生態水利工程設計在水利建設中的運用

楊麗榮

( 洮南市洮府鄉水管站，吉林 洮南137100)

0 引 言

2011年中央1 號文件《中共中央國務院關于加快水利改革發展的決定》中明確提出加大公共財政對水利的投入。這是新中國成立62年來中央出臺的第一份有關促進水利事業發展的專項綜合性政策文件，對于我國水利建設的發展具有十分重要的戰略作用。水利建設是農業發展的命脈，也是發展現代農業的關鍵。水利工程的建設涉及到蓄水、防洪、灌溉、發電、供水、航運、養殖、旅游等諸多領域，對于保障社會安全穩定、促進經濟社會發展具有十分重要的作用。然而，任何一種水利工程的建設和運行，對于周圍生態環境、河流的生態系統都會產生這樣或者那樣的影響，人類為了實現水資源再分配利用，僅僅是從人的需要方面考慮工程的建設和運行，而忽視了對于周邊生態環境和河流生態系統的研究和保護。生態環境的破壞和河流生態系統功能的衰退，必將造成人們長遠利益的損害。由此水利工程的建設應當研究和權衡經濟社會發展的需要同自然生態系統良性循環之間的關系。為此，筆者認為，在建設水利工程時，應當從工程規劃階段著手，明確水利工程建設的河流上下游、左右岸之間的生態系統關系，在工程設計建設時應當在尊重自然生態環境自身的循環前提下，利用現代水利工程學原理，體現出人與自然、工程與自然和諧共存的生態設計理念。

1 基本概況

1.1 白城市自然、社會環境概況

白城市(121°38'～124°22'E，44°13'57″～46°18'N)位于吉林省西北部，地處嫩江平原西部，科爾沁草原東部，轄洮北區、鎮賚縣、通榆縣、大安市和洮南市5個縣( 市、區)，全區面積2．6 萬km2，人口230 余萬(2011年)，全區擁有豐富的自然資源，人均耕地、草原、宜林地、水面、蘆葦、光熱資源在全省排名首位。

白城市屬溫帶大陸性季風氣候，春季干旱多風，入夏酷熱少雨，秋季晝夜溫差大，冬季少雪寒冷。全市多年平均降水量400 mm左右，且時空分布不均。春季降水量僅占全年降水量的8%左右，夏季占全年的80%左右，秋冬季占12%左右。全市發生春旱頻率為91．4%，夏旱發生頻率為77．9%，秋旱發生頻率為89%。而且，在發生干旱的同時，還常常伴有外洪內澇發生。即使在豐水年，由于年內降水分配不均，也有干旱造成的減產。

近年來，白城市的旱情越來越嚴重，不僅降水少，而且時空分布極為不均，每年的1—6月幾乎沒有有效降水過程，致使嚴重的春旱連接嚴重的夏旱發生。春天抗旱播種出的苗，因無后續水補充，凋萎、干枯現象嚴重，造成嚴重災害。幾年來的連續干旱，使全市地下水水位下降1．5 ～3 m，全市8 座大中型水庫，除月亮湖和團結水庫引蓄了部分洪水外，其余水位都在死庫容以下，300 多個自然泡塘幾乎全部干涸，除嫩江外，其它河流全部斷流。嚴重的干旱不僅制約了農業經濟的發展，還造人口、牲畜飲水困難，加劇了生態環境的惡化。

1.2 白城市水利工程建設概況

近年來，面對干旱的自然特點，白城市全面加強了重點江河堤防、水庫除險加固和抗旱水源及節水灌溉等水利工程建設，取得了明顯成效。全市已建成抗旱水源井10 萬眼，大型灌區2 處(洮兒河灌區和鎮賚白沙灘灌區)，小型抽水站11 處，大中型水庫8 座，小型水庫3 座，并擁有噴灌設備1 萬多臺套，抗旱水箱10 萬多只。全市抗春旱坐水種和播前灌能力已達到53.33 萬hm2以上，作物苗期抗旱噴灌能力達到28 萬hm2以上，其中噴灌能力12 萬hm2以上，軟管輸水灌溉10.67 萬hm2以上。

2 白城市水利建設存在的問題

2.1 部分水利工程設計不合理

白城市部分水利工程建設于上世紀六七十年代以后，當時水利設計技術人員數量極少，且設計設備配備不完善，囿于技術原因，部分水利工程在設計沒有保證完全根據現場勘測情況，或者現場勘測不夠詳細、精確，導致了在水利工程建設前期的勘測數據無法詳實提供，或者只能參照地圖進行粗略估算，設計出來的水利工程成果無法與建設地點實際相符。一方面加大了水利工程建設的工程量，大量開挖或者填埋不必要的土石方，嚴重破壞了河道和工程區生態平衡。這種情況到目前為止也依然存在，尤其是在基層水利工程設計、施工上，由于基層水利工程建設地區較為偏僻，或者荒無人煙，水利工程的設計上由于設備配備不完善或者技術人員素質不高，人員不足，極其容易造成設計成果與實際工程建設相脫節。加之如今大型機械設備投入工程建設中，對于工程地區生態破壞和河道生態系統影響更為嚴重。

