生态理念在水利工程设计中的应用

邱杰

【摘 要】水利工程建设是为了更好的保证经济社会的发展，同时，也是为了更好地满足人们生活中对水资源的需求。但是，很多的水利工程建设出现了对生态环境进行破坏的情况，因此，为了更好的保证生态环境，在进行水利工程建设时，对生态意义进行重视非常必要，生态水利工程建设在保证水利工程功能能够得到充分发挥以后，还要保证其和环境相协调。本文探讨了生态理念在水利工程设计中的应用。

【关键词】生态理念；水利工程；设计；应用

生态理论应用于水利工程设计，既合理利用现有水厂的资源，避免了水源工程的重复建设，又扩大了水厂的供水规模，解决了水厂供水效益差的问题。管网工程是生态化水利工程设计的重点内容，从管网布局、安装、选材、维护等方面构建生态化水利。经过本次研究发现，生态水利具有能耗小、污染少、效率高等特点，在水利工程中推广有助于实现资源的优化配置，充分发挥了水利工程的总体效益。

一、水利工程对生态环境的影响

1、对局部气候的影响

水利工程可改变所在地区降水、空气湿度、温度、风向等气候因子。当水库工程建成蓄水后，库区形成水面，使该区域的水热交换方式以及强度发生改变，进而导致当地气温发生变化，一般会提高库区平均气温。另外，库区蓄水、水域面积增大，也使水库及其周边蒸发量、降雨量及湿度增加，使當地降水时空分布特征发生一定程度变化。

2、 对水文情势和水温的影响

水利工程的建设不但会改变工程河段的水文情势，也会影响到整个流域。筑坝使河流非连续化，库区由原河流生态系统变成了湖泊生态系统，其水流速度、水域深度、水温和水流边界条件都发生了极大变化，蓄水也多会导致库区地下水位升高；坝下河道内径流量、径流过程、水温及流态明显改变，坝下河道脱水导致沿岸地下水位下降。通常径流调节能力强的水库上述变化幅度很高，径流式水库变化就相对没那么明显。

3、 对地质环境的影响

水利工程建成后，库区岩土结构、地下水水位、水压等一系列物理因素的改变，可能导致地震、山体滑坡、塌岸等地质灾害的发生。水库蓄水导致地壳应力增大，易引发地震。库区地下水位上升，易引发滑坡、坍塌等事故。

4、 对水质的影响

水利工程建成后，库区水流速度变缓，水中的溶解性矿物质减少，溶解氧量下降，水体富营养化可能性增大。进入库区水体的建设垃圾和工农业废水，其含污染物种类多、成分相对复杂、难降解，而库区流态又不利于水中污染物扩散，导致库区水体水质的污染。

5、对土壤的影响

水利工程建设可以保护工程沿岸及下游农田免受洪水冲刷，减缓土壤侵蚀，改善土壤水分状况。但水利工程也可能引起水库周边地下水位上升，气候变化，蒸发量加大，进而将可能导致或加剧库区周围土壤盐碱化现象。

6、 对生物多样性的影响

传统水利工程建设使自然河流及沿岸渠道化、人工河网化、岛屿化，压缩了野生生物生存空间，降低了河流及其沿岸生境多样性； 筑坝建库，导致河流的不连续化，破坏河流水生生态环境，严重影响水生生物生存与繁殖； 水利工程建设可能引发的水体污染，不仅危及河湖水生生物生存，也恶化河湖沿岸生物的生存环境。

二、 生态水利工程设计原则

1、生态系统自我恢复设计原则

在进行生态水利工程设计过程中，设计人员要加强对生态系统自我恢复功能的保护与控制，提升系统的整体可持续建设和发展。生态系统自我恢复功能表现出非常明显的物种自我选择，能够对自身系统环境、系统组成进行合理调节，达到自我恢复的效果。这种效果是生态环境可持续发展的基础。因此，设计人员要依照生态系统自我恢复指标，依照生态系统发展方向进行设计，最大限度减少生态水利工程对生态系统物种组成和资源配比的影响。要依照生态系统本身结构因地制宜，在环境中寻求最佳方案，最大限度减少对生态环境的影响。

2、景观尺度以及整体性的原则

在对河流以及水域的生态系统进行修复、规划以及管理的过程中，应当将可持续性、长期、大景观尺度作为实施的基础，而不是在短期、局部、小尺度的范围内来实施。在大景观的尺度上进行河流的修复具有修复效率高的优势，而在小范围内进行生态修复，不仅效率比较低，其成功率也得不到保证。所谓的整体性就是从生态形同所具有的功能以及结构出发，对系统各要素之间交互的作用进行充分的了解与掌握，进而提出一个能够综合的、整体的对河流生态系统进行修复的方法，而不是只在河道的水文系统修复上下功夫，更不是修复某一单一的动物或者植被群体。

3、 保持和恢复河流形态的空间异质性原则

生物群落的多样性问题指的是物种水平上存在的生物多样性。在一个地区中，空间异质性若是非常高，那么就说明其能够形成许多的小环境，这样就能够为更多的物种提供生存的空间。反之，若是非生物环境非常单调，那么生物群落的多样性就会降低，群落的密度、比例以及性质都会发生相应的改变，渐渐的就会导致生态系统出现某种程度上的退化。

