水利工程规划论文

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第1篇

论文摘要：阐述水利工程与水域生态的关系，介绍了生态水利规划的基本原则：工程安全性与经济性原则；提高河流形态的空间异质性原则；生态系统自设计与自我恢复原则；景观尺度与整体修复原则；反馈和调整设计原则。

1水利工程对河流生态系统的影响

在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用，同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性，使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面，似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统的健康和可持续性。

2生态水利工程

从学科发展角度看，现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学，水利工程规划设计主要对象是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法，促进水利工程学与生态学的交叉融合，用以改进和完善水利工程的规划及设计理论，形成水利工程学新的学科分支——生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是：对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时（如治河、防洪工程），兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程，则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产（生态产业）及环境立法和资源管理一起，成为河流生态建设的主要手段之一。

3生态水利工程的规划设计原则

3.1工程安全性和经济性原则

生态水利工程是一项综合性工程，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运等需求，也要兼顾生态系统的可持续性。生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时，必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征，动态地研究河势变化规律，保证河流修复工程的耐久性。

对于生态水利工程的经济合理性分析，应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握，生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，充分利用河流生态系统自我恢复规律，是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。

3.2提高河流形态的空间异质性原则

一个地区的生境空间异质性越高，就意味着创造了多样的小生境，能够允许更多的物种共存。反之，如果非生物环境变得单调，生物群落多样性必然会下降，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化，造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动，特别是大规模治河工程的建设，造成自然河流的渠道化及河流非连续化，使河流生境在不同程度上单一化，引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性，但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种，生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。

在确定河流生态修复目标以后，就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估，建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统（GIS）是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上，确定环境因子与生物因子的相关关系，必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括：调查单个生物因子的基本需求，评估各种生物因子的相互关系和制约条件，对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。在众多的环境因子中，识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子，在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。

3.3生态系统自设计、自我恢复原则

生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择，也就是说某些与生态系统友好的物种，能够经受自然选择的考验，寻找到相应的能源和合适的环境条件。

将自组织原理应用于生态水利工程时，生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计，建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中，建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同，生态工程设计是一种“指导性”的设计，或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能，可以由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明，人工与自然力的贡献各占一半。

传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时，要求工程师必须放弃控制自然界的动机，树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富，实现人与自然的和谐。需要强调的是，地球上没有两条相同的河流，每一条河流的特点都是各不相同的。因此，每一项生态水利工程必须因地制宜，充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值，寻求最佳的生态工程方案。

自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子，也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时，需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度，防止生物入侵。

3.4景观尺度及整体性原则

河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。

景观则是指生态学中的景观尺度。景观尺度包括空间尺度和时间尺度。为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划？首先，水域生态系统是一个大系统，其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起，形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分，形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时，需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。其次，必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点，这些特点决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。再者，河流生态系统是一个开放的系统，与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环，一条河流的生态修复活动不可能是孤立的，还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调。最后，河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出，湿地重建或修复需要大约15~20a的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备，同时进行长期的监测和管理。

3.5反馈调整式设计原则

生态系统的成长是一个过程，河流修复工程需要时间。从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间，期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。

生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后，就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展，可能出现多种可能性。

意识到生态系统和社会系统都不是静止的，在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外，人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法，而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行（包括管理）—监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中，监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法，一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较，一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。

在反馈调整式设计过程中，提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与，通过对话、协商，以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合，提高设计的科学性。

参考文献：

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第2篇

关键词：水利工程；环境问题；生态

Abstract: Water conservancy workers need to establish environmental awareness, fully aware of environmental issues in water conservancy construction, help engineering Water Resources Water to achieve the unity of the economic, social and environmental benefits.Key words: hydraulic; environmental issues; ecological

中图分类号：F407.9 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）02-

目前我国丰富的水资源正以前所未有的速度被破坏和浪费，严重破坏了生态环境。要认识到水资源开发利用的最佳目标应是经济效益、社会效益和环境效益三者的统一。人与自然的和谐相处，则是开发利用水资源的根本原则。

一、水利工程与生态平衡（一）兴修水利工程会打破原有的生态平衡

人类在地球上修建的水利工程无外乎两大类，即蓄水库和跨流域调水工程。它们的实质都是为解决水资源的时、空分布不平衡问题。在我国，对生态影响最大的莫过于蓄水库。从表面看，它们都是为了解决水资源不足或充分利用水资源，但如果深入探究，却发现其中对社会、环境的潜在影响是巨大和复杂的。简言之，其影响包含直接的或间接的、短期的或长期的、诱发的或积累的、一次的或两次的等等因素。所有这些影响，都会打破原有的生态平衡。然而，应该看到，包括生态平衡在内的自然平衡本来就是动态的，人类正是通过不断地打破那种不利于人类健康发展的平衡，才能发展到今天。自然界的生态平衡既是动态的，同时又是随时存在着。问题在于人类怎样以一种最优的方式去分辨出那些不利人类生存发展的生态平衡，打破之，并更加自觉地重建一种新的平衡，即人工生态平衡。

