水利工程的設(shè)計動因與生態(tài)環(huán)境的沖突化解探索

盧仰之

(珠海大橫琴投資有限公司，廣東珠海519031)

0 引言

我國一向重視水利工程的發(fā)展，并且在最近幾年中，經(jīng)濟(jì)建設(shè)和能源建設(shè)成為國家發(fā)展的主要方向，這更加激發(fā)了水利工程的建設(shè)速度。全國各地的水利工程建設(shè)都取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。但在促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，忽略了水利工程對生態(tài)環(huán)境帶來的影響，這也使生態(tài)環(huán)境和工程建設(shè)之間的矛盾不斷的被激化。

本文針對水利工程的設(shè)計動因與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系進(jìn)行分析，并且根據(jù)實際矛盾，制定出矛盾化解的方法，望廣大同行給予指導(dǎo)。

1 水利工程建設(shè)必須以保護(hù)生態(tài)環(huán)境為基礎(chǔ)

水利工程在建設(shè)中要考慮到抗災(zāi)、蓄水、發(fā)電等多種功能，這就使其成為了一項龐大的工程項目，并且涉及到很多方面的影響因素。首先水利工程與自然環(huán)境、資源、地質(zhì)條件等因素有著十分緊密的聯(lián)系。在進(jìn)行水利工程環(huán)境設(shè)計中必須進(jìn)行全方位的考慮，要保證在水利工程建設(shè)的過程中，最大程度的對環(huán)境做到保護(hù)。

1)要建立良好的環(huán)境監(jiān)控基礎(chǔ)

水利工程在設(shè)計之初就要將生態(tài)環(huán)境的監(jiān)控放在首位，要根據(jù)國家針對環(huán)境保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工程的設(shè)計。在方案審核的過程中，必須合理的確保環(huán)境檢測工作的正常運行，并且對相關(guān)的設(shè)計環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)化，積極使用高科技手段和監(jiān)測設(shè)備。在監(jiān)測資料的整理上要形成良好的資料存檔，提升生態(tài)環(huán)境設(shè)計因素的完整性。

2)要在設(shè)計中盡可能的避免工程建設(shè)帶來的污染問題，水利工程的投資量巨大，這使整體施工程序周期較長，這使得水污染不可避免，我們可以通過在細(xì)節(jié)的設(shè)計上控制好污染性。

例如我們可以對工程污水的排放采取沉淀，多設(shè)置污水沉淀池，保證污水能夠經(jīng)過沉淀和凈化后再進(jìn)行排放。再如在場地布置上加大廁所、化糞池的密度，進(jìn)一步降低水污染。

3)要保證河道的治理工作能夠滿足建設(shè)需求，很多水利工程完成后，會使周邊的河道環(huán)境發(fā)生改變，使河道的水量加大或者發(fā)生河道改變等現(xiàn)象，這樣就會破壞周邊的生態(tài)環(huán)境，所以河道的治理工作成為水利工程中環(huán)境治理的難點。

加大對水生植物、生物的投放，并且對河道中水分子的微量元素進(jìn)行監(jiān)測，使河道中的生物能夠滿足河道的生態(tài)性需求。

4)可以提高工作區(qū)域內(nèi)的綠化效率。

很多水利工程在建設(shè)中會對原有的山體進(jìn)行開挖，這樣不僅會破壞大量巖層，同時對綠地造成很大的影響。尤其是植被的減少，大大增加了山體滑坡、泥石流等問題，所以解決植被問題成為了水利設(shè)計中的另一個要點。要合理提高矮草、灌木的種植覆蓋性，使地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響被降低［1］。

2 水利工程設(shè)計中的水溫因素

水利工程在設(shè)計中保證蓄水和提供水利能源的同時，對水質(zhì)要起到一定保護(hù)作用，這是因為任何水利工程對河道流量、形態(tài)、流速都會產(chǎn)生改變，從而影響水體的氧化作用，并且使自身的潔凈能力不斷減弱。另外水庫的設(shè)計使水資源在深度上發(fā)生了很大的改變，目前我國的水庫深度都在50 m以上，這造成水溫根據(jù)不同的情況發(fā)生了層次的改變。30 m以下的平均水溫在11℃，這層水溫溫度較低，并在泄洪時成為最先排放的水源。這對下游的魚類生長和植物灌溉的影響很大。如果附近種植大范圍的水稻就會造成20%左右的減產(chǎn)，另外我國的淡水魚類多生活在溫帶。這些魚類適合生長在15～30℃左右的環(huán)境中，水溫過低會造成魚類新陳代謝的減緩，降低其生長速率。同時在魚類的繁殖期，較低的水溫能夠殺死50%以上的魚卵。所以在進(jìn)行水利工程設(shè)計的過程中要首先將提高排放水量水溫放在首位，并且將低溫水進(jìn)行合理的水溫預(yù)熱，再根據(jù)預(yù)測結(jié)果進(jìn)行合理的排放［2］。

