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時(shí)間：2023-09-03 15:19:10
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目前，隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，具有全球性影響的環(huán)境問題日益突出。且日漸顯復(fù)雜化和多樣化，但總體來講可以分為三類，即生態(tài)系統(tǒng)的破壞，對(duì)人類健康的直接影響和自然資源的日漸耗竭。隨著2009年底哥本哈根氣候大會(huì)的召開，環(huán)境問題愈受關(guān)注。而在生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)中，要求我們水利工程設(shè)計(jì)人員必須把對(duì)環(huán)境問題的考慮加入到各個(gè)過程之中，以最大限度地減少環(huán)境影響，真正實(shí)現(xiàn)水利工程的可持續(xù)發(fā)展。
1、 生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)的意義
生態(tài)設(shè)計(jì)是環(huán)境管理領(lǐng)域的一個(gè)新概念，它指每一環(huán)節(jié)都需要考慮其可能帶來的環(huán)境影響，通過設(shè)計(jì)上的改進(jìn)使水利工程建設(shè)的環(huán)境影響降為最低。在這一過程中，決策者應(yīng)把環(huán)境問題看作和經(jīng)濟(jì)效益、公司形象等同樣重要。生態(tài)水利工程是一種綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)以及旅游等需求，也要兼顧生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性的需求。水利工程結(jié)合生態(tài)建設(shè)，是一個(gè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。水利工程對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的威脅主要表現(xiàn)在兩方面：一是自然河流的渠道化，包括將蜿蜒曲折的天然河流改造成直線或折線型的人工河流。二是指自然河流的非連續(xù)化，筑壩是順?biāo)鞣较虻暮恿鞣沁B續(xù)化，流動(dòng)的河流生態(tài)系統(tǒng)變成了相對(duì)靜止的人工湖，流速、水深、水溫及水流邊界條件都發(fā)生了重大變化?，F(xiàn)代科學(xué)發(fā)展使我們認(rèn)識(shí)到，傳統(tǒng)意義上的水利工程學(xué)在力圖滿足人的需求時(shí)，卻在不同程度上忽視了河流生態(tài)系統(tǒng)本身的需求。因此，生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)人水和諧的設(shè)計(jì)理念。
2、 生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)原則
2.1工程安全性和經(jīng)濟(jì)性原則
作為一項(xiàng)綜合性的工程，水利工程不僅要滿足人類對(duì)于供水、防洪、航運(yùn)等基本需要，同時(shí)也要適應(yīng)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的要求。因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要同時(shí)運(yùn)用水利工程學(xué)及生態(tài)學(xué)的相關(guān)理論原理，才可以得到安全、穩(wěn)定、耐久的水利工程。
而從經(jīng)濟(jì)學(xué)方面看的話，水利工程還需要兼顧經(jīng)濟(jì)的合理性，因?yàn)槲覀兒茈y掌握自然生態(tài)環(huán)境發(fā)展演變的過程與結(jié)果，因此水利工程不大不小都會(huì)帶有某種程度的風(fēng)險(xiǎn)。這就要求一方面在進(jìn)行設(shè)計(jì)之初就做好對(duì)工程周邊生態(tài)環(huán)境的長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)及評(píng)估。另一方面，最大化地運(yùn)用河流生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)功能，選取獲得經(jīng)濟(jì)上投入最小，卻能贏得最大化效果的技術(shù)路線。
2.2保證水體內(nèi)部環(huán)境的多樣性
相關(guān)調(diào)查顯示，一個(gè)地區(qū)的非生物環(huán)境的多樣性能夠影響其生活群落的多樣性。也就是說，如果一個(gè)地區(qū)的自然環(huán)境種類多樣，當(dāng)?shù)氐纳锓N類也會(huì)日漸豐富，食物鏈的組成也將更復(fù)雜，這樣生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外界變化的適應(yīng)能力和抵抗能力越強(qiáng)。如果我們興建的水利工程致使該流域內(nèi)的水體內(nèi)部環(huán)境日趨單一化，那么，就會(huì)導(dǎo)致水生生物種類多樣性的減少、食物鏈結(jié)構(gòu)逐漸簡(jiǎn)化、生態(tài)系統(tǒng)日趨單一化，造成水體對(duì)外界變化的適應(yīng)能力和抵抗能力降低，自然凈化能力逐漸下降，并逐步喪失其基本功能。所以，在水利工程設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)河流的近期及遠(yuǎn)期的水文情況進(jìn)行深入了解，掌握生物種類與生態(tài)環(huán)境間的關(guān)系，進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)草案組建數(shù)學(xué)模型，對(duì)其可行性、可操作性進(jìn)行論證，從而保證水利設(shè)施的興建能夠擁有足夠的豐富多樣的環(huán)境，進(jìn)而將對(duì)自然環(huán)境的影響降到最低。
2.3確保河流生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)功能
與傳統(tǒng)水利工程相比，生態(tài)水利工程除了要保證傳統(tǒng)水利工程的基本原則外，還需要在設(shè)計(jì)的時(shí)候，充分考慮保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)功能，也就是要維持生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。而在這一方面，人工建筑物所起的作用則十分有限，只有自然因素經(jīng)過長(zhǎng)期的自然選擇后所形成的生態(tài)圈才具備良好的自我修復(fù)功能，發(fā)揮其作用。所以，在生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免絕對(duì)化的人為力量，應(yīng)充分將人為力量與自然的影響進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而利用生態(tài)系統(tǒng)的自設(shè)計(jì)功能和自組織功能，從大自然中選擇合適的物種，形成良好的合力結(jié)構(gòu)。這樣，不僅僅可以取得生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)及恢復(fù)方面的成效，還能降低工程的建設(shè)成本，降低工程造價(jià)，獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。
3.生態(tài)水利的應(yīng)用
3.1永興二級(jí)水電站樞紐工程生態(tài)環(huán)境設(shè)計(jì)是湖南省水電設(shè)計(jì)院開展生態(tài)水利設(shè)計(jì)的典范工程
設(shè)計(jì)之初，技術(shù)人員就確立了“綠色工程和生態(tài)環(huán)境人性家園”的指導(dǎo)思想，把工程定位于生態(tài)旅游風(fēng)景區(qū)和水利工程科普?qǐng)@。通過采用高技術(shù)手段設(shè)計(jì)了電站大鵬展翅的屋頂結(jié)構(gòu)，改變了傳統(tǒng)水電站大壩加高壓線單調(diào)的外形，使其既體現(xiàn)了水工建筑物的特點(diǎn)和功能，又富有韻律感，與周邊植被、地貌等自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。對(duì)建筑材料特別注意采用當(dāng)?shù)靥烊徊牧?，加快生態(tài)修復(fù)速度。各種綠化植物盡可能就地取材，對(duì)引進(jìn)外來植物物種持慎重態(tài)度。盡量減少人工建筑物對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的破壞，留出生態(tài)環(huán)境的過渡區(qū)域和生態(tài)物種的習(xí)慣性空間等等。電站竣工后其生態(tài)設(shè)計(jì)效果贏得各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的肯定，被人親切稱為“生態(tài)電站”和“綠色電站”。
3.2生態(tài)水利工程應(yīng)用應(yīng)體現(xiàn)與環(huán)境有機(jī)結(jié)合
生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分吸收環(huán)境科學(xué)與工程的理論與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水量與水質(zhì)同步科學(xué)配置的目的。當(dāng)前尤其是應(yīng)與水污染防治工程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，由于水利工程作用的水量一般較大且具有明顯的季節(jié)性變化，使生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)與實(shí)施存在較大的挑戰(zhàn)與阻力。如黑龍江省扎龍濕地補(bǔ)水工程，雖然實(shí)現(xiàn)了連續(xù)幾年的補(bǔ)水，但由于水質(zhì)不符合濕地水質(zhì)要求，導(dǎo)致濕地水域中底棲生物明顯減少，部分物種消失，一些遷徙水禽不在此處停留。為了減少早田排水挾帶泥沙或污染物進(jìn)入下游湖泊或天然濕地，可以在進(jìn)入湖泊或濕地的過渡帶設(shè)計(jì)生態(tài)處理溝渠或氧化塘。而水田排水溝渠可以在植物生長(zhǎng)季節(jié)充分蓄水，利用人工溝渠濕地對(duì)有機(jī)污染物質(zhì)進(jìn)行降解。在缺水地區(qū)種植水稻，特別是在開采地下水種植水稻的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行以水量高效利用與水質(zhì)凈化為目的的生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)。而這種設(shè)計(jì)思路來源于水污染的自然穩(wěn)定塘處理理論與工藝。
結(jié)語：
生態(tài)水利工程的目標(biāo)是促進(jìn)生態(tài)學(xué)與水利工程的結(jié)合，要求工程不僅要滿足人類社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展需求，而且還要同時(shí)滿足河流生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與生物多樣性的需求。目前，生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)由于經(jīng)驗(yàn)積累問題上的不足，其發(fā)展較為緩慢，但是隨著人們對(duì)人與自然的和諧發(fā)展認(rèn)識(shí)的逐漸加深，生態(tài)水利工程的發(fā)展前景將不可限量。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉正茂.生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的理論與技術(shù)路線[J].水利發(fā)展研究，2012
關(guān)鍵詞：
生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)；水體原生態(tài)；水體系統(tǒng)自我修復(fù)
由于我國地域較為遼闊，水系的分布也呈現(xiàn)出多元化的特征，不同地域、不同水域形態(tài)對(duì)于水利工程的建設(shè)也呈現(xiàn)出不同的要求，導(dǎo)致我國難以制定出較為明確和統(tǒng)一的生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。針對(duì)現(xiàn)階段我國生態(tài)水利工程在設(shè)計(jì)方面所要面對(duì)的經(jīng)濟(jì)型、安全性、生態(tài)環(huán)境多樣性以及生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)性等特征，水利工程的相關(guān)設(shè)計(jì)和施工操作人員可以從下文所述幾個(gè)角度來把握其具體的操作原則。
1安全性與經(jīng)濟(jì)性原則
作為水利工程的重要分支，生態(tài)水利工程應(yīng)該遵循水利工程最為基本的設(shè)計(jì)原則，因?yàn)橹挥羞@樣才能保障其作為一項(xiàng)工程在技術(shù)上所必需秉承的安全性，從而實(shí)現(xiàn)其在最終運(yùn)行和使用過程中，維護(hù)所有使用者的基本安全。水利工程設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中要充分考慮到水流、水體的水質(zhì)等情況，深入實(shí)際去研究和考察水體對(duì)于泥沙的堆積和搬運(yùn)作用、對(duì)建筑物的侵蝕作用，準(zhǔn)確把握和考慮河道走勢(shì)等自然定律。對(duì)于生態(tài)水利工程而言，只有充分把握建設(shè)基礎(chǔ)的安全性、穩(wěn)定性、持久性，才能確保其后期發(fā)揮自身應(yīng)有的功能，從而實(shí)現(xiàn)以最少的資金投入、獲取最多的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，完成對(duì)于經(jīng)濟(jì)性原則的秉承。
2水體內(nèi)部多樣性原則
據(jù)有關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，一個(gè)地區(qū)的生物多樣性和群落多樣性受制于其非生物多樣性，也就是說一個(gè)地區(qū)如果能夠?qū)崿F(xiàn)自然環(huán)境的多樣化，那么其生物種類也會(huì)呈現(xiàn)出多樣而豐富的特點(diǎn)，由此構(gòu)成的生物鏈也會(huì)更加復(fù)雜，生態(tài)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)更為激烈，而這也必然會(huì)導(dǎo)致由生物所主要構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)，能夠強(qiáng)有力的適應(yīng)和地域來自自然界的變化和非常規(guī)條件下所引發(fā)的自然災(zāi)害的侵襲。這樣的道理沿用在對(duì)生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)上，就意味著如果水利工程所涉及到的水體以及由水體所主導(dǎo)構(gòu)成的內(nèi)部環(huán)境較為單一，那么圍繞其所產(chǎn)生的生物種類在多樣性上就會(huì)存在一定的缺陷，長(zhǎng)此以往將對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)所擁有和保持的基本功能也會(huì)逐漸喪失。因此相關(guān)設(shè)計(jì)人員在構(gòu)建生態(tài)水利工程的過程中，要充分考慮到水體附近以及周邊區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境與水文情況，充分了解與之相關(guān)的生物種類及基本生存情況，保障水利工程的新建能夠擁有足夠豐富的環(huán)境條件，將對(duì)自然生態(tài)的影響降到最低。
3實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)原則
