可持续发展的生态水利设计探析

钱文康 陈亚娟

摘 要：本文根据现有的研究资料详细论述了传统水利工程与生态水利工程的区别，阐述了生态水利设计的基本理论和技术路线，以期能够推动生态水利设计的应用和推广。

关键词：生态水利；设计；技术

生态水利设计是可持续发展理念与生态保护意识发展的体现，是未来水利设计的发展方向，设计人员在设计的过程中应该按照生态水利工程学的基本要求，不断总结生态水利设计经验，提高生态水利设计水平，实现人与自然的和谐发展。

生态水利工程学这一学科强调水利工程建设在满足人类社会发展需要的基础上，还必须兼顾水域的生态与可持续发展。在生态水利工程中，各种生态经济技术的应用是该技术的核心，这一技术在未来将与传统治污技术、清洁生产技术和环境立法技术等结合在一起，成为生态河流建设的主要手段。

1 生态水利工程与传统水利工程之间的区别

传统水利工程的主要目的是为了实现水资源的再分配和利用，以便能够满足社会经济的发展需要，这主要表现在防洪、生产生活水源、防止农业生产的旱涝灾害、提供清洁能源、满足人们审美需要等等，这些都是水资源利用的资源性、经济性和社会性的体现。而生态水利工程建设则是从社会经济发展和生态水环境两个角度出发，在尊重自然发展规律的基础上思考水利工程建设，水利工程建设的第一目标是满足水环境的生态发展需要，而后才是防洪、生产生活水源等目的。二者的主要区别见表 1。

由此可见，生态水利工程的内涵主要表现在两个方面：第一，生态水利工程建设有明确的生态服务目标和功能，在设计上要求保持和发展生态系统作为首要设计要求，并将其贯彻到设计全过程。第二，在生态水利设计上要保证选址、布局、施工与环境之间的友好性和协调性，降低工程建设对生态环境的不良影响，实现经济与生态的可持续发展。

2 生态水利设计的基本原则

2.1 设计方案的安全性和经济性原则

在生态水利设计中，设计方案必须符合水利工程学的基本原理，还应该符合生态学基本原理，在此基础上方案还必须满足安全性和经济的要求。所谓的安全性需要就是设计方案必须符合水文学和工程力学的基本规律，以保证水利工程设施的安全、稳定和耐久性，这就需要设计人员在设计过程中充分考虑河流泥沙输移、侵蚀和淤积、河道冲刷的基本特征，动态的掌握河流的变化规律，只有这样才能保证水利工程的稳定性。同时在方案设计与选择上，应该从经济合理性的角度进行详细的对比分析，使工程能够以最少的投入获得最大的经济效

益。

2.2 保持和恢复河流空间异质性原则

现在生物学家的研究成果表明，河流生物群落的多样性与非生物环境空间的异质性存在正相关关系，也就是说非生物环境空间越复杂，生物群落的种类越多，这反映了非生命系统与生命系统之间存在着一种依存和耦合关系。这就要求在水利工程设计中，维持和发展非生物空间的异质性，在有限的河流生态系统当中创造更多的小生境，这样就能够为不同生物提供生存和共存的条件，只有这样才能达到保持和发展生态环境的目的，保证河流生态系统的生物多样性。

2.3 生态系统自设计、自我恢复原则

生态系统的自组织功能主要是指生态系统的可持续性，自组织的实质是物种的自然选择，物种通过自然选择找到自己的生存所需要的环境条件，只有这样物种才能在保持一定种群数量的前提下进行繁衍和发展。在水利设计中依靠生态系统的自设计、自组织工恩难怪，可以由自然界选择最适合的物种，形成多种多样的物种结构与生物种群，达到自设计的目的，这种自设计的能够充分的发挥物种的自我恢复功能。现代生态水利建设表明，在引进新植被、新物种、设计新环境的时候，要充分利用乡土物种、本地物种，禁止引进外来物种，这样能够增强生物物种的适应性。

3 生态水利设计技术路线和基本要求

3.1 科学进行水文过程分析与计算

水利工程的服务对象十分广泛，一个水利工程既要满足湿地、林业、草原、农业、畜牧业和江河湖泊等生态用水，还要满足工业、居民生活、消防、绿化等社会生活需要，这就要求在生态水利设计先弄清生态目标对水资源的配置的基本要求和需求规律，只有这样水利工程才能满足服务对象的需求。

这一点从现在一些生态水利设计案例中可以看出来，如浙江水利设计研究院承担的浙江西溪湿地生态改造工程，该工程作为最近几年比较典型的生态水利设计案例，在设计过程中就是从生态水文学与工程水文学综合性的角度，充分考虑了该流域的服务对象的需求性，提出了在非灌溉期或灌溉空隙时间为湿地补水和利用灌区尾水给退化湿地进行补水的生态水利设计方案。该方案应用以后，不仅满足了周边农业生产的灌溉需求，還实现了湿地、退化湿地补水生态恢复的目的，取得了良好的社会和生态效益。

3.2 析出关键生态敏感目标

在水利工程建设中必然会影响到一些生态目标，这就需要设计人员在设计过程中要准确识别生态水利建设直接或间接影响的生态目标，而这也就是关键生态敏感目标。

这一点在现在很多生态水利设计中没有意识到这一点，如九十年代在三江国家级自然保护区湿地生态水利工程设计当中，由于没有意识到三江源湿地水资源主要来源于降水、上游来水这一因素，结果在上游别拉洪河开挖人工排水渠的过程中，导致上游来水直接被引入了人挠力河和乌苏里江，而不是像以前那样先经过三江源湿地保护区再排入乌苏里江，导致三江源湿地水源骤减，严重影响了下游的挠力河国家级湿地自然保护区，这两个保护区的湿地功能逐渐减弱，一些生物的生存环境收到了很大的威胁。可见，在生态水利设计中要重视关键生态敏感目标的确定，只有这样才能真正减少水利工程建设对生态环境的不利影响。

3.3 生态水利设计与环境工程设计的协调

生态水利设计中还应该考虑到环境的特点和与承受能力，这就要求在设计中引入环境科学与工程的一般原理与技术要求，使设计方案中的水量与水质的同步科学配置，实现生态水利设计与环境工程设计的协调。

具体来说应该注意以下几点：第一，设计方案中应该减少旱田排水挟带泥沙或污染物进入水环境系统或湿地系统，对此可以在这两者的过渡地带中设置生态处理沟渠或氧化塘，待泥沙沉淀和污染物分解后再排入天然护坡或湿地。第二，如果在缺水地带有种植水稻等用水量较大的农作物，在生态水利设计中应该以水量的高效利用和水质净化为主体进行设计，实现水资源的综合、高效利用，减少水资源的污染和浪费。

参考文献：

[1]董哲仁.河流形态多样性与生物群落多样性[J].水利学报.2011（22）.

[2]贺荣兵，刘能胜，龙立华，龙振华.生态水利和河流生态系统关系研究[J].农村经济与科技. 2010（04）.