對生態水利工程規劃設計的思考

韋光林

(貴州省安順市水利水電勘測設計院，貴州安順561000)

對生態水利工程規劃設計的思考

韋光林

(貴州省安順市水利水電勘測設計院，貴州安順561000)

水利工程是有效調配和利用自然界中的地表水和地下水的工程。近年來，隨著人們環保意識的增加，水利工程由傳統的模式轉向生態環保方面，生態水利工程由此產生。由于生態水利工程在我國尚處于不成熟階段，因此在生態水利工程規劃設計時需要綜合考慮。文章從生態水利的基本知識入手，剖析水利工程對生態的影響，在此基礎上進行思考并試著總結生態水利工程規劃設計需要注意的事項。

生態水利;水利工程;工程影響;生態保護;設計思考

生態水利工程是將生態保護與水利工程相結合的綜合工程，摒棄傳統的水利工程存在的生態破壞弊端，加強對生態的保護，是一項符合時代發展所需的工程。然而生態水利工程畢竟是較為綜合復雜的工程，在規劃設計時需要考慮的因素多樣，究竟哪些因素是最為關鍵的，是生態水利工程規劃設計時需要思考的問題。

1 生態水利工程概述

生態水利工程是指以系統思想為基本出發點，按照生態學、水利工程學和經濟學原理，運用現代科學技術成果、專業技術經驗、現代管理手段相互結合，以期獲得較高的經濟、社會、生態效益的現代工程。生態水利工程將生態保護學與水利工程學相互融合，滿足社會、經濟發展的同時，盡量減小對生態環境的影響和破壞，符合生態工程的整體、協調、循環、再生原理，符合現代的可持續發展理念，有效提升水利工程帶來的綜合效益。

2 水利工程對生態的影響

水利工程可有效改善水庫周邊的環境，改善大壩上游的航運條件，防止洪澇災害，開發清潔能源等，但是，水利工程在給生態帶來好處的同時，也存在不可忽視的弊端。

水利工程對生態的影響可分為對自然環境的影響及對自然環境的影響。其中對自然的影響包括對氣候、水文、泥沙、水體、地質等影響，對社會環境的影響主要包括對生物、文物、移民等影響。

水利工程對生態最明顯的影響就是導致氣候的改變。正常情況下，大氣環流控制地區性氣候狀況，水利工程中修建大、中型水庫及灌溉工程后，原先的陸地會受到影響變成了濕地或水體，使局部地表空氣變得較濕潤，局部小氣候的風、降雨、氣溫、霧等氣象因子會受到一定的影響。南方大型水庫，夏季水面溫度低于氣溫，氣層穩定，大氣對流減弱，降水量減少;但冬季水面較暖，大氣對流作用增強，降水量增加這就導致降雨時間的分布發生改變，于此同時，由于水庫低溫效應的影響可使降雨分布發生改變，一般庫區蒸發量加大，空氣變得濕潤。庫區和鄰近地區的降水量有所減少，而一定距離的外圍區降雨則有所增加，一般來說，地勢高的迎風面降雨增加，而背風面降雨則減少，也就是說降雨地區的分布也會受到影響而改變，修建水庫形成了大面積蓄水，在陽光輻射下，蒸發量增加引起的降水量增加。水庫建成后，庫區的下墊面由陸面變為水面，與空氣間的能量交換方式和強度均發生變化，從而導致氣溫發生變化，年平均氣溫略有升高。

水利工程對河流生態系統的影響也是較為明顯的。主要體現在對水的泥沙含量、水溫、水質3個方面。在河流上修建水庫，將破壞天然河流水沙條件與河床形態的相對平衡條件。庫區水位壅高，壩前侵蝕基準面抬高，使得水深增加，水面比降減緩，流速減小，水流輸沙能力顯著降低，促使大量泥沙在庫區淤積。水庫淤積與流域面積、流域特征(土壤、植被等)、庫容以及河道比降等自然因素有關，還與水庫的調度運用方式關系密切。庫區淤積部位和特點與水庫運用方式密切相關。當水庫蓄水位較高時，入庫泥沙首先淤積在水庫末端的河床上，因而抬高了水庫的回水位。隨時間不斷向上游延伸，形成所謂翹尾巴現象，不僅減少有效庫容，而且形成攔門沙，使上游河道排水不暢以至洪水泛濫。當蓄水位較低時，入庫泥沙可輸送至壩前淤積直接減少有效庫容，甚至堵塞引水建筑物，減少引水流量、影響發電等。目前，我國部分水庫淤積相對嚴重。水利工程中水庫工程對水溫存在不容忽視的影響［1］。水庫的特點是水面寬廣、水體大、水流遲緩、更新期較長等，加之水體受太陽輻射、對流混合和熱量傳輸作用，使水庫具有特殊水溫結構，詳見表1和圖1所示。水庫水溫隨相對容積(庫容與來水量之比)的大小和水深呈不同性狀的變化，一般分為混合型、分層型和過渡型3種。

