時(shí)間:2023-09-12 17:01:54
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傳統(tǒng)水利工程在設(shè)計(jì)方面大多受到技術(shù)以及客觀條件的限制,因此對(duì)于社會(huì)實(shí)際需求方面比較關(guān)注,往往忽略了有關(guān)生態(tài)方面的問題與原則,從而間接或直接導(dǎo)致水利工程在施工過程中對(duì)于周邊環(huán)境和生態(tài)造成了較為嚴(yán)重的污染。隨著我國當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷提升以及普通民眾環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng),傳統(tǒng)水利工程開始追求技術(shù)與生態(tài)的統(tǒng)一,這樣不僅有助于提升對(duì)于水資源的開發(fā)與利用,同時(shí)還能為社會(huì)帶來更多的生態(tài)效益?;诖?,本文以“生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)方面的基本原則”為主要研究對(duì)象,闡釋了其安全性與經(jīng)濟(jì)性原則、水體內(nèi)部多樣性原則、實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)原則以及水體原生態(tài)和生態(tài)要素關(guān)聯(lián)性原則共4個(gè)方面內(nèi)容。望本文的研究,能對(duì)生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)提出具體的、有針對(duì)性意義的見解,推動(dòng)其發(fā)展。
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)競爭會(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
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:生態(tài);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:文章編號(hào):1673-9671-(2012)022-0192-01
隨著生態(tài)文明建設(shè)步伐的不斷加快,水利工程的設(shè)計(jì)和施工也越來越朝向生態(tài)化的方向發(fā)展,生態(tài)水利工程已經(jīng)成為一個(gè)既定的概念映入人們的腦海,如何實(shí)現(xiàn)生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)是人們關(guān)注的重點(diǎn)。
1生態(tài)水利工程概述
為了使讀者能夠?qū)ι鷳B(tài)水利工程有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí),以下將分別從生態(tài)水利工程的分類、生態(tài)水利工程的功能以及生態(tài)水利工程的特點(diǎn)兩個(gè)方面來對(duì)生態(tài)水利工程做概要說明。
1)生態(tài)水利工程的分類。為了消除水患以及開發(fā)水資源而修的水利工程需要修建水閘,堤壩等不同水工建筑物,來有效的實(shí)現(xiàn)其目標(biāo),其中生態(tài)水利工程可以進(jìn)行如下分類:①按期服務(wù)的防洪水利工程,比如長江三峽工程等;②農(nóng)田水利工程,比如小浪底工程等。
2)生態(tài)水利工程的功能。①生態(tài)水利工程可以提高河道的蓄水能力,滿足人們的日常生活用水及農(nóng)田用水。隨著社會(huì)的發(fā)展以及人口的劇增,人們對(duì)于水資源的需求與日俱增,所以說個(gè)地方政府在河流都建立起各種水利工程控制,調(diào)節(jié)水量以及開發(fā)和利用水資源,從而可以提高河道的蓄水能力,滿足人們的日常生活用水及農(nóng)田用水;②生態(tài)水利工程具有非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益。除這兩項(xiàng)最基本的功能外,水利工程還可以在汛期進(jìn)行防洪,發(fā)電、發(fā)展航運(yùn),旅游以及養(yǎng)殖漁業(yè)等需求,顯然經(jīng)濟(jì)效益會(huì)十分的顯著;③生態(tài)水利工程具有很好的防洪排澇的功效。水是人類在生活和生產(chǎn)中必不可缺的珍貴資源。但其人類真正能利用的水卻只占地球總水量中很小的一部分,并不能完全符合人類的需求,水的存在直接就推動(dòng)了巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)雙效益。對(duì)于生態(tài)而言,也同樣具備了積極地作用,通過對(duì)水量的調(diào)節(jié)合理支配水資源,可以使河流長期的處在一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài),有效防止旱汛不均問題所造成的斷流或者是洪災(zāi),而且可以使污水再蓄水庫中有一個(gè)沉淀的過程,就干旱與半干旱為例,可以此地區(qū)生態(tài)環(huán)境得到良好的改善,使其充分地發(fā)揮了本身的調(diào)節(jié)功能,從而促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)不斷發(fā)展。只有在修建了水利工程的前提下,才能控制水流的平穩(wěn)狀態(tài),防止旱澇災(zāi)害的發(fā)生,并通過對(duì)水量的分配和調(diào)節(jié)來滿足人民生產(chǎn)生活的需要。
3)生態(tài)水利工程的特點(diǎn)。水是人類日常生活中不可缺少的珍貴資源,但其存在的并不能符合人類對(duì)它的需求,所以我們要想更好地節(jié)約水,利用水,就要修建生態(tài)水利工程。設(shè)計(jì)在修建生態(tài)水利工程是尤為重要的因素。其中生態(tài)水利工程的特點(diǎn)如下:①有很強(qiáng)大的綜合性和系統(tǒng)性,統(tǒng)一流域及地區(qū)所組成了單項(xiàng)水利工程,它們相互聯(lián)系,相互制約,既緊密又相互矛盾。水利工程與其他也與國民經(jīng)濟(jì)緊密相關(guān),詳細(xì)的綜合分析才可以獲得最佳方案;②建設(shè)水利工程,對(duì)環(huán)境也有影響,水利工程不僅對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)生影響,而且也影響著江河湖泊以及生態(tài)環(huán)境,氣候等。這種影響有利也有弊。設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)一定評(píng)估出利弊關(guān)系,使其消除弊端,充分發(fā)揮水利工程本身的積極作用;③建設(shè)水利工程的任務(wù)難度大,很難掌握自然條件下對(duì)施工建設(shè)的影響,其建筑比一般的建筑物更為復(fù)雜;④水利工程的效益具有不確定性,每一年的水文狀況都不會(huì)完全相同,所以利害每年也不相同。因此,制定合理的水利工程機(jī)制,就必須統(tǒng)籌兼顧以減少不利影響,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境效益;⑤一般水利工程都是規(guī)模很大,難度大,因此所需要的資金也比較多,另外工期也長,所以工程施工時(shí)一定要充分考工程的實(shí)際環(huán)境和需求。
