生態水利工程的基本設計原理

【摘要】本文首先在定義和分類、特征和功能上對生態水利工程進行了相關概述，并對生態水利工程在設計上的注意事項進行了分析，最后根據這些概述和注意事項提出生態水利工程的基本設計原理，希望對生態水利工程建設起到一定的參考作用。

【關鍵詞】生態水利工程；注意事項；設計原理

一、生態水利工程的相關概述

1、生態水利工程的定義和分類

傳統水利工程這種工程力學體系主要基于水文學、巖石力學、水力學以及結構力學。相比之下，生態水利工程的注重點是人與自然和諧發展以及人工工程對水體造成的影響。生態水利工程在生態學的部分理論和環境工程學的相關方法方面都有所涉及，可以說是一個跨領域的綜合工程體系。而對于生態水利工程的分類而言，主要有兩種形式。第一種生態水利工程為按期服務的防洪水利工程，比較典型的就是三峽工程；而第一種生態水利工程為農田水利工程，典型的例子就是小浪底工程。

2、生態水利工程的特征

根據相關研究，可以發現生態水利工程有五個特點。其一，憑借著自身的綜合性和系統性，生態水利工程使流域內的各個水利工程之間形成相互聯系和制約的關系，并且關聯著與國民經濟相關的工程。其二，生態水利工程與環境聯系緊密。經濟社會、江河湖泊、生態環境等各種與人類息息相關的領域都會受到生態水利工程的影響，這就要求在規劃生態水利工程的過程中，消除弊端，使水利工程發揮積極作用。其三，生態水利工程的建設具有很大的難度。其四，水利工程在效益上不太確定。其五，生態水利工程需要充足的資金支持。原因在于，相比起一般的水利工程，生態水利工程規模更大、難度更大、工期更長，因此需要更大的資金支持。

3、生態水利工程的功能

生態水利工程的功能主要有三種。其一，生態水利工程可以帶來較大的經濟效益。汛期來臨時，生態水利工程可以進行防洪和發電、并發展航運和養殖業等，所以能帶來較大的經濟效益。其二，生態水利工程可在很大程度上提高河道的蓄水能力，從而使人們在日常用水和農田用水方面得到更大的滿足。誠然，隨著人類經濟社會的不斷發展，人們對水的需求逐漸遞增，生態水利工程的修建不僅能提高河道的蓄水能力，還能對水利和用水資源進行調節。其三，生態水利工程有利于防洪排澇。雖然地球上的水資源數不勝數，但實質上能為人所利用的水資源十分有限，修建生態水利工程可充分利用汛期進行蓄水，從而滿足人類在旱季對水的需求。就生態方面來講，對水量進行調節并對水資源進行合理支配，能夠長期使河流平穩，這將在一定程度上減少旱汛斷流和汛期洪災問題，改善生態環境，使人們在日常用水和農田用水方面得到滿足，從而促進經濟社會的發展。

二、生態水利工程在設計上的注意事項

生態水利工程較為復雜，為了更為科學地修建生態水利工程，更好地為經濟社會服務，以下三點注意事項必需在設計生態水利工程時予以遵循。

1、生態水利工程的修建過程應該遵循生態學原理

水利工程的修建可服務于多種水利工程，但事實上任何水利工程在建設上都應該遵循生態學原理和相關自然規律，這樣才能夠促進人與自然和諧相處，促進水利工程更合理的建設。

2、生態水利工程的修建應該利用水利系統與生態系統的聯系

生態水利工程可在一定程度上改變生態系統，這也就是說，在進行生態水利工程建設時，應該合理開發和利用水資源，使水資源的利用效率得到提高。此外，也應采取相應措施保證生態系統穩定運行和良性發揮，使人與自然的共同需求得到兼顧。