生態(tài)水利工程與傳統(tǒng)水利工程相比，其除了要維持和保障有關(guān)技術(shù)方面的基本原則外，還要充分考慮和實(shí)現(xiàn)河流系統(tǒng)的生態(tài)自我修復(fù)功能，也就是要維持生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展。因此，設(shè)計(jì)人員要充分考慮到將人文的力量與自然生態(tài)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，充分利用和把握生態(tài)系統(tǒng)自身所具有的組織和設(shè)計(jì)功能，實(shí)現(xiàn)從大自然環(huán)境當(dāng)中選擇適合的物種，組成良好而完備的合力結(jié)構(gòu)。
4水體原生態(tài)和生態(tài)要素關(guān)聯(lián)性原則
傳統(tǒng)水利工程在設(shè)計(jì)的早期階段，水利工程往往會(huì)將水體依據(jù)其不同的功能劃分為若干區(qū)域，這就間接導(dǎo)致了水體之間生成嚴(yán)重的障礙性存在、無法流通，于是水體之間的不同物質(zhì)難以得到有效的轉(zhuǎn)換，其與周邊自然環(huán)境所合力構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)在一定程度上遭到破壞。鑒于此，水利工程的設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行生態(tài)規(guī)劃時(shí)，要充分考慮到生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中各個(gè)要素之間的關(guān)聯(lián)性，盡可能保障水體其原有的狀態(tài)，避免因外界因素的干擾而影響到生態(tài)系統(tǒng)的統(tǒng)一性和完整性，從而實(shí)現(xiàn)生態(tài)水利系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展與運(yùn)作。生態(tài)水利工程作為水利工程的重要分支，其不僅對(duì)于中國水利事業(yè)的發(fā)展擁有重要的作用，同時(shí)是構(gòu)建水體文化、實(shí)現(xiàn)生態(tài)平衡的重要步驟與手段之一。鑒于此，國家相關(guān)水利部門在興建生態(tài)水利工程時(shí)應(yīng)充分把握經(jīng)濟(jì)型和安全性、水體內(nèi)部多樣性、實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)以及水體原生態(tài)和生態(tài)要素關(guān)聯(lián)性4大原則，從而實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益的和諧共生，提升我國水利工程建設(shè)的質(zhì)量以及設(shè)計(jì)水平。
作者：郭勇 單位：沈陽市市政工程設(shè)計(jì)研究院
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1、關(guān)于生態(tài)水利工程的概念
水利工程能夠提供給經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的強(qiáng)大動(dòng)力，但在其產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的同時(shí)，也會(huì)對(duì)河流等的自然生態(tài)系統(tǒng)造成一定方面、程度的破壞和干擾。水利工程會(huì)改變自然湖泊以及河流的渠道的現(xiàn)狀，將天然的渠道走勢(shì)改成規(guī)則的直線或者折線，使河道出現(xiàn)規(guī)則的幾何橫斷（“幾何橫斷”是否不太通順？）。生態(tài)水利工程是現(xiàn)代化水利建設(shè)的新成果和理念，綜合了工程力學(xué)以及水文學(xué)的學(xué)科，是一項(xiàng)對(duì)于傳統(tǒng)水利工程的重大改革。生態(tài)水利工程是吸收了關(guān)于生態(tài)學(xué)理論基礎(chǔ)的，利用工程力學(xué)以及水文學(xué)的融合理念，從而不斷改進(jìn)的水利工程建設(shè)。生態(tài)水利工程就是要用現(xiàn)代化以及科學(xué)化的理念和原理指導(dǎo)水利工程的建設(shè)，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)建設(shè)的良性互動(dòng)，在對(duì)傳統(tǒng)水利工程進(jìn)行改造時(shí)考慮了對(duì)自然生態(tài)環(huán)境修復(fù)的目的。對(duì)已經(jīng)修建的對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞的工程就行整治，新修建的水利工程則必須是具備科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的現(xiàn)代化發(fā)展理念的基礎(chǔ)建設(shè)。
2、生態(tài)水利工程對(duì)于河流的影響分析
在人們生產(chǎn)生活中水利工程發(fā)揮了巨大的作用，早期的水利工程能夠起到灌溉、防洪和發(fā)電等作用，極大的促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)的向前發(fā)展。但隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，水利工程對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的所產(chǎn)生的影響被越來越多的人所關(guān)注。水利工程這種人類行為改變了河流本身的多樣性、連續(xù)性以及持續(xù)性等特點(diǎn)，河流中的水深、水溫以及河流的流速等一些自然的規(guī)律隨之也發(fā)生了很大的變化。這些改變對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了很大的影響，人們必須關(guān)注這種不利的影響。未來水利工程的興建必須將生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行均衡考慮，要使得水利工程可以滿足人類需求的同時(shí)還要滿足河流自身生態(tài)系統(tǒng)的健康以及可持續(xù)的發(fā)展。
3、生態(tài)水利工程所面臨的問題分析
生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)不僅僅要對(duì)生態(tài)目標(biāo)進(jìn)行衡量和確定，同時(shí)還要和水利工程建設(shè)的目標(biāo)進(jìn)行匹配。生態(tài)水利工程建設(shè)要面對(duì)和傳統(tǒng)水利工程設(shè)計(jì)的理念上的沖突和協(xié)調(diào)，也要適應(yīng)不斷晚上（沒看懂）的生態(tài)水利工程建設(shè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等多種問題，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷向前發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)、生態(tài)意識(shí)的逐步提升，這些問題都可以很好的得到解決，從而可以最大限度的發(fā)揮出生態(tài)水利工程的環(huán)境效益、生態(tài)效益以及經(jīng)濟(jì)效益。
4、生態(tài)水利工程建設(shè)的基本原則分析
4.1、保證工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性
生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃，不僅要滿足傳統(tǒng)水利工程在社會(huì)生產(chǎn)方面所發(fā)揮的重要作用，包括防洪灌溉、供水發(fā)電等，同時(shí)，更要注重河流生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。因此在生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)的過程之中，必須要堅(jiān)持安全性和經(jīng)濟(jì)性的原則，要保證工程符合工程學(xué)原理，才能確保工程設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和耐久性，才可以充分的實(shí)現(xiàn)其基本功能的發(fā)揮；也要確保工程在生學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)性，確保工程的律設(shè)與河流的自然特征相符合，根據(jù)地貌學(xué)原理對(duì)河流的橫向和縱向分布特點(diǎn)進(jìn)行充分的考慮，對(duì)干河流特征、淤泥等問題（河流特征不算問題）進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，使水利工程的設(shè)計(jì)符合河流自然生態(tài)環(huán)境的變化規(guī)律，才能實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)。
4.2、生態(tài)系統(tǒng)自組織惡化自我恢復(fù)的能力
生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能的體現(xiàn)以生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性為主要特征，通過自組織功能實(shí)現(xiàn)河流物種的自然選擇規(guī)律，保持生物與生態(tài)系統(tǒng)的友好精神，才能找到與自然資源相適合的生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)環(huán)境,這與傳統(tǒng)的水利工程建設(shè)有著本質(zhì)區(qū)別的生態(tài)水利工程在具備人們所期望的水利功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，依靠自組織的功能實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)，依靠生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能形成科學(xué)的河流生態(tài)環(huán)境，自我選擇是適合的生物物種，進(jìn)而形成一個(gè)完整的河流生態(tài)系統(tǒng)。
4.3、提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則
通常情況下，一個(gè)地區(qū)的生存空間異質(zhì)性越高，則說明其內(nèi)部含有多個(gè)不同的小環(huán)境，可以允許多種不同種類的生物共存。反之，生存空間異質(zhì)性越低，則其可以容納的生物種類越少，這必然會(huì)使該空間內(nèi)的生物群落環(huán)境變得日益單調(diào), 這時(shí)在生物群落的性質(zhì)和密度方面都會(huì)產(chǎn)生不同程度的退化。在傳統(tǒng)水利工程的建設(shè)的過程之中，對(duì)于河流的自然性和連續(xù)性進(jìn)行了人工的切斷，使得河流環(huán)境在一定程度上就會(huì)變得單一化，進(jìn)而形成河流生態(tài)系統(tǒng)的退化。所以，在生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)的過程之中，務(wù)必要有效的促進(jìn)河流生態(tài)的空間異質(zhì)性的提高，這樣才能促進(jìn)生態(tài)環(huán)境中物種的數(shù)量不斷增加，從而促進(jìn)生物群的多樣性的恢復(fù)。確定河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)目標(biāo)以后，需要對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)中的生物種類和密度進(jìn)行詳細(xì)的勘察，建立詳細(xì)的資料庫，這時(shí)對(duì)于河流的自然環(huán)境也要有詳細(xì)的勘察，包括河流的水溫、流速、泥沙、營(yíng)養(yǎng)鹽的遷移轉(zhuǎn)化等等，只有對(duì)自然生態(tài)環(huán)境有詳細(xì)的掌握，才能為生物群落的生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳的條件，在此基礎(chǔ)之上來充分的實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)功能。
4.4、景觀尺度及整體性原則
河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)應(yīng)當(dāng)是建立在對(duì)景觀的長(zhǎng)期保持的基礎(chǔ)上來實(shí)現(xiàn)的，而且必須是大尺度和整體性的，并不是針對(duì)某一范圍內(nèi)的系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)，小范圍的生態(tài)修復(fù)成功率較低，而且在生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)效率方面也較低，所以，生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)討程中，必須要注重大尺度、整體性的修復(fù)。
景觀大尺度的原則包括空間尺度和時(shí)間尺度兩種，而在河流系統(tǒng)受到威脅的時(shí)候，往往就會(huì)從這兩個(gè)角度體現(xiàn)，所以需要對(duì)尺度的要素進(jìn)行一個(gè)綜合的研究，科學(xué)的掌握河流生態(tài)系統(tǒng)本身所具有的流動(dòng)性、易變性等特點(diǎn)，對(duì)生物群落生存的基本條件進(jìn)行整體性的創(chuàng)造以及恢復(fù)，才可以有效地保證生態(tài)水利工程的運(yùn)行與河流的動(dòng)態(tài)演進(jìn)過程保持一致，從而促進(jìn)河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。
4.5、反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則
生態(tài)系統(tǒng)的成長(zhǎng)需要一個(gè)漫長(zhǎng)的討程，對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)來說，同樣需要較長(zhǎng)的一段實(shí)踐，才能在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、生物多樣性等方面獲得一個(gè)更高的提升，也能夠使河流生態(tài)系統(tǒng)自身抵御外部干擾的能力增強(qiáng)，有利于促進(jìn)河流生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高。如果從當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的時(shí)間交替的角度來說，需要實(shí)現(xiàn)一種生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)或者是用一種生態(tài)系統(tǒng)代替另一種生態(tài)系統(tǒng)，往往需要若干年的時(shí)間，想在短時(shí)間之內(nèi)來實(shí)現(xiàn)是不可能的。
總之，水利工程在社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，但這時(shí)也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了一定的影響，尤其是對(duì)與河流生態(tài)來說，對(duì)與河流的連續(xù)性和流動(dòng)性產(chǎn)生了不同程度的影響，使得水流、水溫等自然規(guī)律都發(fā)生了一定的變化，這些變化的存在破壞了河流生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。所以說，在現(xiàn)代水利工程建設(shè)的工作之中，務(wù)必要對(duì)社會(huì)發(fā)展需求與生態(tài)健康之間的關(guān)系進(jìn)行一個(gè)科學(xué)的衡量，在建設(shè)生態(tài)水利工程的要求之下，堅(jiān)持必要的設(shè)計(jì)原則，才可以促進(jìn)生態(tài)水利工程建設(shè)的科學(xué)性。