2生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)和修建中的注意事項(xiàng)
結(jié)合大量的生態(tài)水利工程的實(shí)踐,筆者總結(jié)認(rèn)為,生態(tài)水利工程在設(shè)計(jì)和修建中需要做好如下幾個(gè)方面的注意事項(xiàng)。
1)修建的水利工程可以同時(shí)為多種目標(biāo)服務(wù)的水利工程,而且在建設(shè)生態(tài)水利工程時(shí)一定要遵循生態(tài)學(xué)的原理,以及生態(tài)平衡的相關(guān)要求和相應(yīng)的自然規(guī)律。
2)生態(tài)水利工程的修建要從保護(hù)生態(tài)的角度出發(fā)進(jìn)行水利工程建設(shè),必須要滿足可持續(xù)發(fā)展以及良性循環(huán)的水利體系,從而達(dá)到人與自然能夠和諧相處。
3)考慮到水利與生態(tài)系統(tǒng)之間的緊密聯(lián)系。生態(tài)水利工程的建設(shè)可以使生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化的關(guān)系。因此,在進(jìn)行生態(tài)水利工程建設(shè)的過程,要對(duì)水資源進(jìn)行合理利用和開發(fā),在提高水資源利用效率的前提條件下,要采取有效舉措來充分保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和生態(tài)系統(tǒng)自身的良性發(fā),這同時(shí)也在要求,在進(jìn)行生態(tài)水利工程修建時(shí)必須把人與水體當(dāng)作為一個(gè)整體去考慮問題,同時(shí)也要兼顧到人與自然共同的需求。
4)合理的做好生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)、規(guī)劃、施工以及相應(yīng)的工程運(yùn)作機(jī)制控制工作。在有效完成以上工作的基礎(chǔ)上,達(dá)到改善和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)的目的,同時(shí)使相關(guān)的自然資源可以得到持續(xù)和反復(fù)的利用,真正實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
3生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)的基本原則
生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)最顯著的一個(gè)原則就是在設(shè)計(jì)時(shí)一定要凸顯其生態(tài)性,這是生態(tài)水利工程的本質(zhì)體現(xiàn),除此之外,生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)還需要遵循協(xié)調(diào)性,系統(tǒng)性和安全性的原則,以下將分別給予詳細(xì)的說明。
1)生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)的基本原則之協(xié)調(diào)性原則。所謂的協(xié)調(diào)性原則,就是要確保水利工程要與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一,我們不要著急的去建設(shè),而是要與周圍環(huán)境實(shí)現(xiàn)和諧統(tǒng)一,只依靠人的力量是不可能控制自然的。與世界上沒有兩個(gè)相同的指紋一樣,世界上是沒有完全相同的兩條河,每一條河都有自己獨(dú)特的一面,所以我們?cè)诮ㄔO(shè)生態(tài)水利工程的時(shí)候,要具體問題具體分析,充分考慮周圍環(huán)境因素,更好地控制水的時(shí)間與空間的分布,防止災(zāi)害發(fā)生,也為工農(nóng)業(yè)及人們?nèi)粘I畹恼P枨筇峁┝吮U?,如果違背了自然界的規(guī)律,那么災(zāi)難就會(huì)來臨。
2)生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)的基本原則之系統(tǒng)性原則。在設(shè)計(jì)整個(gè)生態(tài)水利工程的過程中,必須系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)好,在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到自,然環(huán)境的易變性,不確定性,水域生態(tài)系統(tǒng)是在時(shí)間與空間不斷收縮或不斷發(fā)展的動(dòng)態(tài)系統(tǒng),河流生態(tài)系統(tǒng)屬于一個(gè)開放的系統(tǒng),隨時(shí)都與周圍生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)以及能量傳遞。一條河流是不能孤立存在的,它在生態(tài)修復(fù)中必須與相鄰的流域相互協(xié)調(diào),必須從全局出發(fā),綜合的,系統(tǒng)的進(jìn)行討論,才能得到最佳方案。
3)生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)的基本原則之安全性原則。在建設(shè)生態(tài)水利工程的時(shí)候,必須要從根本出發(fā),考慮多方面因素,其中安全因素是非常重要的一環(huán),生態(tài)水利工程作為一項(xiàng)綜合性工程,有航運(yùn)、防洪、發(fā)電以及抗旱等相關(guān)的功能需求,因此,在進(jìn)行生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)時(shí),必須要符合工程學(xué)的相關(guān)原理,同時(shí)還要符合工程力學(xué)以及水文學(xué)的相關(guān)規(guī)律,有效確保生態(tài)水利工程的各項(xiàng)安全。
人們對(duì)生態(tài)文明的追求,促使水利工程也不得不向生態(tài)化的設(shè)計(jì)方向發(fā)展,然而由于水利工程作為一項(xiàng)綜合性的工程,其所要滿足的功能需求比較多,而且涉及的面也比較廣,所以在進(jìn)行生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)時(shí)一定要嚴(yán)格遵循各項(xiàng)設(shè)計(jì)原則,這是有效發(fā)揮生態(tài)水利工程各種功能的重要前提。
參考文獻(xiàn)
[1]張愛玲.淺析生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)原則[J].沿海企業(yè)與科技,2008,10.
