探討生態(tài)水利工程的基本設(shè)計原則

江紅敏

摘 要：生態(tài)水利工程學(xué)從屬于水利工程學(xué)，其目的在于探究在滿足人類社會發(fā)展的同時，如何兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)的平衡發(fā)展。在本文中，筆者從當(dāng)前水利工程的優(yōu)勢與不足入手，闡述生態(tài)水利工程的設(shè)計原則，從而為該方面的工作者提供有價值的參考資料。

關(guān)鍵詞：生態(tài)水利工程 基本設(shè)計原則 水利工程學(xué)

在以往的水利工程學(xué)中，人們多側(cè)重于自身的需求，對生態(tài)方面有所忽視，進(jìn)而導(dǎo)致很多生態(tài)問題出現(xiàn)。人們在對這些生態(tài)問題反思與改進(jìn)后，推出了生態(tài)水利工程。生態(tài)水利工程以可持續(xù)發(fā)展為理念，通過多種技術(shù)手段，改變以往粗放式的建筑方式，將水利工程和生態(tài)工程有效地融合在一起，實(shí)現(xiàn)人類社會與生態(tài)環(huán)境的共同發(fā)展。

1.水利工程的優(yōu)勢與不足之處

水利工程對于人類社會的發(fā)展具有重要意義，其優(yōu)勢重要體現(xiàn)在如下方面：一是水利工程能夠大幅度提高水資源的利用率；二是在水利工程下，很多人工湖泊出現(xiàn)，對城市夏季高溫有顯著的調(diào)節(jié)作用；三是水利工程能夠儲備一定量的水資源，實(shí)現(xiàn)水資源的調(diào)用，滿足人類社會的生產(chǎn)與生活需要；四是水利工程能夠有效地減少水土流失的現(xiàn)象。

盡管水利工程給人類社會的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，但其也產(chǎn)生了諸多不利影響，主要表現(xiàn)為：一是水利工程給上游的生態(tài)環(huán)境帶來一定影響，在建設(shè)的過程中，上游水面會升高很多，原本為陸地的部分可能會成為水庫或濕地，陸地上的景觀也會淹沒；二是水利工程給下游的生態(tài)環(huán)境也帶來嚴(yán)重的影響，下游很有可能出現(xiàn)浮游生物惡性繁殖的狀況；三是水利工程會給自然生物帶來嚴(yán)重的影響，影響其正常的繁衍。比方說，很多魚類都在上游產(chǎn)卵，在水利工程的影響下，其無法到上游產(chǎn)卵，嚴(yán)重時會出現(xiàn)物種滅絕的后果；四是水利工程會給周邊地貌帶來很大影響，地質(zhì)穩(wěn)定性被破壞，使得自然災(zāi)害頻發(fā)。除了這些以外，水利工程還會帶來深層次的影響，如水文形勢等。興建的水壩改變河流的流速、水深等，水體自凈能力有所下降，水體密度、水體溫度都發(fā)生變化。倘若水壩位于上游，那么河道內(nèi)徑流量就會增加很多，徑流的速度會降低，使得水體流體變化，甚至導(dǎo)致地殼運(yùn)動更為活躍，引發(fā)洪水與地震等嚴(yán)重災(zāi)害。

