试论生态水利工程的基本设计原则

张振宇

【摘要】生态水利工程是基于水利工程所造成了一系列生态问题而进行的自觉的反思和改进，从技术上、规划上革除工程建设中由于粗放式建设方式和技术不到位等原因造成的对生态环境的破坏。因此在科学发展观、可持续发展理念等思维的指导下，水利工程与生态工程进行了创造性结合，并在借鉴发达国家的经验的基础上，从生态建设技术和水利工程管理方式改进出发，树立正确的生态水利工程建设规划目标和设计原则。

【关键词】：生态；水利工程；基本设计原则；分析；

前言

从学科发展角度看，现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水，水利工程规划设计主要对象是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学的理论及方法，促进水利工程学与生态学的交叉融合，用以改进和完善水利工程的规划及设计理论，形成水利工程学的新的学科分支-生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是：对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时（如治河、防洪工程），兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程，则是对于被严重干扰河流，重点进行生态修复。

一、水利工程对河流生态系统的影响

水利工程在社会生产过程中，对促进经济与社会的发展发挥了重大作用，此外，我们也应看到水利工程对河流生态系统所造成的影响。人类兴修水利工程的种种人为活动致使河流的多样性、流动性和连续性发生改变，水域的水温、水深、自流水边界、水域流速等自然规律也随之发生了重大变化。这些变化会对河流的生态系统造成严重的影响，我们必须对这些影响给予高度的重视。在未来的水利工程兴修时，应全面把握生态系统健康与社会经济需求两者之间的关系，做到水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统的健康及可持续发展。

二、生态水利工程的基本设计原则

（一）、确保工程的安全性和经济性

生态水利工程作为水利工程的分支，首先要遵守水利工程的设计原则，保证工程安全性是任何水利工程设计的最基本的原则。设计过程中，设计人员应深入实际，充分考察水体的水质、水流等基本情况，进而充分考虑水对建筑物的侵蚀作用、对泥沙的堆积和搬运作用，同时还应全面把握河道走势的自然规律等。只有保证了工程的稳定性、持久性以及设施的安全，才能确保建筑物持久地发挥其功能。在保证了工程安全性的同时，我们还应对工程的经济性进行合理分析，力求实现资金投入最少、经济小于和生态效益最大化的基本原则。

（二）、保证水体内部环境的多样性

相关调查显示，一个地区的非生物环境的多样性能够影响其生活群落的多样性。也就是说，如果一个地区的自然环境种类多样，当地的生物种类也会日渐丰富，食物链的组成也将更复杂，这样生态系统对外界变化的适应能力和抵抗能力越强。如果我们兴建的水利工程致使该流域内的水体内部环境日趋单一化，那么，就会导致水生生物种类多样性的减少、食物链结构逐渐简化、生态系统日趋单一化，造成水体对外界变化的适应能力和抵抗能力降低，自然净化能力逐渐下降，并逐步丧失其基本功能。所以，在水利工程设计过程中，设计人员需要对河流的近期及远期的水文情况进行深入了解，掌握生物种类与生态环境间的关系，进而对设计草案组建数学模型，对其可行性、可操作性进行论证，从而保证水利设施的兴建能够拥有足夠的丰富多样的环境，进而将对自然环境的影响降到最低。

（三）、确保河流生态系统的自我修复功能

与传统水利工程相比，生态水利工程除了要保证传统水利工程的基本原则外，还需要在设计的时候，充分考虑保护生态系统的自我修复功能，也就是要维持生态系统的可持续性。而在这一方面，人工建筑物所起的作用则十分有限，只有自然因素经过长期的自然选择后所形成的生态圈才具备良好的自我修复功能，发挥其作用。所以，在生态水利工程设计时，应尽量避免绝对化的人为力量，应充分将人为力量与自然的影响进行有机结合，从而利用生态系统的自设计功能和自组织功能，从大自然中选择合适的物种，形成良好的合力结构。这样，不仅仅可以取得生态系统保护及恢复方面的成效，还能降低工程的建设成本，降低工程造价，获取更高的经济效益和生态效益。

（四）、确保河流生态系统的整体性

在传统的水利工程建设过程中，水体常被人为地划分成不同功能且相对封闭的小区域，影响了水体之间的相互联系，极大地降低了水体内不同小环境之间的能量交换及物质交换速度，从而人为地破坏来河流生态形同的稳定性和整体性。生态水利工程在设计时，应充分掌握施工流域内生态系统各要素之间的相互关系及作用方式，尽最大限度地保持并恢复水体的原始状态，确保河流的生态系统的整体性不受到外力的破坏，而不能仅仅是在工程结束后，单纯地对河道水文系统进行修复或是只对河岸的植被进行修复。

（五）、确保建立完善的河流生态系统和水利设施之间的反馈机制

生态水利工程设计以成熟的河流生态系统为主要参照物，并充分利用生态学可的相关理论和环境工程的先进技术，力求打造一个健康的、可持续发展的河流生态系统，从而保证工程设施内部的各自然要素可以在不需要人工干预的环境自发地进行活动，维持生态环境的稳定和河流水体的质量。通常这种自发活动的方向不是单向的，这种不确定性使得生态水利工程的设计应遵循一种“反馈调整”的设计方法，也就是说，在设计方案执行之后，仍旧需要对水体的环境进行长期的监督和评价，并根据反馈的信息对水利工程项目进行不断的调整与完善。

三、生态水利工程面对的新问题

生态水利工程的设计不仅仅需要考虑生态目标，同时还要确保水利工程建设的实用性，所以，在保证水利工程设施经济效益和环境成本寻求平衡点的过程中，生态水利工程的设计原则需要不断地去适应日趋完善的评价标准以及新的生态水利工程同传统水利工程建设之间的协调问题，相信随着科学技术的日益发展以及生态水利工程建设经验的不断积累，我们必能妥善解决好这些问题，最大限度地发挥生态水利工程的经济效益、环境效益和生态效益。

结语

总之，生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择，也就是说某些与生态系统友好的物种，能够经受自然选择的考验，寻找到相应的能源和合适的环境条件。在这种情况下，生境就可以支持一个能具有足够数量并能进行繁殖的种群。自组织功能原理与达尔文的进化论有相似之处，只是研究的尺度不同而已。达尔文的进化论研究是在地球生物圈所有种群的尺度上进行的，而自组织功能是在生态系统中种群之间发生的。而水利工程是人类通过人工建造建筑物，对自然水体进行开发利用、调配及治理，从而实现除害兴利目的的科学。但是，在水利工程的发展初期，由于人们对自然规律认识的局限性，往往只注重人类水利工程对人类社会需求的满足，而忽视了对自然环境的保护，致使早期的许多水利工程都存在影响水体健康的问题，引发了各种环境问题。所以，人们在开发水环境资源时，应兼顾生态效益和经济效益。

参考文献：

[1]汪磊.生态水利工程的基本设计原则研究[J].中国科技博览.2011（28）.

[2]张丽虹.生态水利工程规划设计之我见[J].城市建设理论研究（电子版）.2011（14）.

[3]赵黎霞，崔建华.生态水利工程的规划设计基本原则[J].水科学与工程技术.2008（z2）.

[4]邵蕾，李丽.浅谈生态水利工程的规划设计基本原则[J].民营科技.2011（8）.