構建水利工程建筑的生態化設計框架

呂先穎

（湖南欣峻建筑工程有限公司，湖南 常德 415000）

水利工程是我國重要的基礎設施，其在運行的過程中，給社會發展創造了巨大的經濟和社會效益。傳統的水利工程設計理念，由于缺乏生態性因素的考慮，龐大的水利工程項目施工中，可能會對區域生態環境造成巨大的破壞，對水利工程的長遠發展極為不利。現階段，隨著水利事業發展理念的轉變，人們越來越關注水利工程的生態效益，生態水利規劃設計成為重點工作，相關設計人員在設計過程中，要積極融入生態理念，提高水利工程的生態效益。

一、傳統水利工程對生態環境的影響

伴隨著時代的進步，科技迅猛發展，水利工程建設項目規模逐漸擴大，國家在水利工程的投資上呈連年增長態勢。在2013年，我國水利工程建筑完成投資規模僅2700多億元，到2016年投資規模為4400多億元，而到2019年已達5300多億元。我國水利工程建筑的投資規模逐年增長，且趨勢明顯。可見國家近年來對水利行業的重視程度。這些水利工程帶給我們經濟效益的同時，對生態環境也帶來不同程度的破壞。

（一）在科學規劃河道流域中，隨著社會經濟的發展，尚未充分考慮河道流域水資源的開發利用。

（二）水庫或水壩完工后，水表面積增大，從而導致局部氣候變化。年平均溫度將略有上升。盡管影響并不明顯，但也不容忽視。其對生態及周圍動植物的生存環境所帶來的影響應引起相關部門的重視。

（三）水利工程忽視了沿河景觀價值的利用。水利工程的建設對生態環境的影響主要表現在兩個方面：一是自然環境的影響，淤泥，河流侵蝕等影響；二是社會環境的影響。移民安置是水利工程建設的主要問題。水庫的建設將導致土地資源緊張。如果居民沒有得到妥當的安置，將會帶來其他一系列社會問題。

目前在大型蓄水工程中，工程占地面積大、工期長且工程量大，影響因素眾多，若在水利工程建設期不注重生態方面的保護，對項目周邊的生態影響也是巨大的。

二、水利工程建筑的生態化難點

（一）規劃設計的內容

水利工程的生態化設計內容更多，因為其中涉及的不僅僅是關于水利工程基礎設計的相關內容，更包含了生態設計方面的內容，還需要注重基礎設計內容與生態設計內容之間的協調性。因此，水利工程生態設計內容的繁雜性同樣是設計的一大難題，相關設計人員在設計過程中，常常會遇到很多的技術性問題，因為每個設計細節都要融入生態性因素，如果這些問題難以得到有效解決，將會導致水利工程生態化設計效果的不佳，影響水利工程生態效益的實現。

（二）水利和生態之間的平衡協調復雜性

水利與生態之間的平衡協調較為復雜，這也是水利工程生態化設計中的一大難點。水利工程與周邊人們的經濟社會活動有著緊密聯系，施工作業的開展勢必會對周邊的自然演變造成一定的人為干擾。只有協調了生態和水利之間的關系，才能夠促進水利生態規劃建設目標的實現。但因為水利工程建設規模的龐大，在協調二者關系的過程中，所涉及的影響因素、變量等非常多，規劃設計人員如果缺乏對這些變量關系的有效掌握和處理，缺乏對水利工程現場特殊水文條件、河道形態、生物群落等的全面考察，就會使得水利工程的生態設計面臨著巨大的挑戰。

三、水利工程建筑生態化設計原則

（一）整體性原則

整體性原則是水利工程生態化設計的首要原則。對生態水利工程進行設計規劃時，要保證工程各項效益的平衡，就需要對工程整體進行充分的研究、分析，考慮生態系統整體的結構和功能，在充分了解生態環境特征的基礎上綜合設計方案。比如在堤防護岸的生態化設計中，就需要充分考量堤防的整體社會和經濟效益；同時要對堤防工程建設環境進行充分的考察，做到堤防與自然環境的融合、統一，讓生態堤防發揮其應有的作用。

