生态水利工程的基本设计原则

2012-08-15新疆农一师阿拉尔市幸福城农场水管所周永发

河南科技 2012年2期

新疆农一师阿拉尔市幸福城农场水管所周永发

生态水利工程的基本设计原则

新疆农一师阿拉尔市幸福城农场水管所周永发

生态水利工程的建设对经济和社会发展起着重要作用，同时，对河流生态系统也会产生负面影响。其干扰主要表现在两个方面，一方面是自然河流渠道化，另一方面是自然河流的非连续化。本文，笔者根据多年工作经验，对生态水利工程建设中存在的问题进行阐述，并提出了相应的解决措施。

一、我国生态水利工程建设中存在的问题

1.我国地域性差异明显，生态水利工程建设标准制订不明确。生态水利工程建设既要符合生态学原理，又要符合工程学的相关原理，所建水利工程设施要能够承受住不同程度的载荷。在生态水利工程建设标准的制订的过程中，首先要考虑到工程所处的实际地理环境，其次要考虑到标准的可操作性，最后要考虑工程建设规划的安全性与经济性，使制定的标准符合实际需要。

2.忽视生态水利工程建设对生态环境的影响。一方面，在我国生态水利工程建设过程中，生态环境科技人员和水利工程的构建人员合作机会较少；另一方面，国内大多数水利工程建设只考虑方案的可行性、规划的安全性和经济性，对于生态环境的保护很少注意，甚至不予考虑。

3.生态水利工程和传统的水利工程缺乏协调性。要实现生态水利工程建设，保证生态系统的正常运作，既要考虑到生态水利工程建设的水体能有效地提供供电效能、排（用）水标准和防洪工作等，又要考虑到与传统水利工程建设的差异性，以实现生态水利工程和传统水利工程的协调运行。

二、生态水利工程建设问题的解决方案

1.生态水利工程建设要依据生态学和工程学的有关理论，充分考虑其安全性和经济性。生态水利工程是一项综合性工程，在河流综合治理中不仅要满足人的需求（其中包括供水、灌溉、发电、防洪以及航运等），还要兼顾生态系统的可持续发展需求。生态水利工程建设要符合水利工程学和生态学的相关原理。如，在依照河流地貌学的原理来进行河流的纵、横断面建设时，要充分考虑到河流泥沙淤积、输移和河流冲刷、侵蚀等因素的影响，要依据河势的变化规律，确保工程的安全性。

2.生态水利工程建设要考虑到生物群落的多样性和非生物环境的空间异质性。研究表明，在生态环境中，生物群落的多样性和非生物环境的空间异质性存在着正相关关系，即非生物环境的空间异质性越明显，生物群落的多样性就越复杂。生态水利工程建设要尽可能地降低对周围环境的负面影响，以确保生物群落的多样性。

3.生态水利工程建设要考虑生态系统的自我恢复功能。生态系统中生物群落复杂多样，使生态系统具有自组织功能，自组织功能发生在生态系统中的种群之间，具体表现为生态系统的可持续性。它的机理就是物种的自然选择，某些和生态系统较友好的物种，能够在生态系统中找到物种生存的有利条件，以维持物种自身的发展。

4.河流生态修复要考虑生态系统大景观尺度空间的特点和其自身的整体性。

（1）河流生态修复规划与管理应该在大景观尺度的基础上进行，而非在小尺度、零星局部和短时期的范围里进行的。在景观大尺度上对河流进行修复规划主要考虑以下两点：一是水域的生态系统就是一个庞大系统，它由广义水文系统、生物系统及人造工程的设施系统等子系统组成。二是应考虑物种生存环境边界的动态扩展。动物迁徙和植物随机扩散时，物种生存环境边界也会随之发生动态的变化。

（2）生态水利工程建设要考虑到生态系统的整体性。以生态系统结构和功能为出发点，掌握生态系统中各个要素间的交互作用，寻找河流生态系统修复的方法，既要修复河道的水文系统，又要修复单一的物种或河岸的植被。

5.生态水利工程建设要遵循反馈、调整式的设计原则。生态系统成长是一个过程，其河流修复需要充足的时间。从长时间尺度看，生物群落多样性、结构的复杂性、内部稳定性和系统有序性随着生物的进化会有所增加与提高，抗干扰能力也得到增强，而这一过程通常需要几百万年的时间。由较短时间尺度来看，一种类型生态系统由另一生态系统代替也要若干年时间。因此，期望河流短期修复是不现实的。

生态系统与社会系统在时间和空间上具有不确定性。除自然系统演替外，人类系统的变化和干扰也会导致生态系统的调整。不确定性使生态水利工程的设计有别于传统工程确定性的设计方法，但也要严格遵循反馈调整式的设计原则。可按照设计→规划→执行→监测的流程循环进行。其中，监测工作包括生物监测与水文观测。所以在生态水利工程建设初期，应建立完善的监测系统，进行长期观测，为阶段性评估提供所需数据。