生态水利工程的规划设计研究

摘 要：生态水利工程是水利工程学与生态学相结合的新学科。在生态日渐恶化的今天，发展生态水利工程是顺应时代的必然选择。我国生态水利工程处在起步较慢的状态。在这种情况下，要对我国目前的生态水利现状进行反思，并进一步地探索出符合我国具体国情的生态水利工程。

关键词：生态水利工程；规划设计；生态水文

现代社会中，水利工程在防洪、发电、灌溉、养殖、航运等方面都扮演着无可替代的角色，在保障经济平稳发展、人民生活安定方面发挥着巨大的作用。然而，这种人为的改变地貌的方式同时也对生态环境有着双重影响。因而水利工程建设需要与生态环境保护结合起来，即建设并发展生态水利工程。

1 生态水利工程的内容

生态水利工程以水利工程为侧重，同时包括水利工程和生态学两方面内容[2]。其学科基础为工程力学和水文学，同时兼顾生态学。该学科利用生态学的一些理论和方法进行设计，使工程水利建设既能够满足人们生活生产的实际需要又能够保证水域乃至整个生态系统能够健康可持续地发展下去。生态水利工程的内涵主要是：对于准备新建的水利工程，在进行传统水利工程建设的同时要十分注意结合河流生态系统的恢复和保持；对于已经修建完成的水利工程，要对受到危害或者严重破坏的河流进行生态系统的恢复和保护。

2 我国当前生态水利工程建设

2.1 生态防洪工程建设

生态防洪工程建设主要有河道堤防建设和城市防洪工程与城市景观一体性建设。生态防洪工程在河道堤防建设中要求不仅要满足传统河道堤防的排涝、防洪、航运、灌溉等的需要，同时要注意水与周边环境、水生物的关系。而在城市防洪工程建设中除了要考虑防洪，同时在设计中还要与城市环境融为一体，达到美化、绿化、亮化的目的。

2.2 生态开源工程建设

我国生态开源工程主要有水库汛限水位的提高即洪水资源化工程、涵养水源工程和地下水源工程建设。我国目前现有水库8.5万座。其中有的水库在建设时所用的依据为“75·8”暴雨，100年一遇设计，1000年或2000年一遇校核[3]。在我国加大对病险水库除险加固力度后，这些水库的汛限水位都相应提高。可以利用洪水资源达到缓解水资源的供需矛盾，同时也能更有效地恢复库区水的生态平衡。

生态水利建设的主要措施就是涵养水源。依靠自然的力量对已经退化的生态进行自我修复。这也是符合我国生态建设任务和我国基本国情的一项工程。

2.3 生态环境工程建设

生态环境工程建设主要有跨流域调水工程和生态补水工程。通过跨流域调水的方式即全流域合理配置和统一调度，黄河自2000年起已有10余年实现了大旱不断流。博斯腾湖下游经塔里木河连续3年4次的调水，干枯20多年的大西海子水库又重新过流。黑河自2000年分水成功至2008年累计跨省际分水88亿立方米。因黑河的水源补给内蒙古阿拉善盟额济纳地区被誉为活化石的胡杨林面积由原来的39万亩增加到44万亩。胡杨林保护区内的植被覆盖率因此提高了30%，已达到70%以上。

生态补水工程主要是实施水源调度向湖库补水，从而满足鱼类、水生植物、浮游生物和鸟类生态链最低用水需求，进而缓解因干旱引起的河库干枯情况及工农业及生活污水等未经任何处理即排入河库造成水资源污染而引起的生态问题。

3 生态水利工程设计所本循的基本原则

3.1 工程安全性与经济性原则

生态水利工程不仅要满足人类生产生活需要同时也要可持续发展，既要符合水利工程学原理也要符合生态学原理[4]。工程在设计时必须遵循水文学及工程力学的规律从而确保工程的质量及安全。从生态学的角度分析，要遵循风险小而收益大的经济性原则。因而在设计时要注重生态系统的长期定点监测和评估，并能合理地利用生态系统的自我恢复能力，力争在最小的投入上取得最大的收益。

