生态水利工程设计若干问题的分析与探讨

陈 硕，宋亚平

（1.广西江河水利电力建筑设计有限公司，广西 南宁 530000；2.广西金海洋勘察设计有限公司，广西 南宁 530000）

水利工程历史悠久，从古代的都江堰、郑国渠到新中国成立初期的红旗渠再到现在的三峡大坝、白鹤滩水电站，无不彰显着人类征服自然、改造自然的决心与成果。随着工程建设的日益增多，可持续发展理念的深入人心，水利工程建设也出现了新的趋势，人们开始重新审视人与自然的关系，注重对生态环境的保护。目前已经有较多学者提出生态水利工程的概念，生态水利工程不仅要求满足防洪、发电等原有水利功能，对生态环保、人与自然和谐发展等方面也提出了较高要求。文章结合传统水利工程面临的问题和新时代可持续发展新要求，就生态水利工程设计的新思路展开分析，旨在为设计人员提供参考。

1 水利工程设计现状及时代要求

1.1 传统水利工程的特点

自古以来，人们为解决防洪、供水、航运等需求，有意识地调控和利用水资源，建造了各种水利工程。古时候人们对自然的认识存在局限性，传统水利工程的建设往往以实现客观改变为目的，使水资源尽可能地按照人们的意愿分布。人们重视水资源的治理和利用的同时，忽略了生态环境的平衡，如为控制水流将河流改道，导致河流断流、河床抬高、居民搬迁、河口萎缩及植被破坏等问题产生，打破了原自然生态平衡系统，导致水质污染、生态景观破坏、供水安全等问题。传统“人定胜天”的工程观中普遍缺乏生态意识，是一种过于重视经济效益的短视观念。水利工程的建设是一件综合性强、系统性高的工作，传统水利工程的设计缺乏前瞻性和大局观，不符合当前可持续发展理念，因此应该重新树立系统的大局观，建设目标应该包含生态改善。

1.2 现代水利工程设计面临的问题

（1）生态水利工程设计目标不明确。传统水利工程的兴建都具有明确的设计目标或工程任务，如保护两岸不被50年一遇的洪水淹没、要满足人民的饮用水安全和田地的灌溉用水需求，这些目标易于理解，易于量化。相比之下，生态水利工程则显得目标模糊，比如生态水利建设最基本的目的就是保证水利工程建设区域的生态系统，维护水利工程建设中的自然健康，该目标看似通俗易懂，然则实际评判异常困难。

（2）缺乏相关规范、标准。我国幅员辽阔，地大物博，南北差异大，生态水利工程对服务目标的选择具有特定性和地域性的特点，加之导则和地方标准较少，虽有一些生态水利工程的功能性理论评价指标和评价方法，但对具体的生态水利工程的实践缺少可操作性的评价方法与标准。

（3）缺乏生态水利工程设计技术人才。生态水利工程属于生态学和水利工程的交叉学科，水利工程作为一级学科，教育部明确其二级学科包括5个，其中并不包含生态水利工程，这就导致本科教育阶段仍然是以工程稳定性、耐久性为主，偶尔有些学校设立生态水利课程，也是蜻蜓点水，浅尝辄止。研究生阶段有部分人选择其作为研究方向，但人数软件难以满足大量的工程设计需要。传统的水利工科学生，通过一定时间的系统性学习，均可承担工程设计，保证工程的稳定性及使用目标，但涉及如何保证河流生态建设之时，则显得捉襟见肘，仓促应付。传统河道治理工程使原本具有自然的、蜿蜒美的河道被渠道化、硬质化；沙洲、湿地等多样化的生物栖息地遭到破坏，水文周期单一化，沿河生态环境均一化。生态学专业人员虽然具有较高的生态系统设计水平及生态工程设计经验，但是缺乏水利工程专业知识，不了解水工建筑物的结构形式，难以胜任工程设计。

（4）缺少生态水文监测资料。水文资料作为工程前期基本数据，其重要性不言而喻，但是现阶段水文监测站仍然更倾向于常规水文测报，比如监测降雨、洪水等，并不重视生态水文资料监测，导致该系列资料缺乏，难以支撑后续设计需要。