針對這一問題我們在設(shè)計中通常采取下層水分層提取的方式進(jìn)行排水。將水庫的溫度結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，并且通過分層提取使不同層次的水都能混合，借此來提高水體溫度。同時在排水中，盡量使用表層水，這樣能夠緩解與下游水體中的溫差。在下游水利工程中多設(shè)計蓄水池，要使水流在引入農(nóng)田前能夠有一個回溫的過程，并且合理加長水流流程，延長入田時間等。

3 水利工程設(shè)計中的生物因素

魚類是最大的水生物組織，同時也是水利工程中受其影響最為嚴(yán)重的生物。這是因為，水壩水渠改變了魚類的洄游通道，使很多有洄游習(xí)性的魚類不能完成生命周期，這很大程度上影響了魚類種群的繁殖，并且破壞了其生物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另外，水利工程使生物區(qū)域發(fā)生了改變，例如在水庫形成后，水體的水溫條件就發(fā)生了改變，這樣魚類的棲息環(huán)境也隨之改變。在不同的棲息環(huán)境中，魚類的組織和種群也發(fā)生了變化。水庫的形成使河流縮短，但是卻形成大面積的水面，這對魚類的生存能力是很大的挑戰(zhàn)。尤其在急流或淺灘中魚類的數(shù)量不斷減少，使魚類的體型也發(fā)生了改變。再者，水利工程影響魚類繁殖，魚類的繁殖習(xí)性各有不同，例如鯉、鱺、團(tuán)頭魴等生活于湖泊中的種類，是在靜水或緩流中產(chǎn)卵，卵粒黏附于水草上;三角魴以及江河上游的多數(shù)種類，是在流水的礫石灘上產(chǎn)黏性或沉性的卵;而四大家魚和一些江河中下游的重要經(jīng)濟(jì)魚類，則是在流水中產(chǎn)漂流性魚卵。水庫蓄水后庫區(qū)水深加深，流速減緩，破壞魚類的產(chǎn)卵環(huán)境，迫使魚類往上游遷移。多數(shù)魚類的繁殖期在春末夏初，即4月下旬至7月上旬，如果在這段時期內(nèi)水庫只蓄洪而不溢洪，則壩下河段在流水中繁殖的魚類可能因漲水條件得不到滿足而無法繁殖。

針對水利工程對魚類的影響，我國主要采取了增設(shè)過魚設(shè)施和人工放流的做法來滿足魚類的洄游和遷移。這其中包括設(shè)計魚道、魚閘、升魚機(jī)等來加大魚類洄游率。但是需要注意的是我國魚類品種十分復(fù)雜，每種魚類的洄游時間、克流能力都不一樣，所以必須合理的做好預(yù)留洄游設(shè)施的設(shè)計工作，要針對水域中的魚類做有針對性的設(shè)計。要將魚類資源調(diào)查加入工程設(shè)計的組成部分之重。同時人工投放魚苗要注意對物種多樣性的保護(hù)，要合理搭配魚苗的種類，保證魚苗投放后會使魚類種群的恢復(fù)有著一定的作用［3-4］。

另外我們要知道通過過魚設(shè)施可以連通洄游通道，但不意味著魚類的繁殖問題得到解決。產(chǎn)卵場和棲息地的保護(hù)同樣是保護(hù)魚類資源的重要環(huán)節(jié)。河流中的大部分魚類是在流水中產(chǎn)卵，但河流的梯級開發(fā)首尾相連，力求最大限度地利用水能，使得河流的流水條件喪失，魚類產(chǎn)卵場隨之消失。故為保護(hù)魚類資源，在流域規(guī)劃階段便應(yīng)該考慮保留一些天然河段和流水環(huán)境，不能為追求經(jīng)濟(jì)效益而用盡每一滴水。

在進(jìn)行下游河道的管理過程中，可以針對水庫的調(diào)度形式進(jìn)行改革，要將魚類繁殖期的漲水條件作為基礎(chǔ)，努力營造適當(dāng)?shù)乃h(huán)境棲息地，并且緩解水利工程對魚類習(xí)性的影響。

4 自然環(huán)境因素

水利工程引起的河流來水量的減少還會造成下游河段河岸生態(tài)系統(tǒng)和濕地的退化、河口海水入侵等問題，調(diào)水工程還需考慮管線對陸地植被的分割和破壞等問題。

4.1 陸生生態(tài)系統(tǒng)

在水利工程建設(shè)中，陸生生物系統(tǒng)也受到了相應(yīng)的影響，目前主要研究的方向在于植被范圍縮小、動植物資源減少等因素上，除此之外，水利工程帶來的土壤堿化，植物入侵等都成為生態(tài)破壞的主要問題。

