摘 要:按照理論聯系實際的方法與“為什么,是什么,怎么辦”的思路,概述生態水利建設的定義、優點及挑戰,并以某市為例進行實證分析。該市通過一系列有力舉措,注重建設的長期規劃,加強施工過程的控制,因地制宜開發水資源,配置水資源網絡體系,并在實踐中不斷提升理論,形成生態水利建設良性發展格局,較好地解決了之前存在的問題,生態水利建設呈現良好發展勢頭。
關鍵詞:生態水利建設;千島湖;倫理挑戰;水資源開發利用
中圖分類號:TV22" " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼:A" " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號:2096-6903(2024)04-0099-03
0 引言
隨著經濟的飛速發展,人類的生產生活對生態環境的影響日益嚴重,生態環境保護被擺在了日益突出的位置。其中生態水利建設也因此受到了越來越多的科研工作者及生態建設者的關注。
本文按照理論聯系實際的研究方法,以推進生態水利建設有效對策分析為研究主題,在簡要介紹相關概念的基礎上,著重以某市為例介紹了其在生態水利建設中好的做法,從4個方面重點論述了推進生態水利建設的有效對策,希望起到拋磚引玉的作用。
1 生態水利建設的主要內容
1.1 生態水利建設的定義
生態水利建設有兩層含義:一是在水利建設中按照生態環境保護總體框架進行施工規劃與設計,使得水利工程不對生態環境產生明顯的負面影響。二是水利建設有利于當地及周邊的生態環境建設,對于豐富水網建設、促進大氣凈化等方面具有重要的作用[1]。
1.2 生態水利建設的益處
生態水利建設以產生綠色能源為主,比如選擇合適的發電方式水力發電,就不會對水利設施所處位置及周邊的大氣、水源、土壤等產生不利影響,并可以在長遠上為生物多樣化發展、減少土地荒漠化奠定堅實基礎,在我國內陸干旱區這一效益更為明顯[2]。
1.3 當前生態水利建設面臨的挑戰
1.3.1 人與社會倫理的挑戰
以怒江為例,這資金沒有開發水電站,在有規劃的情況下,環保專家認為要保護最后一個流域的處女地,但怒江流域的老百姓及當地政府希望早日開發怒江,為通公路、通電力、通人氣帶來資金與人力支持,促進經濟社會發展。歸根結底最核心的矛盾就是環境保護和當地人民建設家鄉的矛盾[3]。
1.3.2 人與自然倫理的挑戰
主要體現在以下3點:一是會對生態環境造成影響,比如造成上游水流放緩,影響水體自凈能力,造成水生動植物種群數降低,對洄游魚類造成毀滅性打擊。且大型生態水利工程可能會引起水文、地質變化。二是會對周邊城市及鄉村造成影響,比如庫區蓄水,淹沒耕地、城鎮、鄉村、自然和文化景觀,甚至會造成庫區大規模移民。三是對下游地區的水資源占用,跨境河流相關地區常因為這種事情產生矛盾。
2 生態水利建設現狀分析
2.1 某市生態水利情況
生態水利建設根據不同地區的地理地貌、人口密度、山川水文等條件的不同而有很大差異,因此不能一概而論,必須堅持具體問題具體分析的原則。
以南方某市為例進行分析,該市生態水利資源極其豐富,千島湖水質整體保持平穩態勢,平均水質為Ⅲ類,湖區自凈能力較強,主要污染指標從入湖口至出湖口基本趨于逐步下降,透明度逐步上升。湖區綜合營養狀態指數為29.5,仍屬貧營養水平[4]。青山水庫水質經過數年治理但成效并不明顯,水質劣于Ⅴ類,未能達到水功能區目標水質Ⅲ類要求,主要超標指標為總氮和總磷。庫區綜合營養狀態指數為57.0,屬輕度富營養水平。京杭大運河某市段水質類別較為平穩,溶解氧、氨氮指標較處于好轉趨勢,但溶解氧濃度仍然較低,總磷指標稍有下降,高錳酸鹽指標基本不變。
2.2 生態水利建設現狀
2.2.1 合理選址建設水庫
為解決生態水利方面存在的問題,某市修建了新安江水庫,形成了著名的千島湖景區,也修建了新豐江水庫。這兩座水庫也是目前水利工程實踐改善生態環境的最著名的例證。水庫建成后一般在庫區會形成特定的水生生物優勢種群,這些種群多喜歡大水深、小流速的靜水環境。水庫蓄水后會淹沒河道周邊大大小小的封閉水域,通常稱為死水潭,這種水域恰恰是各種有害昆蟲(比如蚊子、蛾子、蟑螂等)幼蟲喜歡的生存環境[5]。