表1 某水庫水溫變化趨勢

水溫的改變最為直接的影響就是對于魚類的影響及農作物的影響。由于魚類繁殖要求一定的水溫條件，如我國四大家魚繁殖時要求水溫在18℃以上，我國的魚類資源是以溫水性魚類為主，水溫變化對水庫魚類影響不大。但是出庫低溫水對壩下游一定距離內的魚類產卵影響較大，有可能推遲魚類產卵期，對魚類繁殖產生不利影響。此外，低溫灌溉水對下游農作物的生長期有不利影響，水庫如采用深孔放水建筑物，存在下泄低溫水的問題，使水庫下游產生人為冷害，造成農作物減產。

水利工程的建設工程中一般情況下會產生影響水質的污染源，這些污染源沒有得到及時的處理直接排入水中，導致水質量下降，特別是水庫的溝汊中容易發生水污染，如水華現象的出現;庫內水流流速小，降低了水、氣界面交換的速率和污染物的遷移擴散能力，因此復氧能力減弱，使得水庫水體自凈能力比河流弱等。

圖1 某水庫水溫沿垂線分布圖

滑坡、地震、塌岸、等不良地質災害一般情況下會伴隨著水利工程中大壩的修建而產生。庫蓄水后水位升高，岸坡土體的抗剪強度降低，易發生塌方、山體滑坡及危險巖體的失穩導致滑坡出現;水滲入斷層，可導致斷層之間的潤滑程度增加;增加巖層中空隙水壓力;水體壓重引起地殼應力的增加等都是可能導致地震出現的原因。

3 生態水利工程規劃設計主要注意事項

鑒于生態水利工程規劃設計與生態水利工程的順利開展具有密切的關聯，因此在生態水利工程規劃設計時，需要抓住生態保護的關鍵點進行設計。

3.1 水庫淤積方面

水庫淤積計算不僅是水利工程環境影響評價的一項工作，也是生態水利工程規劃設計階段不可缺少的內容。水庫初步設計階段可采用如下一維數學模型計算庫區淤積平衡地形和回水水面線。重要工程還需通過物理模型試驗和數學模型計算兩種方法同時論證。

一維非飽和輸沙模型基本方程式:

1)水流連續方程:

2)水流運動方程:

3)河床變形方程:

4)泥沙連續方程:

5)水流挾沙力公式:

6)推移質輸沙率公式:

3.2 水溫控制方面

生態水利工程規劃設計中水溫控制方面是規劃設計中需要注意的。目前，以計算機為基礎的模擬工具已經發展起來，它們可為進行這些評估提供幫助，不僅僅是為溫度變化，而且是為預測影響的全部范圍。由挪威幾家機構共同開發的河流系統模擬工具(RSS)是—個非常典型的例子，其主要目的是預先設想出對河流進行管理的后果，包括一組具體的程序，用來模擬工程對河流生態系統和人口造成的環境影響，因此，在現有的人力物力財力允許之下，可采用相關的模擬工具觀察溫度變化的大小順序和溫度變化的近似影響，并且采取的減輕影響的措施和涉及的范圍。

3.3 生態系統保護方面

在生態水利工程規劃設計時，要避免生態設計建設過程中改變生態系統原有的熱帶雨林生態系統、濕地生態系統、原始森林生態系統，水利工程在當地的取料要適量，避免過多取料用地，導致當地的地質結構受破壞。

4 結語

綜上所述，目前我國水利工程對環境存在著較大的不利影響，這些影響主要體現在對局部地區的氣溫改變，水溫、水質改變，導致當地的降水時間，降水地區隨之改變，河流中的生物難以適應從而遷移、死亡，農作物存活率低等，針對這些問題在生態水利工程規劃設計中，重點在水庫淤積計算方面、在水溫控制方面、生態系統保護方面進行加強，能有效促使生態水利工程的順利開展。

［1］林成，徐建明.對生態水利工程規劃設計的思考［J］.吉林水利，2013(06):12-14，22.

Thinking on Planning and Ddesign for Ecological Hydraulic Engineering

WEI Guang-lin
(Guizhou Province Anshun City Water Conservancy ＆ Hydropower Investigation and Design Institute，Anshun 561000，China)

Water conservancy project is an engineering effectively deploying and using natural surface water and groundwater.In recent years，along with the increase of people's awareness of environmental protection，water conservancy project is transferring from the traditional mode to ecological and environmental protection，and ecological water conservancy project appears.Since ecological water conservancy project is still in the immature stage in China，therefore comprehensive factors must be considered in the planning and design for ecological hydraulic engineering.Starting from the basic knowledge of ecological water conservancy，this paper mainly analyzes the effect of water conservancy project on the ecology，on the basis of thinking sums up some important points for the planning and design of the ecological hydraulic engineering.

ecological water conservancy;water conservancy project;impact;ecological protection;design thinking

TV212;X171.4

B

1007-7596(2014)05-0007-03

2013-11-27

韋光林(1970-)，男，布依族，貴州開陽人，高級工程師，從事水利水電工程工作。