參考文獻(xiàn)
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在以往的水利工程學(xué)中，人們多側(cè)重于自身的需求，對(duì)生態(tài)方面有所忽視，進(jìn)而導(dǎo)致很多生態(tài)問題出現(xiàn)。人們?cè)趯?duì)這些生態(tài)問題反思與改進(jìn)后，推出了生態(tài)水利工程。生態(tài)水利工程以可持續(xù)發(fā)展為理念，通過多種技術(shù)手段，改變以往粗放式的建筑方式，將水利工程和生態(tài)工程有效地融合在一起，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與生態(tài)環(huán)境的共同發(fā)展。
1.水利工程的優(yōu)勢(shì)與不足之處
水利工程對(duì)于人類社會(huì)的發(fā)展具有重要意義，其優(yōu)勢(shì)重要體現(xiàn)在如下方面：一是水利工程能夠大幅度提高水資源的利用率；二是在水利工程下，很多人工湖泊出現(xiàn)，對(duì)城市夏季高溫有顯著的調(diào)節(jié)作用；三是水利工程能夠儲(chǔ)備一定量的水資源，實(shí)現(xiàn)水資源的調(diào)用，滿足人類社會(huì)的生產(chǎn)與生活需要；四是水利工程能夠有效地減少水土流失的現(xiàn)象。
盡管水利工程給人類社會(huì)的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，但其也產(chǎn)生了諸多不利影響，主要表現(xiàn)為：一是水利工程給上游的生態(tài)環(huán)境帶來一定影響，在建設(shè)的過程中，上游水面會(huì)升高很多，原本為陸地的部分可能會(huì)成為水庫或濕地，陸地上的景觀也會(huì)淹沒；二是水利工程給下游的生態(tài)環(huán)境也帶來嚴(yán)重的影響，下游很有可能出現(xiàn)浮游生物惡性繁殖的狀況；三是水利工程會(huì)給自然生物帶來嚴(yán)重的影響，影響其正常的繁衍。比方說，很多魚類都在上游產(chǎn)卵，在水利工程的影響下，其無法到上游產(chǎn)卵，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)物種滅絕的后果；四是水利工程會(huì)給周邊地貌帶來很大影響，地質(zhì)穩(wěn)定性被破壞，使得自然災(zāi)害頻發(fā)。除了這些以外，水利工程還會(huì)帶來深層次的影響，如水文形勢(shì)等。興建的水壩改變河流的流速、水深等，水體自凈能力有所下降，水體密度、水體溫度都發(fā)生變化。倘若水壩位于上游，那么河道內(nèi)徑流量就會(huì)增加很多，徑流的速度會(huì)降低，使得水體流體變化，甚至導(dǎo)致地殼運(yùn)動(dòng)更為活躍，引發(fā)洪水與地震等嚴(yán)重災(zāi)害。
2.生態(tài)水利工程的基本設(shè)計(jì)原則
（1）整體性原則
在對(duì)河流生態(tài)進(jìn)行修復(fù)規(guī)劃的時(shí)候，倘若只是在小范圍內(nèi)進(jìn)行短時(shí)間修復(fù)，那么生態(tài)效率將難以提高，修復(fù)效果也大打折扣。所以，在設(shè)計(jì)生態(tài)水利工程的過程中，應(yīng)從大景觀的角度出發(fā)，只有這樣，生態(tài)效率才能夠被恢復(fù)，修復(fù)效果才比較理想。從整體的角度來看，這是依托于生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，在各種要素相互作用的基礎(chǔ)上，制定出的河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的方案。該方案具有極強(qiáng)的綜合性，并不簡(jiǎn)單的植被修復(fù)。生態(tài)學(xué)領(lǐng)域下的景觀尺度涵蓋時(shí)間與空間兩方面。在河流修復(fù)的過程中需要采用大尺度景觀，這是由于：一是水域生態(tài)系統(tǒng)是由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)建而成的，其包括生物系統(tǒng)與人造工程設(shè)施系統(tǒng)。這些系統(tǒng)和生物系統(tǒng)有機(jī)融合在一起，共同組建了整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。如果水域系統(tǒng)被破壞，單純從河道而進(jìn)行生態(tài)修復(fù)是難以達(dá)到修復(fù)效果的，相關(guān)人員必須靠綜合各種因素之間的作用關(guān)系而制定出可靠的修復(fù)方案。二是在進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的過程中，必須考慮水域生態(tài)環(huán)境的多種特性，如隨機(jī)性、流動(dòng)性與可變性等，因?yàn)檫@些特性直接對(duì)生物種群產(chǎn)生影響。三是在設(shè)計(jì)的過程中要考慮河流生態(tài)系統(tǒng)的開放性。河流生態(tài)系統(tǒng)本身會(huì)與周邊生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行物質(zhì)交換，所以僅對(duì)河流進(jìn)行生態(tài)修復(fù)是難以達(dá)到修復(fù)效果的。四是河流生態(tài)修復(fù)需要一定的時(shí)間，并非一蹴而就的。相關(guān)資料顯示，要重建或修復(fù)一個(gè)濕地，所耗費(fèi)的時(shí)間大約為15年到20年。所以，相關(guān)部門與工作人員應(yīng)做好充足的準(zhǔn)備，對(duì)所修復(fù)的河流進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)與管理。綜上所述，在進(jìn)行生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)的過程中，必須立足于整體，做好長(zhǎng)期性的規(guī)劃，綜合考慮各種因素，制定出大尺度的景觀方案。
（2）充分利用生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)的原則
和以往的水利工程相比，生態(tài)水利工程在考慮水利工程的相關(guān)原則外，還要充分考慮生態(tài)系統(tǒng)本身的自我修復(fù)能力，最大限度地促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。要想實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，單純地依賴人工建筑物是不可能的。事實(shí)上，任何一個(gè)生態(tài)圈的出現(xiàn)都是經(jīng)過了漫長(zhǎng)的自然考驗(yàn)的，是各方面因素相互作用的最終結(jié)果，其往往具有極強(qiáng)的修復(fù)能力。因此，在設(shè)計(jì)生態(tài)水利工程的過程中應(yīng)充分利用生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)的功能，否則單純依靠人為力量，很有可能會(huì)適得其反，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步惡化。最有效的路徑是，將人為力量和大自然有效地結(jié)合在一起，充分利用生態(tài)系統(tǒng)的組織功能，由大自然的選擇恰當(dāng)?shù)奈锓N。在這一方式下，一方面生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)效果顯著提升，另一方面能夠節(jié)約大量的成本，兼顧經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益，實(shí)現(xiàn)雙贏。
（3）保護(hù)水體環(huán)境多樣性的原則
對(duì)于生活群落來說，非生物環(huán)境會(huì)對(duì)其產(chǎn)生多種影響。也就是說，某一地區(qū)，倘若其自然環(huán)境具有多樣性，那么其生物也會(huì)具有多樣性。通常，這種多樣性強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，可以應(yīng)對(duì)一系列的外部變化。如果水利工程導(dǎo)致水體內(nèi)部環(huán)境趨于單一化，那么其自身m應(yīng)能力將會(huì)大幅度下降，難以抵御外界的變化。這樣一來，生態(tài)系統(tǒng)的功能也會(huì)逐步喪失。所以，在設(shè)計(jì)水利工程的過程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解水域情況和周邊生態(tài)環(huán)境，推出合理的設(shè)計(jì)方案，并從多方面對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行反復(fù)論證。只有這樣，生態(tài)水利工程才會(huì)修復(fù)與改良生態(tài)系統(tǒng)，造福人類。
3.結(jié)束語
在當(dāng)前社會(huì)下，人們的環(huán)保意識(shí)不斷提高，生態(tài)水利工程開始出現(xiàn)。和以往的水利工程不同，生態(tài)水利工程從水域的生態(tài)環(huán)境出發(fā)，充分考慮多種因素，有效地利用生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)功能，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的雙贏。在設(shè)計(jì)生態(tài)水利工程的過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)立足于整體，構(gòu)建大尺度景觀，充分利用生態(tài)系統(tǒng)自身的功能，在確保生態(tài)系統(tǒng)多樣化的前提下，推出合理的生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)方案。
中圖分類號(hào)：TV文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
水利工程建設(shè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)基本內(nèi)容，對(duì)于推動(dòng)農(nóng)業(yè)、水利水電以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)等方面都具有很大的作用。同時(shí)，水利工程屬于一種改造自然的工程，其影響了自然河流的多樣性、流動(dòng)性以及連續(xù)性，會(huì)在一定程度上影響河流生態(tài)系統(tǒng)的自然發(fā)展?fàn)顩r，在當(dāng)前自然生態(tài)環(huán)境惡化加劇的形勢(shì)下，如何協(xié)調(diào)水利工程發(fā)展需求和自然河流生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系就顯得尤為重要。
1工程安全性和經(jīng)濟(jì)性原則
生態(tài)水利工程是一項(xiàng)綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)等需求，也要兼顧生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。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)施的安個(gè)、穩(wěn)定和耐久性。工程設(shè)施必須在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，能夠承受洪水、侵蝕、風(fēng)暴、冰凍、十旱等自然力荷載
對(duì)于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)合理性分析，應(yīng)遵循風(fēng)險(xiǎn)最小和效益最大原則。由于對(duì)生態(tài)演替的過程和結(jié)果事先難以把握，生態(tài)水利工程往往帶有一定程度的風(fēng)險(xiǎn)，這就需要在規(guī)劃設(shè)計(jì)中進(jìn)行方案比選，更要重視生態(tài)系統(tǒng)的定期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。
2 河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則
一個(gè)地區(qū)具備空間異質(zhì)性，是指在這個(gè)地區(qū)的空間中，可以存在著多種不同種類的生物物種，這就意味著該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況良好，有利于自然生態(tài)循環(huán)的發(fā)展。若該地的空間異質(zhì)性較差，就會(huì)降低生物群落的多樣性，使得生物物種減少，生物群落密度變小，這自然就會(huì)使生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境惡化。為此，在進(jìn)行水利工程的設(shè)計(jì)中，必須要考慮到河流形態(tài)的空間異質(zhì)性。
目前，很多大型水利工程建設(shè)都對(duì)自然河流的生態(tài)系統(tǒng)造成了不同程度的破壞，這不僅會(huì)使河流中的生物物種減少，也會(huì)引起水質(zhì)變化，繼而造成嚴(yán)重的環(huán)境破壞。為了改變這種情況，除了要加強(qiáng)人工種植或養(yǎng)殖來增大生物群落的多樣性，還要做好生態(tài)水利工程建設(shè)的設(shè)計(jì)工作，盡可能地保持河流的原始面貌，保存其自然空間的異質(zhì)性，降低人工水利工程對(duì)生物群落多樣性的不利影響。
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)可持續(xù)發(fā)展，指的是生態(tài)系統(tǒng)自身組織功能的表現(xiàn)形式，即生態(tài)系統(tǒng)的自組織。自組織的意思是指某個(gè)系統(tǒng)按照相互默契和相互協(xié)調(diào)的原則，各自盡其自己的責(zé)任做好分內(nèi)之事的同時(shí)又能和對(duì)方形成協(xié)調(diào)的有序結(jié)構(gòu)。生態(tài)系統(tǒng)自組織的主要機(jī)理是指系統(tǒng)中物種的自然選擇，即生態(tài)系統(tǒng)之內(nèi)的物種或者某些與該生態(tài)系統(tǒng)有一定友好關(guān)系的物種，在自然環(huán)境下尋找到能夠?yàn)樽约禾峁┫鄳?yīng)的能源和資源，并適合自己生存的自然環(huán)境。因此，在進(jìn)行生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)時(shí)，一定要遵循生態(tài)系統(tǒng)的自組織原則，不要試圖人為地去對(duì)自然環(huán)境進(jìn)行改變甚至是控制，而是要利用生態(tài)系統(tǒng)的自組織和自設(shè)計(jì)的功能，讓海洋生態(tài)系統(tǒng)或者江河生態(tài)系統(tǒng)中的物種對(duì)其生存環(huán)境進(jìn)行自然選擇，以求實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的最終目的。在設(shè)計(jì)一項(xiàng)生態(tài)水利工程時(shí)，都要將這一原則考慮進(jìn)去，尊重河流和物種的自然屬性和自然選擇，從而制定和尋找到最佳的生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)方案。
4 景觀尺度及整體性原則
河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃和管理應(yīng)該在大景觀尺度、長(zhǎng)時(shí)期和保持可持續(xù)性的基礎(chǔ)上進(jìn)行，而不是在小尺度、短時(shí)期和局部范圍內(nèi)進(jìn)行。小范圍的生態(tài)修復(fù)小但效率低，而且成功率也低。整體性是指從生態(tài)系統(tǒng)的結(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)物或河岸植被。