2.2.2 人為泄洪保護河谷生態林草
河谷生態林草是河流生態系統的重要組成部分,河谷林中許多植物的繁殖需要依靠洪水。某市正是利用這點進行了充分發揮生態水利建設的優勢。出現洪水時,種子隨著水流漂向下游,等到洪水退去之后生根發芽。當然這種洪水指的是常遇洪水,而不是會造成災害的大洪水。但是遇到水較量小的年份,不發生常遇洪水,這一年的植物就難以繁殖。修建了水庫之后就可以利用水庫的蓄水量,根據植物漂種繁殖的要求在某些年份人為制造洪水下泄,以保證河谷林草的正常繁殖。
2.2.3 開展水利環境基礎設施改造
在生態水利建設,配合進行水利環境基礎設施改造,完成清水河道建設169.4 km,超計劃41%,累計完成715.38 km,超計劃8%[6]。共完成了 51條河道的綜合整治任務、13條河段的水生生態系統恢復示范工程建設,開展了河道水環境狀況的突擊檢查,有效改善了某市內河的水環境衛生。
3 推進生態水利建設的有效對策
3.1 注重建設的前期規劃
3.1.1 消除規模的不確定性
規模依賴于對未來的預測,根據預測的結果,可確定工程的防洪庫容、供水量、發電量等參數。為了達成這些參數需要的庫容和裝機,羅列出工程規模方案組合,根據不同方案組合的經濟評價指標和財務評價指標選定采用的工程規模。
3.1.2 消除審查的不確定性
可根據城市的不同等級劃分不同的標準,劃分不同的防洪庫容。比如根據不同縣城人口、位置、在省市中的重要性等方面的不同,防洪標準在20~50年中選擇。根據縣城所處河流的不同流域、河流大小、洪水洪峰值和洪量值等的不同,綜合確定防洪庫容。
由于同一河流不同地點的河道過水能力(能讓多少水安全流過而不漫出河道的能力)的不同,洪水流量相應不同。比如上游河道較深,最大可以通過的洪水流量較大;下游河道較寬淺,泥沙淤積嚴重,相應的可以通過的洪水流量較小,這就造成了同一場洪水流到兩個城市產生不一樣后果的現象。
3.1.3 考慮對灌溉的影響
對農作物灌溉的影響也是生態水利建設必須考慮的因素。根據灌區面積不同、高效節水灌溉比例不同、種植業結構不同(種植的不同作物的種類)、灌溉制度不同(作物每次的灌溉時間,每次的灌水量)、灌溉定額不同(每畝地的灌水量)、灌溉水利用系數不同等,導致不可能有一個通用的模板來進行灌溉任務的規劃設計工作,因此生態水利建設必須按照因地制宜的原則,綜合考量其對灌溉產生的影響。
3.1.4 考慮對發電的影響
發電同灌溉一樣,需要綜合分析研判河流流量不同、縱坡不同、水頭損失不同、單位功率投資不同、單位電度投資不同、電網對電力需求不同、水庫調節能力不同等因素,不可能有一個通用模板來進行發電任務的規劃設計工作,也是必須在實踐中做到具體問題具體分析。
3.2 加強施工過程的控制
3.2.1 加強施工過程的安全控制
要建立健全安全管理體系,制定安全監督制,明確安全獎懲責任制,濃厚安全文化氛圍。要綜合評估施工地點地質情況,防止發生塌陷、泥石流、堰塞湖等較大地質安全問題。要全面把握施工現場管理要求,落實人員車輛定位定崗,確保各負其責各管所轄。從嚴落實環境安全要求,杜絕在生態水利建設過程中帶來重大環境污染問題。
3.2.2 加強施工過程的質量控制
從嚴把握質量安全管理體系、職業健康安全管理體系和環境管理體系的相關要求,建立PDCA閉環管理機制,通過嚴把審批關、采購關、驗收關等形式,確保材料質量符合相關要求。針對人員專業素質不一的實際,施工過程質量控制可采取互審互評、交叉把關、外請專家、強化培訓等方式予以解決。
3.2.3 加強施工過程的合同管理
在工程進度、對環境影響、負面清單等方面做到嚴格按照合同辦事,確保在法律框架和契約精神下運行。要精通相關條款的具體規定,切實將合同中涉及的風險點問題做到嚴細深實,切實將安全隱患消滅在萌芽狀態。
3.3 因地制宜開發水資源
3.3.1 準確確定待開發水資源地點的水量
