淺談小型水利工程規(guī)劃設(shè)計中的生態(tài)水利設(shè)計思路

周成文

寧夏中衛(wèi)市水利勘測設(shè)計院（有限公司） 寧夏 中衛(wèi) 755000

經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，環(huán)境污染現(xiàn)象也屢見不鮮，好在人們已經(jīng)逐漸認(rèn)識到了保護(hù)環(huán)境的重要性，在各個方面的建設(shè)中都融入了生態(tài)保護(hù)理念，小型水利工程規(guī)劃設(shè)計中也不例外。小型水利工程規(guī)劃設(shè)計中融入生態(tài)水利設(shè)計思路，有利于解決目前工程建設(shè)中生態(tài)破壞難題，推動水利工程與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，水利工程發(fā)揮了發(fā)電、灌溉、防洪等功能，產(chǎn)生了較大的社會與經(jīng)濟(jì)效益?？茖W(xué)合理的開發(fā)小型水利工程需融入生態(tài)設(shè)計理念。

1 生態(tài)水利工程概述

生態(tài)水利工程不同于一般水利工程之處，在先以生態(tài)理念為先導(dǎo)，在水利工程功能上強(qiáng)調(diào)對生態(tài)的保護(hù)，以水利工程不妨礙正常生態(tài)發(fā)展為前提。最早的水利工程是都江堰，不僅成功地解決了水患，而且成為了著名的旅游觀光地。

1.1 生態(tài)水利工程的主要特點

現(xiàn)化生態(tài)水利工程是生態(tài)理念與可持續(xù)發(fā)展理念的融合，水利工程用來發(fā)電、灌溉等，滿足人們生產(chǎn)生活需要，同時也兼具了保護(hù)地方生態(tài)的作用。生態(tài)水利工程不僅提高了對水資源的利用效率，也保護(hù)了生態(tài)環(huán)境?，F(xiàn)代生態(tài)水利工程由傳統(tǒng)的水利工程演變而來，既包含的傳統(tǒng)水利工程的功能性特點，也兼具了生態(tài)修復(fù)、環(huán)境友好屬性。在水利工程設(shè)計中，運用生態(tài)理念實現(xiàn)對環(huán)境的自動修復(fù)，體現(xiàn)了現(xiàn)代工程中環(huán)保意識的增強(qiáng)，在水利工程經(jīng)濟(jì)價值建設(shè)中融入了生態(tài)開發(fā)的目標(biāo)，以經(jīng)濟(jì)價值的實現(xiàn)與生態(tài)系統(tǒng)健康為平衡點，實現(xiàn)水利經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)服務(wù)功能的雙目標(biāo)[1]。

1.2 生態(tài)水利工程的設(shè)計內(nèi)容

生態(tài)水利工程的設(shè)計內(nèi)容主要包括水流形式與路徑、水資源的平衡穩(wěn)定、明確設(shè)計目標(biāo)、建設(shè)系統(tǒng)化水利項目、協(xié)調(diào)運用流程、提高用水效率。首先，生態(tài)水利工程設(shè)計的目標(biāo)不同于一般的水利工程，其以生態(tài)保護(hù)為設(shè)計目標(biāo)，從全局進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，維持水量平穩(wěn)；其次，不同于常規(guī)水利工程，生態(tài)水利工程的路徑及形式要遵循自然法則，不能由人工盲目隨意開鑿，需要考慮各水資源使用方的平衡，保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定循環(huán)。生態(tài)水利工程設(shè)計涉及到環(huán)境、生態(tài)、水利等多領(lǐng)域?qū)W科的綜合運用，需要運用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，建立系統(tǒng)的水利工程項目，對整個流程需統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，各個環(huán)節(jié)需配合恰當(dāng)，才能有效提高水資源的利用效率。生態(tài)水利工程需綜合規(guī)劃設(shè)計，站在長遠(yuǎn)發(fā)展的角度，在整個項目較長的運行周期內(nèi)，需保證水利工程正常發(fā)揮作用，并且不能造成對生態(tài)循環(huán)的破壞。

