發(fā)布時間：2013-04-13所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 地球的人口激增，水量大幅下降，人類干擾土壤下墊面趨勢增強(qiáng)，全球水循環(huán)受人工側(cè)支的影響明顯，水資源量分配不均。通過介紹生態(tài)水利工程在解決環(huán)境問題時起到的作用，從而引出生態(tài)水利工程的設(shè)計原理及相關(guān)要點，使得在今后的設(shè)計中能夠有章可循，有理可依。
【摘 要】：地球的人口激增，水量大幅下降，人類干擾土壤下墊面趨勢增強(qiáng)，全球水循環(huán)受人工側(cè)支的影響明顯，水資源量分配不均。通過介紹生態(tài)水利工程在解決環(huán)境問題時起到的作用，從而引出生態(tài)水利工程的設(shè)計原理及相關(guān)要點，使得在今后的設(shè)計中能夠有章可循，有理可依。
【關(guān)鍵詞】：水利工程；生態(tài)水利；設(shè)計原則；環(huán)境；系統(tǒng)
Abstract: Earth's population surge, the water dropped significantly, human disturbance of the soil underlying surface trend of enhancement, the impact of the global water cycle by artificial collateral obvious uneven allocation of water resources. Through the introduced the role of ecological water conservancy project in solving environmental problems, which leads to the design principles of ecological water conservancy project and related points to make in the future design to rule-based, rational according
Key words: hydraulic; ecological water; design principles; environment; system
中圖分類號：TV5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
前言
水利工程是用于控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，達(dá)到除害興利目的而修建的工程。也稱為水工程。水是人類生產(chǎn)和生活必不可少的寶貴資源，但其自然存在的狀態(tài)并不完全符合人類的需要。只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪澇災(zāi)害，并進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)和分配，以滿足人民生活和生產(chǎn)對水資源的需要。水利工程需要修建壩、堤、溢洪道、水閘、進(jìn)水口、渠道、渡漕、筏道、魚道等不同類型的水工建筑物，以實現(xiàn)其目標(biāo)。
水利工程是人類干擾下墊面環(huán)境中最重要的內(nèi)容之一。水利工程是用于控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，達(dá)到除害興利目的而修建的工程。也稱水工程。只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪澇災(zāi)害，并進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)和分配，從而滿足人民生活和生產(chǎn)對水資源的需要。但是與此同時，種種水利工程的出現(xiàn)，引發(fā)了嚴(yán)重危及區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境問題的不斷出現(xiàn)，人們在以可持續(xù)發(fā)展道路為基準(zhǔn)的水利工程上又相繼提出了生態(tài)水利工程的議題。
1.生態(tài)水利的定義
生態(tài)水利是按照生態(tài)學(xué)原理，遵循生態(tài)平衡的法則和要求，從生態(tài)的角度出發(fā)進(jìn)行水利工程建設(shè)，建立滿足良性循環(huán)和可持續(xù)利用的水利體系，從而達(dá)到可持續(xù)發(fā)展以及人與自然和諧相處。從宏觀上講，生態(tài)水利就是研究：水利與生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系；水資源的開發(fā)與利用對生態(tài)環(huán)境的影響、水利工程建設(shè)與生態(tài)系統(tǒng)演變的關(guān)系；水資源開發(fā)、利用、保護(hù)和配置中，在提高水資源的有效利用水平、節(jié)約用水的條件下，保證生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)和良性發(fā)展的途徑和措施。因此，生態(tài)水利是把人和水體作為整個生態(tài)系統(tǒng)的要素來考慮，照顧到人和自然對水利的共同需求，通過建立有利于促進(jìn)生態(tài)水利工程規(guī)劃、設(shè)計、施工和維護(hù)的運(yùn)作機(jī)制，達(dá)到水生態(tài)系統(tǒng)改善優(yōu)化、人與自然和諧、水資源可持續(xù)利用、社會可持續(xù)發(fā)展的目的。要實現(xiàn)人與自然的和諧共處，必須尊重生態(tài)法則，將生態(tài)用水列入水資源開發(fā)、利用和配置方案中，搶救和保護(hù)濕地生態(tài)系統(tǒng)，逐步恢復(fù)濕地生物多樣性。