準確測定取水點的水量是保證生態水利建設用水安全的重要前提。“季節”影響水量測定,而大部分南方地區,特別是東南地區、華南地區旱季、雨季分明。雨季的水量大而無需測定,主要在旱季時進行水量測定,如果旱季水量充足且滿足項目用水需求,便可列入備選取水點。備選的取水點再經雨季時的水質測定,那些水質最好最穩定的備選取水點便成為了項目地真正取水點。之所以在雨季時測定水質情況,是因為雨季水質影響水處理設施的選取。
3.3.2 待開發水資源的選址條件
一般來說,對待開發水資源選址要考慮3大條件,分別是水質、水量、成本。
水質方面,不考慮其他因素的情況下,一般是海拔越高,受人類、動物活動污染的就越少,水質就更為優質;海拔越低,溪流匯集的水越多,水量越充足。
根據項目考慮水量和水質的側重情況,賦予不同的權重予以綜合評價,必要時可以將水量和水質值用字母表示出來,作為自變量,通過設置因變量,制定目標函數。通過遺傳算法、粒子群算法、蟻群算法、差分算法、模擬退火算法等,通過局部尋優和全局尋優,不斷逼近最優值,找到相應的水量與水質最佳取值,確定最后的待開發水資源海拔高度。實踐中還需要考慮離項目地的遠近,一般來說在其他條件不變化的情況下,離項目地越近,其取水成本越低。
3.3.3 待開發水資源選址原則
水質、水量、成本3個條件很難同時滿足,所以只能分清主次綜合考慮。以某市為例,在生態水利建設中確定待開發水資源過程中的選址原則主要有以下2個方面:一是取水點的水量能滿足項目地用水需求,二是取水點位置靠近項目地且周圍能建水處理設備間。滿足以上兩個原則的前提下,選擇位置相對更高的取水點,因為取水點的水量測定是選址的核心關鍵。
水系和雨水在原始森林中經土壤毛細管滲濾處理后經地下徑流匯入溪流,水質清澈。不過由于溪水在流動過程中難免會有被二次污染的情況,再加上雨天經地表徑流入溪流中的雨水也會污染原本溪流中的水,造成溪流中的水質不穩定。
3.3.4 準確確定原水凈化方法
為了獲取穩定水質的生活用水,從溪流中抽取的原水必須經過凈化處理。通過對原水的水質檢測得知,原水主要以懸浮的無機物及少量的有機物為主,細菌比較少,水的硬度較小,微量元素及礦物質含量均在生活飲用水允許的范圍內。即原水濁度大于5 NTU,色度小于5度,就是不合格的水質,應堅決摒棄掉。
通過分析得出結論:原水需要降低濁度及殺菌消毒處理,經過經濟性及適用性對比后,決定采用硅藻土壓力過濾系統處理原水。該系統由預處理部分、硅藻土過濾部分、消毒部分組成。
3.4 配置水資源網絡體系
一般來說,水資源配置方法主要有兩種:一是建設水資源配置骨干項目,二是加強重點水源和城市應急備用水源工程建設。防洪提升工程建設主要有4個要點:一是解決防汛薄弱環節,二是加快防洪控制性樞紐工程建設和中小河流治理,三是實現病險水庫除險加固,四是全面推進堤防河蓄滯洪區建設。水源保護建設要點主要有兩點,一是加強水源涵養區保護修復,二是加大重點河湖保護和綜合治理力度。
4 結束語
本文緊密結合當前生態水利建設的最新發展趨勢,在介紹生態水利建設相關概念的基礎上,重點以某市為例,介紹了其在生態水利建設方面的先進經驗,最后提出了推動生態水利建設的有效舉措。
在實際應用過程中,需要按照具體問題具體分析的原則,合理確定相應對策。針對不同的應用場景,提出具體的應用策略,并結合人工智能、大數據、云計算、區塊鏈等最新信息技術,在生態水利建設選址、動態管控、信息支持等方面融入更多科技化智能化元素,最大程度提升工作效率。
參考文獻
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[5] 李維.建設生態水利,推進綠色發展[C]//中國水利經濟研究會,水利部發展研究中心,南京水利科學研究院,河海大學.建設生態水利 推進綠色發展論文集.江蘇省連云港市臨洪水利工程管理處,2018:5.
[6] 朱貴有,徐強,盧炳珩.新形勢下如何推進生態水利工程建設[J].農村實用技術,2020(5):174-175.
收稿日期:2023-12-20
作者簡介:侯冠(1986—),男,河南商丘人,碩士研究生,工程師,研究方向:水利工程。