1.3 生態(tài)水利工程的設(shè)計思路及原則

生態(tài)水利工程設(shè)計堅持自然性原則、持續(xù)發(fā)展原則、社會性原則?？沙掷m(xù)發(fā)展觀念的深入實施是對生態(tài)環(huán)境的有效保護(hù)，水利工程建設(shè)也需遵循可持續(xù)發(fā)展理念，即遵循自然性原則。在水利工程規(guī)劃設(shè)計時，不能僅考慮水利工程的功能，還需從自然保護(hù)的角度使工程規(guī)劃設(shè)計遵循區(qū)域內(nèi)原有的自然風(fēng)貌，促進(jìn)二者的協(xié)調(diào)平衡。可持續(xù)發(fā)展原則應(yīng)綜合考慮水利工程建設(shè)完成后的區(qū)域發(fā)展，從經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的角度提前做好規(guī)劃，例如進(jìn)行生態(tài)旅游項目規(guī)劃，充分挖掘自然資源，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。社會性原則指水利工程是民生工程，主要目標(biāo)是服務(wù)人們的日常生產(chǎn)生活，而將社會性原則與自然原則、可持續(xù)發(fā)展原則有機(jī)結(jié)合起來，發(fā)揮水利工程發(fā)電、灌溉、防洪等基本功能，提升水利工程的整體價值[2]。

2 小型水利工程規(guī)劃設(shè)計現(xiàn)狀及注意事項

小型水利工程項目主要是為人們提供生活用水，大多為小型水庫、農(nóng)業(yè)灌溉、水井等項目的建設(shè)，目的是提高水資源的綜合利用，解決水資源不平衡問題，使人與自然和諧發(fā)展。

小型水利工程多建于農(nóng)村，促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也是農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，推動了新農(nóng)村的建設(shè)。小型水利工程的水庫容量在0.1-0.01億立方米范圍內(nèi)，主要是用于保護(hù)農(nóng)田、排澇、灌溉、水力發(fā)電，在保護(hù)城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)方面效果一般。小型水利工程的灌溉面積不超過一萬畝，排澇面積一般不超過三萬畝，渠道流量一般每秒不超過一立方米，機(jī)電泵站裝機(jī)容量不超過一千千瓦。尤其對于農(nóng)村農(nóng)田來說，小型水利工程不僅經(jīng)濟(jì)效益高，而且能夠提高農(nóng)作物的防災(zāi)抗災(zāi)能力，我國大力鼓勵農(nóng)村新建小型水利工程，并給與相應(yīng)的資金支持。一般小型水利工程在選址上要綜合考慮水源是否有保障、電力設(shè)施基本配套是否齊全、群眾積極性是否高，并且要嚴(yán)格按照國家小型水利工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)劃設(shè)計要與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)，堅實可持續(xù)發(fā)展原則，提高水資源優(yōu)化配置，堅持走高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)、高起點的發(fā)展道路，將新技術(shù)與新理念相結(jié)合，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會三者的協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)發(fā)展，農(nóng)業(yè)收入穩(wěn)步提升，讓水利成為農(nóng)村命脈，在改善農(nóng)村水利條件的基礎(chǔ)上，提高單位耕地產(chǎn)量。

3 將生態(tài)水利設(shè)計融入小型水利工程規(guī)劃設(shè)計的重要意義

在小型水利規(guī)劃設(shè)計中融入生態(tài)水利設(shè)計具有維護(hù)生態(tài)多樣性、保護(hù)自然形態(tài)、提高水資源利用率等重要意義。

3.1 保護(hù)生態(tài)的多樣性及原有形態(tài)