2.生態(tài)水利工程的設(shè)計
1要與環(huán)境工程設(shè)計有機(jī)結(jié)合原則
生態(tài)水利工程的設(shè)計應(yīng)當(dāng)與環(huán)境科學(xué)與工程的技術(shù)和理論體系進(jìn)行充分的結(jié)合，從而達(dá)到水質(zhì)與水量同步配置的科學(xué)分配目的。由于水利工程作用的水量會因為季節(jié)性的變化發(fā)生較大的改變，使生態(tài)水利工程的設(shè)計與施工過程存在較大的阻力與挑戰(zhàn)，尤其是在與水污染防治工程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的過程中，該現(xiàn)象更為嚴(yán)重。如牛欄江滇池補(bǔ)水工程，在連續(xù)進(jìn)行了幾年補(bǔ)水后，仍然出現(xiàn)了濕地水域中底棲生物的明顯減少，少量物種消失，部分遷徙水禽不在此地停留的奇怪現(xiàn)象，究其原因就是由于水質(zhì)不符合濕地水質(zhì)的要求。為了減少排水時夾帶泥沙或污染物進(jìn)入湖泊或濕地而導(dǎo)致的危害，通常可以在進(jìn)入濕地或湖泊的過渡帶設(shè)計生態(tài)處理溝渠或氧化塘。在缺水的地區(qū)進(jìn)行作物種植，可以進(jìn)行水質(zhì)凈化和水量高效利用為基準(zhǔn)的生態(tài)水利工程設(shè)計。因此，水污染控制工程與生態(tài)水利工程相結(jié)合的設(shè)計方法是生態(tài)水利工程的一個重要的發(fā)展方向。
2注意景觀尺度及整體性原則
在對河流生態(tài)修復(fù)管理和修復(fù)的解決上，要避免小尺度、零星局部和短時期的范圍內(nèi)進(jìn)行，加強(qiáng)在長期的、保持可持續(xù)性的基礎(chǔ)和大景觀尺度上的作業(yè)。因為在大景觀尺度上開展的河流生態(tài)修復(fù)效率要高，相反地，小范圍的生態(tài)修復(fù)不僅效率低，而且成功率也低。
我們談到的“整體性”，就是指從生態(tài)系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)出發(fā)，掌握生態(tài)系統(tǒng)各個要素間的相互作用，然后提出的用來修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)綜合和整體的一套方法。該方法不僅能夠用來修復(fù)單一的動物和河岸的植被，還考慮到了對河道水文系統(tǒng)的修復(fù)問題。
進(jìn)行大尺度的景觀操作，首先要考慮河流生態(tài)修復(fù)的時間尺度問題，河流系統(tǒng)是一個動態(tài)的、長期演變的過程，每一個河流都有自己的歷史，河流生態(tài)修復(fù)是需要靠時間做工作的，因此要做好長期監(jiān)測和管理的河流生態(tài)修復(fù)的準(zhǔn)備；其次是要重視水域的隨機(jī)性、流動性和易變性的特點，它主要表現(xiàn)在水位水量、流量、水溫隨機(jī)和周期變化上，也體現(xiàn)在河流侵蝕與淤積的河勢上。最后是要考慮生境邊界的動態(tài)擴(kuò)展問題。因為植物的擴(kuò)散和動物的遷徙的變動，生境邊界也隨之發(fā)生了動態(tài)變動。考慮到河流生態(tài)系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng)，一條河流不可能孤立的進(jìn)行生態(tài)修復(fù)活動，還需要與相鄰的流域進(jìn)行協(xié)調(diào)的修復(fù)，在與周圍生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量傳遞的時候，開放性就體現(xiàn)了出來。
2.1生態(tài)水文學(xué)與工程水文學(xué)設(shè)計相結(jié)合原則
以生態(tài)水位學(xué)與工程水文學(xué)作為工程實際的基礎(chǔ)，進(jìn)行水文過程的計算與分析。重點考慮工程水文學(xué)與生態(tài)水文學(xué)的結(jié)合，這樣才能為生態(tài)水利工程的設(shè)計提供基礎(chǔ)。其原因是，生態(tài)水利工程的服務(wù)對象往往比較廣，涉及到農(nóng)業(yè)、濕地、草原、江河湖泊、畜牧業(yè)和林業(yè)等生態(tài)用水和生活用水，所以只有將生態(tài)目標(biāo)的水資源要求規(guī)律摸清楚，才能在科學(xué)的基礎(chǔ)上解決生態(tài)水利工程的設(shè)計。