2.2 水利建設重大輕小，忽視配套工程建設

多年來，我國對于水利建設的投入隨著社會經濟的發展而不斷增加，但投入的重點卻偏向于大江大河水利工程的建設上，同時也表現在重視水利樞紐工程的建設，對于水利配套工程的建設卻極少有相關的專項投入，致使基層水利工程建設受益范圍縮小，灌溉面積無法達到設計要求，水利樞紐工程效益無法最大化發揮出來，灌溉渠道淤塞嚴重，一旦到了雨水季節，極其容易導致水利工程上游淹死，下游旱死，渠水運輸不通，灌溉用水白白流失。

2.3 水利建設項目報批時間與季節錯位

水利工程建設有著非常特殊的時間要求，就我國而言，秋冬季節為雨水較少季節，河道水流減少，比較適宜水利工程的建設。基層水利工程建設需要上級主管部門的批準，從水利工程建設項目的提出，到上級部門批復往往需要花費較長時間，近年來一些需要建設的水利工程項目上報后，上級主管部門批復往往不結合實際情況的需要，作了比較大的后延，錯過了秋收結束到冬季這一段興修水利的寶貴時間，人為造成了工程建設時間縮短，增加了工程設計、施工方的工作壓力。部分水利工程無法按期完成，嚴重影響了農民耕作安排。

3 生態水利工程設計理念的運用

生態水利工程主要是指水利工程建設在滿足人類社會發展需要的同時，兼顧到工程建設區域及相關區域的生態系統，保證相關區域生態平衡和可持續性發展需求的一種理念。生態水利工程主要包括以下幾個方面的內涵:水利工程選址對自然生態系統影響最小化原則，力求在工程開始階段就盡量減少工程對于生態系統的破壞;水利開發前期的生態系統自組織原理，在水利工程設計開發的初期階段，應當充分研究論證生態系統的承受能力，把工程區生態系統平衡過程的維持作為工程開發的重要內容，并將此作為水利工程設計的制約因素，使得水利工程在前期的準備階段即考慮到整個生態系統的健康過程，保證水利工程的生態環保;水利工程建設過程中的環境友好性，避免在施工建設過程中出現大的生態破壞、地形地貌改變等巨大環境成本代價的付出;水利工程運行期實際用水量應當遵循河道生態需水規律，保證河道正常的水量輸送和河道生態系統平衡。在具體實踐操作過程中，生態水利工程建設應當遵循以下幾個原則:

3.1 保持和恢復工程區空間異質性原則

保持和恢復多樣化的工程區生態系統，是維持工程區生態平衡和生物多樣性的前提和要求。生物學研究表明，生物群落多樣性與非生物環境空間異質性存在正相關關系。非生物環境的空間異質性與生物群落多樣性的關系反映了非生命系統與生命系統之間的依存和耦合關系。換句話說，當一個地區的生物空間異質性越高，它能夠創造的多樣小生物環境就越多，允許的物種生命共同生存的能力就越強。反之，則會形成單調的非生物環境，允許生存的生命族群就少，生物多樣性就受到限制。因此，水利工程的設計建設要首先考慮保持和恢復工程區，包括與工程區緊密聯系的非工程區的空間異質性，始終保持自然河流渠道化和河流的非連續化，使得工程區的生境保持工程建設前與工程建設運營后的同一水平的多樣化，保護工程區原本所擁有的多樣化的生物棲息環境，保持生態系統的平衡。

3.2 工程的安全性和經濟性原則

生態水利工程建設是一項綜合性工程，不僅需要滿足人類社會對于河流綜合治理( 包括蓄水、防洪、灌溉、供水、發電、養殖、航運、旅游等) 的需要，同時也要考慮到工程區( 河道、河岸、河流上下游等) 生態系統可持續發展的需要。因而，生態水利工程從選址到設計，從施工到建成運行都必須符合水利工程學、生態學、水文學、工程力學等相關學科的規律、原理，充分考慮到河流自身生態系統運行規律，掌握河流泥沙運移規律、淤積規律及河流侵蝕、沖刷等特性及河勢變化規律，確保建成的水利工程安全、有效、經久耐用。

3.3 流域尺度及整體性原則

河流的生態修復規劃應當避免在河段或局部區域的空間尺度和短期的時間尺度上進行，而是應該選擇在河流流域尺度和長期的時間尺度上考慮，應當從工程區的整個生態系統的結構和功能出發，系統研究和掌握好生態系統各要素之間的相互關系和作用，提出恢復河流生態系統全局、整體和綜合的辦法，確保水利工程建設與工程區生態系統很好地銜接，在不破壞工程區自身擁有的生態系統的前提下，積極融入并促進原有生態系統。

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