基于生态理念的水利工程设计研究

张颖宇

（渝水区水务局，江西 新余 338000）

某水利枢纽位于流域上游6公里处，依据区域经济状况及流域规划要求，该水利枢纽为综合利用工程。主要以防洪发电为主，并进行适当灌溉任务。其中在发电设计方面，初步估算电厂装机最大引流量为28 m3/s，洪水安全泄量为3200 m3/s，区域农田灌溉最大引水流量为23.5 m3/s。依据上述数据，本文对该水利枢纽设计进行了分析。

1 生态理念水利工程设计面临的风险

1.1 生态水利设计标准缺失

基于生态理念水利工程具有地域性、特定性的特点，不同地域水利生态系统的特异性，在实际生态水利工程设计过程中需要依据当地情况进行合理设置，但是现阶段我国并没有具体的区域生态水利设计标准，从而导致在相应的生态水利工程实施过程中，并不能保障其实际价值能够得到充分发挥，甚至对相应生态水利工程改造的安全稳定性也造成了一定的冲击。

1.2 生态水利与以往水利工程难以协调

生态理念水利工程设计工作大多是依据以往的水利工程设施模式进行适当优化改进，如洪河国家自然保护区、白洋淀湿地供水工程等。这种情况下生态理念水利工程设计与以往水利设施运行是不可分割的，在具体的生态水利工程设计过程中需要依据区域供水量对其流动趋势进行适当规划，在一定程度上影响水利工程设施服务性能。而现阶段生态水利工程与以往水利工程服务目标的差异，也导致其实际运行过程中的矛盾冲突不可避免。

1.3 与流域生态规律不符

在实际生态水利工程设计工作进行时，由于水利工程设计人员没有与生态科技工作人员建立紧密的联系，导致其在实际工程设计过程中无法严格依据流域生态规律进行设计规划。而生态服务目标常规设计模式仍然处于研究试运行阶段，也影响整体生态水利可行性规划工作的顺利开展。再加上现阶段我国环境影响评价咨询机制还不够完善，在实际评价过程中并没有完整的生态评价标准，从而导致相应水利工程生态效益不够突出，甚至出现较多的不稳定风险因素。

2 生态理念的水利工程设计措施

2.1 强化水文工作

水利工程运行过程中往往具有较为广泛的服务对象，即在基础灌溉性能的基础上，还具有发电、供水、航运、防洪、养殖等方面功能。在上述功能运行过程中涉及到生态用水、经济生活用水等多个类型的水资源[1]。因此生态水利工程设计应结合生态目标对应的水资源在时间、空间维度上的运行规律，明确生态水利工程设计目标。如在进行提水灌区设计过程中应结合生态水文学、工程水文学的相关内容，综合考虑非灌溉时期、灌溉空隙期、灌溉时期等相应时期的特点，并对灌溉区域尾水储备及湿地补水情况进行可行性分析。同时依据区域季节特点及降水情况进行合理设置，从而保证相应水利工程在整个时期内都具有充足的水利资源储备。表1主要为某水利工程灌溉时间及流量数据。

表1 某水利工程灌溉时间及流量要求

完善的水文资料是水利工程设计工作正常开展的基础。因此为了保证生态水利工程设计工作顺利进行，相关工程设计人员应加强对水文工作的重视，将生态理念贯穿到水利工程设计的整个过程中。依据上述目标，在实际设计工作开展过程中，相关水利工程设计人员应逐步加强与当地生态科技部门之间的联系，全面搜集水利建设区域水文资料信息，为生态水利工程设计工作的顺利开展提供充足的数据支持[1]。在这个基础上可将生态理念与区域河流特点进行有效结合，从而保证水利工程生态效益的充分发挥。如在河流断面设计过程中，应结合以往河流纵断面的变化性，采取不规则截面处理（如图1所示）。