2.2生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計、自我恢復(fù)原則
早在上個世紀(jì)60年代，關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的自我組織及恢復(fù)能力的探討就悄然展開了。所謂自我組織能力，就是以多種不同形式構(gòu)成的、用來解釋物種分布復(fù)雜性的能力，同時也可以用來表明食物網(wǎng)絡(luò)隨時間發(fā)展而發(fā)展的過程。自我組織的原理就是指一些與生態(tài)系統(tǒng)有好的物種，通過自然界的選擇，找到一種與之相適應(yīng)的能源和合適的環(huán)境，從而支持他們進(jìn)行物種種群的繁殖和生長。這就好似我們理解上的"物競天擇，適者生存"的生物進(jìn)化論一樣，只是變換的理解的范圍和角度。
2.3提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則
生物群落的多樣性與非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性存在著正相關(guān)的關(guān)系，一般我們了解的“生物群落多樣性”指的就是生物群落的功能和結(jié)構(gòu)的多樣性。非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性與生物多樣性具有相互藕合和依存的關(guān)系。反映在空間異質(zhì)性越高，創(chuàng)造的小生境多樣性就越多。反之，生物群落的數(shù)量也會隨著非生物環(huán)境的單調(diào)而變得下降，從而造成生物群落的比例、密度、性質(zhì)都發(fā)生實質(zhì)的變化，造成生態(tài)系統(tǒng)的退化。河流生態(tài)系統(tǒng)生境的特點主要表現(xiàn)在，河流橫斷面形狀的多樣性；上中下游的生境異質(zhì)性；水陸空的聯(lián)系緊密性；河床材料的透水性等方面。這樣豐富的多樣化條件，造就了河流形態(tài)在水溫、水溫脈沖變化、水深、流速、流量、河床材料上的生態(tài)因子異質(zhì)性，形成了豐富的河流生物群落多樣性。所以提高生物群落多樣性的一個重要前提就是提高河流形態(tài)的異質(zhì)性。
2.4反饋調(diào)整式設(shè)計原則
河流修復(fù)工程需要時間，因此生態(tài)系統(tǒng)的成長過程就是一個漫長的進(jìn)化過程。從短時間尺度看，寄希望于短期的河流修復(fù)，即一種類型生態(tài)系統(tǒng)取代另一種生態(tài)系統(tǒng)往往是不現(xiàn)實的。所以應(yīng)當(dāng)采取長時間尺度，這樣既增加和提高了生物群落的多樣性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、系統(tǒng)有序性，又穩(wěn)定了生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。生態(tài)系統(tǒng)與社會系統(tǒng)一樣都是運(yùn)動的，這就產(chǎn)生了時間與空間上的不確定性，這種不確定性使得生態(tài)水利工程設(shè)計不同于傳統(tǒng)工程的設(shè)計方法，需要采取反饋調(diào)整式的方式進(jìn)行，該方式是按照“設(shè)計-執(zhí)行-監(jiān)測-評估-調(diào)整”的過程往復(fù)循環(huán)的。在這個過程中，監(jiān)測工作是基礎(chǔ)，在監(jiān)測的基礎(chǔ)上進(jìn)行評估，常采用的評估方法通常為參照比較法，一種是與未進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的與自然條件類似的河流比較，一種是與自身河流系統(tǒng)的初期情況和歷史情況的比較。
3 結(jié)束語：
我國的環(huán)境保護(hù)形勢不容樂觀，尤其以經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)下的河流水域破壞最為嚴(yán)重。如果一味的采用傳統(tǒng)的水資源開發(fā)利用模式，不僅會加重水資源問題的嚴(yán)重性，更會加重環(huán)境的負(fù)擔(dān)。只有采用生態(tài)水利工程建設(shè)，才能正確合理的利用和開發(fā)水資源，保護(hù)和尊重自然生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)社會的健康和諧發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：【1】劉正茂，趙慶良 濃江流域濕地水文站設(shè)計方案研究 《水利發(fā)展研究》
【2】董哲仁 試論生態(tài)水利工程的基本設(shè)計原則 《水利學(xué)報》
【3】Mitsch W. J. & Jorgensen S E.，Ecological Engineering and Ecosystem Restoration 《 John Wiley & Sons》