一般來講，景觀尺度由空間尺度與時(shí)間尺度兩部分構(gòu)成。在河流生態(tài)修復(fù)過程中，由于水域生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)極其復(fù)雜的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，其并不單單指河流中的生態(tài)系統(tǒng)，還包括其周邊或其他相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)，這些水文系統(tǒng)與生物系統(tǒng)相互交織，共同決定了水域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此，在對(duì)河流水域生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)時(shí)，必須要從整體空間考慮，協(xié)調(diào)進(jìn)行修復(fù)。
5 反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則
生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，力求最終形成一個(gè)健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)。在河流工程項(xiàng)目執(zhí)行以后，就開始了一個(gè)自然生態(tài)演替的動(dòng)態(tài)過程。這個(gè)過程并不一定按照設(shè)計(jì)預(yù)期的目標(biāo)發(fā)展，可能出現(xiàn)多種可能性。
除了自然系統(tǒng)的演替以外，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)不同與傳統(tǒng)工程的確定性設(shè)計(jì)方法，而是一種反饋調(diào)整式的設(shè)計(jì)方法，是按照“設(shè)計(jì)―執(zhí)行(包括管理) ―監(jiān)測(cè)―評(píng)估―調(diào)整”這樣一種流程，以反復(fù)循環(huán)的方式進(jìn)行的。在這個(gè)流程中，監(jiān)測(cè)工作是基礎(chǔ)。監(jiān)測(cè)工作包括生物監(jiān)測(cè)和水文觀測(cè)，評(píng)估的內(nèi)容是河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的狀況及其發(fā)展趨勢(shì)。常用的方法是參照比較方法，一種是與自身河流系統(tǒng)的歷史及項(xiàng)目初期狀況比較，一種是與自然條件類似但未進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的河流比較。
6結(jié)語
本文主要論述分析了在生態(tài)水利工程建設(shè)的設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)遵循的幾種設(shè)計(jì)原則，這些設(shè)計(jì)原則是從保護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境出發(fā)的。不可否認(rèn)，水利工程建設(shè)對(duì)于改造自然，提高社會(huì)生產(chǎn)水平有著重要意義，但在兼顧社會(huì)發(fā)展的同時(shí)，也必須要注意到水利工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，以促進(jìn)人與自然的和諧相處，共同發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
引言： 為努力實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和水利工程建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展，我們需建設(shè)生態(tài)水利工程。當(dāng)前我國的生態(tài)水利工程建設(shè)是基于原有技術(shù)基礎(chǔ)之上，采用引進(jìn)新興的高科技環(huán)保技術(shù)和方案來完成對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。
1.在生態(tài)水利建設(shè)當(dāng)中應(yīng)該遵循的原則
1.1加強(qiáng)對(duì)水利工程所在地的河流生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)原則
生態(tài)水利工程是一項(xiàng)系統(tǒng)性、整體性的工程，在水利工程建設(shè)中既要科學(xué)化、合理化又要廣泛涉及到各方面，需應(yīng)對(duì)防洪、澆灌、供水、發(fā)電、航運(yùn)等需求，也要兼顧生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。建設(shè)生態(tài)水利工程既要把水利工程學(xué)原理與生態(tài)學(xué)原理相結(jié)合。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)的的相關(guān)規(guī)定，以此來確保工程質(zhì)量確保其順利進(jìn)展。工程設(shè)施必須符合相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，能夠承受一系列自然災(zāi)害造成的影響。按照河流地貌學(xué)原理進(jìn)行動(dòng)態(tài)地探究河勢(shì)變化規(guī)律，保證河流工程建設(shè)的質(zhì)量，降低修復(fù)工程的次數(shù)幾乎不同河流都有自己各自的生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，在進(jìn)行河流生態(tài)環(huán)境保護(hù)的時(shí)候要具體問題具體分析，依據(jù)不同的生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)采用不同的治理保護(hù)措施，從而更合理的確保河流生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。
1.2保護(hù)水體系統(tǒng)的完整性
水體系統(tǒng)由地表水和地下水構(gòu)成，我們?cè)趯?duì)水體保護(hù)時(shí)要綜合考慮多方面的因素，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水體的整體保護(hù)。
1.3要加強(qiáng)對(duì)水利工程周邊生物物種的保護(hù)
在水利工程建設(shè)當(dāng)中要符合生物多樣性原則，為在水利工程建設(shè)中保護(hù)生物多樣性，在工程開始建設(shè)之前要對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和生物多樣性進(jìn)行調(diào)查。
1.4提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則
為發(fā)展經(jīng)濟(jì)，我們不得不進(jìn)行經(jīng)濟(jì)建設(shè)。由于不合理的工程建設(shè)，對(duì)河流帶來不少污染，使河流生態(tài)環(huán)境在不同程度上單一化，引起河流生態(tài)系統(tǒng)的不同程度退化。進(jìn)行生態(tài)水利工程建設(shè)的目標(biāo)是通過采取相關(guān)治理措施來保護(hù)生物的多樣性，生態(tài)水利工程的重點(diǎn)應(yīng)該是盡可能提高河流形態(tài)的異質(zhì)性，使其符合自然發(fā)展規(guī)律，最大限度的保護(hù)生物群落。
1.5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，依靠生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結(jié)構(gòu)，從而完成設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。
生態(tài)水利工程建設(shè)是基于傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，采用新的工程理念。使工程建設(shè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)相統(tǒng)一。
河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃和管理是在大規(guī)模、周期性長(zhǎng)和可持續(xù)性的基礎(chǔ)上進(jìn)行，這樣才能確保河流生態(tài)修復(fù)的高效率。整體性是指從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和性能出發(fā)，使生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)要素交互結(jié)合，提出修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的整體、綜合的系統(tǒng)方法。
水域生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)大系統(tǒng)，當(dāng)水域生態(tài)系統(tǒng)受到脅迫時(shí)，需要對(duì)各種造成因素進(jìn)行綜合性、整體性探究。其次，還要重視生物種群的基本生存條件。再者，由于河流生態(tài)系統(tǒng)和四周生態(tài)系統(tǒng)能隨時(shí)進(jìn)行能量傳遞和物質(zhì)循環(huán)，一條河流的生態(tài)修復(fù)活動(dòng)需要和周圍流域的生態(tài)修復(fù)活動(dòng)協(xié)調(diào)發(fā)展。最后，由于河流生態(tài)修復(fù)周期性長(zhǎng)，需掌握好河流生態(tài)修復(fù)的時(shí)間尺度。河流生態(tài)修復(fù)是靠時(shí)間做工作的。對(duì)于河流生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目要有長(zhǎng)期預(yù)備，同時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)和管理。
2.生態(tài)水利工程的作用和價(jià)值
2.1加強(qiáng)生態(tài)工水利工程建設(shè)可以對(duì)河床岸坡進(jìn)行更加有力的保護(hù)
為確保生物多樣性和生態(tài)和諧，我們需進(jìn)行生態(tài)水利工程建設(shè)。在生態(tài)工程建設(shè)中采用更加生態(tài)環(huán)保的技術(shù)手段，對(duì)河床的岸坡進(jìn)行更加合理的保護(hù)。此外還有加強(qiáng)材料的質(zhì)量檢驗(yàn)，確保河床穩(wěn)固，從而避免由河床岸坡的局部透水造成河流堤岸的潰堤。所以采用生態(tài)水利工程可以對(duì)河流坡岸有更好的保護(hù)。
2.2生態(tài)水利工程建設(shè)可以保護(hù)河流生態(tài)環(huán)境的多樣性
在生態(tài)水利工程建設(shè)的當(dāng)中，需要事先對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，然后根據(jù)調(diào)查的結(jié)果對(duì)水利工程的建設(shè)過程進(jìn)行有效的技術(shù)改進(jìn)。
2.3生態(tài)水利工程建設(shè)可以節(jié)約土地資源
因?yàn)槭孪葘?duì)水利工程進(jìn)行了綜合性有效性的評(píng)估，所以采用生態(tài)水利工程建設(shè)可以縮小水利工程的面積覆蓋范圍，提高土地的有效利用率。而且減少水利工程的占地面積可以減少水利工程對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)水利工程建設(shè)的目的。
3.水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響
在享受水利工程對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)帶來巨大功能的同時(shí)，也要看到水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)造成的一些影響。人類整治河道修筑堤壩等活動(dòng)人為的改變了河流的多樣性性能等，造成自然條件發(fā)生重大改變。這些改變對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)造成的影響是不容忽視的。未來的水利工程應(yīng)使社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求和生態(tài)系統(tǒng)健康協(xié)調(diào)發(fā)展，使水利工程在滿足人類社會(huì)需求的同時(shí)，確保水域生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)性。
4.對(duì)生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)合理性分析
應(yīng)確保風(fēng)險(xiǎn)最小和效益最大化發(fā)展原則。由于對(duì)生態(tài)演替的過程和結(jié)果事先難以把握，規(guī)劃設(shè)計(jì)中進(jìn)行方案比選，更要重視生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。另外，充分利用河流生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)規(guī)律，是力爭(zhēng)以最小的投入獲得最大產(chǎn)出的合理技術(shù)路線。精質(zhì)量高要求的完善做工
我們對(duì)生態(tài)水利工程建筑的材料質(zhì)地和主體設(shè)計(jì)構(gòu)造及工程外型設(shè)計(jì)有著高要求，以此來盡可能滿足人們對(duì)生活環(huán)境品質(zhì)的追求。
節(jié)能工程是重點(diǎn)，為貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展觀，綠色生產(chǎn)，低耗能生產(chǎn)、提高資源的回收利用等節(jié)能方針，人們一直努力著。不僅在生活中要貫穿低碳節(jié)能理念，在生態(tài)水利工程建設(shè)中同樣更應(yīng)注意節(jié)能環(huán)保。合理利用材料資源，回收利用，這樣不僅可以節(jié)約建筑成本更重要的是減少了資源的浪費(fèi)和對(duì)生態(tài)環(huán)境的破害。最大限度的做好生態(tài)水利工程建設(shè)。
總結(jié)
中圖分類號(hào)：TV文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言
隨著社會(huì)的全面發(fā)展及社會(huì)生活水平的顯著提升，水利工程等基礎(chǔ)設(shè)施工程在人們的生產(chǎn)及生活活動(dòng)中發(fā)揮的作用越來越大，但隨著全社會(huì)范圍內(nèi)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展工程的普遍開展及社會(huì)各界生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)提升，越來越多的人水利工程設(shè)計(jì)中生態(tài)學(xué)原理運(yùn)用的重要性，為順應(yīng)發(fā)展的需求，在水利工程規(guī)劃建設(shè)領(lǐng)域逐步完善起生態(tài)水利工程的理念及具體的規(guī)劃設(shè)計(jì)原則，為引導(dǎo)水利工程發(fā)揮更大的社會(huì)效益、生態(tài)效益及經(jīng)濟(jì)效益具體著重要意義
一、關(guān)于生態(tài)水利工程的概念
