浅谈生态理论在水利工程设计中的应用

周浩天

【摘 要】生态水利工程是社会发展的需要，然而在实现这种需要的过程中仍存在许多现实问题，在进行生态水利工程过程中需要遵循符合时代特征的设计规划原则，在实现水利工程基本功能的基础上，逐渐开展符合可持续发展观的水利工程，使水资源利用实现最大生态效益。

【关键词】生态理论；水利工程；设计；应用

引言：

近年来，河流受到来自人为的干扰愈演愈烈，筑坝、分流、裁弯取直、河岸（道）固化等，扰乱了河流自然形态与水循环过程，导致河流水质恶化、形态结构破坏、河岸植被带退化、河流生态系统被破坏、水生环境退化等种种问题。通过生态水利工程达到河流生态治理的效果是近年来河道整治的发展趋势，对于改善河流环境，满足人类生活需求等方面起到重要作用。

1、水利工程对生态的影响

水利工程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。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、水质三个方面。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。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。

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。另外，如果在较长时间内一直对下游的种植作用用冷水进行浇灌，其对于大多数农作物的生长来说都有消极的影响，甚至会导致大量的农作物减产，所以对于水利工程中水库应用深孔放水的作业模式要给与重点关注。

由于人类的生产生活以及地壳的自然运动地质灾害频繁发生，最常见的是地震和山体滑坡以及泥石流，在这些自然灾害后期的重建工作当中水利工程项目是一种必然，尤其是河坝的修筑，而河坝是土石结构与水容易发生相互作用，所以水库水位增长后，河岸缓坡的抗剪强度就会明显下降，从而山体滑坡携带泥石流等自然灾害随后而至；另外，河水渗到断层当中变成一种润滑剂，同时也使得岩层中的水压变大，从而导致由于水体压力增大而引起的地壳应力增大，进而促成了地震灾害的发生。

2、水利工程的设计规划原则

2.1安全经济原则

安全经济是生态水利建设的第一原则。相关工作人员在制定施工方案时，需要进行实地考察，根据实际考察结果，认真进行规划设计。对当地的地形地貌、气候环境、自然生态及河流形态等相关因素进行具体的調查及详细的记录，并综合以上结果根据水利工程、力学及水文原理设计好图纸，并在开展施工前做好复查工作，对施工材料进行严格把控，以防偷工减料，更不能使用存在质量问题的建筑材料，保证好工程实施的安全性。与此同时，应该以不同经济目标为依据制定出不同的设计方案，并根据实际情况，选取既安全又经济的设计方案进行实施，实现经济利益最大化。施工人员在施工操作过程中要注意将人力、物力及财力有效结合、合理分配，在施工过程中要严格按照设计方案进行施工，避免不必要的浪费，实现从安全与经济两个方面完成生态水利工程的设计规划。

2.2景观尺度与整体性原则

生态水利工程过程中所形成的景观不仅体现在它的自然形态，也体现在自然景观与人文景观的相互融合。景观类型要展现现代人文对河流景观的影响与推进，更加促进河流文化的复苏与发展。在注重生态景观的同时，也要考虑到生态系统的整体性，河流生态系统并不是一个单纯的、孤立的系统，而是能够与周围环境息息相关，相互传递物质与能量的重要桥梁。因此在水利工程设计的过程中需要考虑到河流与周围环境的整体性，注意生态系统的协调发展。

2.3生态系统的自我设计和恢复原则

生态系统具有自我设计及恢复的能力，因此在进行生态水利工程的设计过程中，要充分考虑到生态系统本身的特性，尽量避免破坏原有的自然生态条件，将水利工程及自然环境相融合，充分保证好人与自然和谐相处。

3、生态水利工程设计基本理论和方法

3.1以生态水文与工程水文为基础

传统水利工程很少利用水文学进行河道治理，也很少会对河流的水文情况提起重视，因此常会出现河流断流现象。对河流生态系统来说，河流的连续性对于保持河流健康、水体生物的生存及水体净化都起到不可或缺的作用。因此，在生态水利工程中需要以生态水文及工程水文为基础，在保证河流资源不被破坏的前提下，开展符合可持续发展观的水利工程，使水资源利用实现最大生态效益。

3.2合理利用雨洪资源

随着时代的改变，水利工程已不单纯是行洪排涝的工具，在生态水利工程的设计中可以增添蓄水功能。这些蓄水可以用于灌溉用水、人畜饮水以及水面养殖等，对雨洪资源的合理利用，能够让生态水利功能实现更大价值，实现当地雨水资源的回收利用，突出生态功能性，逐渐实现资源利用最大化。

3.3保护水体及河岸生态环境

在生态水利实施过程中也要注重水体及岸边环境的保护，可以通过种植水生植物，利用水生植物对污染物质进行吸附和降解，在绿化水面的同时达到净化水质的目的。在河岸带种植河岸林，对污染物质进行过滤，减少污染物质进入河道，保护水体环境。通过在河岸种植植被，形成稳定的植物群落，具有调节小气候、稳定岸坡等生态功能；设置环境保护、河流保护的各式宣传碑及宣传标语，提高人们对环境保护、河流保护的意识，进一步保护河岸生态环境，从整体上提高水利工程的生态性。

结语：

当前我国的水利工程对自然环境存在着很大的副作用，严重影响了自然环境，通常表现在某些水域的温度和水质发生了改变，从而影响了当地的气候变化，甚至对于降水时间和降水的分布地区也会产生很大的干扰作用，最明显的危害就是水域中的动植物和农作物因为无法及时的迁徙而发生了大量减产和死亡的状况。基于以上分析要重点关注水利工程中的生态建设，具体在水库水温控制、水库淤泥计算以及生态系统保护等多个方面来推进生态水利工程的顺利开展。现阶段挪威已经生产出了相关的测量工具，但是其费用非常昂贵，并且设备对客观自然环境有一定的要求，所以无法大量投入使用，这就需要相关工作者加大这些方面的研究力度。

参考文献：

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