[關(guān)鍵詞]生態(tài)水利工程;功能;原則
1 生態(tài)水利工程的概述
1.1生態(tài)水利工程的概念
水利工程是一項(xiàng)要依賴許多重要的的工程力學(xué)的工程項(xiàng)目,而生態(tài)水利工程的側(cè)重點(diǎn)就不僅在這些傳統(tǒng)的體系建設(shè),而是在水利工程建設(shè)的基礎(chǔ)上考慮更多有關(guān)水利工程建設(shè)對(duì)其周圍生態(tài)環(huán)境造成的一系列影響,所以會(huì)結(jié)合一定的生態(tài)學(xué)理論和工程建設(shè)的部分方法,所以可以說一門綜合性的工程體系。
1.2生態(tài)水利工程的分類
生態(tài)環(huán)境主要可分為兩大類,包括像三峽工程這樣的防洪水利的工程,以及像小浪底工程這樣的農(nóng)田水利的工程。
1.3生態(tài)水利工程的特點(diǎn)
生態(tài)水利工程有以下特點(diǎn):首先,生態(tài)水利工程有較強(qiáng)的綜合性,它能把許多單個(gè)的水利項(xiàng)目相互聯(lián)系起來在形成一個(gè)系統(tǒng),而系統(tǒng)內(nèi)部之間又是互相制約而又不可分割的,同時(shí)工程的建設(shè)也會(huì)聯(lián)系到其他的經(jīng)濟(jì)建設(shè)類項(xiàng)目工程[1];其次,生態(tài)工程建設(shè)必然要聯(lián)系到生態(tài)環(huán)境,所以對(duì)從前項(xiàng)目建設(shè)都會(huì)忽略掉的江海河流的環(huán)境以及生態(tài)氣候都會(huì)加以關(guān)注,對(duì)生態(tài)環(huán)境發(fā)揮更好的作用;再者,生態(tài)水利工程的建設(shè)由于會(huì)考慮到很多因素,并且工程建設(shè)的難度也會(huì)很大,是對(duì)傳統(tǒng)水利建設(shè)的挑戰(zhàn),因而所需要的建設(shè)資金也會(huì)更多。
1.4生態(tài)水利工程的功能
而關(guān)于生態(tài)水利工程的功能也作如下介紹:首先最重要的一點(diǎn),生態(tài)水利的建設(shè)必然會(huì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益,因?yàn)榭梢岳盟ㄔO(shè)中的防洪期來發(fā)電,還可以發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)等;其次,生態(tài)水利工程會(huì)更好的利用水資源,因?yàn)樾钏芰Φ脑鰪?qiáng)可以更好的利用到農(nóng)業(yè)發(fā)展以及自來水行業(yè)等,還可以再干旱的時(shí)期滿足人畜的正常飲水以及農(nóng)業(yè)應(yīng)用。所以在生態(tài)方面來說,生態(tài)水利工程起到了調(diào)節(jié)的作用,是人類在水資源的需求上達(dá)到一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài),還可以調(diào)節(jié)作用工程項(xiàng)目對(duì)水資源的利用,從而促進(jìn)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展[2];再者,生態(tài)水利工程的建設(shè)將會(huì)加強(qiáng)防洪抗洪的能力,這樣能在一定程度上減少洪災(zāi)的發(fā)生,保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
2 生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)中注意事項(xiàng)
生態(tài)水利工程不同于傳統(tǒng)的水利工程,其難度更大、技術(shù)要求更高,所以更需要進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì),以達(dá)到造福社會(huì)的目的。所以工程的設(shè)計(jì)當(dāng)中需要關(guān)注以下的注意事項(xiàng):首先,生態(tài)水利工程顧名思義要遵循生態(tài)學(xué)的原理,所有的水利工程的建設(shè)都要把遵循自然規(guī)律當(dāng)作首要任務(wù);其次,在水利工程修建的前期,應(yīng)該把生態(tài)保護(hù)當(dāng)作設(shè)計(jì)的重要方向,而可持續(xù)發(fā)展也要擺在首位;再者,水利工程和生態(tài)環(huán)境的聯(lián)系要把握好,二者在利弊權(quán)衡上要分析的當(dāng)。因?yàn)樵谏鷳B(tài)水利工程建設(shè)當(dāng)中必然要在一定程度上改變生態(tài)系統(tǒng),而對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的平衡也要做好分析,避免破壞生態(tài)系統(tǒng)平衡。所以在工程建設(shè)中,對(duì)于水資源的利用和開發(fā)一定要合理,以達(dá)到良性發(fā)展的效果;最后,生態(tài)水利工程的建設(shè)一定要把前期的工程設(shè)計(jì)和規(guī)劃,以及實(shí)際操作中的具體施工做好合理的預(yù)算。只有把這些最基本的要點(diǎn)完成,生態(tài)水利工程的建設(shè)才會(huì)達(dá)到改善生態(tài)系統(tǒng)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目的,最后達(dá)到真正的可持續(xù)發(fā)展。
3 生態(tài)水利工程的基本設(shè)計(jì)原則
3.1針對(duì)生態(tài)水利工程,發(fā)揮其對(duì)整個(gè)河流的自我修復(fù)能力
這種自我修復(fù)能力的發(fā)揮,就需要尋找到合適的環(huán)境條件和相應(yīng)的能源條件,并且依靠系統(tǒng)的修復(fù)能力來選擇適合的物種,進(jìn)而形成合理的生態(tài)結(jié)構(gòu)。一個(gè)好的水利工程就需要把人工建設(shè)和自然保護(hù)的比重分配好,二者應(yīng)該比重相當(dāng),不要違背生態(tài)水利建設(shè)的初衷,去破壞環(huán)境來尋求經(jīng)濟(jì)效益的提升,應(yīng)該從尊重自然、尋求平衡入手,把河流的自我修復(fù)功能發(fā)揮最大化。在工程的設(shè)計(jì)上更多的選擇因地制宜,尊重自然,選擇最合理的方案。
3.2積極保護(hù)河流多樣性
河流的多樣性的保護(hù)也就是對(duì)生物多樣化的維持。河流多樣性生物環(huán)境的形成主要是由于河流里生長著很多不同種類的動(dòng)植物。河流的水文環(huán)境多樣性主要有河寬、河流的形狀和連續(xù)性以及流速等等方面的內(nèi)容。河流的生態(tài)方面的特點(diǎn)主要是兩相聯(lián)系,指的是水―陸和水―氣兩個(gè)方面的兩相,這樣形成的生境條件較為開放;因?yàn)樯现邢掠蔚纳巢煌?,即具有異質(zhì)性,這就促成了流域生境的豐富多樣化。因此,設(shè)計(jì)生態(tài)水利工程時(shí),應(yīng)該對(duì)要保護(hù)生物多樣性予以充分的考慮,對(duì)于原有的多樣性生物棲息環(huán)境應(yīng)該盡可能地予以保護(hù)和恢復(fù),這樣生物的多樣性才能有一個(gè)良好的生存環(huán)境。
