生态水利工程建设中的若干原则

王勤

(河南省新蔡县洪河工程维护中心，河南 新蔡 463500)

1 生态水利工程的概念

传统意义上的水利工程学属于一门重要的组合学科，在建设水工建筑物的基础上来提升生态保护水平。水利工程主要目的在于能够改造和控制河流，满足人们对于防洪抗旱等方面的需求。而现代科学技术的发展让人们在研究过程中认识到了传统水利工程虽然有助于经济水平的提升，但是也在不同程度上对于河流的生态环境产生了较大影响。如果在未来人们发展经济的过程中导致河流的系统功能出现退化，这对于人们的生存环境以及地球的整体状态会产生一种不利影响。在这样的背景下，生态水利工程主要目的就是发展社会经济的同时不影响环境健康，从而实现人类社会发展与水域生态系统的双赢发展。站在学科发展的角度上来说，水利工程规划主要的方向就是水域与水文系统，但是这一学科在研究的过程中又没有考虑到生命系统自身存在的问题以及对未来环境造成的风险与影响。想要让这一技术真正在未来有用武之地，就需要吸收生态学的理论以及方法，强调经济利益和未来长远利益之间的取舍。正是因此，出现了生态水利工程，这一工程的内涵既是对于新建工程需要兼顾河流生态修复的目标，而对于已建的工程，需要对河流进行生态修复。生态水利工程的关键就在于并非一味发展水利，而是在发展的过程中也会对环境进行治理，实现对河流的生态保护。图1是在生态保护过程中生态水利工程所承担的地位，图中右侧代表人类行为对于河流生态系统产生的干扰与影响，左侧则是生态水利工程对于河流生态的修复。

图1 河流生态恢复示意图

2 工程安全性和经济性原则

作为一项综合性工程，生态水利工程在河道建设的过程中，让人们的需求得到满足，而这些需求当中，都是人们在发展过程中无法摒弃的重要活动，比如：水力发电、防洪等等，同时生态水利工程还能够保护生态健康。想要达到这一目的，首先生态水利工程需要将水文学与工程力学的基础知识进行综合，让工程在运行的过程中整体处于稳定的状态。其次，未来工程在建设的过程中要在规划标准内进行建设，同时要求工程设施的质量能够达到要求，可以抵抗各种自然灾害的侵蚀和影响。在对河道进行建设的过程中，需要根据河流地貌来对河流的纵横断面进行设计，此时需要考虑到河流的泥沙输移、淤积、侵蚀、冲刷等特征，保证河道建设之后能够坚固耐用。

在生态水利工程建设过程中，还需要对经济的合理性进行分析，尽量选择风险最小并且效益较高的方案。在生态演替过程中，生态水利工程带有一定的风险，主要原因就是规划设计过程中无法了解到后续的结果和实际过程。除此之外，河道建设与生态水利工程结合的过程中，还需要在未来发展的过程中实现生态河流的整体建设，从而使用最小的投入来获得最大的产出，这一点毋庸置疑。

3 提高河流形态的空间异质性原则

在对河流生物群落进行研究之后，发现当下河流当中生物群拥有多样性的状态，同时生物环境较为固定，这就会导致产生不同的生物，因此就得出一定结论，那就是生物与环境之间存在互相影响的效应。而生物多样性发展就是指在未来发展的过程中关注生物群落与结构的多样性，实际上生物群落的多样性将会影响未来特定区域的物种水平。

如果说在河流区域内非生物环境的空间异质性越高，那么就意味着更多的小环境随之出现，生物也就能够在河流范围内存活更多。人类在河流以及沿岸进行活动时，一些大影响范围的活动导致河流逐渐出现了变化，这种发展方向导致河流的生态群落逐渐单一，进而导致河流生态系统的退化。在建设河道的过程中，需要注意使用生态水利来更好提升生物群落多样性，主要的方向就是能够更好提升河流的状态，从而更好地符合自然河流的水平。

4 生态系统自设计、自我恢复原则

相关学者对于生态系统的自我功能讨论起源于20世纪60年代，随后有更多的专业学者涉及了这方面的研究。未来需要使用不同的形式来构成自组织工程，而这也是自然生态系统的重要特征。站在河流生态的角度上来说，生态系统的自我功能表现为生态系统拥有一定的可持续性。传统水利工程设计的过程中，主要的方向就是对自然河流来进行控制和管理，而在河道建设过程中设计生态水利工程时，要求工程师能够放弃对自然界的控制意愿，使用更加新颖的工程理念进行管理。人们在设计生态水利工程的过程中需要使用生态系统的自我功能，让人与自然能够在发展过程中保持协调。在这一过程中，需要强调的是地球上每一条的河流都各不相同，需要在生态水利工程建设的过程中根据实际情况和实际需求来进行选择，尊重每一条河流拥有的自然属性，寻找最适合的生态工程建设方案。

5 景观尺度及整体性原则

建设河道的过程中，需要对景观进行大尺度、长期、可持续的保留，而非在小尺度、短时期、零星局部的范围来进行。否则不仅会影响工作效率，同时也会影响工作质量，降低景观保存的成功率。所谓整体性原则，需要站在生态系统的结构上来进行分析，掌握生态系统当中的各个要素，针对河流整体来提出整体、综合的系统方式。提及的景观是指在生态角度上的景观，并非人类认为拥有美感的景观，而是对大自然来说具有生态保护价值的景观。

6 反馈调整式设计原则

对于生态系统来说，成长是一个非常长远的过程，而河道建设过程中想要修复生态环境也需要大量的时间。站在更长远的角度上来看可以发现，生态系统的进化和发展需要数百年的时间，长远的时间让生物的进化实现了结构复杂、群落多样、系统有序、内部稳定。而站在较短的时间尺度上来说，生态系统的发展产生了各种演替，比如：一种类型生态系统被另一种生态系统替换。生态水利工程在设计和建设的过程中，主要的依据就是模仿河流生态系统的现状和结构，争取能够形成一个更加健康并且有更加长远发展前景的河流生态系统。而在河道建设的过程中，生态水利工程建设之后恢复到没有受到人类干扰的河流原始状态往往是不可能的，因为人类建设工程终究会对环境产生影响，最佳发展前景就是替换原有的生态体系。

7 结语

在未来发展的过程中，需要意识到生态系统和社会系统都不是一种静止的发展方向，往往在时间和空间的角度上有不确定的情况。这种不确定性导致河道建设过程中生态水利工程的设计不同于传统工程设计，而是更加关注反馈来进行不断的调整。在这一流程的过程中，建设并非主要目的，更重要的目的是进行检测，尤其是关注生态水利工程建设之后产生的影响和效果。除此之外，在建设的过程中还需要了解历史资料和相关数据，从而进行阶段性的评估和管理。评估的主要方向是在建设之后与目标数据进行对比，掌握与目标之间的差距。还有一种评估方向就是针对于自然条件较为类似，但是没有使用生态水利工程修复的河流。一般来说评估的结果有以下几种可能：首先河流的生态系统会大致上根据目标进行演变，无需将原有的生态水利工程设计方案进行变更。其次则是需要调整局部计划，适应全新的发展方向。最后则是需要根据原有的建设目标来进行大幅度的调整，进行更加详细的设计与管理。