水利工程能夠提供給經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的強(qiáng)大動(dòng)力，但在其產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的同時(shí)，也會(huì)對(duì)河流等的自然生態(tài)系統(tǒng)造成一定方面、程度的破壞和干擾。生態(tài)水利工程是現(xiàn)代化水利建設(shè)的新成果和理念，綜合了工程力學(xué)以及水文學(xué)的學(xué)科，是一項(xiàng)對(duì)于傳統(tǒng)水利工程的重大改革。生態(tài)水利工程是吸收了關(guān)于生態(tài)學(xué)理論基礎(chǔ)的，利用工程力學(xué)以及水文學(xué)的融合理念，從而不斷改進(jìn)的水利工程建設(shè)。生態(tài)水利工程就是要用現(xiàn)代化以及科學(xué)化的理念和原理指導(dǎo)水利工程的建設(shè)，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)建設(shè)的良性互動(dòng)，在對(duì)傳統(tǒng)水利工程進(jìn)行改造時(shí)考慮了對(duì)自然生態(tài)環(huán)境修復(fù)的目的。對(duì)已經(jīng)修建的對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞的工程就行整治，新修建的水利工程則必須是具備科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的現(xiàn)代化發(fā)展理念的基礎(chǔ)建設(shè)。
二、生態(tài)水利工程的基本設(shè)計(jì)原則
1、工程安全性和經(jīng)濟(jì)性原則
生態(tài)水利工程是一種綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)以及旅游等需求，也要兼顧生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性的需求。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。工程設(shè)施必須在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，能夠承受洪水、侵蝕、風(fēng)暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學(xué)原理進(jìn)行河流縱、橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，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(shì)變化規(guī)律，保證河流修復(fù)工程的耐久性。對(duì)于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)合理性分析，應(yīng)遵循風(fēng)險(xiǎn)最小和效益最大原則。由于對(duì)生態(tài)演替的過程和結(jié)果事先難以把握，生態(tài)水利工程往往帶有一定程度的風(fēng)險(xiǎn)。這就需要在規(guī)劃設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行方案比選，更要重視生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。另外，充分利用河流生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)規(guī)律，是力爭(zhēng)以最小的投入獲得最大產(chǎn)出的合理技術(shù)路線。
2、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，也便是說某些與生態(tài)系統(tǒng)友好的物種，可以經(jīng)受自然選擇的考驗(yàn)，尋找到相應(yīng)的能源和合適的環(huán)境條件。將自組織原理應(yīng)用于生態(tài)水利工程時(shí)，生態(tài)工程設(shè)計(jì)與過去水工設(shè)計(jì)有本質(zhì)的區(qū)別。像設(shè)計(jì)大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設(shè)計(jì)，建筑物的幾何特征、材料強(qiáng)度都是在人的控制之中，建筑物最后可以具備人們所期望的功能。河流修復(fù)工程設(shè)計(jì)與此不一樣，生態(tài)工程設(shè)計(jì)是一種“指導(dǎo)性”的設(shè)計(jì)，大概說是幫設(shè)計(jì)。依靠生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結(jié)構(gòu)，從而完成設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。
3、確保水體內(nèi)部環(huán)境多樣性原則
水利工程的建設(shè)如果對(duì)水體內(nèi)部的環(huán)境造成破壞，會(huì)導(dǎo)致水體以及水下生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化，使其逐漸喪失對(duì)外界不利影響的抵抗能力。水體自凈能力的消退，使其原有的物種和生態(tài)環(huán)境都受到牽連，逐漸的向單一化發(fā)展。因此，生態(tài)水利工程在建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，工作人員就應(yīng)該對(duì)河流的相關(guān)資料進(jìn)行搜集，對(duì)水文情況進(jìn)行詳細(xì)的了解，對(duì)水體的物種和生態(tài)環(huán)境進(jìn)行掌握，進(jìn)而請(qǐng)環(huán)境專家對(duì)水利工程的設(shè)計(jì)對(duì)生態(tài)的影響程度進(jìn)行評(píng)估，盡量降低水利工程的建設(shè)對(duì)河流環(huán)境的影響，保護(hù)河流水體內(nèi)部環(huán)境多樣化。
4、景觀尺度和整體性設(shè)計(jì)原則
為保證河流生態(tài)系統(tǒng)高效的得到修復(fù)，應(yīng)該遵循大尺度長(zhǎng)久性的修復(fù)原則。河流生態(tài)環(huán)境是一個(gè)動(dòng)態(tài)的演變過程，都需要很久的時(shí)間來進(jìn)行不斷的發(fā)展變化。因此在進(jìn)行生態(tài)水利工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該對(duì)河流的資料進(jìn)行全面的收集和整理，對(duì)河流的歷史和演變過程以及現(xiàn)有的生態(tài)狀況進(jìn)行掌握。河流生態(tài)環(huán)境的修復(fù)是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的過程，不是短期內(nèi)就可以完成的。另外，尺度的把握可根據(jù)不同的工作階段進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整，根據(jù)實(shí)際情況的需要決定工作的尺度變化。保持整體性的設(shè)計(jì)原則，是指對(duì)河流整體生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中各個(gè)因素之間的關(guān)系和作用進(jìn)行了解，在此基礎(chǔ)上得出有效的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)方案。
5、提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則
通常情況下，一個(gè)地區(qū)的生存空間異質(zhì)性越高，則說明其內(nèi)部含有多個(gè)不同的小環(huán)境，可以允許多種不同種類的生物共存。反之，生存空間異質(zhì)性越低，則其可以容納的生物種類越少，這必然會(huì)使該空間內(nèi)的生物群落環(huán)境變得日益單調(diào),這時(shí)在生物群落的性質(zhì)和密度方面都會(huì)產(chǎn)生不同程度的退化。在傳統(tǒng)水利工程的建設(shè)的過程之中，對(duì)于河流的自然性和連續(xù)性進(jìn)行了人工的切斷，使得河流環(huán)境在一定程度上就會(huì)變得單一化，進(jìn)而形成河流生態(tài)系統(tǒng)的退化。所以，在生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)的過程之中，務(wù)必要有效的促進(jìn)河流生態(tài)的空間異質(zhì)性的提高，這樣才能促進(jìn)生態(tài)環(huán)境中物種的數(shù)量不斷增加，從而促進(jìn)生物群的多樣性的恢復(fù)。確定河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)目標(biāo)以后，需要對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)中的生物種類和密度進(jìn)行詳細(xì)的勘察，建立詳細(xì)的資料庫，這時(shí)對(duì)于河流的自然環(huán)境也要有詳細(xì)的勘察，包括河流的水溫、流速、泥沙、營(yíng)養(yǎng)鹽的遷移轉(zhuǎn)化等等，只有對(duì)自然生態(tài)環(huán)境有詳細(xì)的掌握，才能為生物群落的生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳的條件，在此基礎(chǔ)之上來充分的實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)功能。
6、反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則
生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，力求最終形成一個(gè)健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)。因生態(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，使生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)工程的確定性設(shè)計(jì)方法，而是一種反饋調(diào)整式的設(shè)計(jì)方法，即按照“設(shè)計(jì)-執(zhí)行-監(jiān)測(cè)-評(píng)估-調(diào)整”流程反復(fù)循環(huán)進(jìn)行。在這個(gè)流程中，監(jiān)測(cè)工作是基礎(chǔ)。監(jiān)測(cè)工作包括生物監(jiān)測(cè)和水文觀測(cè)，需要在項(xiàng)目初期建立完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。同時(shí)還需要建立一套河流健康的評(píng)估體系，用以評(píng)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(shì)。
結(jié)束語
水利工程在社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，但這時(shí)也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了一定的影響，尤其是對(duì)與河流生態(tài)來說，對(duì)與河流的連續(xù)性和流動(dòng)性產(chǎn)生了不同程度的影響，使得水流、水溫等自然規(guī)律都發(fā)生了一定的變化，這些變化的存在破壞了河流生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。所以說，在現(xiàn)代水利工程建設(shè)的工作之中，務(wù)必要對(duì)社會(huì)發(fā)展需求與生態(tài)健康之間的關(guān)系進(jìn)行一個(gè)科學(xué)的衡量，在建設(shè)生態(tài)水利工程的要求之下，堅(jiān)持必要的設(shè)計(jì)原則，才可以促進(jìn)生態(tài)水利工程建設(shè)的科學(xué)性。
參考文獻(xiàn)
1水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響
在社會(huì)生產(chǎn)過程中水利工程對(duì)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)有著巨大的作用，同時(shí)也要看到水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)造成了不同程度的影響。人類整治河道修筑堤壩等活動(dòng)人為的改變了河流的多樣性、連續(xù)性和流動(dòng)性，使水域的流速、水深、水溫、自水流邊界、水文規(guī)律等自然條件發(fā)生重大改變。這些改變對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)造成的影響是不容忽視的。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。
2生態(tài)水利工程
從學(xué)科發(fā)展角度看，現(xiàn)在的水利工程學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)主要是工程力學(xué)和水文學(xué)，水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)主要對(duì)象是水文系統(tǒng)，往往忽視生命系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來風(fēng)險(xiǎn)等問題。學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)吸收生態(tài)學(xué)理論及方法，促進(jìn)水利工程學(xué)與生態(tài)學(xué)的交叉融合，用以改進(jìn)和完善水利工程的規(guī)劃及設(shè)計(jì)理論，形成水利工程學(xué)新的學(xué)科分支——生態(tài)水利工程學(xué)。生態(tài)水利工程學(xué)作為水利工程學(xué)的一個(gè)新的分支，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(duì)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(duì)于已建工程，則是對(duì)于被嚴(yán)重干擾河流重點(diǎn)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)）及環(huán)境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。
3生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)原則
3.1工程安全性和經(jīng)濟(jì)性原則
生態(tài)水利工程是一項(xiàng)綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)等需求，也要兼顧生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。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。工程設(shè)施必須在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，能夠承受洪水、侵蝕、風(fēng)暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學(xué)原理進(jìn)行河流縱、橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，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(shì)變化規(guī)律，保證河流修復(fù)工程的耐久性。
對(duì)于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)合理性分析，應(yīng)遵循風(fēng)險(xiǎn)最小和效益最大原則。由于對(duì)生態(tài)演替的過程和結(jié)果事先難以把握，生態(tài)水利工程往往帶有一定程度的風(fēng)險(xiǎn)。這就需要在規(guī)劃設(shè)計(jì)中進(jìn)行方案比選，更要重視生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。另外，充分利用河流生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)規(guī)律，是力爭(zhēng)以最小的投入獲得最大產(chǎn)出的合理技術(shù)路線。
