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摘要：隨著經濟的快速發展，基礎設施建設事業也邁上了新的臺階，各種類型的工程得到興建與完善，生態水利工程就是其中一種。本文對生態水利工程設計問題進行了分析，本文從闡述傳統水利工程建設對生態環境產生的負面影響入手，進一步介紹了工程安全性和經濟性原則，生態系統自設計、自我恢復原則，景觀尺度及整體性原則，反饋調整式設計原則等等內容。
關鍵詞：生態水利工程設計；生態環境；負面影響；設計原則
1前言
在經濟高度發達的社會背景下，資源緊缺、環境污染問題也變得愈發嚴重，為了解決這個問題，需要社會各界不斷協作，遵從可持續發展的要求，從節能、環保等各個領域的工作入手，緩解環境和資源方面的壓力。就生態水利工程的設計工作來看，就需要工作全面認識到保護生態的重要性，發現當前在工程設計領域出現的不科學現象，利用科學的理念，保護生態、尊重生態的自然規律，使得生態水利工程健康發展。
2傳統水利工程建設對生態環境產生的負面影響
2.1影響河流的分布
從現代化的水利工程建設工作發展實際看，渠道化已經構成了幾乎全部工程結構都在追求的狀態，這將對河流形成不可忽視的影響，它不僅能夠使得河流的橫向平面發生變化，使得支流增加，或者是把原來的一些呈彎曲狀的河流人為改變為折線河道。還可以使許多河道的縱向斷面出現改變，從而帶有非常明顯的人工化、規則化特征。水利工程在持續加快建設速度的情況下，可以使得復雜不規則的水文狀況表現出更規整和有序的特征，梯形或者矩形則是設計及者們慣常采取的設計形式。正是這種人為化的改變方法，會使得河床或河道兩側發生或大或小的硬質化現象，并且使得河流難以自行完成更新自潔工作，從而對生態質量構成進一步的威脅。
2.2影響水流的連續性
水利工程的持續建設，會在一定程度上造成水流流量不科學的問題，以至于發生斷面現象，水流的連續性無法得到保障。工作人員在對水流的形態進行分析時，往往會從側向和橫向兩個角度展開，河道兩側搭建堤壩的方法，雖然可以起到防洪的作用，但也會使得水流的方向出現側向的變化，并且由此引起水流斷面的問題。正是這樣的變化，使得處于汛期的主河道及相關的支流無法順利而快速地互相通融，這將大大削弱河流的橫向自然拓展功能。因為生態圈內的各種要素是彼此影響的，所以一旦水文環境出現改變，就可能導致河流中動植物出現改變，并且使得魚類多樣性降低、數目驟減，嚴重地破壞生態，生態不能橫向拓展，那么河道周圍的居民的生活也會受到干擾。
2.3造成生態系統的相對靜止
防洪和抗旱作為水利工程的重要價值，一直以來，水利工程為實現這一價值，往往會以破壞河流的持續性作為代價。這種代價的付出，會使得水流的分部和輪廓出現一定的改變，并且在人文設計與操作下不能再順利流動，比如三峽水庫的興建，就使得河道周圍的農田等被淹沒，河流內自帶的養分也因此降低。河道內的藻類植物等因為生長關鍵變化，逐漸死亡，造成了更嚴重的生態破壞問題。
3工程安全性和經濟性原則
生態水利工程本身是相對復雜的，且具有全面功能，它需要同時達到人類生活與社會可持續發展的要求，而且，生態水利工程還需要同時符合水利工程學、經濟學、生態學、水文學和工程力學等不同領域的知識內容。在生態水利工程的經濟性問題上，相關單位需要遵循低風險、高效益的重要準則，因為生態系統的變化是受一系列不可控因素影響的，所以開展生態水利工程的設計工作，本身就面臨著較高的，在設計過程中做好方案的對比，并且對后期生態系統的持續定點監控工作進行跟蹤控制。除此之外，設計方應該遵循生態系統的自我恢復的規律進行科學設計，爭取用最低的成本換取最高的效益。
4生態系統自設計、自我恢復原則
生態系統在運作中，表現出了強大的自組織功能，并因為該功能使得生態系統的可持續性得到了進一步的增強。自組織功能的發揮表現在物種自然選擇方面，比如其中部分和生態系統關系和諧的物種，可以戰勝自然選擇過程中的挑戰，從而尋找到與其成長最相吻合的合適的自然環境。在此基礎上，生物就發展成了一個具備一定數目、可以順利繁殖的物種類型和群體。自組織功能的規律和達爾文的進化論有著異曲同工之妙。在生態系統的設計工作中，借鑒生態系統的自設計、自組織功能，能夠將物種的選擇工作適當地交給自然來完成，通過觀察和分析，打造科學結構，進一步優化設計的效果。一個成功的生態工程，往往是人工與自然力兩種力量合作的結果。
