試論生態水利工程的基本設計原則

楊欣欣

赤峰市阿魯科爾沁旗水利局

1 引言

在傳統水利工程學中，人們大多都是側重于自身需求，對生態環境方面有所忽視，造成更大范圍的生態環境問題。社會各界在對生態環境存在的諸多問題進行反思后，旨在進一步促進我國生態水利工程發展。生態水利就是以持續發展作為理念，通過多種多樣的技術形式，適當轉變過往的粗放式建筑形式，將實際水利工程和生態工程有機融合，以此實現社會和生態環境的共同發展。

2 生態水利工程概述

2.1 生態水利工程分類

以消除水源隱患及開發國家水資源作為目的生態水利工程，需建造相應堤壩、水壩等各類水工建筑物，這些設施設備對實現生態水利工程目標要求發揮著十分重要的作用。我國生態水利工程中，對相關工程建設進行了以下分類：第一類，服務于農田方面的水利工程，譬如小浪底工程等；第二類是能夠有效起到防洪作用方面的水利工程，譬如長江三峽工程等。

2.2 生態水利工程的功能

首先，生態水利工程可有效提升河道蓄水能力，同時還能夠最大限度地滿足城鎮居民日常生活用水及農業用水等。隨著社會經濟不斷地發展和社會進步，人口數量也越來越多，對國家水資源需求不斷激增。因此，諸多地方政府都需要在各自河流區域構建出不同類型水利工程控制設備等，對當地水資源進行合理科學的調節和利用。在此基礎上，才可有效提高河道蓄水能力，并且可以滿足日常生活用水及農田用水需求等。其次，中國水利工程建設經濟效益日益突增。除以上基本功能外，在汛期，水利工程還可以進行發電和航運，水利工程的經濟效益變得非常可觀。最后，我國生態水利工程項目建設，在防洪排澇效果方面也有極其重要的作用。

在人們日常生活及生產活動過程當中，水是極為寶貴的資源，但真正可以獲得運用的水資源卻只占據地球總水量比較少的一部分，無法滿足人們對水資源的需求，水資源能夠進一步地促進我國經濟、社會發展，共同形成良好效益。從生態角度而言，水的存在也具有比較積極作用。通過合理地支配、調節水資源，可以保證河流在長時間之內處在一種穩定運行狀態中，可有效緩解汛期、旱期的隨機性，從而減少洪災或斷流等災害問題的出現。同時水可以被儲存在蓄水庫中，對雜質污物進行沉淀。在干旱及半干旱的地區，倘若水分充足，就可使得當地生態環境進行改善，有效促進我國社會、經濟進步以及發展。為了讓水源一直處到平穩狀態當中，就應當不斷地進行水利工程的建設，如此一來，才能夠有效防止旱澇災害情況的發生，并且能夠通過合理調節以及分配我國水量這一形式，使得人民群眾的日常生活及生產過程充分得到滿足。

3 生態水利工程的基本設計原則

3.1 整體性原則

在有效修復河流生態系統過程當中，倘若只是小范圍進行短時間修復工作，生態效率就很難得到提高，修復效果也會大大降低。因此，相關設計人員在設計生態水利工程過程當中，從大范圍入手才能確保生態效率得到恢復，修復效果也能顯著提升。

整體而言，就是依托于生態系統功能和結構，在各種要素相互產生作用基礎上，進一步地制定河流生態體系的修復措施。該措施應當擁有著非常強的綜合性。生態學領域下，景觀尺度涵蓋時間以及空間這兩方面。在修復河流過程當中，應當運用到大尺度的景觀，原因如下：第一，水域生態體系就是由許多子系統構成的，主要包括人造工程和生物系統設施等。上述系統和生物系統充分融合，進一步構建出整個生態體系。倘若我國水域系統遭到破壞，只是從河道展開生態修復的工作，非常難以實現預期修復效果，相關設計人員應當依賴綜合因素間作用，進一步地制定可靠修復措施。第二，展開生態系統修復時，需充分考慮河流生態環境流動性及隨機性等特性，這些特征會直接影響到當地生物種群發展。第三，相關設計人員設計過程中，盡量兼顧我國河流生態體系開放性。生態體系本身就可與周圍生態系統展開物質交換，只是對河流展開生態修復工作很難以實現修復效果。第四，河流生態修復需花費時間。相關設計人員應做好準備，對河流修復加強管理和檢測。

3.2 充分運用生態系統自我修復原則

與以往傳統水利工程相比，生態水利工程不僅需考慮傳統水利工程相關原則，還需兼顧到生態系統自我修復能力，促進生態系統的可持續發展。為了有效實現上述要求，只依靠人工建筑物是無法完成的。實際上，任何生態圈的形成均是經過長時間自然物競天擇，各方面因素綜合作用引發的效果，生態體系通常有著非常強的自我修復能力。因此，生態水利工程設計過程中需充分利用自我修復這一功能，否則只是憑借人為力量，大概率會出現生態惡化等情況。現實中的良好的途徑是將人為力量和自然力量充分結合，使用生態系統當中的組織功能，由自然選擇合適物種。在此模式下，可有效提高生態系統修復效果的同時顯著節約成本。