3.2提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則
一個(gè)地區(qū)的生境空間異質(zhì)性越高，就意味著創(chuàng)造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。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)某種程度的退化。由于人類活動(dòng)，特別是大規(guī)模治河工程的建設(shè)，造成自然河流的渠道化及河流非連續(xù)化，使河流生境在不同程度上單一化，引起河流生態(tài)系統(tǒng)的不同程度退化。生態(tài)水利工程的目標(biāo)是恢復(fù)或提高生物群落的多樣性，但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進(jìn)魚類、鳥類和其他生物物種，生態(tài)水利工程的重點(diǎn)應(yīng)該是盡可能提高河流形態(tài)的異質(zhì)性，使其符合自然河流的地貌學(xué)原理，為生物群落多樣性的恢復(fù)創(chuàng)造條件。
在確定河流生態(tài)修復(fù)目標(biāo)以后，就應(yīng)該對(duì)于河流進(jìn)行生物調(diào)查、地貌歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行勘查和評(píng)估，建立河流地貌數(shù)據(jù)庫和生物資源數(shù)據(jù)庫。遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)（gis）是水文、河流地貌和生物調(diào)查的有力工具。關(guān)鍵的工作步驟是在以上兩種調(diào)查工作的基礎(chǔ)上，確定環(huán)境因子與生物因子的相關(guān)關(guān)系，必要時(shí)建立某種數(shù)學(xué)模型。河流環(huán)境因子包括河流河勢(shì)、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質(zhì)、水溫、泥沙、營(yíng)養(yǎng)鹽的遷移轉(zhuǎn)化、水文周期變化等。研究的內(nèi)容包括：調(diào)查單個(gè)生物因子的基本需求，評(píng)估各種生物因子的相互關(guān)系和制約條件，對(duì)于“關(guān)鍵種”或標(biāo)志性生物的環(huán)境因子進(jìn)行分類和評(píng)估。在眾多的環(huán)境因子中，識(shí)別那些對(duì)于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能具有重要意義的環(huán)境因子，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行河流地貌學(xué)設(shè)計(jì)和生物棲息地的設(shè)計(jì)。
3.3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，也就是說某些與生態(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)的能源和合適的環(huán)境條件。
將自組織原理應(yīng)
用于生態(tài)水利工程時(shí)，生態(tài)工程設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)水工設(shè)計(jì)有本質(zhì)的區(qū)別。像設(shè)計(jì)大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設(shè)計(jì)，建筑物的幾何特征、材料強(qiáng)度都是在人的控制之中，建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復(fù)工程設(shè)計(jì)與此不同，生態(tài)工程設(shè)計(jì)是一種“指導(dǎo)性”的設(shè)計(jì)，或者說是輔設(shè)計(jì)。依靠生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結(jié)構(gòu)，從而完成設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。成功的生態(tài)工程經(jīng)驗(yàn)表明，人工與自然力的貢獻(xiàn)各占一半。
傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計(jì)的特征是對(duì)于自然河流實(shí)施控制。而設(shè)計(jì)生態(tài)水利工程時(shí)，要求工程師必須放棄控制自然界的動(dòng)機(jī)，樹立新的工程理念。因?yàn)橐揽咳肆图夹g(shù)控制自然界是不可能的。人們要善于利用生態(tài)系統(tǒng)自組織、自設(shè)計(jì)這個(gè)寶貴財(cái)富，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧。需要強(qiáng)調(diào)的是，地球上沒有兩條相同的河流，每一條河流的特點(diǎn)都是各不相同的。因此，每一項(xiàng)生態(tài)水利工程必須因地制宜，充分尊重每一條河流的自然屬性和美學(xué)價(jià)值，尋求最佳的生態(tài)工程方案。
自設(shè)計(jì)理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質(zhì)、土壤、地貌、水文特征等生態(tài)因子，也取決于生物的種類、密度、生物生產(chǎn)力、群落穩(wěn)定性等多種因素。在利用自設(shè)計(jì)理論時(shí)，需要注意充分利用鄉(xiāng)土種。引進(jìn)外來物種時(shí)要持慎重態(tài)度，防止生物入侵。
3.4景觀尺度及整體性原則
河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃和管理應(yīng)該在大景觀尺度、長(zhǎng)期的和保持可持續(xù)性的基礎(chǔ)上進(jìn)行，而不是在小尺度、短時(shí)期和零星局部的范圍內(nèi)進(jìn)行。在大景觀尺度上開展的河流生態(tài)修復(fù)效率要高。小范圍的生態(tài)修復(fù)不但效率低，而且成功率也低。整體性是指從生態(tài)系統(tǒng)的結(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。
景觀則是指生態(tài)學(xué)中的景觀尺度。景觀尺度包括空間尺度和時(shí)間尺度。為什么在景觀的大尺度上進(jìn)行河流修復(fù)規(guī)劃？首先，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)和人造工程設(shè)施系統(tǒng)。廣義水文系統(tǒng)又與生物系統(tǒng)交織在一起，形成自然河流生態(tài)系統(tǒng)。而人類活動(dòng)和工程設(shè)施作為生境的組成部分，形成對(duì)于水域生態(tài)系統(tǒng)的正負(fù)影響。水域生態(tài)系統(tǒng)受到脅迫時(shí)，需要對(duì)于各種脅迫因素之間的相
互關(guān)系進(jìn)行綜合、整體研究。其次，必須重視水域生境的易變性、流動(dòng)性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)決定了生物種群的基本生存條件。水域生態(tài)系統(tǒng)是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時(shí)間與空間中擴(kuò)展或收縮的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。再者，河流生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)開放的系統(tǒng)，與周圍生態(tài)系統(tǒng)隨時(shí)進(jìn)行能量傳遞和物質(zhì)循環(huán)，一條河流的生態(tài)修復(fù)活動(dòng)不可能是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態(tài)修復(fù)活動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào)。最后，河流生態(tài)修復(fù)的時(shí)間尺度也十分重要。河流系統(tǒng)的演進(jìn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程。每一個(gè)河流生態(tài)系統(tǒng)都有它自己的歷史。河流生態(tài)修復(fù)是靠時(shí)間做工作的。有研究指出，濕地重建或修復(fù)需要大約15~20a的時(shí)間。因此對(duì)于河流生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目要有長(zhǎng)期準(zhǔn)備，同時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)和管理。
3.5反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則
生態(tài)系統(tǒng)的成長(zhǎng)是一個(gè)過程，河流修復(fù)工程需要時(shí)間。從長(zhǎng)時(shí)間尺度看，自然生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化需要數(shù)百萬年時(shí)間。進(jìn)化的趨勢(shì)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、生物群落多樣性、系統(tǒng)有序性及內(nèi)部穩(wěn)定性都有所增加和提高，同時(shí)對(duì)外界干擾的抵抗力有所增強(qiáng)。從較短的時(shí)間尺度看，生態(tài)系統(tǒng)的演替，即一種類型的生態(tài)系統(tǒng)被另一種生態(tài)系統(tǒng)所代替也需要若干年的時(shí)間，期望河流修復(fù)能夠短期奏效往往是不現(xiàn)實(shí)的。
生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，力求最終形成一個(gè)健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)。在河流工程項(xiàng)目執(zhí)行以后，就開始了一個(gè)自然生態(tài)演替的動(dòng)態(tài)過程。這個(gè)過程并不一定按照設(shè)計(jì)預(yù)期的目標(biāo)發(fā)展，可能出現(xiàn)多種可能性。
意識(shí)到生態(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)的演替以外，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)不同于傳統(tǒng)工程的確定性設(shè)計(jì)方法，而是一種反饋調(diào)整式的設(shè)計(jì)方法。是按照“設(shè)計(jì)—執(zhí)行（包括管理）—監(jiān)測(cè)—評(píng)估—調(diào)整”這樣一種流程以反復(fù)循環(huán)的方式進(jìn)行的。在這個(gè)流程中，監(jiān)測(cè)工作是基礎(chǔ)。監(jiān)測(cè)工作包括生物監(jiān)測(cè)和水文觀測(cè)。評(píng)估的內(nèi)容是河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的狀況及發(fā)展趨勢(shì)。常用的方法是參照比較方法，一種是與自身河流系統(tǒng)的歷史及項(xiàng)目初期狀況比較，一種是與自然條件類似但未進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的河流比較。
在反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)過程中，提倡科學(xué)家、管理者和當(dāng)?shù)鼐用窦吧鐣?huì)各界的廣泛參與，通過對(duì)話、協(xié)商，以尋求共同利益。提倡多學(xué)科的交流和融合，提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性。
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2生態(tài)水利工程
從學(xué)科發(fā)展角度看,現(xiàn)在的水利工程學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)主要是工程力學(xué)和水文學(xué),水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)主要對(duì)象是水文系統(tǒng),往往忽視生命系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來風(fēng)險(xiǎn)等問題。學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)吸收生態(tài)學(xué)理論及方法,促進(jìn)水利工程學(xué)與生態(tài)學(xué)的交叉融合,用以改進(jìn)和完善水利工程的規(guī)劃及設(shè)計(jì)理論,形成水利工程學(xué)新的學(xué)科分支——生態(tài)水利工程學(xué)。生態(tài)水利工程學(xué)作為水利工程學(xué)的一個(gè)新的分支,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(duì)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(duì)于已建工程,則是對(duì)于被嚴(yán)重干擾河流重點(diǎn)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))及環(huán)境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。
3生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)原則
3.1工程安全性和經(jīng)濟(jì)性原則
生態(tài)水利工程是一項(xiàng)綜合性工程,在河流綜合治理中既要滿足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)等需求,也要兼顧生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。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。工程設(shè)施必須在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi),能夠承受洪水、侵蝕、風(fēng)暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學(xué)原理進(jìn)行河流縱、橫斷面設(shè)計(jì)時(shí),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(shì)變化規(guī)律,保證河流修復(fù)工程的耐久性。
對(duì)于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)合理性分析,應(yīng)遵循風(fēng)險(xiǎn)最小和效益最大原則。由于對(duì)生態(tài)演替的過程和結(jié)果事先難以把握,生態(tài)水利工程往往帶有一定程度的風(fēng)險(xiǎn)。這就需要在規(guī)劃設(shè)計(jì)中進(jìn)行方案比選,更要重視生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。另外,充分利用河流生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)規(guī)律,是力爭(zhēng)以最小的投入獲得最大產(chǎn)出的合理技術(shù)路線。
3.2提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則
