探討生態(tài)水利中的工程設(shè)計(jì)

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1、探討生態(tài)水利中的工程設(shè)計(jì)摘要：未來的水利工程在權(quán)衡社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求與生態(tài)系統(tǒng)健康需求這二者關(guān)系方面,似應(yīng)強(qiáng)調(diào)水利工程在滿足人類社會(huì)需求的同時(shí),兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)性。本文簡要分析生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的理論與技術(shù)路線?！　￡P(guān)鍵詞：生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)　　　　生態(tài)水利工程學(xué)是研究水利工程在滿足人類社會(huì)需求的同時(shí)，兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)健康與可持續(xù)性需求的原理與技術(shù)方法的工程學(xué)。生態(tài)水利工程的內(nèi)涵是:對于新建工程，是指進(jìn)行傳統(tǒng)水利建設(shè)的同時(shí)（如治河、防洪工程），兼顧河流生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)。對于已建工程，則是對于被嚴(yán)重干擾河流進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。生態(tài)水利工程將與傳統(tǒng)治污技術(shù)、清潔生產(chǎn)（生態(tài)產(chǎn)業(yè)）以及環(huán)境

2、立法和資源管理一起，成為河流生態(tài)建設(shè)的主要手段之一?！　∫?、水利工程與生態(tài)水利工程的區(qū)別　　水利工程可以理解為人類通過工程措施或行為實(shí)現(xiàn)水資源的再分配和利用。水利工程最初的作用是防洪、提供穩(wěn)定的水源、緩解或防止農(nóng)作物旱澇漬災(zāi)害、提供清潔能源（修建水電站）和水利旅游景點(diǎn)等，這主要體現(xiàn)了水利工程的資源性、經(jīng)濟(jì)性與社會(huì)性。筆者認(rèn)為生態(tài)水利工程是現(xiàn)代水利的標(biāo)志，至少應(yīng)包括以下兩個(gè)方面的科學(xué)內(nèi)涵:①生態(tài)水利工程的開發(fā)應(yīng)有明確的生態(tài)服務(wù)目標(biāo)與功能。在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)當(dāng)將生態(tài)系統(tǒng)健康過程的維持置于重要位置，并作為設(shè)計(jì)的制約因子，使水利工程能滿足適宜的生態(tài)水文過程要求。②生態(tài)水利工程應(yīng)強(qiáng)調(diào)工程選址、布局

3、、施工過程的環(huán)境友好性與經(jīng)濟(jì)性。防止在工程實(shí)施過程中產(chǎn)生巨大的環(huán)境成本和經(jīng)濟(jì)成本，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)保護(hù)的雙贏?！　《⑸鷳B(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本原則　　2.1工程安全性和經(jīng)濟(jì)性原則　　生態(tài)水利工程既要符合水利工程學(xué)原理，也要符合生態(tài)學(xué)原理。生態(tài)水利工程的工程設(shè)施必須符合水文學(xué)和工程力學(xué)的規(guī)律，以確保工程設(shè)施的安全、穩(wěn)定和耐久性。必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征，動(dòng)態(tài)地研究河勢變化規(guī)律，保證河流修復(fù)工程的穩(wěn)定性。對于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)合理性分析，應(yīng)遵循投入最小而經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益最大的原則?！　?.2保持和恢復(fù)河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則　　有關(guān)生物群落研究的大量

4、資料表明，生物群落多樣性與非生物環(huán)境空間異質(zhì)性存在正相關(guān)關(guān)系。反之，如果非生物環(huán)境變得單調(diào)，生物群落多樣性必然會(huì)下降，生物群落的性質(zhì)、密度和比例等都會(huì)發(fā)生變化，造成生態(tài)系統(tǒng)的某種程度的退化?！　?.3生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自我恢復(fù)原則　　生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。自組織的機(jī)理是物種的自然選擇，某些與生態(tài)系統(tǒng)友好的物種，能夠經(jīng)受自然選擇的考驗(yàn)，尋找到相應(yīng)的能源與合適的環(huán)境條件。成功的生態(tài)工程經(jīng)驗(yàn)表明，人工與自然力的貢獻(xiàn)各占1/2。在利用自設(shè)計(jì)理論時(shí)，需要注意充分利用鄉(xiāng)土物種。引進(jìn)外來物種時(shí)要持慎重態(tài)度，防止生物入侵?！　?.4流域尺度及整體性原則　　河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃應(yīng)該在

5、流域尺度和長期的時(shí)間尺度上進(jìn)行，而不是在河段或局部區(qū)域的空間尺度和短期的時(shí)間尺度上進(jìn)行。所謂“整體性”是指從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，掌握生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)要素間的交互作用，提出修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的整體、綜合的系統(tǒng)方法，而不是僅僅考慮河道水文系統(tǒng)的修復(fù)問題，也不僅僅是修復(fù)單一動(dòng)物或修復(fù)河岸植被。水域生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)大系統(tǒng)，其子系統(tǒng)包括生物系統(tǒng)、廣義水文系統(tǒng)和工程設(shè)施系統(tǒng)?！　?.5反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則　　生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)都不是靜止的，在時(shí)間與空間上常具有不確定性。除了自然系統(tǒng)的演替外，人類系統(tǒng)的變化及干擾也導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)整。這種不確定性使生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)呈一種反饋調(diào)整式的設(shè)計(jì)方法。同時(shí)還需要

6、建立一套河流健康的評估體系，用以評估河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的狀況及發(fā)展趨勢?！　∪?、生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的理論與技術(shù)路線　　3.1應(yīng)以生態(tài)水文學(xué)與工程水文學(xué)作為工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，進(jìn)行水文過程的分析與計(jì)算。　　因?yàn)樯鷳B(tài)水利工程的服務(wù)對象比較廣，往往同時(shí)涉及濕地、林業(yè)、草原、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和江河湖泊等生態(tài)用水和工業(yè)、城鎮(zhèn)、消防、居民等經(jīng)濟(jì)生活用水，所以只有弄清生態(tài)目標(biāo)對水資源的時(shí)空要求規(guī)律，生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)才能建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上?！　?.2識(shí)別工程可能影響的關(guān)鍵生態(tài)敏感目標(biāo)　　生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)能準(zhǔn)確識(shí)別受工程直接或間接影響的生態(tài)目標(biāo)，并在工程規(guī)劃階段予以充分考慮。水文測驗(yàn)資料分析

7、結(jié)果顯示:由于別拉洪河上游開挖了許多人工排水渠道（如新開挖的別拉洪大排干），使上游來水直接排人撓力河和烏蘇里江，沒有經(jīng)下游保護(hù)區(qū)進(jìn)入烏蘇里江。致使別拉洪流域流經(jīng)三江國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的徑流總量比1978年以前減少了約70%;撓力河流域在上游修建的龍頭橋水庫在非汛期（1~5月，l0~l2月）不向下泄流，根據(jù)多年水文數(shù)據(jù)分析，非汛期8個(gè)月的平均流量為4.22m3/s，經(jīng)初步計(jì)算，與水庫修建前相比，每年約減少下泄水量8700萬m3，嚴(yán)重影響了下游的撓力河國家級(jí)濕地