淺談水利工程的環保設計

高　霞

摘要：本文從生態水利工程設計的意義、設計中要反映出非生物環境的空間異質性與生物群落多樣性的關系設計要遵循自然屬性和美學價值、設計要體現“整體性”等四個方面探討了生態設計的意義，只有采用生態設計的環境策略，才能使環境影響減少到最低限度，真正實現水利工程的可持續發展。

關鍵詞：水利工程設計環保

0引言

目前的環境問題日漸復雜化和多樣化，但總體來講可以分為三類，即生態系統的破壞，對人類健康的直接影響和自然資源的日漸耗竭。這就要求水利工程設計人員把對環境問題的考慮加入到各個過程之中，以最大限度地減少環境影響。如果能從的設計階段就開始考慮其可能造成的環境影響，采用綜合的環境管理策略，就可能避免生產階段帶來的環境問題而增加的成本。這就要求我們采用生態設計的環境策略，把可能的環境影響減少到最低限度。真正實現水利工程的可持續發展。

1生態水利工程設計的意義

生態設計是環境管理領域的一個新概念，它指每一環節都需要考慮其可能帶來的環境影響，通過設計上的改進使水利工程建設的環境影響降為最低。在這一過程中，決策者應把環境問題看作和經濟效益、公司形象等同樣重要。生態水利工程是一種綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發電、航運以及旅游等需求，也要兼顧生態系統可持續性的需求。水利工程結合生態建設，是一個發展的必然趨勢。水利工程對于河流生態系統的威脅主要表現在兩方面：一是自然河流的渠道化，包括將蜿蜒曲折的天然河流改造成直線或折線型的人工河流。二是指自然河流的非連續化，筑壩是順水流方向的河流非連續化，流動的河流生態系統變成了相對靜止的人工湖，流速、水深、水溫及水流邊界條件都發生了重大變化。現代科學發展使我們認識到，傳統意義上的水利工程學在力圖滿足人的需求時，卻在不同程度上忽視了河流生態系統本身的需求。而河流生態系統的功能退化，也會給人們的長遠利益帶來損害。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面，似應強調水利工程在滿足人類社會需求的同時，應兼顧水域生態系統的健康和可持續性。我國發展生態水工學及開發生態水工技術，應該從工程規劃角度看，在開發利用水流時，應明確河流與其上下游、左右岸的生物群落交織在一起共生共存，處于一個完整的生態系統中。生態水利工程的設計既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理，體現生態水利工程學——人水和諧的設計理念。

2設計中要反映出非生物環境的空間異質性與生物群落多樣性的關系

保護和恢復多樣化的河流環境，是維持生物多樣化的前提條件。河流里生存著各種各樣的動植物，形成了多樣性的自然生態環境。包括河流形狀(河長、河寬、空間范圍、連續性)、流水狀態(水位、流速、水溫、水質等J、土壤狀態(土、沙、礫石等)三要素。河流生態系統生境的主要特點是：水——陸兩相和水——氣兩相的聯系緊密性：上中下游的生境異質性；河流縱向的蜿蜒性；河流橫斷面形狀的多樣性；河床材料的透水性等。水——陸兩相和水——氣兩相的緊密關系，形成了較為開放的生境條件；上中下游的生境異質性，造就了豐富的流域生境多樣化條件；河流縱向的蜿蜒性，形成了急流與緩流相間；河流的橫斷面形狀多樣性，表現為深潭與淺灘交錯：河床材料的透水性為生物提供了棲息所。由于河流形態異質性形成了在流速、流量、水深、水溫、水質、水文脈沖變化、河床材料構成等多種生態因子的異質性，造就了豐富的生境多樣性，形成了豐富的河流生物群落多樣性。由于人類活動，特別是大規模治河工程的建設，造成自然河流的渠道化及河流非連續化，使河流生境在不同程度上單一化，減少了河流生物群落的多樣化，引起了河流生態系統不同程度的退化。生態水利工程的目標就是恢復或提高生物群落的多樣性，因此，在工程設計中要充分保護、恢復河流原先所有的多樣化的生物棲息生存環境，避免河流的渠道化及非連續化，為生物群落提供多樣性的生存環境。

3設計要遵循自然屬性和美學價值

生態水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律，以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內，能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征，動態地研究河勢變化規律，保證河流修復工程的耐久性。傳統的水利工程設計的特征是對于自然河流實施控制。而設計生態水利工程時，要求工程師必須放棄控制自然界的動機，樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術控制自然界是不可能的，這種一廂情愿的企圖最終往往歸于失敗。人們要善于利用生態系統自組織、自設計這個寶貴財富，實現人與自然的和諧。需要強調的是，地球上沒有兩條相同的河流，每一條河流的特點都是各不相同的。因此，每一項生態水利工程必須因地制宜，充分尊重每一條河流的自然屬性和美學價值，尋求最佳的生態工程方案。

4設計要體現“整體性”

“整體性”是指從生態系統的結構和功能出發，掌握生態系統各個要素間的交互作用，提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法，而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題，也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。首先，水域生態系統是一個大系統，其子系統包括生物系統、廣義水文系統和人造工程設施系統。而人類活動和工程設施作為生境的組成部分，形成對于水域生態系統的正負影響。其次，必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點，表現為流量、水位和水量的水文周期變化和隨機變化，也表現為河流淤積與侵蝕的交替變化造成河勢的擺動。再者，要考慮生境邊界的動態擴展問題。由于動物遷徙和植物的隨機擴散，生境邊界也隨之發生動態變動。另外，還要考慮流域之間的協調問題。考慮到河流生態系統是一個開放的系統，與周圍生態系統隨時進行能量傳遞和物質循環，一條河流的生態修復活動不可能是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態修復活動進行協調，最后，河流生態修復的時間尺度也十分重要。對于河流生態修復項目要有長期準備，同時進行長期的監測和管理。

總之，生態設計的環境革命，將通過社會、經濟和環境的重新定位和信息調控，試圖解決人類生存合理性和人類社會可持續性發展問題。種種環境革命的跡象表明，21世紀是人類生態大調整的世紀。改善人與自然關系，使人類社會逐漸走向可持續發展的新世紀。生態設計可以提高公司形象的需要，而生態設計策略的實施能夠導致整個生產系統的革命性變化。