（二）自然優先原則

理解自然優先的含義之前，首先要明白自然界生態系統的重要性。通常一處生態系統的建立，是自然界經過多年的發展之后形成的。水利工程建設對這種生態系統的破壞，很容易對當地的生態環境造成不可逆轉的傷害。因此在工程設計之初，就應該充分考量工程對生態的影響。要想達到工程與生態的完美融合，就要在工程設計階段，通過實際勘察水量、水文、水質以及地貌等生態因素，分析研究之后，將設計理念與生態環境結合起來，遵循自然規律，順應自然，才可以更好地促進工程的可持續利用。

四、水利工程建筑的生態化設計策略

（一）水源工程的生態化設計

水利工程的生態化設計中，為滿足下游的灌溉需要，首先要考量攔河壩的壅高水位。但是因為河流中存在大量泥沙，因此在攔河壩的長期運行中，就很容易導致河床加寬，雖然有利于泄洪安全，但是無法保證上下游之間泥沙的沖淤平衡，因此要設計沖砂底孔。如果在設計中，無法找到齊全的水文、氣象資料，那么在進行舊壩改造時，需要讓攔河壩的寬度保持在一定范圍內，對于無孔壩，需要在其中設置閘門控制的沖砂孔，確保河床運行穩定。在一些丘陵山區地帶，河流高低落差較大，因此要設置多個小梯級攔河壩，在進行設計時，需要使用混凝土和漿砌石建設。對于灌溉區域比較小，經濟條件比較差的地區，這種工程量很小的梯級攔河壩有著很大的實用性。

（二）輸水工程的生態化設計

輸水工程建設生態化設計的要點主要有兩個方面，即排水量和引水量的合理設計。排水量的計算一定要確保結果的準確性，一般可以采用平均排除法進行計算。引水量在進行確定時，需要確保充足的資金與成熟的技術來進行規劃設計，否則很容易增加編制灌水模數圖的難度。在進行引水量設計時，一定要考慮到作物的最大蓄水量以及延續的時間長短來進行預算設計。

（三）輔助建筑物的生態化設計

水利工程建設中，水渠中的落差受到輔助建筑物很大的影響，輔助建筑物建設能夠有效解決平順泄流、消能等問題。在進行規劃設計時，一定要重視輔助建筑物中的陡坡和跌水。通常可以選擇標準要求較低的定型設計。比較偏僻的地區，交通條件比較差，就需要用土渡槽，也就是臺渠。通過增設擋土墻、反濾層，然后做好下水槽規劃設計，對增強雨水引流能力，避免渠道外側雨水的擴散，可以很大程度上提高工程建設的安全性。砌筑擋水墻，可以將雨水匯集，進行統一處理。

（四）生態河道的設計

河道的生態化設計中，需要對河道的斷面、平面以及護岸和河床等進行設計。進行設計之前，首先要對設計工作有一個整體的把握，明確設計的總體思路，確認工程之后，完成工程立項，之后要對工程現場進行充分勘察，進行方案設計，對方案的合理性進行研究。在設計護岸時，多采用網格結構，雖然是硬性結構，但網格中間的孔，可以讓網格空間與土壤充分連接，其中還可以種植綠色植物，在美化生態的同時，還能起到一定的護欄作用，將河道的生態性和整體性有效地結合。為進一步增強河道的抗沖蝕能力，還可以根據不同河道的情況，設計不同的網格結構，如斜式護岸、立式駁岸以及直立式結構等。

五、水利工程建筑生態化設計要點

水利工程建筑的生態化設計中，設計人員在進行方案設計時需要注意充分考察當地的生態環境，科學有效地利用水力資源，實現水利工程經濟效益與環境效益的最大化。在考察生態環境，做好設計前期工作過程中，多數設計人員會忽視水文學對水利工程生態化設計的重要作用。在水利工程建筑的生態化設計中，一定要充分考量工程可能對河流造成的影響，保護水流資源，保證水資源科學、合理地有效利用，實現水利工程的可持續發展。目前水利工程生態化設計的規范標準并不統一，因此需要設計人員提升自身素養，充分理解生態理念對水利工程建筑設計的重要意義。在設計工作中，做到遵循自然規律，不斷優化設計方案，實現工程建設和生態環境的平衡。

六、結束語

綜上所述，傳統的水利工程在施工過程中，給區域生態造成了極大破壞的現象。現代化的發展思路下，水利工程規劃設計，需要積極融入生態設計的理念，以保障水利工程在投入使用后，能夠在維持原有生態系統平衡的基礎上，保持最為理想的運行狀態，發揮其良好的經濟、社會和生態效益。