1.3 时代发展对水利工程的新要求

随着社会经济的发展，水利工程建设仍将持续，人们的生活质量逐渐提高，对水利工程建设提出了更高的要求，要求水资源的开发利用既能满足规划使用要求又能留住绿水青山，既能实现水系统的可持续利用又能保证生态系统的自我恢复和良性发展。因此，应紧抓落实可持续化发展目标，充分考量生态问题，力求做好发展经济效益的同时平衡好生态效益，重视生态水利工程在实施过程中遇到的诸多问题，并逐步解决。

2 生态水利工程设计原则的思考

现代新型水利工程的建设综合性强、难度大、涉及面广，水利工程的建设不仅要考虑当代利益，更要谋求长远发展。在生态水利工程设计的工作中，要遵循经济性与生态安全性相结合的原则。水利工程的经济效益与周边环境是密不可分的，设计人员应深度挖掘，在其彰显个性的同时融合周边环境，相得益彰、和谐共融。

首先，生态水利工程的设计要符合地域性原则。设计中要尊重当地特色，注重生物的多样性，尊重当地生态环境的发展规律，有区别、有意识地进行符合当地特色的规划和设计，有针对性地分析区域河流属性、区域植被特色及土壤属性，充分调研当地的区域地质构造及气候水文情况，了解当地历史文化背景，充分发扬人文精神，使水利工程彰显地域特色和充满人文情怀[1]。

其次，水利工程的设计要考虑整体性原则。水利工程的建设耗资巨大，在考虑使用功能和生态效益的同时，要遵守其客观发展规律。深度考虑生态系统的有机整体性和自我恢复功能，避免过度改造，着手分析建设中可能存在的问题，运用科学的手段和方法，使水利工程满足抗洪、通航等功能的同时，改善生态系统，发挥最大效益。其中对于原有水利工程的改造也要合理规划配置，将传统水利工程纳入新的水利建设，形成新的生态系统。

最后，生态水利工程的设计要合理引用新技术、新材料、新方法。源源不断地创新是生产力进步的源泉，在实现生态水利理念的同时，要善于归纳总结，善于创新，不断引入新技术，发展新材料，逐步提高生态设计理念机制。还要注重人才培养及团队培育，加大建立更有效的激励机制，组建更专业的设计系统，保证生态水利工程建设平稳有序地进行。

3 生态水利工程设计新方法的思考

3.1 生态设计理念的培养与调整

人作为改造自然的能动主体，对生态水利工程的建设要做到以下几点：首先，应该加强顶层设计，培养既熟悉生态又深知水利工程的复合型人才[2]。相关高校应该设置相关专业，实现交叉学科的融会贯通，加快人才培养步伐，为生态水利工程的建设奠定人文基础。对于现有从业人员，行业协会应当加强这方面培训与宣传力度，从业人员应当具备人文精神的陶冶和共鸣。人才的培养即生态设计理念的培养，使水利工程的建设和改造能产生更多人文精神的融合共通。其次，应当注重环境评价系统的构建和完善并建立相应的激励机制，将生态环境教育作为企业环境评价中不可或缺的一部分。同时，从国家角度出发，制定相关技术规范，为生态水利建设提供指导，地方政府亦应出台适合本地区生态现状的规程、规范，使评价具有可操作性。最后，决策者应该转变原有工程思维，高度重视生态环境的保护，统筹考虑生态效益与原有工程效益，科学决策。设计人员作为水利工程建设方案的践行者，虽遵从生态设计理念，但践行先进的生态设计理念还非常不充分，生态理念贯彻不彻底，对后续的工程建设增加了很多不确定的因素。作为设计人员，应当时刻更新生态理念新思想，提高综合分析的科学性，明确设计目标和设计原则，把握生态理念中心思想，既要总结水利设计的经验又要不断创新，深入挖掘不断学习，把生态与经济效益的平衡应用到设计中。