由于天然河流的不規(guī)則分布，需要建設(shè)小型水利工程，通過人工改變水的流向，來滿足部分區(qū)域人們的用電、用水需求。而天然河流的形成是長年累月的自然選擇的過程，水域周圍肯定形成了一定的生態(tài)系統(tǒng)，如果在建設(shè)小型水利工程時，不能充分考慮到對生態(tài)環(huán)境的影響，盲目的進(jìn)行人工開鑿、改造，必然會破壞原來生物賴以生存的環(huán)境，部分具有較強(qiáng)生命力的生物可能會逐漸適應(yīng)新的環(huán)境，但是對于部分生命力較弱的生物可能會被迫消失。如果不能對小型水利工程進(jìn)行合理規(guī)劃設(shè)計，會破壞河流原本的走向，對自然環(huán)境會產(chǎn)生不可逆的破壞；水利工程建設(shè)完成后，甚至由于攔截河流導(dǎo)致部分河段缺水，破壞了生物的需水量，導(dǎo)致生物消滅。因此，在小型水利工程建設(shè)中融入生態(tài)水利設(shè)計的理念能夠有效保護(hù)生態(tài)的多樣性及水域周圍原本的生態(tài)樣貌[3]。

3.2 實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)保護(hù)的雙贏

水利工程在最初建設(shè)時是為了加強(qiáng)對水資源的利用，防止水災(zāi)害對人類生活造成破壞，為農(nóng)業(yè)提供灌溉用水源。但是傳統(tǒng)水利工程存在的問題是會破壞周圍的生態(tài)環(huán)境，改變生物的生存環(huán)境。生態(tài)水利工程理念的融入，能夠?qū)崿F(xiàn)生態(tài)修復(fù)，建設(shè)環(huán)境友好型水利工程，在水利工程建設(shè)中通過勘查確定選址、布局、施工措施、河道路徑等，在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益同時，實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)，實現(xiàn)雙贏局面。

4 生態(tài)水利設(shè)計思路在小型水利工程規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用

人類在改造自然的過程中要遵循自然的規(guī)律，小型水利工程融入生態(tài)設(shè)計思路就是尊重自然的表現(xiàn)，水利工程設(shè)計是復(fù)雜系統(tǒng)的工程，針對不同的水文環(huán)境、河道情況、生物多樣性，需采用不同的生態(tài)水利設(shè)計思路。

4.1 小型水利工程建設(shè)不同建設(shè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

小型水利工程的建設(shè)環(huán)節(jié)包括輔助建筑物的建設(shè)、輸水工程的建設(shè)、水源工程的建設(shè)，如果水利工程用于灌溉，還需考慮農(nóng)田工程的建設(shè)。每個建設(shè)環(huán)節(jié)中都需要考慮對生態(tài)環(huán)境的影響。附屬建物物主要是影響水渠的落差，使雨水多的季節(jié)能夠平穩(wěn)泄流，釋放水能，而不至于由于雨水過多破壞周圍環(huán)境。因此在附屬建筑的規(guī)劃設(shè)計時，要考慮跌水、陡坡等因素，根據(jù)不同地方的環(huán)境選擇適合的方法與標(biāo)準(zhǔn)，例如臺渠、土渡槽等。附屬建筑物上增加下水槽、擋土墻、反濾層等，能夠增加水利工程的安全性，實現(xiàn)對雨水的聚集與引流。輸水工程是水利工程建設(shè)規(guī)劃的重點，引水量與排水量是兩個關(guān)鍵要素，確保灌水模數(shù)圖能夠合理編制，確定最大需水量及延續(xù)時間，采用平均排水法計算排水量。水源工程設(shè)計主要是對攔河壩的規(guī)劃，河流中的泥沙是重點因素，由于泥沙量長期動態(tài)改變，需要在攔河壩上設(shè)計沖砂底孔，并合理設(shè)置攔河壩寬度，可以設(shè)置通過閘門靈活控制的沖砂孔，根據(jù)河床寬度變化，靈活使用保持河床穩(wěn)定。對于用于農(nóng)業(yè)灌溉的水利工程，需要重點考慮耕地占用率問題，在農(nóng)田的布置上盡量采用規(guī)則造型。如果農(nóng)田原本不規(guī)則，需先對農(nóng)田進(jìn)行規(guī)則改造后再進(jìn)行生態(tài)水利規(guī)劃[4]。