三、生态理念在水利工程设计中的应用

1、生态水利规划

生态水利的规划工作主要包括微观层次规划、中观层次规划和宏观层次规划三个方面。生态水利的微观层次的规划主要是水资源规划中的某项具体内容，如防洪防涝，居民供水和农业供水等具体内容。生态水利的中观规划主要是以某条河流的流域或某行政区为单位， 从本单元的社会经济发展对水资源的需求出发，对本单元的水资源进行综合的调查研究，拟定科学的水资源发展方案。生态水利的宏观规划主要是以较大范围内人口、经济和社会发展等对水资源的需求出发，以资源和环境的可承载力为限度， 制定出本地区宏观的水资源发展纲要，实现对本地区水资源利用的指导和规划。

2、 对河道进行改造修复

在水利工程的建设中，一般是运用在河道里修建河坝来进行蓄水，这样就可以在缺水时，从河坝里放水，解决缺水问题。遇到水量过多，可以进行蓄水，以备以后不时之需。所以，这样的技术给人们的生活带来的很多的便利之处。同时，对于大气污染、水里鱼类或者其他生物的死亡和河里的泥沙的淤积这些城市河道所面临的问题，都可以进行修复，从而保证城市的生态环境的平衡。对河道的改造，要在保持其能够可持续发展的基础上进行河道的安全和稳定行的改造。对河道的改造中，要先制定好改造的步骤，根据当地的生态坏境的需求进行逐步的改造，保证每个施工时期都能满足生态化的建设，最终河道能够被全面的修复好。在河道的改造中，在工程建设的中要秉承因地制宜的原则，什么样的生态环境采取什么样的措施来进行施工。这就需要对河道的生态的坏境进行充分的调查，根据调查的结果来修建河道，实现人和水利工程的生态三方的和谐相处。在改造的过程中，还必须有关河道的自我修复能力的保护的相关的设计，这样就能提高河道的质量和可持续性。

3、建造更合适的堤岸

在水利工程的设计中，一个必须考虑的因素就是堤岸的设计。在进行堤岸的建造中，我们必须保证工程对环境的保护和经济性。在河道的设计中，一般我们会考虑在保证生态的平衡的基础上维护河流的自我净化能力，而在堤岸的建造中，不能让单一的经济评估指标体系影响了建筑的质量。在堤岸的设计和建造中，要选择合适的建造的改善方面的技术，从而保证堤岸的堤型和堤线的丰富程度，建筑最合适最优的堤岸。

4、重视水利工程生态功能的体现

要在水利工程设计中体现生态理念，需要充分的考虑水利工程的基本功能与生态功能，在能够保证其基本功能的基础上，加大其生態功能的体现，不断优化设计方法，用于尝试各种创新性的设计方法，将各种先进的施工技术、生态理念、环保材料应用于水利工程设计工作中，这样不仅能够有效发挥水利工程的水利设施作用，还能够有效的提升其生态效益、社会效益与经济效益。举一个简单的例子，将生态理念应用于河道的治理工作中，在其治理工作中，通常需要修建防洪堤，但是传统的防洪堤是在将原有的植被清除之后，应用坡面硬化处理，对于河道的生态系统具有严重的破坏，这时如果应用生态理念，在不破坏植被的情况下，制定出合理的设计方案，能够起到良好的应用效果。

5、 生态水利工程与环境工程有机结合

设计人员在进行生态水利工程设计时，结合环境工程的相关科学理论，统筹兼顾，水量与水质合理调配，尤其是将水污染治理工程与生态水利工程相结合，克服设计过程的阻力。在设计的过程中，要注意周围农田的水量供应情况，这是最应该重视的，也是生态水利工程建设的最终目的。与此同时，生态水利工程还要注意与原来的水利工程协调运行，将供水的区域重新规划，达到合理使用的标准，生态水利工程与其他众多的建设工程有机结合，相互辅助，提高我国生态水利工程设计的水平，促进我国生态水利工程的发展。

6、结合生态水文测验资料进行设计

生态水利工程在设计之初，要详细收集当地的生态水文测验资料与参数，并加以详细分析，评估工程的可行性以及施工难度系数，计算出工程由设计阶段到后期养护的总成本预算。根据当地具体的地理情况，因地制宜，科学合理地进行设计，追求生态和谐发展。生态水利工程设计的基础是工程水文学以及生态水文学，二者之间缺一不可，只有充分结合生态水文测验资料来对整个生态水利工程进行设计，才到达到预期的设计效果，争取将生态水利工程队周边环境的影响降到最低。

综上所述，生态水利工程的目标是促进生态学与水利工程的结合，要求工程不仅要满足人类社会生产发展需求，还要满足河流生态系统稳定性与生物多样性的需求。目前，生态水利工程设计由于经验积累问题上的不足，其发展较为缓慢，但是随着人们对人与自然的和谐发展认识的逐渐加深，生态水利工程的发展前景将不可限量。

参考文献：

[1] 李凤珍.生态化理念在水利设计中的应用[J]. 中华建设. 2014（06）

[2] 徐位明.试析生态水利设计新理念[J]. 水利规划与设计. 2013（01）

[3] 倪娜.生态理念在水利设计中的应用研究[J]. 科技与企业. 2013（21）

[4]崔继英.水利设计环节中生态化理念环节的应用[J].科技创新与应用，2013，5（13）：11-31.

[5]李永乐.生态化理念在水利设计中的应用分析[J].现代商贸工业，2013，9（12）：178-179.