3.2 生态水利工程设计与周边生态环境相融合

水资源的开发利用及水利工程的设计建设应注重考量周边生态环境，避免周边生态平衡被打破，要尊重周边环境的多样性和系统性，既要充分考虑社会经济，又要体现人与自然的和谐共生。设计人员应充分调研考察周边环境，对周边环境有充分深刻的认识，以使设计思路契合周边环境，避免生态的完整性被影响。设计人员应注重局部小范围生态系统与整体生态系统的和谐共存，在实际工作中始终贯彻生态水利的思想[3]。同时，设计人员要深刻分析拟建工程项目的特点，及其与周边地形地貌的共生性特征，实地勘测，做好充分准备，使拟建项目既能充分发挥使用功能，又不破坏周边环境并与周边形成较完整的生态系统，推动建设水利工程周边原生态环境的搭建。如要做好重点水域的日常保护工作，切实制定生态区、引水区等针对性保护策略，并注重时效不断更新。做好水利工程规划，充分利用生态资源，减少硬性改造，同时兼顾“生态、经济、社会”三位一体的综合效益。水利工程结构设计也要紧紧围绕使用功能和生态系统统筹发展的理念，做好系统设计。

3.3 因地制宜的生态水利设计理念

把生态环境效益作为一项指标难以定量化，定性的评判往往难以起到有效的激励作用，在水利工程设计中应结合实际应用，引入具体的指标和内容，变抽象为具体，增强水利工程在生态方面的作用。生态建设作为一种观念，能够产生实实在在的收益，更能体现因地制宜下进行水利生态设计的优势。结合当地的历史文化背景及自然生态文明，融会贯通，增加水利工程的实用性及可观赏性。因地制宜地修复水利工程附近的生态，如修复河道两侧的浅滩，在河道两侧种植植物，不仅能加速水体的自我净化，而且增添了独特的生态美景。因地制宜设计水利工程缓冲区的形态，不仅要满足调节储存水量的要求，而且要良好地贴近周边自然环境，符合生态水利理念，使水利工程不仅能体现生态设计理念，还要着重彰显地方特色，特色映射经济，相互促进相互发展形成良性循环。

3.4 生态水利工程自我恢复设计理念

生态环境是一个由若干因素组成的有机系统，若要深刻掌握水利工程建设对生态环境的负面影响，需要清晰掌握生态系统中各要素的特点，掌握横向生物多样性和纵向水陆的渗透性。如河流系统的流向、流速等，地质系统的土质及渗透性等，生物系统的植被绿化等。只有掌握了生态的多样性，才能在水利设计中保证整体生态系统不退化。在设计中要充分考虑附近河道的植被覆盖率，进而调控水利工程储水能力，以适应季节变化，进一步减少对水利工程的破坏，增强抗干扰能力。要充分考虑河道内水体的自我净化能力，促进有机质向无机物的转变，使河道微生物形成良性的生态环境。水利工程设计中，要充分考虑各系统自身的自我修复能力，给植被一定的生存空间，给河道水体一定的生态适应能力，注重水利生态中各因素的重要作用，依据各要素特点制订综合修复方案。

3.5 生态水利工程的后期运转与管理

水利工程投入使用后应尊重当地的生态规律和水资源的调配，避免过度干扰，尊重当地生态环境的重建和演替过程。应当建立反馈机制，既尊重自然，又让水利工程按照既定目标实现功能最大化。同时需要建立监控系统，定制生态变量并及时监控反馈，促使生态环境实现良性循环发展，减少生态发展中的不确定性因素。最后还应当建立应急机制，水文监测站应注重相关数据的监测，建立好监测点，并做好日常维护及数据采集分析，客观地评价生态建设效益，一旦生态恶行转变出现趋势，应及时调整战略方法，切断不利因素，进行动态分析，并采取切实可行的方案，为后续设计提供支持。

3.6 加强推进生态水利制度建设，加强监控

广袤祖国幅员辽阔，生态水利工程具有显著的地域性，目前各地对生态水利的评判也有一些理论的指标与方法，但均缺乏具体项目的可操作性。针对水利工程设计国家也推出了一系列规范，但针对性地对生态水利制度建设还不足，导致设计人员在调研设计中往往忽略生态平衡，单纯地强调水利工程的使用性，忽略其附加的生态价值。各单位应加强建立相关的制度纲领，深入贯彻生态化发展，使水利工程及周边生态能平衡发展。

4 结语

生态水利工程的建设需要相关方面的人才作为有利力量，注重人才生态理念的培养，注重国家相关法规制度的建设，在设计中体现水利工程与周边环境相协调，注重周边生态环境强有力的自我修复功能，在水利工程后期运行中加强监控、动态分析并进行精细化管理，形成有效的反馈机制，促进生态水利工程长久有效的运转，提高水利工程的生态质量及水资源的合理有序利用，实现人与自然的可持续发展。