所以在水利工程的設(shè)計過程中必須提高對陸生生物系統(tǒng)的重視，在我國陸生生態(tài)系統(tǒng)和水利工程處于一個相互依存的法律條件下，很多水利工程和國家自然保護(hù)區(qū)相互聯(lián)系，這就使很多法律法規(guī)適用于水利工程的設(shè)計，尤其在進(jìn)行前期設(shè)計的過程中，對布置形式、環(huán)境影響率、生態(tài)敏感區(qū)等要適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行避讓。

4.2 水生生態(tài)系統(tǒng)

構(gòu)筑堤防、攔河筑壩、跨流域調(diào)水等水利工程常常引發(fā)河流生境多樣性降低、河岸濕地退化、河口咸潮入侵、海岸侵蝕等生態(tài)問題。

4.3 生境多樣性

水利工程對河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫常表現(xiàn)為對自然河流的渠道化和非連續(xù)化，渠道化包括河流形態(tài)直線化、河道橫斷面幾何規(guī)則化、河床材料硬質(zhì)化;非連續(xù)化則分為修建大壩引起的順?biāo)鞣较蚍沁B續(xù)化和修建堤防引起的河流側(cè)向非連續(xù)化。河流的渠道化和非連續(xù)化使河流環(huán)境在不同程度上單一化，削減河流生境的空間異質(zhì)性，從而影響水域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，使得生物群落多樣性降低，引起淡水生態(tài)系統(tǒng)退化［5］。

4.4 河岸濕地

在我國陸水詳解的地區(qū)存在較多的河岸濕地，這些濕地以三角洲灘地、濱海濕地、沼澤濕地等為主，并且在水質(zhì)的調(diào)節(jié)上具有很強(qiáng)的作用，能夠有效保護(hù)生物多樣性。所以在水利工程的設(shè)計過程中，必須將其歸納為保護(hù)的要點，水利工程建設(shè)完成后能夠削弱洪水所帶來的影響，但也加大對濕地的破壞，并且直接形成泥沙化和鹽堿化，導(dǎo)致濕地的萎縮和喪失。

5 針對自然環(huán)境影響的防控辦法

為了緩解水利工程在自然環(huán)境中所產(chǎn)生的影響，水利工程在設(shè)計中必須將生態(tài)的復(fù)原性作為重點。首先要保證建筑結(jié)構(gòu)的生態(tài)友好性，這就需要將生態(tài)水力學(xué)的工程理念融合到其中，要在工程安全和管理上建立制度基礎(chǔ)。最大程度的保留和恢復(fù)河流所形成的空間異性和原生性。這不僅要求水利工作者要在河流流域環(huán)境的綜合治理上下功夫，同時針對不同流域的水生物生態(tài)功能進(jìn)行分區(qū)，并且對破壞的生態(tài)區(qū)域進(jìn)行分區(qū)管理，要滿足環(huán)境中對水資源的配置。同時在水資源的監(jiān)管過程中加大工程建設(shè)的審批性，要將工程設(shè)計和生態(tài)保護(hù)相互結(jié)合。使水系范圍內(nèi)的生態(tài)環(huán)境納入整體的規(guī)劃體系中，在生態(tài)功能的發(fā)揮中實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。水利工程在建設(shè)中的主要影響來自對河流的斷結(jié)和上游的蓄水，所以在設(shè)計中要將上游的蓄水能力和下游的排水性進(jìn)行合理的統(tǒng)一。就目前看來我國對水利工程在生態(tài)平衡性上的研究較少，主要在水熱平衡、水沙平衡和水鹽平衡等方面，并沒有做到在生態(tài)環(huán)境上利用水資源達(dá)到對環(huán)境的改善，合理消費水資源。下一步我們應(yīng)該在用水的過程中進(jìn)行規(guī)劃，細(xì)分為河道外生態(tài)用水和河道內(nèi)生態(tài)用水，并將河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水放在首要考慮的要素之中［6］。

6 結(jié)語

在進(jìn)行水利工程設(shè)計的過程中必須將工程的系統(tǒng)性和專業(yè)性進(jìn)行綜合考慮，并且針對所涉及到的生態(tài)領(lǐng)域，進(jìn)行仔細(xì)的研究。目前隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水利工程設(shè)計成為了熱點項目之一，同時我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水對能源的需求不斷加大，這就使開展水利工程的建設(shè)刻不容緩。但與此同時我們也要認(rèn)識到環(huán)境保護(hù)的重要性，要從水利工程設(shè)計階段開始，保持水利工程的營運效應(yīng)，并且最大程度的做到降低對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，以促進(jìn)人類發(fā)展的長遠(yuǎn)性，有效緩解水利工程和自然生態(tài)之間的矛盾。

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