3.3 重視對(duì)生態(tài)水域整體生態(tài)系統(tǒng)性的修復(fù)
河流的生態(tài)系統(tǒng)還包括其周邊的村莊和田園、森林等,其還承擔(dān)著為生物提供棲息地的作用。所以說水域是一個(gè)大的生態(tài)系統(tǒng),它還包括水文系統(tǒng),而水文系統(tǒng)不但包括地下和地表的水系統(tǒng),好包括和河流相關(guān)的湖泊、水塘、濕地和洪澤區(qū)等[3]。水文系統(tǒng)還與很多生物聯(lián)系形成復(fù)雜的河流生態(tài)系統(tǒng)。還有,生態(tài)水利工程的建設(shè)的過程當(dāng)中需要考慮到河道的問題,因?yàn)楹拥罆?huì)對(duì)總的河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響,并且河流生態(tài)系統(tǒng)的其他要素也要考慮周全,他們也是生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的關(guān)鍵因素。
3.4兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性
生態(tài)水利工程建設(shè)的目的就是在滿足人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求的同時(shí),還能對(duì)生態(tài)環(huán)境起到保護(hù)作用。所以在水利工程建設(shè)的過程當(dāng)中一定要符合相關(guān)科學(xué)的工程學(xué)原理和生態(tài)學(xué)原理。所以在工程設(shè)計(jì)時(shí),要根據(jù)實(shí)際情況,考慮到洪水、寒凍等情況的最大負(fù)荷能力;還要根據(jù)地理學(xué)原理分析河流橫斷面和縱斷面的情況,以及河流的動(dòng)態(tài)變化趨勢來分析規(guī)律,從而保證河流的生態(tài)修復(fù)的持久性。要保證工程的風(fēng)險(xiǎn)最小而創(chuàng)造的利益最大。
4 結(jié)語
總體來說,生態(tài)水利建設(shè)是一門追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)相平衡的學(xué)問,但由于發(fā)展的時(shí)間較短,相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)不是很成熟,所以在項(xiàng)目建設(shè)上不是很完善,要想更好的為人類的生態(tài)環(huán)境服務(wù),就必須遵循自然的規(guī)則,人與自然的相互和諧。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:生態(tài) 水利工程 設(shè)計(jì)原則
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)的長期定點(diǎn)監(jiān)測和評(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、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質(zhì)、水溫、泥沙、營養(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)目要有長期準(zhǔn)備,同時(shí)進(jìn)行長期的監(jiān)測和管理。
3.5反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則
生態(tài)系統(tǒng)的成長是一個(gè)過程,河流修復(fù)工程需要時(shí)間。從長時(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—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)測工作是基礎(chǔ)。監(jiān)測工作包括生物監(jiān)測和水文觀測。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。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)水利工程;設(shè)計(jì);原則
0引言
水利工程對(duì)于社會(huì)的發(fā)展起著不可或缺的作用,可以說水利工程是21世紀(jì)必不可少的一項(xiàng)工程,但是在修建水利工程是往往會(huì)對(duì)河流造成很多不良影響,使得這個(gè)地區(qū)的生態(tài)平衡被破壞,不利于可持續(xù)發(fā)展,因此國家提倡生態(tài)水利工程的建設(shè),本文就以分析生態(tài)水利工程的基本設(shè)計(jì)原則為題,探討生態(tài)水利工程的優(yōu)點(diǎn)與建設(shè)原則。
1生態(tài)水利工程的基本概念
1.1生態(tài)水利工程簡介
從名稱可以看出,生態(tài)水利工程是與生態(tài)和水利工程都有關(guān)的一項(xiàng)工程,在傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計(jì)中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)考慮不周到的問題,導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來的水利工程在推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展上起了很不錯(cuò)的作用,但在生態(tài)系統(tǒng)的維護(hù)上就不那么樂觀了。隨著科學(xué)的發(fā)展,為了解決傳統(tǒng)水利工程的不足,水利工程在設(shè)計(jì)時(shí)就參考生態(tài)學(xué)的相關(guān)理論,使得水利工程中加入生態(tài)學(xué)的相關(guān)知識(shí),進(jìn)而使得水利工程與生態(tài)學(xué)相結(jié)合,這樣就產(chǎn)生了一門全新的學(xué)科,那就是生態(tài)水利工程學(xué)。生態(tài)水利工程學(xué)是指在研究水利工程可以有效滿足人類需求的前提下,兼顧水域環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的健康與可持續(xù)需求的理論和方法的工程學(xué)。
2生態(tài)水利工程的基本設(shè)計(jì)原則
2.1安全與經(jīng)濟(jì)性原則
