试论生态水利工程的基本设计原则

2018-02-05李青军

智能城市 2018年9期

李青军

河北纳川建设工程有限公司，河北邢台 054001

1 生态水利工程概述

1.1 生态水利工程的分类

以开发水资源，并且消除水源隐患为目的的水利工程，需要修建相对应的水坝以及堤坝等不同的水工建筑物，这些设施在实现水利工程目标要求方面有着非常重要的作用。在生态水利工程当中，可以对相关的工程进行分类：一类是服务于农田的水利工程，例如小浪底工程等；一类是起到防洪作用的水利工程，例如长江三峡工程等[1]。

1.2 态水利工程的功能

首先，生态水利工程能够有效提升河道的蓄水能力，并且还能够满足大众的生活用水以及农业用水。随着社会的发展进步以及人口数量的激增，水资源的需求量也随之增加。因此，各个地方政府应当在河流区域建立起不同类型的水利工程控制设施，对水资源进行合理的调节与利用，这样能够有效提升河道的蓄水能力，并且也能够满足人们的农田用水以及日常的生活用水需求。其次，生态水利工程的经济效益非常突出。除了上面的两项基本功能之外，在汛期，水利工程还可以开展航运、发电、养殖渔业以及旅游等项目。因此，其经济效益非常可观。最后，生态水利工程的防洪排涝效果也十分突出。在人类的生活与生产活动中，水是非常珍贵的一项资源，然而真正能够得到利用的水资源却只占到了地球总水量当中非常少的一部分，这并不能够完全满足人类对于水资源的需求量，水资源可以直接推动社会与经济共同产生巨大的效益。而从生态角度来说，水的存在也同样有着较为积极的作用。通过合理的支配与调节水资源，能够让河流在长时间内处于一种稳定的状态，这可以有效缓解旱期与汛期不均匀所造成的洪灾或者断流的自然灾害问题，并且也能够让污水在蓄水库中进行沉淀。比如在干旱和半干旱地区，如果水分充足，就能够改善当地的生态环境，有效促进社会与经济的发展与进步。要想让水源处于平稳的状态，就需要修建相关的水利工程，如此才能够有效防止旱涝灾害发生，并且通过对水量合理分配与调节的手段，使得民众的生活与生产需要得到满足。

1.3 生态水利工程的特点

在人们的日常生活当中，水是非常珍贵的一种资源。但是从总体来说，水量与人类对它的需求之间的差距是非常大的，而且水是一种不可再生的资源，所以一定要做好节水工作，并且要充分合理地利用水资源，而这就需要修建相关的生态水利工程。在生态水利工程建设过程中，设计工作是非常重要的，其特点主要包括以下五点。第一点，系统性与综合性非常强，统一的流域和地区形成了单向的水利工程，但是它们彼此之间又是相互制约与联系的，关系既亲密又互相矛盾，并且水利工程还和其他的国民经济项目关系较为密切。因此，一定要进行综合的分析，才能够得出较为合理的设计方案。

第二点，水利工程的建设还会对环境造成影响，水利工程不但会影响到社会的建设与发展，还会对江河湖泊以及生态环境与气候等都产生一定的影响。这种影响既有优点，同时也存在着缺点，在规划设计的过程中，一定要综合评估工程的利与弊，尽可能消除其弊端因素，最大程度上发挥出水利工程的积极作用。

第三点，水利工程的建设难度非常大。因为其施工建设直接受到自然条件的影响，而这种影响是很难把握的，因此，比一般的建筑物建设更为复杂、困难。

第四点，水利工程的效益具有不稳定性，这是由于每一年的水文状况都不会保持一致，因此每年所遇到的优势与弊端也会发生很大变化。所以，要想提高水利工程的合理性，需要对其进行统筹兼顾，从而尽量避免不利因素的影响，以期能够将经济社会的环境效益最大化。

第五点，水利工程普遍难度高，规模较大的工程项目，所以整个工程的投入资金数额也比较庞大，而且施工工期也非常长。因此，一定要充分考虑到工程的实际需求，以及所面临的具体环境因素。