一個(gè)地區(qū)的生境空間異質(zhì)性越高,就意味著創(chuàng)造了多樣的小生境,能夠允許更多的物種共存。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)某種程度的退化。由于人類活動(dòng),特別是大規(guī)模治河工程的建設(shè),造成自然河流的渠道化及河流非連續(xù)化,使河流生境在不同程度上單一化,引起河流生態(tài)系統(tǒng)的不同程度退化。生態(tài)水利工程的目標(biāo)是恢復(fù)或提高生物群落的多樣性,但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進(jìn)魚類、鳥類和其他生物物種,生態(tài)水利工程的重點(diǎn)應(yīng)該是盡可能提高河流形態(tài)的異質(zhì)性,使其符合自然河流的地貌學(xué)原理,為生物群落多樣性的恢復(fù)創(chuàng)造條件。
在確定河流生態(tài)修復(fù)目標(biāo)以后,就應(yīng)該對(duì)于河流進(jìn)行生物調(diào)查、地貌歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行勘查和評(píng)估,建立河流地貌數(shù)據(jù)庫和生物資源數(shù)據(jù)庫。遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)(GIS)是水文、河流地貌和生物調(diào)查的有力工具。關(guān)鍵的工作步驟是在以上兩種調(diào)查工作的基礎(chǔ)上,確定環(huán)境因子與生物因子的相關(guān)關(guān)系,必要時(shí)建立某種數(shù)學(xué)模型。河流環(huán)境因子包括河流河勢(shì)、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質(zhì)、水溫、泥沙、營(yíng)養(yǎng)鹽的遷移轉(zhuǎn)化、水文周期變化等。研究的內(nèi)容包括:調(diào)查單個(gè)生物因子的基本需求,評(píng)估各種生物因子的相互關(guān)系和制約條件,對(duì)于“關(guān)鍵種”或標(biāo)志性生物的環(huán)境因子進(jìn)行分類和評(píng)估。在眾多的環(huán)境因子中,識(shí)別那些對(duì)于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能具有重要意義的環(huán)境因子,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行河流地貌學(xué)設(shè)計(jì)和生物棲息地的設(shè)計(jì)。
3.3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,也就是說某些與生態(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)的能源和合適的環(huán)境條件。
將自組織原理應(yīng)用于生態(tài)水利工程時(shí),生態(tài)工程設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)水工設(shè)計(jì)有本質(zhì)的區(qū)別。像設(shè)計(jì)大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設(shè)計(jì),建筑物的幾何特征、材料強(qiáng)度都是在人的控制之中,建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復(fù)工程設(shè)計(jì)與此不同,生態(tài)工程設(shè)計(jì)是一種“指導(dǎo)性”的設(shè)計(jì),或者說是輔設(shè)計(jì)。依靠生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自組織功能,可以由自然界選擇合適的物種,形成合理的結(jié)構(gòu),從而完成設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。成功的生態(tài)工程經(jīng)驗(yàn)表明,人工與自然力的貢獻(xiàn)各占一半。
傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計(jì)的特征是對(duì)于自然河流實(shí)施控制。而設(shè)計(jì)生態(tài)水利工程時(shí),要求工程師必須放棄控制自然界的動(dòng)機(jī),樹立新的工程理念。因?yàn)橐揽咳肆图夹g(shù)控制自然界是不可能的。人們要善于利用生態(tài)系統(tǒng)自組織、自設(shè)計(jì)這個(gè)寶貴財(cái)富,實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧。需要強(qiáng)調(diào)的是,地球上沒有兩條相同的河流,每一條河流的特點(diǎn)都是各不相同的。因此,每一項(xiàng)生態(tài)水利工程必須因地制宜,充分尊重每一條河流的自然屬性和美學(xué)價(jià)值,尋求最佳的生態(tài)工程方案。
自設(shè)計(jì)理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質(zhì)、土壤、地貌、水文特征等生態(tài)因子,也取決于生物的種類、密度、生物生產(chǎn)力、群落穩(wěn)定性等多種因素。在利用自設(shè)計(jì)理論時(shí),需要注意充分利用鄉(xiāng)土種。引進(jìn)外來物種時(shí)要持慎重態(tài)度,防止生物入侵。
3.4景觀尺度及整體性原則
河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃和管理應(yīng)該在大景觀尺度、長(zhǎng)期的和保持可持續(xù)性的基礎(chǔ)上進(jìn)行,而不是在小尺度、短時(shí)期和零星局部的范圍內(nèi)進(jìn)行。在大景觀尺度上開展的河流生態(tài)修復(fù)效率要高。小范圍的生態(tài)修復(fù)不但效率低,而且成功率也低。整體性是指從生態(tài)系統(tǒng)的結(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。
景觀則是指生態(tài)學(xué)中的景觀尺度。景觀尺度包括空間尺度和時(shí)間尺度。為什么在景觀的大尺度上進(jìn)行河流修復(fù)規(guī)劃?首先,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)和人造工程設(shè)施系統(tǒng)。廣義水文系統(tǒng)又與生物系統(tǒng)交織在一起,形成自然河流生態(tài)系統(tǒng)。而人類活動(dòng)和工程設(shè)施作為生境的組成部分,形成對(duì)于水域生態(tài)系統(tǒng)的正負(fù)影響。水域生態(tài)系統(tǒng)受到脅迫時(shí),需要對(duì)于各種脅迫因素之間的相
互關(guān)系進(jìn)行綜合、整體研究。其次,必須重視水域生境的易變性、流動(dòng)性和隨機(jī)性的特點(diǎn),這些特點(diǎn)決定了生物種群的基本生存條件。水域生態(tài)系統(tǒng)是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時(shí)間與空間中擴(kuò)展或收縮的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。再者,河流生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)開放的系統(tǒng),與周圍生態(tài)系統(tǒng)隨時(shí)進(jìn)行能量傳遞和物質(zhì)循環(huán),一條河流的生態(tài)修復(fù)活動(dòng)不可能是孤立的,還需要與相鄰的流域的生態(tài)修復(fù)活動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào)。最后,河流生態(tài)修復(fù)的時(shí)間尺度也十分重要。河流系統(tǒng)的演進(jìn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程。每一個(gè)河流生態(tài)系統(tǒng)都有它自己的歷史。河流生態(tài)修復(fù)是靠時(shí)間做工作的。有研究指出,濕地重建或修復(fù)需要大約15~20a的時(shí)間。因此對(duì)于河流生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目要有長(zhǎng)期準(zhǔn)備,同時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)和管理。
3.5反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則
生態(tài)系統(tǒng)的成長(zhǎng)是一個(gè)過程,河流修復(fù)工程需要時(shí)間。從長(zhǎng)時(shí)間尺度看,自然生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化需要數(shù)百萬年時(shí)間。進(jìn)化的趨勢(shì)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、生物群落多樣性、系統(tǒng)有序性及內(nèi)部穩(wěn)定性都有所增加和提高,同時(shí)對(duì)外界干擾的抵抗力有所增強(qiáng)。從較短的時(shí)間尺度看,生態(tài)系統(tǒng)的演替,即一種類型的生態(tài)系統(tǒng)被另一種生態(tài)系統(tǒng)所代替也需要若干年的時(shí)間,期望河流修復(fù)能夠短期奏效往往是不現(xiàn)實(shí)的。
生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),力求最終形成一個(gè)健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)。在河流工程項(xiàng)目執(zhí)行以后,就開始了一個(gè)自然生態(tài)演替的動(dòng)態(tài)過程。這個(gè)過程并不一定按照設(shè)計(jì)預(yù)期的目標(biāo)發(fā)展,可能出現(xiàn)多種可能性。
意識(shí)到生態(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)的演替以外,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)不同于傳統(tǒng)工程的確定性設(shè)計(jì)方法,而是一種反饋調(diào)整式的設(shè)計(jì)方法。是按照“設(shè)計(jì)—執(zhí)行(包括管理)—監(jiān)測(cè)—評(píng)估—調(diào)整”這樣一種流程以反復(fù)循環(huán)的方式進(jìn)行的。在這個(gè)流程中,監(jiān)測(cè)工作是基礎(chǔ)。監(jiān)測(cè)工作包括生物監(jiān)測(cè)和水文觀測(cè)。評(píng)估的內(nèi)容是河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的狀況及發(fā)展趨勢(shì)。常用的方法是參照比較方法,一種是與自身河流系統(tǒng)的歷史及項(xiàng)目初期狀況比較,一種是與自然條件類似但未進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的河流比較。
在反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)過程中,提倡科學(xué)家、管理者和當(dāng)?shù)鼐用窦吧鐣?huì)各界的廣泛參與,通過對(duì)話、協(xié)商,以尋求共同利益。提倡多學(xué)科的交流和融合,提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性。
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關(guān)鍵詞：生態(tài)理念；水利工程；設(shè)計(jì)原則
中圖分類號(hào)：TV文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、生態(tài)水利工程簡(jiǎn)介
傳統(tǒng)的水利工程主要包括結(jié)構(gòu)力學(xué)、水力學(xué)及水文學(xué)等專業(yè)內(nèi)容，而生態(tài)水利工程則工程力學(xué)的基礎(chǔ)上對(duì)人與自然的和諧相處更加關(guān)注，研究重點(diǎn)更加側(cè)重于人類行為對(duì)水域產(chǎn)生的影響?？梢哉f生態(tài)水利工程實(shí)現(xiàn)了環(huán)境工程學(xué)與生態(tài)學(xué)的有機(jī)結(jié)合，是一個(gè)專業(yè)性、綜合性較強(qiáng)的跨領(lǐng)域體系。由此可見，與傳統(tǒng)水利工程相比，生態(tài)水利工程體現(xiàn)出如下特征：
首先，資金密集。生態(tài)水利工程建設(shè)與普通水利工程相比，體現(xiàn)出建設(shè)周期長(zhǎng)、技術(shù)難度高、工程規(guī)模大的特點(diǎn)，因此建設(shè)過程中需要大量的資金支持。其次，水利工程的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益體現(xiàn)出較大的不確定性。再次，生態(tài)水利工程與環(huán)境有著密切的關(guān)系。生態(tài)水利工程的建設(shè)會(huì)直接影響到自然的生態(tài)環(huán)境、氣候以及人類的經(jīng)濟(jì)社會(huì)，并且這些影響是互相作用的過程；盡管這個(gè)過程中利弊共存，但仍然遵循水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的原則將有利的一面積極發(fā)揮出來，消除存在的弊端。最后，生態(tài)水利工程體現(xiàn)出綜合性、系統(tǒng)性的特征，從而影響到水域及水域之間的制約性與聯(lián)系性。
二、生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)原則
分析生態(tài)水利工程的特征可知，要實(shí)現(xiàn)工程的生態(tài)效益、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益，就必須遵循以下幾個(gè)設(shè)計(jì)原則：
（一）安全性與經(jīng)濟(jì)性原則
生態(tài)水利工程是一項(xiàng)綜合的系統(tǒng)工程，需要對(duì)相關(guān)水系進(jìn)行綜合治理，而這個(gè)過程中不僅要滿足人類的社會(huì)需求，比如防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)等，還要實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。滿足水文學(xué)與工程力學(xué)的要求，基于特定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，有效承受洪水、風(fēng)暴等自然荷載；根據(jù)河流地貌學(xué)原理設(shè)計(jì)河流的縱斷面與橫斷面，并充分考慮河流特征，包括河流泥沙輸移、淤積、河流侵蝕、沖刷等，對(duì)河勢(shì)的變化規(guī)律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，以保證工程的安全性、穩(wěn)定性與持久性。此外，還要遵循控制風(fēng)險(xiǎn)、實(shí)現(xiàn)工程經(jīng)濟(jì)效益最大化的原則，對(duì)其經(jīng)濟(jì)合理性進(jìn)行全面分析。實(shí)際工程建設(shè)過程中，生態(tài)演替的過程及結(jié)果始終處于動(dòng)態(tài)變化的狀態(tài)，這種不確定性因素導(dǎo)致生態(tài)水利工程的風(fēng)險(xiǎn)升高。因此規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中要在多個(gè)設(shè)計(jì)方案中進(jìn)行優(yōu)選，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的、持續(xù)的定點(diǎn)監(jiān)測(cè)及評(píng)估。
（二）河流形態(tài)的空間異質(zhì)原則