任何工程都應(yīng)該以工程的安全性原則作為第一原則,其次才是經(jīng)濟(jì)性原則。安全性原則是只這項(xiàng)水利工程在建成之后能夠承受的自然災(zāi)害的能力,如洪水、風(fēng)暴、極度嚴(yán)寒等自然災(zāi)害,由于水利工程的施工環(huán)境的影響,在進(jìn)行水利工程設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮河水的變化、底部河沙的移動(dòng)、河水的侵蝕等因素,進(jìn)而使得水利工程的設(shè)計(jì)變得更加的合理,使建造出來的水利工程經(jīng)久耐用。經(jīng)濟(jì)性原則是指,由于生態(tài)水利工程建造的規(guī)模一般都比較大,規(guī)模越大,成本就越大,因此需要考慮的因素比較多,所需需要對(duì)各種因素進(jìn)行考慮,制定不同的可實(shí)施的施工方案,并選擇建造成本最低的方案,這樣才有利于提高施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
2.2生態(tài)系統(tǒng)自組織和自我恢復(fù)原則
生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能體現(xiàn)在生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性,通過自組織功能可以實(shí)現(xiàn)河流對(duì)于物種的自然選擇,可以以保持各種生物于生態(tài)系統(tǒng)的友好關(guān)系,對(duì)比于傳統(tǒng)的生態(tài)水利工程來說這可以說是一大創(chuàng)新。也就是說生態(tài)水利工程在滿足傳統(tǒng)水利工程所能提供的所有便利之外還能夠進(jìn)行自我恢復(fù),使得在建造時(shí)被破壞的生態(tài)平衡在建成后還能夠自我形成新的平衡,進(jìn)而形成另一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)。
2.3最大程度保留河流環(huán)境多元化的原則
河流中除了水之外還有很多的動(dòng)植物,建設(shè)水利工程時(shí)肯定會(huì)對(duì)這些動(dòng)植物造成影響,極有可能會(huì)使河流中的某些生物沒有生存的空間,因此在修建水利工程時(shí)應(yīng)該要保障河流環(huán)境的多樣化,使得河流里面不同的生物能夠擁有生存的空間。河流生態(tài)環(huán)境的多樣化不僅包括河流的水體環(huán)境,還包括了河流的土壤環(huán)境以及溫度等氣候環(huán)境。河流生態(tài)系統(tǒng)由水、氣、固體三相相互作用形成的多樣化生存環(huán)境,建造水利工程時(shí)會(huì)對(duì)河流的水流量、水質(zhì)等產(chǎn)生影響,同時(shí)大壩是建造在河床之上,對(duì)于河床的地質(zhì)條件也會(huì)產(chǎn)生影響,進(jìn)而也會(huì)影響河流生態(tài)環(huán)境的多樣化。隨著水利工程建設(shè)的規(guī)模不斷的增大,使得很多河流因?yàn)樗こ痰慕ㄔO(shè)使得其發(fā)生斷流,河道改變,使得原本連續(xù)不斷的河道變成了水庫,導(dǎo)致河流走向單一化,對(duì)于某些需要回游進(jìn)行繁殖的魚類是十分不利的,這種情況長時(shí)間的不到改變的話會(huì)導(dǎo)致很多魚類因?yàn)楹恿鞯母淖兌鴾缃^。因此為了避免這樣的情況發(fā)生,在建造水利工程時(shí)要因地制宜,最大程度上保留河流原本的生態(tài)環(huán)境,為當(dāng)?shù)氐奈锓N提供生存和繁殖的環(huán)境。
2.4符合反饋調(diào)整式的設(shè)計(jì)原則
破壞生態(tài)系統(tǒng)的速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的速度快得多,因此在建造完一項(xiàng)水利工程之后,當(dāng)?shù)氐暮恿魃鷳B(tài)環(huán)境需要一個(gè)漫長的時(shí)間進(jìn)行恢復(fù),只有經(jīng)歷過較長的一段時(shí)間的恢復(fù)后才能使得當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多樣性等方面得到一定的恢復(fù),只有當(dāng)河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)多樣化,才能夠提高河流生態(tài)系統(tǒng)的抗逆性,才會(huì)有利于河流生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。在整個(gè)恢復(fù)的過程中,如果沒有人類的干預(yù),往往需要很長的年限,這會(huì)使得一些生物因此而滅絕,因?yàn)闉榱四軌虮M快使得生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù),人類可以通過河流環(huán)境的反饋信息進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,進(jìn)而加快恢復(fù)的進(jìn)度。
3結(jié)論
人類在面對(duì)大自然的饋贈(zèng)時(shí)要懂得感恩,不能夠貪得無厭,就去現(xiàn)在的水利工程來說,建造水利工程無疑是會(huì)推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的,但同時(shí)也會(huì)破壞自然環(huán)境,例如由于水利工程造成的洪澇災(zāi)害、水土流失等,很多魚類天生是有回游產(chǎn)卵的習(xí)慣的,只有回到它出生的地方的那個(gè)環(huán)境才適合它們進(jìn)行繁殖,而水利大壩的修建就會(huì)阻斷它們回游的路徑,使得它們?cè)诮?jīng)歷過大風(fēng)大浪之后死在了攔河大壩之下,最后時(shí)間一久就會(huì)使這種物種走向滅絕,因此人類在設(shè)計(jì)水利工程時(shí)要結(jié)合生態(tài)學(xué),建設(shè)全新的生態(tài)水利工程,以達(dá)到不破壞環(huán)境又能使人類受益的目的,這對(duì)于人類的可持續(xù)發(fā)展來說擁有很大的意義。
參考文獻(xiàn)
[1]和諧社會(huì)離不開生態(tài)水利建設(shè)[J].王建立,薛青峰,張作記,安軍.水利天地.2007(02)
[2]生態(tài)水利工程的基本設(shè)計(jì)原則[J].侯東平.中國水運(yùn)(下半月).2015(06)
關(guān)鍵詞:生態(tài);水利工程;概念;基本原則;分析
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改革開放以來,特別是近些年來我國水資源利用形勢日益嚴(yán)峻,但人們對(duì)水資源的需求程度卻在不斷高漲。在這樣的背景下我國水利工程獲得了迅猛復(fù)發(fā)展,水利工程建設(shè)對(duì)于緩解水資源緊張形勢,對(duì)于保證人們的生產(chǎn)生活具有重要意義。
