生態(tài)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(tài)水利工程進行了相關概述，并對生態(tài)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(tài)水利工程的基本設計原理，希望對生態(tài)水利工程建設起到一定的參考作用。

【關鍵詞】生態(tài)水利工程；注意事項；設計原理

一、生態(tài)水利工程的相關概述

1、生態(tài)水利工程的定義和分類

傳統(tǒng)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(tài)水利工程的注重點是人與自然和諧發(fā)展以及人工工程對水體造成的影響。生態(tài)水利工程在生態(tài)學的部分理論和環(huán)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(tài)水利工程的分類而言，主要有兩種形式。第一種生態(tài)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(tài)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(tài)水利工程的特征

根據相關研究，可以發(fā)現生態(tài)水利工程有五個特點。其一，憑借著自身的綜合性和系統(tǒng)性，生態(tài)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(tài)水利工程與環(huán)境聯系緊密。經濟社會、江河湖泊、生態(tài)環(huán)境等各種與人類息息相關的領域都會受到生態(tài)水利工程的影響，這就要求在規(guī)劃生態(tài)水利工程的過程中，消除弊端，使水利工程發(fā)揮積極作用。其三，生態(tài)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(tài)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(tài)水利工程規(guī)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(tài)水利工程的功能

生態(tài)水利工程的功能主要有三種。其一，生態(tài)水利工程可以帶來較大的經濟效益。汛期來臨時，生態(tài)水利工程可以進行防洪和發(fā)電、并發(fā)展航運和養(yǎng)殖業(yè)等，所以能帶來較大的經濟效益。其二，生態(tài)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(fā)展，人們對水的需求逐漸遞增，生態(tài)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(jié)。其三，生態(tài)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(tài)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(tài)方面來講，對水量進行調節(jié)并對水資源進行合理支配，能夠長期使河流平穩(wěn)，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(tài)環(huán)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(fā)展。

二、生態(tài)水利工程在設計上的注意事項

生態(tài)水利工程較為復雜，為了更為科學地修建生態(tài)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(tài)水利工程時予以遵循。

1、生態(tài)水利工程的修建過程應該遵循生態(tài)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(tài)學原理和相關自然規(guī)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(tài)水利工程的修建應該利用水利系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)的聯系

生態(tài)水利工程可在一定程度上改變生態(tài)系統(tǒng)，這也就是說，在進行生態(tài)水利工程建設時，應該合理開發(fā)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(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定運行和良性發(fā)揮，使人與自然的共同需求得到兼顧。

3、生態(tài)水利工程設計等工作應優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)

應該合理設計、規(guī)劃和修建生態(tài)水利工程，促進各項工作的有效完成，從而改善和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)，持續(xù)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(xù)發(fā)展。

三、生態(tài)水利工程的基本設計原理

1、使生態(tài)水利工程對河流充分發(fā)揮自我修復能力

生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性指的就是生態(tài)系統(tǒng)自身所具有的自我修復能力，這也就是說，可以適應生態(tài)系統(tǒng)并且在和生態(tài)系統(tǒng)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(huán)境條件。生態(tài)系統(tǒng)所具有的自我修復功能應該合理利用，選擇適合該生態(tài)系統(tǒng)的物種，從而形成合理完善的生態(tài)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(fā)揮這一點。生態(tài)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(tài)水利工程中河流的多樣性

所謂保護生態(tài)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(huán)境。就水文環(huán)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(tài)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(huán)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(tài)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(huán)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(tài)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(huán)境得到保護和恢復，從而給生物多樣性提供更佳的生存環(huán)境，避免生物群落的多樣性出現減少和生態(tài)系統(tǒng)出現退化的問題。

3、使生態(tài)水域的生態(tài)系統(tǒng)性整體修復

雖然河流本身有著獨立的生態(tài)水文特性，但它與周邊環(huán)境構成了一個整體的生態(tài)系統(tǒng)，河流為生物提供了更大的生存空間。可以說，水域生態(tài)作為一個大的系統(tǒng)，包括從發(fā)源地到河口三角洲這段距離的所有地下水與地表水系統(tǒng)，同時還涉及到與河流相連的各個湖泊、濕地以及洪澤區(qū)等。水文系統(tǒng)和生物系統(tǒng)有著緊密的聯系，從整體上構成了河流生態(tài)系統(tǒng)。要是河道受到不利的影響，整個河流的生態(tài)系統(tǒng)就會遭受破壞。所以要求我們在進行生態(tài)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(tài)系統(tǒng)的修復能力。

4、注重生態(tài)水利工程修建時的安全性和經濟性

生態(tài)水利工程可以滿足人類在灌溉和發(fā)電登領域的需求。生態(tài)水利工程在進行設計時，應該兼顧生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性，同時符合水利工程學和生態(tài)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(tài)研究河勢的變化規(guī)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(tài)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(tài)水利工程涉及到經濟社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展，在發(fā)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(tài)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：

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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。