2.生態(tài)水利工程的基本設(shè)計原則

（1）整體性原則

在對河流生態(tài)進(jìn)行修復(fù)規(guī)劃的時候，倘若只是在小范圍內(nèi)進(jìn)行短時間修復(fù)，那么生態(tài)效率將難以提高，修復(fù)效果也大打折扣。所以，在設(shè)計生態(tài)水利工程的過程中，應(yīng)從大景觀的角度出發(fā)，只有這樣，生態(tài)效率才能夠被恢復(fù)，修復(fù)效果才比較理想。從整體的角度來看，這是依托于生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，在各種要素相互作用的基礎(chǔ)上，制定出的河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的方案。該方案具有極強(qiáng)的綜合性，并不簡單的植被修復(fù)。生態(tài)學(xué)領(lǐng)域下的景觀尺度涵蓋時間與空間兩方面。在河流修復(fù)的過程中需要采用大尺度景觀，這是由于：一是水域生態(tài)系統(tǒng)是由多個子系統(tǒng)構(gòu)建而成的，其包括生物系統(tǒng)與人造工程設(shè)施系統(tǒng)。這些系統(tǒng)和生物系統(tǒng)有機(jī)融合在一起，共同組建了整個生態(tài)系統(tǒng)。如果水域系統(tǒng)被破壞，單純從河道而進(jìn)行生態(tài)修復(fù)是難以達(dá)到修復(fù)效果的，相關(guān)人員必須靠綜合各種因素之間的作用關(guān)系而制定出可靠的修復(fù)方案。二是在進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的過程中，必須考慮水域生態(tài)環(huán)境的多種特性，如隨機(jī)性、流動性與可變性等，因?yàn)檫@些特性直接對生物種群產(chǎn)生影響。三是在設(shè)計的過程中要考慮河流生態(tài)系統(tǒng)的開放性。河流生態(tài)系統(tǒng)本身會與周邊生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行物質(zhì)交換，所以僅對河流進(jìn)行生態(tài)修復(fù)是難以達(dá)到修復(fù)效果的。四是河流生態(tài)修復(fù)需要一定的時間，并非一蹴而就的。相關(guān)資料顯示，要重建或修復(fù)一個濕地，所耗費(fèi)的時間大約為15年到20年。所以，相關(guān)部門與工作人員應(yīng)做好充足的準(zhǔn)備，對所修復(fù)的河流進(jìn)行長時間的監(jiān)測與管理。綜上所述，在進(jìn)行生態(tài)水利工程設(shè)計的過程中，必須立足于整體，做好長期性的規(guī)劃，綜合考慮各種因素，制定出大尺度的景觀方案。

（2）充分利用生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)的原則

和以往的水利工程相比，生態(tài)水利工程在考慮水利工程的相關(guān)原則外，還要充分考慮生態(tài)系統(tǒng)本身的自我修復(fù)能力，最大限度地促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。要想實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，單純地依賴人工建筑物是不可能的。事實(shí)上，任何一個生態(tài)圈的出現(xiàn)都是經(jīng)過了漫長的自然考驗(yàn)的，是各方面因素相互作用的最終結(jié)果，其往往具有極強(qiáng)的修復(fù)能力。因此，在設(shè)計生態(tài)水利工程的過程中應(yīng)充分利用生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)的功能，否則單純依靠人為力量，很有可能會適得其反，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步惡化。最有效的路徑是，將人為力量和大自然有效地結(jié)合在一起，充分利用生態(tài)系統(tǒng)的組織功能，由大自然的選擇恰當(dāng)?shù)奈锓N。在這一方式下，一方面生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)效果顯著提升，另一方面能夠節(jié)約大量的成本，兼顧經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益，實(shí)現(xiàn)雙贏。

（3）保護(hù)水體環(huán)境多樣性的原則

對于生活群落來說，非生物環(huán)境會對其產(chǎn)生多種影響。也就是說，某一地區(qū)，倘若其自然環(huán)境具有多樣性，那么其生物也會具有多樣性。通常，這種多樣性強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，可以應(yīng)對一系列的外部變化。如果水利工程導(dǎo)致水體內(nèi)部環(huán)境趨于單一化，那么其自身適應(yīng)能力將會大幅度下降，難以抵御外界的變化。這樣一來，生態(tài)系統(tǒng)的功能也會逐步喪失。所以，在設(shè)計水利工程的過程中，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)充分了解水域情況和周邊生態(tài)環(huán)境，推出合理的設(shè)計方案，并從多方面對設(shè)計方案進(jìn)行反復(fù)論證。只有這樣，生態(tài)水利工程才會修復(fù)與改良生態(tài)系統(tǒng)，造福人類。

3.結(jié)束語

在當(dāng)前社會下，人們的環(huán)保意識不斷提高，生態(tài)水利工程開始出現(xiàn)。和以往的水利工程不同，生態(tài)水利工程從水域的生態(tài)環(huán)境出發(fā)，充分考慮多種因素，有效地利用生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)功能，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的雙贏。在設(shè)計生態(tài)水利工程的過程中，設(shè)計人員應(yīng)立足于整體，構(gòu)建大尺度景觀，充分利用生態(tài)系統(tǒng)自身的功能，在確保生態(tài)系統(tǒng)多樣化的前提下，推出合理的生態(tài)水利工程設(shè)計方案。

參考文獻(xiàn)：

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