隨著生態(tài)文明建設(shè)的不斷深入,人們逐漸認(rèn)識(shí)到了保護(hù)環(huán)境的重要性,在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中逐漸意識(shí)到了協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)建設(shè)與保護(hù)環(huán)境,兩者的關(guān)系的重要性。傳統(tǒng)的水利工程建設(shè)只是單純地追求經(jīng)濟(jì)效益,卻沒有關(guān)注到社會(huì)效益,環(huán)境效益。在可持續(xù)發(fā)展理念深入人心的今天,在水利工程中實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的雙豐收,實(shí)現(xiàn)生態(tài)水利工程建設(shè)是時(shí)展的要求,也是施工企業(yè)實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展的必然選擇。
生態(tài)水利工程概述
生態(tài)水利工程主要是研究如何在水利工程建設(shè)中實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益雙豐收,協(xié)調(diào)兩者關(guān)系的學(xué)科。與傳統(tǒng)的水利工程技術(shù)相比而言,它不再是單純地追求經(jīng)濟(jì)效益,而是要實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處。生態(tài)水利工程是一門新興學(xué)科,它是在生態(tài)文明建設(shè)的推動(dòng)下發(fā)展起來的一門專門規(guī)范水利工程的學(xué)科。生態(tài)水利工程是一門多學(xué)科,跨領(lǐng)域,綜合性強(qiáng)的學(xué)科。傳統(tǒng)的水利工程技術(shù)雖然也是多學(xué)科的交叉,但是其中并無生態(tài)環(huán)境方面的學(xué)科,與此相反,生態(tài)水利工程卻是結(jié)合了部分生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)和環(huán)境工程學(xué)的學(xué)科。
生態(tài)水利工程的主要任務(wù)是協(xié)調(diào)水利工程的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益,用專業(yè)手法來對(duì)擬建水利工程造成的傷害進(jìn)行預(yù)防,對(duì)已建水利工程項(xiàng)目的造成的損壞的處理和恢復(fù)。具體而言,就是要做到:為擬建的項(xiàng)目提供減輕環(huán)境影響的設(shè)計(jì)方法;對(duì)已建項(xiàng)目恢復(fù)生態(tài)環(huán)境提供專業(yè)技術(shù);對(duì)水體進(jìn)行專業(yè)化測評(píng),為污染水體的防止提供專業(yè)方法。通過提供以上技術(shù),水利施工過程中可以有效地恢復(fù)有原來水利工程建設(shè)造成的環(huán)境污染,對(duì)水體的自我凈化,區(qū)域氣候的調(diào)節(jié),事故的預(yù)防具有重要意義。
我們對(duì)生態(tài)水利工程的探討可以從實(shí)際應(yīng)用與技術(shù)應(yīng)用,這兩個(gè)角度來進(jìn)行考察。筆者認(rèn)為從實(shí)際應(yīng)用角度來觀察生態(tài)水利工程就可以發(fā)現(xiàn)這一技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)舊式生態(tài)水利工程的改造。在水利工程建設(shè)中生態(tài)水利工程要求盡量減少使用混凝土等人工產(chǎn)品,要減少水利工程對(duì)自然河道的渠道化。在建設(shè)過程中要最終實(shí)現(xiàn)周邊整個(gè)生態(tài)環(huán)境不發(fā)生變化,不破壞水體本身的狀態(tài)。從技術(shù)角度來考察生態(tài)水利工程就可以發(fā)現(xiàn)該工程實(shí)現(xiàn)了環(huán)境治理工藝與水利施工技術(shù)的有效結(jié)合,在施工過程中結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際特點(diǎn),同時(shí)借鑒國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),最終創(chuàng)建了一套具有自身特色的理論體系。高經(jīng)濟(jì)效益與低環(huán)境成本是生態(tài)水利工程的最為顯著的一個(gè)特點(diǎn)。
生態(tài)水利工程的關(guān)鍵點(diǎn)
生態(tài)水利工程是我國未來水利工程建設(shè)的必然選擇,做好生態(tài)水利工程建設(shè)對(duì)于我國水利事業(yè)的發(fā)展,保護(hù)環(huán)境具有重要意義。筆者結(jié)合多年的施工經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為要想實(shí)現(xiàn)生態(tài)水利工程必須要把握以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):一是生態(tài)水利工程的目標(biāo)是多元化的;二是在水利工程建設(shè)的時(shí)候要時(shí)刻注重環(huán)境保護(hù);三是要科學(xué)設(shè)計(jì)生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì),規(guī)劃與施工等工作;四是要充分認(rèn)識(shí)到水利系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)兩者之間的關(guān)系。
生態(tài)水利工程目標(biāo)多元化,主要指的是在修建水利工程的時(shí)候不能單純地考慮經(jīng)濟(jì)效益,還必須要考慮到生態(tài)系統(tǒng)的維護(hù),在建設(shè)中要遵循生態(tài)學(xué)的規(guī)律,遵循水利工程的建設(shè)規(guī)律。時(shí)刻注重保護(hù)環(huán)境,無論是在水利工程建設(shè)還是后期運(yùn)行過程中,工作人員必須要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的理念。在建設(shè)過程中要滿足人與自然和諧相處的要求,要實(shí)現(xiàn)水利系統(tǒng)的良性循環(huán)??茖W(xué)做好生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì),規(guī)劃與施工。生態(tài)水利工程中對(duì)環(huán)境污染最為嚴(yán)重的就是水利工程建設(shè),在生態(tài)水利工程中實(shí)現(xiàn)科學(xué)設(shè)計(jì)與規(guī)劃是減少環(huán)境污染的重要措施。充分認(rèn)識(shí)水利系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)之間的關(guān)系。水利系統(tǒng)是生態(tài)系統(tǒng)的一部分,兩者之間是相互影響的,完善優(yōu)化水利系統(tǒng)是保證生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。