图1 生态水利工程植物生态景观设置图

图1 主要是为了降低规则断面导致的河流生态恢复风险，可适当采取植物生态景观设计,结合非规则断面水力计算及支持工具的应用，保证整体水文工作的顺利开展。

2.2 与环境工程相结合

在具体水利工程设计过程中，可结合环境科学、水利工程的相关内容，从水流量、水源质量等方面对水利工程区域内水资源进行优化配置。由于水利工程内部水量较大，且具有鲜明的季节性特征，因此在实际生态水利工程设计过程中可采取适当的生态维护措施，如在景观设计过程中，应结合整体河流、湖泊的自然审美需求，尽量降低混凝土、砌石等材料的应用频率[2]。并在进入相应河流湖泊前期，设置适当数量的生态处理沟渠、氧化塘，并配置水田排水沟植物，可有效降低水利工程实施对周边生态环境造成的污染[2]。水利工程在实际运行中具有发电、防洪、灌溉等基础功能，而在生态理念的水利工程设计保证相关水利工程基础功能充分发挥的基础上，应适当增加生物栖息地的建设规划。即在生态理念下的水利工程设计工作，应将其基本功能与生态功能进行有效结合，在这个基础上对整体规划方案进行综合分析，从而为人群聚居与自然环境恢复之间的协调发展提供依据。此外，在实际水利工程设计过程中，为了保证水利工程生态效益的稳定发挥，在生态水利工程设计环节中，可结合部分区域开展跨区域排水工作。在区域排水工作开展之前，相关生态水利工程设计人员可在工程上游来水及降水分析的基础上，综合考虑下游水流挠力、水库非汛期水流等影响因素，对整体工程开展时期内的水文数据进行全面分析，促使实际生态工程规划效率得到有效提升。图2为生态工程规划设计与环境工程结合的生态尾水净化工程模型。

图2 城市尾水生态净化工程模型

2.3 完善基础模块设计

为了避免生态水利工程设计与流域生态规律不符导致的风险问题，在实际生态水利工程设计过程中，可依据基础水利工程设计流程及其内部相关模块进行合理规划设置。首先在防洪工程规划设计过程中，主要通过对经济效益及环境效益的综合分析，采取一定的经济、生态环境协调措施。以此为依据对相关水利生态工程进行经济效益评估，并建立完善的生态评价指标。在以往河道整治河流本身有机联系生态评定的基础上，可将海岸生态系统、湖泊生态系统、河流生态系统及其周边生物群落、下游人群聚集区纳入整体生态经济评定体系中。通过建立完整的生态系统，结合生态走廊的相关内容进行统一规划。在水文设计的过程中，还应强化水文地质勘探及生态系统内部生物群落调查，从而保证整体水利工程生态效益充分发挥。其次在堤岸线设置过程中应依据河流形态同质化的特点，遵循以往河流、湖泊运行规律，保证其原始状态的有效维持[3]。在堤间距确定之后可依据适当等宽理念，对土地利用与生态维护、防洪建设与生态维护等方面进行协调分析[3]。然后依据洪水流量要求，进行植被空间宽度的合理设置，为有机体生长及河流自净功能的充分发挥提供依据；而在堤岸形态设计过程中，主要依据水利工程渗漏要求及工程生态恢复要求，优先选择原始地质缓坡或原始材料，为河流侧向连通性的恢复提供依据。最后在岸坡防护设计过程中，水陆交错带护岸结构对整体工程具有较大的影响，其不仅是陆生及水生动植物的主要栖息地，而且对于生态景观恢复具有重要的作用。因此在实际边坡防护工程设计过程中，应加大对水陆交错带护岸结构的管理，通过对区域自然景观的协调设计，实现良好的缓冲及水质过滤作用。同时护岸结构设计中通过天然材料、多孔混凝土等渗透性良好材料的应用，可以提高整体工程稳定性。

3 总结

生态水利工程是一项集生态学、水利工程学为一体的综合学科，其体现了人与自然和谐发展的生态理念，对于生态环境恢复及基础设施建设共同发展具有重要的促进作用。针对现阶段生态水利工程设计过程中出现的风险因素，相关水利工程设计人员可结合生态学的相关内容，依据相应的流域发展规律，在以往水利工程设计的基础上，对相应生态水利工程进行统一设计规划，从而保证水利工程生态效益与社会效益同步上升。