4.2 小型水利工程規(guī)劃設(shè)計中重點影響因素分析

小型水利工程生態(tài)規(guī)劃設(shè)計中需重點關(guān)注的影響因素包括自然因素、地質(zhì)環(huán)境、水體自凈能力等因素。水利工程建設(shè)需注重經(jīng)濟(jì)性與安全性，在遵循自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，按照規(guī)范進(jìn)行工程建設(shè)，結(jié)合水文特征及工程力學(xué)概念，充分考慮到河流的地理地貌、泥沙堆積沖刷情況、水流的變動情況，將可能發(fā)生的自然災(zāi)害考慮其中，提高水利工程的安全性能。在生態(tài)水利工程建設(shè)中要綜合評估水的自凈能力，水流的周邊環(huán)境是經(jīng)過長期發(fā)展形成的，有固定的生態(tài)系統(tǒng)，一旦改變，其自行修改的功能將會被破壞，生態(tài)環(huán)境工程能夠?qū)⒐こ膛c環(huán)境結(jié)合起來，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)，維持水的自我凈化能力。規(guī)劃設(shè)計中要考慮到為生物生存繁衍留下足夠的空間，生態(tài)水利工程是生物、水流、河道、堤壩的有機(jī)結(jié)合，在進(jìn)行生態(tài)設(shè)計時，要進(jìn)行科學(xué)合理布局，建立各物種和諧共生的水生態(tài)系統(tǒng)。在河堤坡腳位置的護(hù)底上布置多生物，在河流兩岸布置綠樹草叢，為魚兒、鳥兒、蟲兒打造多樣的生態(tài)家園。

4.3 小型水利工程河道規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用

小型水利工程河道規(guī)劃設(shè)計分為生態(tài)護(hù)岸設(shè)計、平面設(shè)計、斷面設(shè)計等。生態(tài)護(hù)岸又分為自然原型護(hù)岸、自然型護(hù)岸、復(fù)工階級型護(hù)岸。自然原型護(hù)岸是在河道的兩邊種滿綠色植物，運用這些植物的根部牢牢固定河道兩邊，讓河道不因人工施工而變形，在河道小及坡度矮的農(nóng)村地區(qū)經(jīng)常使用這種方法。自然型護(hù)岸是指在堤底，運用一些綠色植物或石頭石板等，加固河道。復(fù)式階級型護(hù)岸分為三個階級，分別為親水平臺以下的梯形網(wǎng)狀框架、框架外植物、進(jìn)水入的不生植物。梯形網(wǎng)關(guān)框架一般由硬質(zhì)材料組成，其中放滿石塊可以用作魚塘，框架外植物可以為楊柳等，這種分階級式的河道更加牢固。此外，河道的設(shè)計還需綜合考慮平面設(shè)計與斷面設(shè)計，平面設(shè)計考慮的是河流的過流能力，傳統(tǒng)的水利工程規(guī)劃多以填埋、非法占用等手段，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，水域面積由于大大減小而排洪能力下降。在生態(tài)水利設(shè)計中，要充分考慮小型水利工程的泄洪能力，結(jié)合河道的實際參數(shù)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，讓其他物種能夠擁有穩(wěn)定安全的生存環(huán)境。河道的斷面設(shè)計要考慮特殊時期，例如雨季或旱季，上下游的居民及其他生物的正常活動，根據(jù)雨季或旱季的特殊情況，設(shè)計水量與水位，讓河道實現(xiàn)對水資源的正確引流與分流，提高水資源的利用效率。