2 生态水利工程设计和施工中的注意事项

首先，由于水利工程能够同时为多个目标提供服务，因此，在生态水利工程的建设过程中，应当遵循基本的生态学原理，如此才能够在生态平衡与相应的自然规律之间实现相对的平衡。其次，应当从保护生态环境的角度来考虑水利工程的建设，一定要保证整个水利体系能够满足可持续发展的要求，进而实现人与自然和谐相处的目标[2]。

应当考虑到生态系统与水利建设之间的关系。一定要意识到水利工程会影响到整个生态系统的运行，所以在建设生态水利工程时，要合理开发与利用水资源，在保证高效利用水资源的基础上，采取较为有利的措施来保证生态系统的稳定性与自身运转的良性循环。这就要求在建设生态水利工程的过程中，一定要将水体与人作为整体进行考虑，既要满足人类的需要，也应当兼顾到自然的需求。此外，应当合理地规划与设计生态水利工程的施工，以及相应的运作机制控制等方面的工作，在合理完成上述工作的前提下，实现优化生态系统的目标与追求。与此同时，还要保证相关的自然资源能够持续并且反复地利用，进而真正实现可持续发展目标。

3 生态水利工程的基本设计原则

3.1 确保工程的安全性和经济性

作为整个水利工程的分支，生态水利工程首先应当遵循水利工程的相关设计原理，安全性能的保障是所有水利工程设计当中最基本的原则。在进行设计时，设计人员一定要进入实地进行考察，充分地了解与掌握水体的水流与水质等基本情况，同时要考虑到水流对建筑物的侵蚀以及泥沙的搬运与堆积作用，另外，还应当熟悉与掌握河道的走势等自然规律。只有保障工程的持久性、稳定性，以及设施的安全性能，整个建筑物才能够长期发挥作用。工程的安全性得到保障时，还要科学地分析工程的经济性能，以实现投入最小而生态效益最大[3]。

3.2 保证水体内部环境的多样性

相关调查研究表明，一个地区的非生物环境的多样性会对该地的生活群落多样性产生一定的影响，这也就表明，如果一个地区的自然环境种类非常多，当地的生物种类也会增多，而食物链的构成也会更加的复杂化，此时，整个生态系统的环境适应力与抵抗力就会增强。而如果新建的水利工程会使该流域的水体内部环境逐渐走向单一化，这就会减少水生物的种类，生态系统也会逐渐趋向单一化，最终导致生态系统的抵抗力与适应力逐渐下降，自然净化的功能减退，最终逐步丧失其最基本的功能。因此，在设计水利工程的过程中，设计人员一定要对该河流的远期与近期水文状况有较为深入、细致的了解，在掌握生态环境与生物种类关系的基础上，建立起设计草案的数学模型，然后进行可操作性与可行性方面的论证，以确保该水利设施能够满足环境的丰富多样性，尽可能降低对自然环境的影响。

3.3 确保河流生态系统的自我修复功能

与传统水利工程相比较，生态水利工程应当在保证传统水利工程基本的原则基础上，还要充分考虑生态系统的自我修复能力，也就是生态系统的可持续性。但是，人工的建筑物在这一方面起到的作用是非常有限的，只有自然因素在长期的自然选择过程中所形成的生态圈才具有非常好的自我修复能力。因此，在设计生态水利工程的过程中，一定要将人类的力量和自然影响进行结合，绝对不能出现绝对化的人为力量，这样才能够在自我生态系统自我组织与自我设计的功能之下，从大自然当中挑选出较为适宜的物种来充当合力结构的要素，使得生态系统的保护与恢复取得成果，并且还可以降低工程的建设投资。

3.4 确保河流生态系统的整体性

以前，在建设水利工程的时候通常会将水体人为的划分成不同功能并且封闭的区域板块，这种做法切断了水体之间相互联系的功能，使得水体内部不同环境之间能量交换以及物质交换的速度大大降低，进而使得河流生态系统的整体性与稳定性遭到破坏。而在生态水利工程的设计过程中，要从全面的角度考虑流域内的生态系统要素的作用方式和互相之间的关系，最大限度地保证并且恢复水体最初的状态，从而保证河流生态系统的整体性不会遭到破坏[4]。