对生态水利工程规划设计的思考

韦光林

(贵州省安顺市水利水电勘测设计院，贵州安顺561000)

对生态水利工程规划设计的思考

韦光林

(贵州省安顺市水利水电勘测设计院，贵州安顺561000)

水利工程是有效调配和利用自然界中的地表水和地下水的工程。近年来，随着人们环保意识的增加，水利工程由传统的模式转向生态环保方面，生态水利工程由此产生。由于生态水利工程在我国尚处于不成熟阶段，因此在生态水利工程规划设计时需要综合考虑。文章从生态水利的基本知识入手，剖析水利工程对生态的影响，在此基础上进行思考并试着总结生态水利工程规划设计需要注意的事项。

生态水利;水利工程;工程影响;生态保护;设计思考

生态水利工程是将生态保护与水利工程相结合的综合工程，摒弃传统的水利工程存在的生态破坏弊端，加强对生态的保护，是一项符合时代发展所需的工程。然而生态水利工程毕竟是较为综合复杂的工程，在规划设计时需要考虑的因素多样，究竟哪些因素是最为关键的，是生态水利工程规划设计时需要思考的问题。

1 生态水利工程概述

生态水利工程是指以系统思想为基本出发点，按照生态学、水利工程学和经济学原理，运用现代科学技术成果、专业技术经验、现代管理手段相互结合，以期获得较高的经济、社会、生态效益的现代工程。生态水利工程将生态保护学与水利工程学相互融合，满足社会、经济发展的同时，尽量减小对生态环境的影响和破坏，符合生态工程的整体、协调、循环、再生原理，符合现代的可持续发展理念，有效提升水利工程带来的综合效益。

2 水利工程对生态的影响

水利工程可有效改善水库周边的环境，改善大坝上游的航运条件，防止洪涝灾害，开发清洁能源等，但是，水利工程在给生态带来好处的同时，也存在不可忽视的弊端。

水利工程对生态的影响可分为对自然环境的影响及对自然环境的影响。其中对自然的影响包括对气候、水文、泥沙、水体、地质等影响，对社会环境的影响主要包括对生物、文物、移民等影响。

水利工程对生态最明显的影响就是导致气候的改变。正常情况下，大气环流控制地区性气候状况，水利工程中修建大、中型水库及灌溉工程后，原先的陆地会受到影响变成了湿地或水体，使局部地表空气变得较湿润，局部小气候的风、降雨、气温、雾等气象因子会受到一定的影响。南方大型水库，夏季水面温度低于气温，气层稳定，大气对流减弱，降水量减少;但冬季水面较暖，大气对流作用增强，降水量增加这就导致降雨时间的分布发生改变，于此同时，由于水库低温效应的影响可使降雨分布发生改变，一般库区蒸发量加大，空气变得湿润。库区和邻近地区的降水量有所减少，而一定距离的外围区降雨则有所增加，一般来说，地势高的迎风面降雨增加，而背风面降雨则减少，也就是说降雨地区的分布也会受到影响而改变，修建水库形成了大面积蓄水，在阳光辐射下，蒸发量增加引起的降水量增加。水库建成后，库区的下垫面由陆面变为水面，与空气间的能量交换方式和强度均发生变化，从而导致气温发生变化，年平均气温略有升高。

水利工程对河流生态系统的影响也是较为明显的。主要体现在对水的泥沙含量、水温、水质3个方面。在河流上修建水库，将破坏天然河流水沙条件与河床形态的相对平衡条件。库区水位壅高，坝前侵蚀基准面抬高，使得水深增加，水面比降减缓，流速减小，水流输沙能力显著降低，促使大量泥沙在库区淤积。水库淤积与流域面积、流域特征(土壤、植被等)、库容以及河道比降等自然因素有关，还与水库的调度运用方式关系密切。库区淤积部位和特点与水库运用方式密切相关。当水库蓄水位较高时，入库泥沙首先淤积在水库末端的河床上，因而抬高了水库的回水位。随时间不断向上游延伸，形成所谓翘尾巴现象，不仅减少有效库容，而且形成拦门沙，使上游河道排水不畅以至洪水泛滥。当蓄水位较低时，入库泥沙可输送至坝前淤积直接减少有效库容，甚至堵塞引水建筑物，减少引水流量、影响发电等。目前，我国部分水库淤积相对严重。水利工程中水库工程对水温存在不容忽视的影响［1］。水库的特点是水面宽广、水体大、水流迟缓、更新期较长等，加之水体受太阳辐射、对流混合和热量传输作用，使水库具有特殊水温结构，详见表1和图1所示。水库水温随相对容积(库容与来水量之比)的大小和水深呈不同性状的变化，一般分为混合型、分层型和过渡型3种。