3.2 生态系统自设计、自我恢复原则

生态系统的可持续性表现之一为生态系统的自组织性。而自组织的机理是物种的自然选择。这种功能发生在生态系统的种群之间，经受住自然考验的物种被留存下来，并寻找到相应的能源和适应的条件。这样生态环境就可以支持一个种群能够具有足够的数量并进行繁殖。生态水利工程在设计时要依靠这种生态功能，利用这种自然界已经选择合适物种并形成的合理结构来完成。

3.3 设计要遵循景观尺度和整体性的原则

生态水利工程设计和管理要在大景观尺度、长期和可持续的基础上进行。而在小范围的生态修复上不仅效率低并且不易成功。因而河流的生态修复要在大的景观尺度上开展。除此之外，生态水利工程要从生态系统的结构与功能出发，充分考虑到生态系统各要素之间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的方法。而不能是 “头痛医头，脚痛医脚”的仅仅修复单一动物或河岸植被的局域性方法。此外，还要注重水域和生态环境的易变性、流动性及随机性的特点，以及生态环境边境的动态扩展问题。

3.4 生态水利工程设计要循序反馈调整式的原则

生态水利工程设计主要是对成熟的河流生态系统进行模仿，尽最大限度地形成一个人工参与下的健康、可持续的河流生态系统。河流生态的修复工程，并不是将之恢复到没有人类干扰的河流原始状态，可以理解为这种河流生态系统恢复是力争使生态变量是现有科学水平可以达到的最优值。从而避免河流生态系统在人类活动的胁迫下进一步的恶化。考虑到生态系统和人类社会系统在时间与空间上常具有不确定性，生态水利工程的设计就不能如传统水利工程那样进行确定的设计，应按照“设计-执行（包括管理）-监测-评估-调整”的流程反复循环进行设计。能够充分调动科学家、管理者、当地居民及社会各界的积极性，提高设计的科学性与实用性。

4 生态水利工程设计的基本理论与方法

4.1 水文过程的分析与计算要基于生态水文与工程水文

当前的工程设计中应用生态水文的设计并不多。这与从事二者工作的人员分属于不同领域有关，且生态水文的工作者并不从事实际的水利工程，因而在设计上往往会脱离实际情况。而生态水利工程服务对象非常广泛，如林业、草原、农业、消防等。在设计时必须清楚生态目标对水源的要求和规律，才能使生态水利工程更科学更实用。

4.2 识别生态水利工程可能会影响的关键生态敏感目标

生态水利工程在设计时要准确地识别出工程所直接和间接影响的生态目标，并在工程规划阶段就予以考虑并提出初步的解决方案。同时还要注意在设计中对流域生态敏感点加以考虑。

4.3 注重于环境工程设计的有机结合

生态水利工程设计要和环境科学与工程的理论技术进行有机的结合，达到水量与水质能够同步科学配置，尤其是要与水污染防治工程的有机结合。水利工程的水量一般较大且随季节变化的非常明显，因而生态水利工程设计在实施时可能会存在较大的挑战与阻力。为了克服这种困难，施工时要因地制宜地制定出合理的方案，保证工程的顺利实施。

5 结束语

我国当前正是水利水电的高潮建设时期。生态水利工程将水利工程与生态学结合起来，不仅满足人类社会的需要同时也保证了水域生态系统能够可持续健康的发展，是一门能促进人与自然和谐相处的学科。

参考文献

[1]蒋振华.我国现阶段生态水利工程学的发展[J].中国科学工程，2009.

[2]李思静.生态水利工程的设计原则[J].中国科学工程，2011.

[3]周向伟.浅议生态水利工程规划设计的基本原则[J].浙江大学学报，2010.

[4]邵蕾，李丽.浅谈生态水利工程的规划设计基本原则[J].民营科技，2011（8）：245-246.

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