（二）修建水利工程要注意保护生态平衡

保护生态平衡应是两个内容的总和：一是对那些良性的生态平衡应尽最大努力限制人类对其的消极影响，使其按自己固有的规律发展；另一个是对那些恶性的生态平衡施以人类的改造活动，扼制其继续发展的势头，使之良性发展。有了保护生态平衡的认识，进行合理的开发规划，是使兴建与环保协调发展的必要手段。然而要真正达到这一共识，人类还要走相当长的一段路程。因为环保问题历来不是一个简单的问题，具有直接性和间接性、短期性和长期性、诱发性和积累性以及连带性等特点。因此，在世界范围内大力进行环境保护教育，使规划工作纳入法律轨道亦是十分必要的。（三）生态保护要作为水利工程规划、设计和施工重要的组成部分。在兴修水利工程的前后，只有对保护生态平衡的认识甚至是重视是远远不够的，重要的是要落实到具体的行动中，即要将环保思想贯穿于工程的规划设计及施工组织管理的每一环节。我们必须清醒地认识到，水利工程的修建，对生态平衡的良性循环有着巨大的副作用，这就要求我们必须通过合理、科学的规划设计和管理将其减小到最低限度。除了有一个良好的政治经济条件外，更重要的是要依靠科学技术的革命。科学技术是协调人与自然关系的主要工具。由于生物圈的动态平衡是人类及其生命系统稳定性产生的前提，现代自然科学的发展所深刻揭示的自然规律，则是人类认识生物圈动态平衡机制的基础，而现代技术又为调节生物圈动态平衡提供了必要的手段。这种调节，必须考虑人的活动对自然界发生作用的性质和界限，必须把对自然界的保护和再生产纳入社会有机体内并作为其重要的组成部分。对于不良的生态平衡，兴修水利工程本身就是对其进行良性改造，使之朝着有利于人类的健康方向发展。关键是我们在工程的施工过程中，怎样尽最大努力去减小人类对其的不良影响。这就给工程的建设者们提出了以下任务：1、规划设计的前期，要切实搞好工程所在地的水文资料的收集及地质条件的勘测。如蓄水库，重点是水文资料和地质构造，充分考虑大坝的防洪能力、稳定性以及避免地震的诱发。2、规划中还应设计一定的工程构造，以满足大坝流域内水生物的生活习性，减少库区淹没范围。如长江内的珍奇动物“中华鲟”，有着在上游产卵的习性，三峡大坝的修建，正好隔断了该鱼类去上游繁衍的路途，如果不采取一定的措施，势必会造成“中华鲟”这一珍奇动物的灭绝。三峡大坝的设计就充分考虑了对“中华鲟”。3、施工阶段的任务：第一，在施工承包合同的签订时，承包商对施工现场污染物的扩散和施工人员的劳动保护所应负的责任，应写进合同书内，要有环保措施，对各种污染物排放要限制在标准以内。第二，施工前要在施工现场建立必要的环保监测机构，进行水质、大气、噪声的本底测定，便于和施工阶段不同时期监测结果进行对比。第三，施工人员进入工地后，还要建立卫生防疫机构，以避免施工期数万工人集中在一起，引起流行病的传播和扩散。这方面的教训，在我国时期的兴修水利中是十分深刻的。4、施工后期的任务。特别要对施工阶段破坏的植被规划及时恢复，制订工区的全面绿化规划，以保护已经形成的生态平衡。在工区范围内的生物圈内，研究生物资源的利用、保护和生产的合理的方式，控制规划人群自身的发展，保持生物种群的恰当比例。

二、水利工程生态规划设计的要求

水利工程，改造山河、兴利除害、综合开发、合理利用、积极保护、科学管理水资源，使之更好的服从人们的意志，更好地为人类造福，这不仅改变了自然界中天然水流的形态，也改变了周围的自然环境和社会环境。在生态经济环境水利阶段，人们普遍关注环境与生态问题，普遍重视资源开发与环境保护、生态保护的协调发展。在这样的前提下，强调水利工程建筑物的环境功能和美学价值，己成为我们在水利工程设计方面的新趋势。

以改善水域环境和生态系统为主要目标的“城市环境水利工程”建设，成为水利现代化建设的重要内容。按照现代城市的功能，对流经市区的河流归纳起来有两类要求：（一）对河中水流的要求是：水质清洁、生物多样性、生机盎然和优美的水面规划。（二）对滨河带的要求是：能反映本地独特历史、文化、风俗的滨河规划；能提供一充满鲜花、有人工景点、公园化的休闲、娱乐、体育活动空间；能营造一充满文化、艺术、科学气氛，具有现代气息、人水关系协调、引人胜、便于人水亲近的滨河带。人们提出这些要求是社会进步的体现，也是社会经济发展的必然。水利建设者应当适应这种趋势，满足社会的要求。在水利工程的规划、设计、施工等方面进行调整和完善，注入更多的人文、艺术、科学和现代气息，注重工程的环境效益和美学效益。

三、水利工程景观规划策略（一）沿河绿地

滨水环境的总体构思应尽可能扩大沿河绿地，形成较为连续性绿化带，用绿色来勾画古城的轮廓，延续城市文脉。同时，以良好的绿色空间，优化环境规划质量，体现现代化城市的新形象。（二）闸坝结合，扩展沿河水面。

规划河道可修建彩色橡胶坝，泵房外观可按风景区房屋标准设计，橡胶坝的主要功能是增加蓄水面积，以形成水面，形成人工湖美景。水边设置亲水步道、平台、桥梁、滨水建筑物等，供游人欣赏水面景色。通过新建湿地连通闸向人工湿地定期供水，以增加水面及绿地面积，改善和美化生态环境、给市民和游人提供良好的视觉效果。同时可为生态化污水净化技术的引进提供良好的试验场所。（三）生态护堤