5景觀尺度及整體性原則
河流生態的修復設計和管理工作，往往建立在大景觀尺度、較長時間范圍內、要求可持續性發展的前提下，通常不適用于一些小尺度、短期限和部分區域的工作范圍。而就大景觀尺度條件下的河流生態修復工作來看，它要求達到較高的工作效率，而局部修復則往往暴露出效率低下、效果差強人意的問題。一般來說，“整體性”指的是站在生態系統的結構和作用角度上，明確生態體系內不同因素間的相互作用，探索出修復河流生態整體結構的全面的系統化的科學方法，值得重視的是，設計工作者不能僅僅關注河道水文系統的修復要點，也不能單獨地修復某種動物或某片河岸植被，必須兼顧全體要素。與此同時，工作人員必須認識到水域、生態具有易于變化、長期流動和相對隨機的特征，比如流量、水位和水量的水文周期都是長期不斷且隨即難控地在發生著變化，這還體現在河流淤積和河道侵蝕在不斷交替改變、最終使得河勢出現擺動方面。這一系列的改變都使得生物種群的基本存活環境發生變化。水域生態系統是跟隨降雨、水文、潮流等基礎環境在時間與空空間內進行不斷地擴張或縮小運動的動態體系。生態系統的改變往往會從生境受限期間時所表現的高度臨界狀態延伸到生境擴張期的冗余狀態。除此之外，生境邊界的動態擴展也是一個值得引起重視的問題，因為動物的自然遷徙和植物的四季成長，生境邊界也將因此出現一定的動態變化。最后，在河流生態修復的時間方面，因為河道的演變是長期、動態的，所以各個河流體系及其對應的生態系統都帶著其自成一體的歷史進程，必須對相關的歷史材料加以搜集和整合，以此把握長時間尺度的河流變遷歷程及其與生態狀態二者間的關聯。
6反饋調整式設計原則
生態系統的變化和成形都需要一個歷史階段，河流修復工程也必須建立在時間發展的前提下。從較長時間段的尺度上看，自然生態體系經歷一次進化，往往會歷經數百萬年來實現，所以進化時往往會表現出結構相對復雜、生物群落類型不斷豐富、系統漸漸有序化、內部漸趨穩定等特征，并且這些特征會在生態變化中被不斷強化，并且生態系統對外界的抵抗性能會漸漸提高。在比較短的時間尺度看，生態系統的演替，也就是其中一類生態系統會被另一類漸漸取代，往往會需要一定的時間長度才能完成，因此希望河流在短期內完成修復無疑是難以達到的目標。對生態水利工程進行設計，則需要參考成熟的河流生態系統結構規律，爭取打造順利運作、健康發展、可持續進步的河流生態系統。當河流工程項目根據設計圖紙的要求加以施工操作后，一個獨特的自然生態系統進進入了一個不斷演化交替的動態期。在這一期間，往往不能保證完全根據設計的預期目標進行，而可能會因為外界環境的變化，受一系列不可控因素的影響，出現許多變化。因此最理想的工作狀態，應是沒有外界脅迫的自然生態演進狀態。意識到生態系統和社會系統都不是靜止的，在時間與空間方面具有不確定性。除了自然系統的演替以外，人類系統的變化及干擾也導致了生態系統的調整。這種不確定性使生態水利工程設計不同于傳統工程的確定性設計方法，而是一種反饋調整式的沒計方法。是按照“設計一執行一監測一評估一調整”這樣一種流程以反復循環的方式進行的。在這個流程中，監測工作的基礎。監測工作包括生物監測和水文觀測。這就需要在項目初期建立完善的監測系統進行長期觀測。依靠完整的歷史資料和監測數據，進行階段性的評估。評估的內容是河流生態系統的結構與功能的狀況及發展趨勢常用的方法是參照比較方法，一種是與自身河流系統的歷史及項目初期狀況比較，一種是與自然條件類似但未進行生態修復的河流比較。在反饋調整式設計過程中，提倡科學家、管理者和當地居民及社會各界的廣泛參與，通過對話、協商，以尋求共同利益。
7結語
綜上所述，加強對生態水利工程設計問題的分析，對于保證工程質量有著重要意義。相關工作人員需要明確傳統水利工程建設對生態環境產生的負面影響，比如影響河流的分布、影響水流的連續性、造成生態系統的相對靜止等等；在此基礎上，提出一系列科學的設計原則。設計人員秉承工程安全性和經濟性原則，保證工程的安全性，并且為企業創造最高的經濟效益；秉承生態系統自設計、自我恢復原則，以免生態系統在復雜的大環境下輕易受到干擾與破壞；秉承健康景觀尺度及整體性原則和反饋調整式設計原則，打造一個和諧共處、健康可持續發展的生態水利工程。
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作者:姚時敏 單位:常熟市水利勘察設計院有限公司
