淺談生態理論在水利工程設計中的應用

周浩天

【摘 要】生態水利工程是社會發展的需要，然而在實現這種需要的過程中仍存在許多現實問題，在進行生態水利工程過程中需要遵循符合時代特征的設計規劃原則，在實現水利工程基本功能的基礎上，逐漸開展符合可持續發展觀的水利工程，使水資源利用實現最大生態效益。

【關鍵詞】生態理論；水利工程；設計；應用

引言：

近年來，河流受到來自人為的干擾愈演愈烈，筑壩、分流、裁彎取直、河岸（道）固化等，擾亂了河流自然形態與水循環過程，導致河流水質惡化、形態結構破壞、河岸植被帶退化、河流生態系統被破壞、水生環境退化等種種問題。通過生態水利工程達到河流生態治理的效果是近年來河道整治的發展趨勢，對于改善河流環境，滿足人類生活需求等方面起到重要作用。

1、水利工程對生態的影響

水利工程自然的影響包括對氣候、水文、泥沙、水體、地質等影響，對社會環境的影響主要包括對生物、文物、移民等影響。水利工程對生態最明顯的影響就是導致氣候的改變。正常情況下，大氣環流控制地區性氣候狀況，水利工程中修建大、中型水庫及灌溉工程后，原先的陸地會受到影響變成了濕地或水體，使局部地表空氣變得較濕潤，局部小氣候的風、降雨、氣溫、霧等氣象因子會受到一定的影響。水庫建成后，庫區的下墊面由陸面變為水面，與空氣間的能量交換方式和強度均發生變化，從而導致氣溫發生變化，年平均氣溫略有升高。水利工程對河流生態系統的影響也是較為明顯的。主要體現在對水的泥沙含量、水溫、水質三個方面。在河流上修建水庫，將破壞天然河流水沙條件與河床形態的相對平衡條件。庫區水位壅高，壩前侵蝕基準面抬高，使得水深增加，水面比降減緩，流速減小，水流輸沙能力顯著降低，促使大量泥沙在庫區淤積。水庫淤積與流域面積、流域特征（土壤、植被等）、庫容以及河道比降等自然因素有關，還與水庫的調度運用方式關系密切。庫區淤積部位和特點與水庫運用方式密切相關。當水庫蓄水位較高時，入庫泥沙首先淤積在水庫末端的河床上，因而抬高了水庫的回水位。隨時間不斷向上游延伸，形成所謂翹尾巴現象，不僅減少有效庫容，而且形成攔門沙，使上游河道排水不暢以至洪水泛濫。當蓄水位較低時，入庫泥沙可輸送至壩前淤積直接減少有效庫容，甚至堵塞引水建筑物，減少引水流量、影響發電等。目前，我國部分水庫淤積相對嚴重。水利工程中水庫工程對水溫存在不容忽視的影響。水庫的特點是水面寬廣、水體大、水流遲緩、更新期較長等，加之水體受太陽輻射、對流混合和熱量傳輸作用，使水庫具有特殊水溫結構。

水溫的改變最為直接的影響就是對于魚類的影響及農作物的影響。由于魚類繁殖要求一定的水溫條件，如我國四大家魚繁殖時要求水溫在18℃以上，我國的魚類資源是以溫水性魚類為主，水溫變化對水庫魚類影響不大。但是出庫低溫水對壩下游一定距離內的魚類產卵影響較大，有可能推遲魚類產卵期，對魚類繁殖產生不利影響。另外，如果在較長時間內一直對下游的種植作用用冷水進行澆灌，其對于大多數農作物的生長來說都有消極的影響，甚至會導致大量的農作物減產，所以對于水利工程中水庫應用深孔放水的作業模式要給與重點關注。

由于人類的生產生活以及地殼的自然運動地質災害頻繁發生，最常見的是地震和山體滑坡以及泥石流，在這些自然災害后期的重建工作當中水利工程項目是一種必然，尤其是河壩的修筑，而河壩是土石結構與水容易發生相互作用，所以水庫水位增長后，河岸緩坡的抗剪強度就會明顯下降，從而山體滑坡攜帶泥石流等自然災害隨后而至；另外，河水滲到斷層當中變成一種潤滑劑，同時也使得巖層中的水壓變大，從而導致由于水體壓力增大而引起的地殼應力增大，進而促成了地震災害的發生。