4.4 將水利工程與生態(tài)學(xué)理論有機(jī)結(jié)合

不同的地域、不同的環(huán)境，對于小型水利工程的建設(shè)要求不同，地理環(huán)境上的差異往往決定了小型水利工程建設(shè)方案的差異性。而水利工程建設(shè)需充分結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境進(jìn)，才能實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)之間的平衡，因此，在進(jìn)行小型水利工程規(guī)劃設(shè)計時要對區(qū)域地理環(huán)境進(jìn)行仔細(xì)勘查，掌握當(dāng)?shù)氐乃沫h(huán)境，繪制相應(yīng)的生態(tài)地理圖，為小型水利工程規(guī)劃設(shè)計提供依據(jù)。根據(jù)配套的評價方法與評價標(biāo)準(zhǔn)，融入生態(tài)工程設(shè)計理念，制定出符合當(dāng)?shù)貙嶋H的水利工程建設(shè)方案。生態(tài)化小型水利工程的建設(shè)需將生態(tài)學(xué)知識與水利工程結(jié)合起來，如果二者不能有效結(jié)合，則會在水利工程竣工投入使用之后事，對環(huán)境造成不可估量的破壞，例如，部分水利工程建設(shè)完成后，周邊的生物群落發(fā)生的滅亡現(xiàn)象；部分地區(qū)由于水流計算不準(zhǔn)確，導(dǎo)致水流動性降低，水失去了自動凈化的能力，水質(zhì)逐漸污染失去潔凈能力；很多水利工程采用混凝土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致水中生物的生存環(huán)境發(fā)生變化，而且由于水體無法自動凈化，導(dǎo)致水中的魚類等生物逐漸消失，破壞了河流原來的生態(tài)系統(tǒng)。為了避免上述對生態(tài)環(huán)境造成的破壞，小型水利工程的規(guī)劃設(shè)計需綜合運用水利工程學(xué)與生態(tài)學(xué)知識[5]。

4.5 提高規(guī)劃設(shè)計人員的專業(yè)素養(yǎng)

由于生態(tài)水利設(shè)計需要綜合多領(lǐng)域知識，因此對相關(guān)的規(guī)劃設(shè)計人員也提高較高要求，不僅需要具備扎實的水利工程與生態(tài)工程的相關(guān)知識，而且還應(yīng)具備相應(yīng)的小型水利工程建設(shè)經(jīng)驗。實際上，水利工程的經(jīng)濟(jì)性與生態(tài)環(huán)境的保護(hù)性是矛盾的，工程設(shè)計人員只有發(fā)揮主觀能動性，運用科學(xué)發(fā)展觀的思想武器，才能克服矛盾困難，實現(xiàn)雙贏平衡。為了進(jìn)一步加強(qiáng)生態(tài)理念對水利工程的引領(lǐng)作用，在工程規(guī)劃設(shè)計前，需組織相關(guān)工作人員進(jìn)行生態(tài)環(huán)境保護(hù)的學(xué)習(xí)，讓他們建立起生態(tài)保護(hù)的思想觀念，將國內(nèi)外水利工程成功的經(jīng)驗進(jìn)行分享。在進(jìn)行實際勘探考察中，要經(jīng)常開展研討座談會，通過技術(shù)交流形式，共同討論問題、解決問題。在工程設(shè)計隊伍建設(shè)方面要綜合水利工程人才與生態(tài)學(xué)專家，促進(jìn)彼此的交流與合作。

5 結(jié)束語

綜上所述，融入生態(tài)理念的小型水利工程不僅能靈活地解決人們的生活用水問題，同時也能保護(hù)水域周圍的生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展。生態(tài)水利工程是對傳統(tǒng)水利工程的改善與反思，采用創(chuàng)新的形式打造新時代背景下的美好生態(tài)環(huán)境，建立環(huán)境友好型生態(tài)水利工程，提高小型水利工程的合理性、科學(xué)性。