生態(tài)水利工程的基本原則
在詳細(xì)論述了生態(tài)樹立工程的概念以及需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)之后,我們就來向詳細(xì)論述生態(tài)水利工程需要堅(jiān)持的基本原則。筆者認(rèn)為在生態(tài)水利工程建設(shè)過程中必須要堅(jiān)持以下五個(gè)原則:一是要追求經(jīng)濟(jì)性與安全性;二是水利系統(tǒng)的環(huán)境多樣性;三是周邊流域的生態(tài)系統(tǒng)不被整體破壞;四是要建立及時(shí)有效的反饋機(jī)制;五是河流系統(tǒng)要具備自我修復(fù)功能。
(一)追求經(jīng)濟(jì)性與安全性。生態(tài)水利工程中最為重要的就是安全。在水利工程中保證安全施工,保證水利工程的質(zhì)量是做好生態(tài)水利工程的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)過程中,設(shè)計(jì)人員要對(duì)水對(duì)建筑物的侵蝕作用,泥沙的搬運(yùn)和堆積等作用要有清醒地認(rèn)識(shí)。只有在保證水利工程的安全性的前提下,才能談得上實(shí)現(xiàn)水利工程的其他功能。經(jīng)濟(jì)性是生態(tài)水利工程的又一個(gè)重要特征,生態(tài)水利工程與傳統(tǒng)水利工程的一個(gè)顯著區(qū)別就是生態(tài)水利工程要比傳統(tǒng)的水利工程更加節(jié)省成本。在生態(tài)水利工程建設(shè)中必須要對(duì)經(jīng)濟(jì)合理性進(jìn)行全面科學(xué)的分析,要堅(jiān)持投入最小,經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益最大的原則。
(二)水利系統(tǒng)環(huán)境的多樣性。生物學(xué)家經(jīng)過對(duì)地區(qū)生物系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的考察,發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境的多樣性是生物物種多樣性的重要原因,說白了就是自然環(huán)境日益多樣化,那么生物物種就會(huì)越來越多,生態(tài)系統(tǒng)抵抗外力的能力也將得以增強(qiáng)。如果生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境單一,那么生物物種也將會(huì)減少,食物鏈結(jié)構(gòu)也將日趨簡單。生態(tài)系統(tǒng)的單一化會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)抵抗外力的能力造成影響。外界對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響也將越來越大。同理水利系統(tǒng)也是這樣的特點(diǎn)。在水利工程建設(shè)中實(shí)現(xiàn)水利系統(tǒng)環(huán)境的多樣性有助于增強(qiáng)水利系統(tǒng)的抵抗外力的能力,最終達(dá)到保護(hù)經(jīng)濟(jì)效益的目的。
(三)周邊流域生態(tài)系統(tǒng)不被整體破壞。生態(tài)水利工程周邊的生態(tài)系統(tǒng)具有整體性,在傳統(tǒng)的水利工程建設(shè)中,往往把水體分成功能不同的區(qū)域,沒有用整體的觀點(diǎn)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行觀察,在建設(shè)過程中嚴(yán)重破壞了周邊流域生態(tài)系統(tǒng)的整體性。在今后的發(fā)展中水利人員要充分考慮查到生態(tài)系統(tǒng)各要素之間相互連接的關(guān)系,在建設(shè)過程中要盡量避免對(duì)水體原始狀態(tài)的破壞,要維持好生態(tài)系統(tǒng)的整體性。
(四)建立及時(shí)有效的反饋機(jī)制。生態(tài)水利工程的最終目標(biāo)是要建設(shè)一個(gè)健康的可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng),要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)就必須要建立及時(shí)有效的反饋機(jī)制。生態(tài)水利工程建設(shè)過程中,水利人員要建立生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估與水利設(shè)施運(yùn)行的反饋機(jī)制,生態(tài)水利工程的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,并及時(shí)反饋。
(五)注重自我修復(fù)功能的完善。生態(tài)系統(tǒng)的另一個(gè)顯著特點(diǎn)就是自我修復(fù)功能。水利人員在建設(shè)過程中要嚴(yán)格按照生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律來對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,要與自然界的有機(jī)結(jié)合。我們追求人與自然的和諧相處,就要客觀評(píng)價(jià)人力。在建設(shè)過程中切不可把人力絕對(duì)化。
隨著生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)水利工程的創(chuàng)新成了人們的必然選擇。生態(tài)水利工程越來越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn),同時(shí)也成了水利工程企業(yè)追求的主要目標(biāo)。本文詳細(xì)介紹了生態(tài)水利工程的概念以及要堅(jiān)持的原則。
參考文獻(xiàn):
[1]董哲仁.水利工程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的脅迫[J].水利水電,2005(10).
