生態(tài)水利工程的設(shè)計原則

1、生態(tài)水利工程的設(shè)計原則水利工程對河流生態(tài)的脅迫問題分析近數(shù) X 年來，我國的水利水電事業(yè)得以蓬勃發(fā)展， 水利工程對社會發(fā)展和經(jīng)濟(jì)崛起起到了巨大作用， 但是與此同時， 水利工程也對我國的河流生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大干擾和脅迫。 其主要表現(xiàn)主要為以下兩點:第一，造成了自然河流渠道化，主要包括河流形態(tài)的直線化、河道橫斷面的幾何化、 河流構(gòu)成材料的硬質(zhì)化三個方面， 很多曲折的河流變成直線人工河流， 本來形狀復(fù)雜的河流結(jié)構(gòu)成為了規(guī)則的幾何斷面，河流“柔軟”的河床和邊坡成為了混凝土等硬質(zhì)材料。第二，自然河流非連續(xù)化。 水利工程通常都需要筑壩蓄水， 因此造成了河流非連續(xù)化，一個本來流動的生態(tài)河流變成了靜止的人工湖

2、泊， 河流的諸多條件和指標(biāo)發(fā)生了重大變化， 原來的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了巨大改變， 諸如庫區(qū)的農(nóng)田、森林被淹， 陸生動物不得不遷徙，而下游的環(huán)境也會因為河流的截停受到影響， 此外水庫可能引發(fā)河流營養(yǎng)物質(zhì)的發(fā)生變化，改變水文周期，造成了整個生態(tài)條件的大幅改變，改變了動植物原先賴以生存的基礎(chǔ)環(huán)境， 對整個生態(tài)的健康帶來不良影響。 面對著水利工程對于河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫問題， 我們應(yīng)選擇正視問題并尋求積極策略，而不是采取回避的態(tài)度。過去，傳統(tǒng)的水利工程學(xué)主要強(qiáng)調(diào)通過水工建筑物的建設(shè)， 來改造河流以滿足人們水資源利用和防止水患等需求。而事實告訴我們， 傳統(tǒng)的水利工程在滿足人的需求的時候，往往忽視了生態(tài)系統(tǒng)本身的

3、需求。而從人類的長遠(yuǎn)利益來看，生態(tài)系統(tǒng)功能的退化將帶來災(zāi)難性的后果。而科學(xué)的水利工程規(guī)劃設(shè)計一定是建立在兼顧生態(tài)系統(tǒng)健康需求和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求間的平衡之上的，我們在滿足人類需求的同時，也需要兼顧河流生態(tài)系統(tǒng)的健康。生態(tài)水利工程的設(shè)計原則研究當(dāng)前，生態(tài)水利工程學(xué)作為新興學(xué)科， 越來越被人們重視和推崇，其理論核心旨在于尋求人類社會需求與生態(tài)系統(tǒng)健康需求間的平衡之上進(jìn)行水利工程的建設(shè)， 生態(tài)水利工程的內(nèi)涵就是進(jìn)行水利建設(shè)的同時兼顧生態(tài)修復(fù)。當(dāng)前，生態(tài)水利工程與清潔生產(chǎn)、傳統(tǒng)治污、資源管理和環(huán)境立法等一起成為了河流生態(tài)建設(shè)的重要手段。 生態(tài)水利工程學(xué)的崛起為我國生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計構(gòu)建起了基本的原則

4、，歸納而言，應(yīng)該包括如下四大原則 :2 1 堅持安全性與經(jīng)濟(jì)性原則眾所周知，作為一種綜合性的系統(tǒng)工程， 生態(tài)水利工程既要滿足人們包括供水供電、防洪灌溉、旅游和航運等需求，又要兼顧河流的可持續(xù)性生態(tài)健康需求。 生態(tài)水利工程需要符合水利工程學(xué)和生態(tài)學(xué)兩門學(xué)科的原理。工程設(shè)施設(shè)計必須尊重工程力學(xué)和水文學(xué)的規(guī)律，以保障其工程的穩(wěn)定、 安全和耐久性， 工程設(shè)施應(yīng)承受得起設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定內(nèi)的侵蝕、干旱、風(fēng)暴、洪水、冰凍等復(fù)雜情況的荷載，同時，工程設(shè)計必須尊重河流地貌學(xué)原理，在設(shè)計河流橫、縱斷面時，充分考慮河勢力變化，重視泥沙淤積、輸移和沖刷、侵蝕等情況對工程的影響，確保工程設(shè)施的耐久性。對工程的經(jīng)濟(jì)性分析，應(yīng)

