，導(dǎo)致濕地水域中底棲生物明顯減少，部分物種消失，一些遷徙水禽不在此處停留。［4］為了減少早田排水挾帶泥沙或污染物進(jìn)入下游湖泊或天然濕地，可以在進(jìn)入湖泊或濕地的過(guò)渡帶設(shè)計(jì)生態(tài)處理溝渠或氧化塘。而水田排水溝渠可以在植物生長(zhǎng)季節(jié)充分蓄水，利用人工溝渠濕地對(duì)有機(jī)污染物質(zhì)進(jìn)行降解。在缺水地區(qū)種植水稻，特別是在開(kāi)采地下水種植水稻的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行以水量高效利用與水質(zhì)凈化為目的的生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)。而這種設(shè)計(jì)思路來(lái)源于水污染的自然穩(wěn)定處理理論與工藝。

4 結(jié)語(yǔ)

生態(tài)水利工程是一門(mén)將生態(tài)學(xué)和工程學(xué)很好的結(jié)合在一起的一門(mén)學(xué)科，也是將人與自然和諧相處的思想很好的運(yùn)用于實(shí)際的學(xué)科。該學(xué)科最主要的特點(diǎn)就是順應(yīng)了人類(lèi)和時(shí)代發(fā)展的需要，我國(guó)雖然說(shuō)在這方面技術(shù)起步的比較慢，不過(guò)目前也越來(lái)越重視該學(xué)科的發(fā)展，尤其是對(duì)于在生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)原則方面存在的問(wèn)題，也在運(yùn)用大量的人力物力去研究，借鑒了許多國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)方法，也初步形成了一些設(shè)計(jì)原則，雖說(shuō)還不太完善，不過(guò)在將來(lái)的不斷研究和發(fā)展中，最終會(huì)取得比較大的進(jìn)步和提高。

［1］蔣振華.我國(guó)現(xiàn)階段生態(tài)水利工程學(xué)的發(fā)展［J］.中國(guó)科學(xué)工程，2009(03):25-26.

［2］李思靜.生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)原則［J］，中國(guó)科學(xué)工程，2011(08):45-47.

［3］周向偉.淺議生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本原則［J］，浙江大學(xué)學(xué)報(bào)，2010(03):15-18.

［4］李祥坤.生態(tài)水利工程學(xué)［M］.北京:中國(guó)人民出版社，2007:201-253.