3、生態水利工程設計等工作應優化生態系統

應該合理設計、規劃和修建生態水利工程，促進各項工作的有效完成，從而改善和優化生態系統，持續和反復的利用自然資源，最大程度上使人類社會實現可持續發展。

三、生態水利工程的基本設計原理

1、使生態水利工程對河流充分發揮自我修復能力

生態系統的可持續性指的就是生態系統自身所具有的自我修復能力，這也就是說，可以適應生態系統并且在和生態系統友好相處的某些物種能夠接受自然選擇，從而找到合適的能源和環境條件。生態系統所具有的自我修復功能應該合理利用，選擇適合該生態系統的物種，從而形成合理完善的生態結構。一般說來，一項成功的水利工程應該使人工與自然各占一半，這就要求人們不應只站在人類經濟利益的角度，而忽視河流自我修復功能充分發揮這一點。生態水利工程在設計上應該做到因地制宜，使各條河流在自然屬性和美學價值上得到最大的滿足，從而找到更加科學合理的設計方案。

2、保護生態水利工程中河流的多樣性

所謂保護生態水利工程中河流的多樣性，其實就是使生物多樣化得以維持。河流中有著各種各樣的動植物，構成了具有多樣性的生物環境。就水文環境來說，河流的多樣性涉及到形狀、寬度、流速、水位和水溫等因素。河流的生態特點包括：水陸兩相和水氣兩相緊密相連；河流的上中下游的生物環境具有異質性；河流在縱向上具有蜿蜒性；河流在橫斷面形狀上較為多樣；河床的構成材料具有透水性。在這些生態特點中，水陸兩相和水氣兩相緊密相連，使得生境條件更為開放；上中下游的生物環境具有異質性，豐富了流域生境；河流縱向蜿蜒分布，使急流與緩流相間形成；而河流在橫斷面形狀多樣，使得深潭與淺灘交錯；河床的構成材料具有透水性，使水下生物獲得棲息所。從這幾點來看，生態水利工程在設計時應該保護生物多樣性，使原有多樣性的生物棲息環境得到保護和恢復，從而給生物多樣性提供更佳的生存環境，避免生物群落的多樣性出現減少和生態系統出現退化的問題。

3、使生態水域的生態系統性整體修復

雖然河流本身有著獨立的生態水文特性，但它與周邊環境構成了一個整體的生態系統，河流為生物提供了更大的生存空間。可以說，水域生態作為一個大的系統，包括從發源地到河口三角洲這段距離的所有地下水與地表水系統，同時還涉及到與河流相連的各個湖泊、濕地以及洪澤區等。水文系統和生物系統有著緊密的聯系，從整體上構成了河流生態系統。要是河道受到不利的影響，整個河流的生態系統就會遭受破壞。所以要求我們在進行生態水利工程設計的過程中，對河道的水文問題和各個要素間的相互作用加以考慮，同時也不能忽略河流生態系統的修復能力。

4、注重生態水利工程修建時的安全性和經濟性

生態水利工程可以滿足人類在灌溉和發電登領域的需求。生態水利工程在進行設計時，應該兼顧生態系統的可持續性，同時符合水利工程學和生態學的原理，使工程在相應范圍內承受洪水和干旱等各類自然載荷的影響。在設計河流縱、橫斷面時，應該按照河流地貌學原理進行，動態研究河勢的變化規律，從而確保河流修復工程具有更高的耐久性。此外，在分析生態水利工程所具有的經濟合理性時，必需遵循風險最小化和效益最大化的原則。

四、結語

生態水利工程涉及到經濟社會和自然環境的和諧發展，在發展時間上并不是太長，同時我國在這方面的經驗也較欠缺，所有應該遵循以上原理，才能確保人和自然和諧相處，使生態水利工程在最大程度上服務于人類的生產和生活領域。

參考文獻：

[1]牛濤.生態水利工程的基本設計原則[J].科技與生活，2012（4）.

[2]王光林，廖強.試論生態水利工程的基本設計原則[J].中國科技博覽，2012（9）.

[3]賈振周，崔方方.淺論生態水利工程的基本設計原則[J].中國科技財富，2011（24）

作者簡介：仁青永措（1978年2月25日），性別：女，學歷：大專，職稱：助理工程師。