3.3 保持河流環境多元化的原則

在河流中不僅有水，還有諸多動植物。水利工程建設過程中，會進一步地影響到動植物生存，極有可能會使得河流中生物沒有生存空間。因此在建設水利工程過程中，需要盡量地保證河流環境的多樣化，在河流當中不同類型的生物都會具有一定的生存空間。在生態系統當中，由水、固體及氣體三者相互作用，進一步地形成多樣化的河流環境，水利工程建設過程會影響到河流當中的水質以及水流量。隨著水利工程建設規模增大，很多河流會由于因水利工程建設而形成斷流等狀態，使得原本連續河道逐漸變成水庫，進而出現環境單一化情形，對某些需要洄游的魚類極為不利。此狀況若長期存在，導致部分魚類會因河流環境改變，而引發族群滅絕。相關設計人員應避免出現類似情況，在建設水利工程時因地制宜、最大限度地保持原始河流生態環境，為廣大物種提供繁殖、生存環境。

3.4 符合反饋調整式的設計原則

生態系統遭到破壞的速度要比恢復速度快許多，因此在建設完成一項水利工程后，河流的生態環境恢復時間比較漫長。只有經歷長期恢復之后，才可使生態系統中的生物多樣性及結構多樣性等都得到良好恢復，只有當河流的生態系統當中的結構變得多樣化，才可有效提升河流的抗逆性，有助于獲得河流的穩定發展。恢復過程當中，若沒有人類干預，會需要更長的年限，甚至會導致部分生物滅絕，為盡快恢復生態系統，需要有效調整河流環境中的信息反饋，提升其恢復速度。

3.5 安全與經濟性原則

任何工程建設都需以安全性原則為首要原則，其次才是經濟性原則。安全性的原則就是工程在竣工后承受自然災害的能力，譬如洪水以及風暴等災害，由于我國水利工程建設受一些施工環境的影響，在對其展開設計工作時，還需要適當地考慮有關河水變化和侵蝕等因素，從而使水利工程的設計變得合理，使得創建出的水利工程能夠耐用。經濟性原則就是因為生態水利工程具有較大的建造規模，規模越大成本就越高。因此，需要考慮因素也很多，需要綜合考慮各種因素，才能行之有效地制定相關方案，并有效選擇出成本較低的方案，最終有助于提升工程施工公司的經濟效益。

4 水利工程設計中實施生態理念的方法

4.1 充分做好準備工作

相關人員在設計生態水利工程過程中，需要和現場勘察工作人員一起到項目建設現場進行勘察，對工程項目施工現場具體狀況具有一個深入了解，確保勘察相關信息的精準性。從而為之后的設計工作提供重要參考依據。勘察內容主要包括生態水利建設工程的水文特質、地域環境、地勢地貌及當地氣候特點等。

4.2 加強河道改造工作

河道改造是水利工程建設的重要組成部分之一，應當加強對水利工程建設的河道改造工作。需要確定一個科學、合理的實施方案，嚴格按照國家可持續發展要求實施有效策略，進一步確保河道的有效發展。這樣，除可以有效實現社會經濟發展外，還可以確保一定的安全性。在對河道進行改造過程中，需要始終堅持生態平衡理念，通過推進岸邊保護工作、加強環境綠化工作等進一步改造河道。

4.3 做好堤岸建設

堤岸建設是水利工程的重點項目，在堤岸建設中也應保持生態理念。這就需要在建設之初，適當地轉變以往傳統的知識理念，對此地經濟發展的指標展開正確以及科學評估工作，這樣一來，才可以創建出來一個科學的生態環境，全面保護評價的體系，再根據這一生態指標和其地域環境的現狀，從而展開堤岸建設的工作，實現自然環境與經濟的協調發展，有效阻止生態水利工程破壞環境情況的發生。

5 結束語

綜上所述，對現有水利工程項目來說，水利工程建設可進一步促進社會經濟發展，但同時也不可避免地對自然環境產生破壞。由于我國生態水利工程的項目建設，使得水土流失情況不斷發生，大部分動植物生存、繁殖等面臨著嚴重威脅。修建的大型水利、大壩工程，會大大破壞廣大動植物生存環境，最終在長期作用下走向滅絕。相關設計人員在水利工程設計過程中，應有效結合到生態學相關理念，創建出來全新的生態水利工程，以此來實現生態環境免破壞和社會、經濟效益共存的目的，這對社會和生態持續發展具有重要的現實意義。