5、堅持風(fēng)險最小和效益最大原則， 應(yīng)重視河流生態(tài)系統(tǒng)的長期監(jiān)測與評估工作，充分利用生態(tài)自我恢復(fù)功能，力爭取得“投入小、產(chǎn)出大”的局面。2 2 堅持提高河流空間異質(zhì)性原則生物群落研究表明， 非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性與生物群落的多樣性關(guān)系密切，一個區(qū)域的空間異質(zhì)性越高，就意味著其能允許更多物種共存。反之，空間異質(zhì)性越低，就意味著生物群落的多樣性越差，生態(tài)系統(tǒng)就越退化。 河流形態(tài)異質(zhì)性造就了豐富的生境多樣性，形成了河流生物群落多樣性。 由于人類的水利工程導(dǎo)致了自然河流的非連續(xù)化和渠道化，使河流生境變得單一，生態(tài)系統(tǒng)退化。生態(tài)水利工程就是要盡可能地提高河流形態(tài)異質(zhì)性，使其河流符合地貌學(xué)原理， 創(chuàng)造條件提高或

6、者回復(fù)生物群落多樣性。在我們的生態(tài)水利工程建設(shè)過程中，生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)確定后，就要對河流地貌情況進(jìn)行勘查與評估，構(gòu)建河流地貌數(shù)據(jù)庫。 并對河流生物進(jìn)行調(diào)查， 包括各物種的分布情況和規(guī)模，構(gòu)建生物資源數(shù)據(jù)庫。在河流生物和地貌調(diào)查中，應(yīng)該充分使用遙感技術(shù)和和地理信息系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)工具，掌握詳細(xì)的河流信息，并在此基礎(chǔ)上確定環(huán)境與生物之間的依存關(guān)系。2 3 堅持生態(tài)自我組織和恢復(fù)原則自然生態(tài)系統(tǒng)的一個重要特征就是其具有自組織功能，具體體現(xiàn)為自然生態(tài)系統(tǒng)的自我設(shè)計和自我恢復(fù)功能。自組織的原理核心是自然選擇，即與生態(tài)系統(tǒng)友好的物種，往往可以做到適者生存，承受自然條件的考驗而存活下來。 在某種意義上來說， 生態(tài)

7、工程的核心本質(zhì)就是對自組織功能實施維護(hù)和管理。一旦將自組織原來運用于生態(tài)水利工程之后，生態(tài)水利工程的設(shè)計與傳統(tǒng)意義上的水利工程設(shè)計就有了顯著區(qū)別。比如一個傳統(tǒng)意義的大壩工程設(shè)計， 其建筑物的材料強(qiáng)度和幾何特征都完全由人掌控，其具備人類工作和活動所需的功能。而生態(tài)水利工程則不同， 其在某種意義來說是一種輔助性和指導(dǎo)性的設(shè)計。依照生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能，由自然界選擇友好型物種，構(gòu)建合理的生態(tài)結(jié)構(gòu)， 從而實現(xiàn)生態(tài)設(shè)計。 既往生態(tài)工程的成功案例無不驗證了一個道理 :在生態(tài)工程的構(gòu)建當(dāng)中，人與自然的貢獻(xiàn)各占一半。以前，我們的傳統(tǒng)水利工程的設(shè)計主要考慮的是如何對自然河流進(jìn)行有效控制，而生態(tài)水利工程的設(shè)計，

8、就要求工程師樹立起人與自然和諧相處的新工程理念， 放棄過去那種控制自然界的想法。 無數(shù)事實告訴我們，想依靠人力和技術(shù)對大自然進(jìn)行控制是不科學(xué)的， 也是不可能實現(xiàn)的。我們在進(jìn)行生態(tài)水利工程設(shè)計時， 要充分考慮和利用生態(tài)系統(tǒng)自組織功能， 因地制宜地進(jìn)行工程設(shè)計。 只有充分考慮每一條河流的自然屬性與美學(xué)價值，才能真正找到最佳的工程設(shè)計方案。2 4 堅持監(jiān)測反饋原則眾所周知，生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建是一個漫長的過程， 因此河流修復(fù)工程需要用較長的時間來完成， 任何期望短期湊效來實現(xiàn)河流修復(fù)都是不現(xiàn)實的。因此， 我們在進(jìn)行生態(tài)水利工程設(shè)計時，要力求構(gòu)建一個可持續(xù)的健康生態(tài)系統(tǒng)。 我們要充分認(rèn)識到人類社會系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)都是流動性的， 在時空之上都存在著各種不確定性。 除了自然生態(tài)的自我系統(tǒng)演替和進(jìn)化之外， 人類社會系統(tǒng)的變化也會干擾生態(tài)系