表1 某水库水温变化趋势

水温的改变最为直接的影响就是对于鱼类的影响及农作物的影响。由于鱼类繁殖要求一定的水温条件，如我国四大家鱼繁殖时要求水温在18℃以上，我国的鱼类资源是以温水性鱼类为主，水温变化对水库鱼类影响不大。但是出库低温水对坝下游一定距离内的鱼类产卵影响较大，有可能推迟鱼类产卵期，对鱼类繁殖产生不利影响。此外，低温灌溉水对下游农作物的生长期有不利影响，水库如采用深孔放水建筑物，存在下泄低温水的问题，使水库下游产生人为冷害，造成农作物减产。

水利工程的建设工程中一般情况下会产生影响水质的污染源，这些污染源没有得到及时的处理直接排入水中，导致水质量下降，特别是水库的沟汊中容易发生水污染，如水华现象的出现;库内水流流速小，降低了水、气界面交换的速率和污染物的迁移扩散能力，因此复氧能力减弱，使得水库水体自净能力比河流弱等。

图1 某水库水温沿垂线分布图

滑坡、地震、塌岸、等不良地质灾害一般情况下会伴随着水利工程中大坝的修建而产生。库蓄水后水位升高，岸坡土体的抗剪强度降低，易发生塌方、山体滑坡及危险岩体的失稳导致滑坡出现;水渗入断层，可导致断层之间的润滑程度增加;增加岩层中空隙水压力;水体压重引起地壳应力的增加等都是可能导致地震出现的原因。

3 生态水利工程规划设计主要注意事项

鉴于生态水利工程规划设计与生态水利工程的顺利开展具有密切的关联，因此在生态水利工程规划设计时，需要抓住生态保护的关键点进行设计。

3.1 水库淤积方面

水库淤积计算不仅是水利工程环境影响评价的一项工作，也是生态水利工程规划设计阶段不可缺少的内容。水库初步设计阶段可采用如下一维数学模型计算库区淤积平衡地形和回水水面线。重要工程还需通过物理模型试验和数学模型计算两种方法同时论证。

一维非饱和输沙模型基本方程式:

1)水流连续方程:

2)水流运动方程:

3)河床变形方程:

4)泥沙连续方程:

5)水流挟沙力公式:

6)推移质输沙率公式:

3.2 水温控制方面

生态水利工程规划设计中水温控制方面是规划设计中需要注意的。目前，以计算机为基础的模拟工具已经发展起来，它们可为进行这些评估提供帮助，不仅仅是为温度变化，而且是为预测影响的全部范围。由挪威几家机构共同开发的河流系统模拟工具(RSS)是—个非常典型的例子，其主要目的是预先设想出对河流进行管理的后果，包括一组具体的程序，用来模拟工程对河流生态系统和人口造成的环境影响，因此，在现有的人力物力财力允许之下，可采用相关的模拟工具观察温度变化的大小顺序和温度变化的近似影响，并且采取的减轻影响的措施和涉及的范围。

3.3 生态系统保护方面

在生态水利工程规划设计时，要避免生态设计建设过程中改变生态系统原有的热带雨林生态系统、湿地生态系统、原始森林生态系统，水利工程在当地的取料要适量，避免过多取料用地，导致当地的地质结构受破坏。

4 结语

综上所述，目前我国水利工程对环境存在着较大的不利影响，这些影响主要体现在对局部地区的气温改变，水温、水质改变，导致当地的降水时间，降水地区随之改变，河流中的生物难以适应从而迁移、死亡，农作物存活率低等，针对这些问题在生态水利工程规划设计中，重点在水库淤积计算方面、在水温控制方面、生态系统保护方面进行加强，能有效促使生态水利工程的顺利开展。

［1］林成，徐建明.对生态水利工程规划设计的思考［J］.吉林水利，2013(06):12-14，22.

Thinking on Planning and Ddesign for Ecological Hydraulic Engineering

WEI Guang-lin
(Guizhou Province Anshun City Water Conservancy ＆ Hydropower Investigation and Design Institute，Anshun 561000，China)

Water conservancy project is an engineering effectively deploying and using natural surface water and groundwater.In recent years，along with the increase of people's awareness of environmental protection，water conservancy project is transferring from the traditional mode to ecological and environmental protection，and ecological water conservancy project appears.Since ecological water conservancy project is still in the immature stage in China，therefore comprehensive factors must be considered in the planning and design for ecological hydraulic engineering.Starting from the basic knowledge of ecological water conservancy，this paper mainly analyzes the effect of water conservancy project on the ecology，on the basis of thinking sums up some important points for the planning and design of the ecological hydraulic engineering.

ecological water conservancy;water conservancy project;impact;ecological protection;design thinking

TV212;X171.4

B

1007-7596(2014)05-0007-03

2013-11-27

韦光林(1970-)，男，布依族，贵州开阳人，高级工程师，从事水利水电工程工作。