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浅谈生态水利工程设计与应用

在几百万年长期进化过程中,自然河流与周Χ的生物种群交织在一起,形成了复杂、有序、动态稳定的河流生态系统,依据其自身规律良性运行。人类历史与自然河流历史相比要短暂得多。但是这几千年人类为了自身的安全与发展,对于河流进行了大量的人工改造。特别是近一百多年来利用现代工程技术手段,对河流进行了大规模的开发利用,兴建了大量工程设施,改变了河流的地ò学特征,河流一百多年的人工改造超过了数万年的自然演进,对河流生态系统的胁迫效应致使河流生态系统不同程度的退化。因此近年来越来越多专家开始关注生态水利工程设计的研究方面。 
  1 生态水利工程设计原则 
  1.1 工程安全性和经济性原则 
  作为一项综合性的工程,水利工程不仅要满足人类对于供水、防洪、航运等基本需要,同时也要适应生态可持续发展的要求。因此在进行设计的时候,要同时运用水利工程学及生态学的相关理论原理,才可以得到安全、稳定、耐久的水利工程。 
  而从经济学方面看的话,水利工程还需要兼顾经济的合理性,因为我们很难掌握自然生态环境发展演变的过程与结果,因此水利工程不大不小都会带有某种程度的风险。这就要求一方面在进行设计之初就做好对工程周边生态环境的长期定点监测及评估。另一方面,最大化地运用河流生态系统的自我恢复功能,选取获得经济上投入最小,却能赢得最大化效果的技术·线。 
  1.2 提高河流形态的空间异质性原则 
  人类在进行大规模的水利工程建设的时候,都会对周边生态环境造成某种程度上的胁迫性,使得周边生态环境出现不同程度的退化。生态水利工程建设的目的在于将工程对生态的胁迫性降到最低,具体手段并不是依靠简单的种植护坡植物,又或者是引进生物物种就可以解决的,需要采取有效措施提高河流周边环境的异质性,为周边生态物种多样性的恢复构建基础。 
  1.3 生态系统自设计、自我恢复原则 
  以往的水利工程最重要的一个特点是采取自然河流的控制措施而进行生态水利工程设计时需要设计工作人员抛弃以往的控制权,树立自设计理念。因为经长期的实践证明,任何想依靠人力、科技控制自然的行为最后都是以失败而告终。因此在进行设计工作的时候,需要结合自然生态系统的自我设计、自我组织的原则,结合周边生态环境而设计,尊重自然环境,达到工程与生态和谐共处。 
  1.4 反馈式原则 
  自然生态系统是经过长时间发展而来的,并且这个发展过程仍在持续进行。因此一旦河流周边生态发生了改变,即使利用再先进的科技都不可能在短时间之内修复。所以在进行生态水利工程设计的时候,需要寻找到最接近工程周边生态系统的结构,尽可能地构建起一个可持续健康的生态系统。 
  2 生态水利工程设计具体应用 
  (1)永兴二级水电站枢纽工程生态环境设计是湖南省水电设计院开展生态水利设计的典范工程 
  设计之初,技术人员就确立了“绿色工程和生态环境人性家园”的指导思想,把工程定λ于生态旅游风景区和水利工程科普园。通过采用高技术手段设计了电站大鹏展翅的屋顶结构,改变了传统水电站大坝加高压线单调的外形,使其既体现了水工建筑物的特点和功能,又富有韵律感,与周边植被、地ò等自然环境相协调。对建筑材料特别注意采用当地天然材料,加快生态修复速度。各种绿化植物尽可能就地取材,对引进外来植物物种持慎重态度。尽量减少人工建筑物对周Χ生态环境的破坏,留出生态环境的过渡区域和生态物种的习惯性空间等等。电站竣工后其生态设计效果赢得各级领导的肯定,被人亲切称为“生态电站”和“绿色电站”。 
  (2)生态水利使塔里木河地区恢复了生机 