2、水利工程的設計規劃原則

2.1安全經濟原則

安全經濟是生態水利建設的第一原則。相關工作人員在制定施工方案時，需要進行實地考察，根據實際考察結果，認真進行規劃設計。對當地的地形地貌、氣候環境、自然生態及河流形態等相關因素進行具體的調查及詳細的記錄，并綜合以上結果根據水利工程、力學及水文原理設計好圖紙，并在開展施工前做好復查工作，對施工材料進行嚴格把控，以防偷工減料，更不能使用存在質量問題的建筑材料，保證好工程實施的安全性。與此同時，應該以不同經濟目標為依據制定出不同的設計方案，并根據實際情況，選取既安全又經濟的設計方案進行實施，實現經濟利益最大化。施工人員在施工操作過程中要注意將人力、物力及財力有效結合、合理分配，在施工過程中要嚴格按照設計方案進行施工，避免不必要的浪費，實現從安全與經濟兩個方面完成生態水利工程的設計規劃。

2.2景觀尺度與整體性原則

生態水利工程過程中所形成的景觀不僅體現在它的自然形態，也體現在自然景觀與人文景觀的相互融合。景觀類型要展現現代人文對河流景觀的影響與推進，更加促進河流文化的復蘇與發展。在注重生態景觀的同時，也要考慮到生態系統的整體性，河流生態系統并不是一個單純的、孤立的系統，而是能夠與周圍環境息息相關，相互傳遞物質與能量的重要橋梁。因此在水利工程設計的過程中需要考慮到河流與周圍環境的整體性，注意生態系統的協調發展。

2.3生態系統的自我設計和恢復原則

生態系統具有自我設計及恢復的能力，因此在進行生態水利工程的設計過程中，要充分考慮到生態系統本身的特性，盡量避免破壞原有的自然生態條件，將水利工程及自然環境相融合，充分保證好人與自然和諧相處。

3、生態水利工程設計基本理論和方法

3.1以生態水文與工程水文為基礎

傳統水利工程很少利用水文學進行河道治理，也很少會對河流的水文情況提起重視，因此常會出現河流斷流現象。對河流生態系統來說，河流的連續性對于保持河流健康、水體生物的生存及水體凈化都起到不可或缺的作用。因此，在生態水利工程中需要以生態水文及工程水文為基礎，在保證河流資源不被破壞的前提下，開展符合可持續發展觀的水利工程，使水資源利用實現最大生態效益。

3.2合理利用雨洪資源

隨著時代的改變，水利工程已不單純是行洪排澇的工具，在生態水利工程的設計中可以增添蓄水功能。這些蓄水可以用于灌溉用水、人畜飲水以及水面養殖等，對雨洪資源的合理利用，能夠讓生態水利功能實現更大價值，實現當地雨水資源的回收利用，突出生態功能性，逐漸實現資源利用最大化。

3.3保護水體及河岸生態環境

在生態水利實施過程中也要注重水體及岸邊環境的保護，可以通過種植水生植物，利用水生植物對污染物質進行吸附和降解，在綠化水面的同時達到凈化水質的目的。在河岸帶種植河岸林，對污染物質進行過濾，減少污染物質進入河道，保護水體環境。通過在河岸種植植被，形成穩定的植物群落，具有調節小氣候、穩定岸坡等生態功能；設置環境保護、河流保護的各式宣傳碑及宣傳標語，提高人們對環境保護、河流保護的意識，進一步保護河岸生態環境，從整體上提高水利工程的生態性。

結語：

當前我國的水利工程對自然環境存在著很大的副作用，嚴重影響了自然環境，通常表現在某些水域的溫度和水質發生了改變，從而影響了當地的氣候變化，甚至對于降水時間和降水的分布地區也會產生很大的干擾作用，最明顯的危害就是水域中的動植物和農作物因為無法及時的遷徙而發生了大量減產和死亡的狀況?；谝陨戏治鲆攸c關注水利工程中的生態建設，具體在水庫水溫控制、水庫淤泥計算以及生態系統保護等多個方面來推進生態水利工程的順利開展?，F階段挪威已經生產出了相關的測量工具，但是其費用非常昂貴，并且設備對客觀自然環境有一定的要求，所以無法大量投入使用，這就需要相關工作者加大這些方面的研究力度。

參考文獻：

[1]李民鎬.試論生態水利工程的設計方法及其原則[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2013，01：107-108.

[2]宋偉.淺談水利工程設計的創新發展前景[J].科技創新與應用，2013，19：170.

[3]李偉.水利設計中的生態理念應用初探[J].中國水運（下半月），2013，10：215-216.