某個(gè)區(qū)域生態(tài)環(huán)境空間異質(zhì)性越高，證明其小生態(tài)環(huán)境就越多樣化，則允許更多的物種共存儲(chǔ)反之，非生物環(huán)境越單調(diào)，也會(huì)直接影響到生物群落的多樣化，從而影響到生物群落的性質(zhì)、密度、比例等一系列指標(biāo)，最終導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的退化。人類活動(dòng)對(duì)自然河流的渠道變化、河流的非連續(xù)化等均會(huì)產(chǎn)生直接的影響，尤其是大規(guī)模的治河工程，會(huì)導(dǎo)致河流生態(tài)環(huán)境趨于單一化，河流的生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)發(fā)生不同程度的退化，生態(tài)水利工程所具備的生態(tài)功能即是提高生物群落的多樣性。不過實(shí)際的工程規(guī)劃需要注意一點(diǎn)，即并非靠人工種植岸邊植被、在河流區(qū)域引入魚類、鳥類或其它生物物種就能實(shí)現(xiàn)生態(tài)多樣化的效果，而是要提高河流形態(tài)的異質(zhì)性，保證其與自然河流的地貌學(xué)原理相符，為生物群落的多樣化發(fā)展創(chuàng)造更好的條件。
（三）遵循生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)的原則
在傳統(tǒng)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中，主要是通過控制自然河流來實(shí)現(xiàn)工程的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，而生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)必須樹立全新的工程理念，摒棄對(duì)自然界加以改造、控制的做法，不得采用人力及技術(shù)控制自然界；而是要將生態(tài)系統(tǒng)自組織、自設(shè)計(jì)的能力充分利用起來，真正實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處。需要注意一點(diǎn)，即“世界上不存在兩條相同的河流”，每條河流都有自己鮮明的生態(tài)特征，因此生態(tài)水利工程要在因地制宜的基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，將每條河流的自然屬性、美學(xué)價(jià)值等突顯出來，提高生態(tài)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的適用性、合理性。
（四）反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則
基于生物發(fā)展的宏觀角度而言，其過程呈現(xiàn)出逐步螺旋漸進(jìn)式的特點(diǎn)，相應(yīng)的，河流修復(fù)時(shí)間也是一個(gè)漸進(jìn)的、長(zhǎng)期的過程。地球上自然界的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展、進(jìn)化經(jīng)歷了數(shù)百萬年的時(shí)間，而發(fā)展進(jìn)化的過程十分復(fù)雜，生物群落也十分多樣，并且發(fā)展過程中系統(tǒng)的有序性及內(nèi)部的穩(wěn)定性均呈現(xiàn)出一定的變化，在不斷變化的過程中提高自身對(duì)發(fā)展環(huán)境條件的免疫力。即使基于較短的時(shí)間尺度而言，一種形態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)演變?yōu)榱硗庖环N形態(tài)系統(tǒng)同樣需要數(shù)年時(shí)間，故在生態(tài)水利工程中無法在短時(shí)間內(nèi)看到河流恢復(fù)的效果。生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)主要是參照成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其主要目的是形成一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的河流生態(tài)系統(tǒng)；而這個(gè)自然生態(tài)演替的過程是從水利工程項(xiàng)目開始執(zhí)行之日起開始，而整個(gè)過程則體現(xiàn)出不可預(yù)見性。很難通過河流生態(tài)修復(fù)工程使河流恢復(fù)到未受人類干擾前的原始狀態(tài)，因此河流的原始狀態(tài)從某種程度上講是自然生態(tài)演進(jìn)的極限狀態(tài)上限；人類的生態(tài)修復(fù)工程僅是防止生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)一步惡化而進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)演進(jìn)的極限狀態(tài)下限。在極限狀態(tài)的上限與下限之間則存在多種可能性。在具體實(shí)施一項(xiàng)生態(tài)修復(fù)工程后，理想的狀態(tài)是監(jiān)測(cè)各生態(tài)變量已達(dá)到現(xiàn)有科學(xué)水平所能實(shí)現(xiàn)的最優(yōu)值，反之則各生態(tài)變量?jī)H達(dá)到人類可接受的最低值。
三、結(jié)語
總之，生態(tài)水利是實(shí)現(xiàn)人類文明進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要手段，在水利工程建設(shè)過程中要充分考慮其生態(tài)環(huán)境影響，充分認(rèn)識(shí)到生態(tài)水利的重要意義，在規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中遵循安全性與經(jīng)濟(jì)性原則、河流形態(tài)異質(zhì)原則、反饋調(diào)整式原則及自我恢復(fù)原則，以保證生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)：
[1] 董哲仁.生態(tài)水工學(xué)的理論框架[J].水利學(xué)報(bào),2013,(1):1 -6.
中圖分類號(hào)：TV 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1 生態(tài)水利工程
水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)主要對(duì)象是水文系統(tǒng)，往往忽視生命系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來風(fēng)險(xiǎn)等問題。學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)吸收生態(tài)學(xué)理論及方法，促進(jìn)水利工程學(xué)與生態(tài)學(xué)的交叉融合，用以改進(jìn)和完善水利工程的規(guī)劃及設(shè)計(jì)理論，形成水利工程學(xué)新的學(xué)科分支———生態(tài)水利工程學(xué)。生態(tài)水利工程學(xué)作為水利工程學(xué)的一個(gè)新的分支，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(duì)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(duì)于已建工程，則是對(duì)于被嚴(yán)重干擾河流重點(diǎn)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)）及環(huán)境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。
2 生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)所面臨的問題
2.1 缺乏基于不同區(qū)域的生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)方法與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。生態(tài)水利工程對(duì)服務(wù)目標(biāo)具有特定性和地域性。由于生態(tài)系統(tǒng)存在地理區(qū)域的差異，因此決定了具體的生態(tài)水利工程也具有因地制宜的特征。當(dāng)前，對(duì)生態(tài)水利工程的功能有一些理論評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法。但對(duì)于一個(gè)具體的生態(tài)水利工程實(shí)踐缺少可操作性的評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)。這與當(dāng)前水利工程對(duì)生態(tài)影響的科學(xué)研究工作開展得較少和相應(yīng)科研成果積累較少有關(guān)。水利工程由于涉及工程力學(xué)的穩(wěn)定性與安全性，因此國家對(duì)水利工程結(jié)構(gòu)建筑物執(zhí)行了一系列的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，但缺少足夠的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范工程的生態(tài)服務(wù)目標(biāo)。
2.2 生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)的目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)難以確定。生態(tài)水利工程的基本任務(wù)之一是維護(hù)和保證生態(tài)系統(tǒng)的健康，以實(shí)現(xiàn)人類和生態(tài)系統(tǒng)的和諧。為了完成這樣的任務(wù)，在生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，必須事先確定明確的設(shè)計(jì)目標(biāo)和維護(hù)生態(tài)健康的標(biāo)準(zhǔn)，提出生態(tài)水利工程要達(dá)到的定量化的指標(biāo)，但是，目前生態(tài)保護(hù)和恢復(fù)的目標(biāo)大多還是定性描述，缺乏定性的目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，無法設(shè)定量化的目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，因此導(dǎo)致設(shè)計(jì)的目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)仍舊模糊不清或不明確，也無法判斷工程能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的預(yù)期目的。
2.3 生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)缺少生態(tài)水文測(cè)驗(yàn)資料。如果不能從水文測(cè)驗(yàn)站的觀測(cè)資料去分析水文過程對(duì)生態(tài)過程的正負(fù)影響機(jī)理，就很難基于生態(tài)系統(tǒng)的自組織規(guī)律尋求生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)理論、方法與技術(shù)參數(shù)。當(dāng)前，我國水文測(cè)驗(yàn)工作相對(duì)落后，水文測(cè)驗(yàn)站還不能適應(yīng)當(dāng)前生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)對(duì)資料的需求。目前有關(guān)生態(tài)水文站方面的設(shè)計(jì)與布局在我國還未正式開展，國內(nèi)也少有報(bào)道。
2.4 生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)技術(shù)人才匱乏、高水平的設(shè)計(jì)不易。實(shí)現(xiàn)生態(tài)水利工程是水利工程和生態(tài)學(xué)的有機(jī)結(jié)合，需要生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)人員不僅具備水利工程設(shè)計(jì)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，還要具備生態(tài)保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)學(xué)的理論和知識(shí)。以往的人才培養(yǎng)目標(biāo)和方向，使兩者分屬于不同的學(xué)科與專業(yè)，具有兩方面綜合知識(shí)和設(shè)計(jì)能力技術(shù)人才匱乏，加之生態(tài)水利工程的實(shí)踐活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)缺乏，可以參考與借鑒的設(shè)計(jì)項(xiàng)目有限，難以保證生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量。
3 生態(tài)水利工程的基本設(shè)計(jì)原則
3.1 工程安全性和經(jīng)濟(jì)性原則。生態(tài)水利工程是一種綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)以及旅游等需求，也要兼顧生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性的需求。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。工程設(shè)施必須在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，能夠承受洪水、侵蝕、風(fēng)暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學(xué)原理進(jìn)行河流縱、橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，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(shì)變化規(guī)律，保證河流修復(fù)工程的耐久性。對(duì)于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)合理性分析，應(yīng)遵循風(fēng)險(xiǎn)最小和效益最大原則。由于對(duì)生態(tài)演替的過程和結(jié)果事先難以把握，生態(tài)水利工程往往帶有一定程度的風(fēng)險(xiǎn)。這就需要在規(guī)劃設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行方案比選，更要重視生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。另外，充分利用河流生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)規(guī)律，是力爭(zhēng)以最小的投入獲得最大產(chǎn)出的合理技術(shù)路線。
3.2 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，也便是說某些與生態(tài)系統(tǒng)友好的物種，可以經(jīng)受自然選擇的考驗(yàn)，尋找到相應(yīng)的能源和合適的環(huán)境條件。將自組織原理應(yīng)用于生態(tài)水利工程時(shí)，生態(tài)工程設(shè)計(jì)與過去水工設(shè)計(jì)有本質(zhì)的區(qū)別。像設(shè)計(jì)大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設(shè)計(jì)，建筑物的幾何特征、材料強(qiáng)度都是在人的控制之中，建筑物最后可以具備人們所期望的功能。河流修復(fù)工程設(shè)計(jì)與此不一樣，生態(tài)工程設(shè)計(jì)是一種“指導(dǎo)性”的設(shè)計(jì)，大概說是幫設(shè)計(jì)。依靠生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結(jié)構(gòu)，從而完成設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。