  自2000年以来,通过从大西海子西北530km外的中国最大的内½淡水湖___博斯腾湖引水到大西海子水库,泄入塔里木河道,输水终点博斯腾湖,通过四次成功输水后,结束了大西海子水库至台特马湖300km以上河道30年断流无水的历史,台特马湖已经形成l0km2的水面,地下水埋深从过去的13m上升到平均7.8m,天然“绿色走廊”的胡杨树、红柳、«苇等植被已恢复了生机,生态环境得到显著的改善。 
  (3)浙江湖州以营造亲水环境,丰富水利建设内涵为要求,兼顾城镇规划、旅游规划、环保规划、林业规划和交通规划,积极开展河道工程生态绿化建设 
  利用建设清水河道的契机,湖州吴兴区杨家埠镇赵湾村筹资90万建设了一个村民休闲的好去处___赵湾农民公园。公园里营造了村民活动室、凉亭、花廊,利用原有园内所有河道做了砌石护岸建成观赏鱼池,还建造水闸控制汛期山水的输泄,一派小桥流水人家的美丽景色,这是大力推进公共绿地和生态环境整治建设在该村的又一新成果。湖州市还结合城市景观和公共绿地的要求,在编制完成市城防工程水土保持方案基础上,对各类堤防及水闸工程的绿化,采用园林绿化布置的形式均先期做好方案设计。完成了导流东大堤17km河道景观带绿化等,面积达17.7万m?。其中种植雪松、香樟、广玉兰、垂柳等各类乔木树种8600余株、种植丝带草及铺设马尼拉草坪达14万m?、种植紫薇、黄杨、红叶李等灌木树种3000余株。完成南浔镇北水港2.2万m?面积的绿化、杭嘉湖北排通道工程全线25km堤防绿化、环湖大堤各多孔水闸管理区的配套绿化工作。 
  (4)北京以“绿色奥运、人文奥运、科技奥运”的理念留住了世人的目光,赢得了2008年奥运会的承办权 
  然而北京缺水已成为不争的事实,解决缺水问题,建设和谐优美的水生态环境,不仅是为建设绿色奥运努力,更是北京建设现代化国际大都市的迫切需要。 
  就奥运设施的规划与建设,北京市水利设计院的专家提出合理构建水生态系统的建议。在奥运湖修建人工湿地、渗滤沟、绿化过滤氧化塘等,岸上植树,水中植草,放养鱼、鸭,形成绿地、流水、青草、水生物的生态链,从而实现变无水为有水、少水为多水、死水为活水的转变,达到净化水源、改善水质的目的,实现水资源的循环利用。 
  尤其是北京转河的治理引起专家们的关注。转河整治坚持以人为本,生态治河,在实现水利工程基本功能的前提下,充分展示了河道的自然生态、人水和谐以及历史文化内涵。尤其是转河两岸进行了彻底截污,雨污管线进行了分流,各种污水不会再排到转河中,有效防止了水污染。转河工程中的河底、河坡透水砖和鹅卵石的铺设,河中120余种水生物的种植,岸边柳树、水杨等喜水植物的栽种,基本恢复了水的良性循环,保持了良好的水生态环境,建成了集水利、生态、景观、文化于一体的城市水生态系统。山因水而秀,城因水而灵。承载着数千年文化与历史的北京因缺水已渐显疲惫。借着绿色奥运的东风,适当引水,生态治水,节约用水,努力实现水资源的高效利用、全面节约和有效保护,一个“绿城清水,人水相亲”的绿色奥运必将展现在世人面前。 
  3 结束语 
  综上,生态水利工程的目标是促进生态学与水利工程的结合,要求工程不仅要满足人类社会生产发展需求,而且还要同时满足河流生态系统稳定性与生物多样性的需求。虽然它是一个新兴的技术领域与学科方向,但是伴随着人类与自然和谐相处,可持续发展等理念日益深入人心,它必然在不久的将来显示出重要意义。 
  参考文献: 
  [1]董哲人.试论生态水利工程的基本设计原则[J].水利学报,2011. 
  [2]刘正ï.生态水利工程设计应遵循的理论与技术·线[J].水利发展研究,2012.

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