關(guān)鍵詞:生態(tài) 水利工程 設(shè)計(jì)原則
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)的長期定點(diǎn)監(jiān)測和評(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、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質(zhì)、水溫、泥沙、營養(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)目要有長期準(zhǔn)備,同時(shí)進(jìn)行長期的監(jiān)測和管理。
3.5反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則
生態(tài)系統(tǒng)的成長是一個(gè)過程,河流修復(fù)工程需要時(shí)間。從長時(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—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)測工作是基礎(chǔ)。監(jiān)測工作包括生物監(jiān)測和水文觀測。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。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);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文章編號(hào):
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)地研究河勢變化規(guī)律,保證河流修復(fù)工程的耐久性。
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、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質(zhì)、水溫、泥沙、營養(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)。
4.生態(tài)防洪護(hù)坡創(chuàng)新中應(yīng)重視的幾個(gè)問題
(一)從政策上支持。長期的防洪護(hù)坡工程建設(shè),人們已習(xí)慣于建設(shè)傳統(tǒng)護(hù)坡。對(duì)于新技術(shù)和創(chuàng)新成果的推廣,必然會(huì)遇到這樣那樣的阻力。因此,必須要有一定的政策支持,才能確保新一代護(hù)坡技術(shù)的廣泛使用。
(二)既重視具體設(shè)計(jì),又重視宏觀視野。護(hù)坡設(shè)計(jì)看似簡單,但要做出符合中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和時(shí)代要求的優(yōu)秀方案,必須要將工程師、藝術(shù)家、經(jīng)濟(jì)師和環(huán)境保護(hù)部門的思維溶于一體。在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)我國發(fā)展中應(yīng)遵循的模式、能源消耗、礦產(chǎn)總量和污染排放處置等都要有一定的了解。
(三)重視科技創(chuàng)新。護(hù)坡是一種相對(duì)低技術(shù)含量的水利工程,如果大量引進(jìn)采用國外產(chǎn)品,經(jīng)濟(jì)上極不合算。我國是一個(gè)治水歷史悠久的國家,都江堰、靈渠、大運(yùn)河等一批古代杰出水利工程都證明中國人具有無比的智慧。因此,我們要重視科技創(chuàng)新,充分調(diào)動(dòng)水利科技工作者的積極性,開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代護(hù)坡產(chǎn)品。
(四)材料的創(chuàng)新是關(guān)鍵。河道堤防護(hù)坡工程建設(shè)耗廢大量的塊石、混凝土預(yù)制塊或其他材料,其成本占工程總費(fèi)用的比例大。因此,一定要重視護(hù)坡原材料、半成品生產(chǎn)的技術(shù)創(chuàng)新,加快開采、加工、運(yùn)輸各環(huán)節(jié)配套升級(jí),制定既開放競爭、又保證規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)政策,將護(hù)坡工程技術(shù)發(fā)展的切入點(diǎn)定在半成品生產(chǎn)創(chuàng)新上。
(五)建設(shè)資源節(jié)約型護(hù)坡。受資源約束的矛盾日益突出,一些主要材料、能源、水、土地紛紛告缺,資源的利用和保護(hù)成為人民關(guān)注的焦點(diǎn)。1、重視可行性研究,減少硬化河道護(hù)坡。盡量避免河道混凝土護(hù)坡建后再拆,不如盡量少建或非工程措施解決,有些河段完全可以這樣做。如:河岸凸凹不平,邊坡土質(zhì)抗沖刷能力強(qiáng)的河段;河岸灘較岸邊坡平緩、植被生長良好的河段;土堤迎水坡在特大洪水年份也未發(fā)生浪坎等險(xiǎn)情的河段。當(dāng)然,硬化混凝土護(hù)坡對(duì)防洪來說是有利的,只有在工程措施和非工程措施上綜合權(quán)衡利弊。對(duì)河道護(hù)坡工程進(jìn)行科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目尚行匝芯?,是?shí)現(xiàn)資源節(jié)約的前提。2、開闊工程技術(shù)設(shè)計(jì)思路。采用何種形式的護(hù)坡來實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約,僅從傳統(tǒng)思想上進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新這種可能性不大。必須開拓新的思路。首先,盡量減少可再生資源的使用量,其次考慮護(hù)坡的造價(jià)與使用年限。(1)盡量減少混凝土用量,優(yōu)化采用天然石材,天然石材從經(jīng)濟(jì)及性能上看都具有優(yōu)勢。(2)提高預(yù)制混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度。強(qiáng)度提高了,可以阻止環(huán)境水的侵入,從而保證混凝土塊的抗侵蝕性,增加了使用年限,使護(hù)坡的分?jǐn)偝杀拘 ?/p>
5.反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則
生態(tài)系統(tǒng)的成長是一個(gè)過程,河流修復(fù)工程需要時(shí)間。從長時(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。
6.結(jié)束語
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—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)測工作是基礎(chǔ)。監(jiān)測工作包括生物監(jiān)測和水文觀測。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。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。
參考文獻(xiàn):
[1]董哲仁.水利工程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的脅迫[J].水利水電技術(shù),2003,(7):1~5.