生態(tài)水利工程規(guī)劃思路
時間:2022-03-24 05:28:18
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生態(tài)水利工程以水利工程為側(cè)重,同時包括水利工程和生態(tài)學(xué)兩方面內(nèi)容[2]。其學(xué)科基礎(chǔ)為工程力學(xué)和水文學(xué),同時兼顧生態(tài)學(xué)。該學(xué)科利用生態(tài)學(xué)的一些理論和方法進行設(shè)計,使工程水利建設(shè)既能夠滿足人們生活生產(chǎn)的實際需要又能夠保證水域乃至整個生態(tài)系統(tǒng)能夠健康可持續(xù)地發(fā)展下去。生態(tài)水利工程的內(nèi)涵主要是:對于準備新建的水利工程,在進行傳統(tǒng)水利工程建設(shè)的同時要十分注意結(jié)合河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和保持;對于已經(jīng)修建完成的水利工程,要對受到危害或者嚴重破壞的河流進行生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和保護。
2我國當(dāng)前生態(tài)水利工程建設(shè)
2.1生態(tài)防洪工程建設(shè)
生態(tài)防洪工程建設(shè)主要有河道堤防建設(shè)和城市防洪工程與城市景觀一體性建設(shè)。生態(tài)防洪工程在河道堤防建設(shè)中要求不僅要滿足傳統(tǒng)河道堤防的排澇、防洪、航運、灌溉等的需要,同時要注意水與周邊環(huán)境、水生物的關(guān)系。而在城市防洪工程建設(shè)中除了要考慮防洪,同時在設(shè)計中還要與城市環(huán)境融為一體,達到美化、綠化、亮化的目的。
2.2生態(tài)開源工程建設(shè)
我國生態(tài)開源工程主要有水庫汛限水位的提高即洪水資源化工程、涵養(yǎng)水源工程和地下水源工程建設(shè)。我國目前現(xiàn)有水庫8.5萬座。其中有的水庫在建設(shè)時所用的依據(jù)為“75•8”暴雨,100年一遇設(shè)計,1000年或2000年一遇校核[3]。在我國加大對病險水庫除險加固力度后,這些水庫的汛限水位都相應(yīng)提高??梢岳煤樗Y源達到緩解水資源的供需矛盾,同時也能更有效地恢復(fù)庫區(qū)水的生態(tài)平衡。生態(tài)水利建設(shè)的主要措施就是涵養(yǎng)水源。依靠自然的力量對已經(jīng)退化的生態(tài)進行自我修復(fù)。這也是符合我國生態(tài)建設(shè)任務(wù)和我國基本國情的一項工程。
2.3生態(tài)環(huán)境工程建設(shè)
生態(tài)環(huán)境工程建設(shè)主要有跨流域調(diào)水工程和生態(tài)補水工程。通過跨流域調(diào)水的方式即全流域合理配置和統(tǒng)一調(diào)度,黃河自2000年起已有10余年實現(xiàn)了大旱不斷流。博斯騰湖下游經(jīng)塔里木河連續(xù)3年4次的調(diào)水,干枯20多年的大西海子水庫又重新過流。黑河自2000年分水成功至2008年累計跨省際分水88億立方米。因黑河的水源補給內(nèi)蒙古阿拉善盟額濟納地區(qū)被譽為活化石的胡楊林面積由原來的39萬畝增加到44萬畝。胡楊林保護區(qū)內(nèi)的植被覆蓋率因此提高了30%,已達到70%以上。生態(tài)補水工程主要是實施水源調(diào)度向湖庫補水,從而滿足魚類、水生植物、浮游生物和鳥類生態(tài)鏈最低用水需求,進而緩解因干旱引起的河庫干枯情況及工農(nóng)業(yè)及生活污水等未經(jīng)任何處理即排入河庫造成水資源污染而引起的生態(tài)問題。
3生態(tài)水利工程設(shè)計所本循的基本原則
3.1工程安全性與經(jīng)濟性原則
生態(tài)水利工程不僅要滿足人類生產(chǎn)生活需要同時也要可持續(xù)發(fā)展,既要符合水利工程學(xué)原理也要符合生態(tài)學(xué)原理[4]。工程在設(shè)計時必須遵循水文學(xué)及工程力學(xué)的規(guī)律從而確保工程的質(zhì)量及安全。從生態(tài)學(xué)的角度分析,要遵循風(fēng)險小而收益大的經(jīng)濟性原則。因而在設(shè)計時要注重生態(tài)系統(tǒng)的長期定點監(jiān)測和評估,并能合理地利用生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力,力爭在最小的投入上取得最大的收益。
3.2生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計、自我恢復(fù)原則
生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性表現(xiàn)之一為生態(tài)系統(tǒng)的自組織性。而自組織的機理是物種的自然選擇。這種功能發(fā)生在生態(tài)系統(tǒng)的種群之間,經(jīng)受住自然考驗的物種被留存下來,并尋找到相應(yīng)的能源和適應(yīng)的條件。這樣生態(tài)環(huán)境就可以支持一個種群能夠具有足夠的數(shù)量并進行繁殖。生態(tài)水利工程在設(shè)計時要依靠這種生態(tài)功能,利用這種自然界已經(jīng)選擇合適物種并形成的合理結(jié)構(gòu)來完成。
3.3設(shè)計要遵循景觀尺度和整體性的原則
生態(tài)水利工程設(shè)計和管理要在大景觀尺度、長期和可持續(xù)的基礎(chǔ)上進行。而在小范圍的生態(tài)修復(fù)上不僅效率低并且不易成功。因而河流的生態(tài)修復(fù)要在大的景觀尺度上開展。除此之外,生態(tài)水利工程要從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能出發(fā),充分考慮到生態(tài)系統(tǒng)各要素之間的交互作用,提出修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的整體、綜合的方法。而不能是“頭痛醫(yī)頭,腳痛醫(yī)腳”的僅僅修復(fù)單一動物或河岸植被的局域性方法。此外,還要注重水域和生態(tài)環(huán)境的易變性、流動性及隨機性的特點,以及生態(tài)環(huán)境邊境的動態(tài)擴展問題。
3.4生態(tài)水利工程設(shè)計要循序反饋調(diào)整式的原則
生態(tài)水利工程設(shè)計主要是對成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)進行模仿,盡最大限度地形成一個人工參與下的健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)。河流生態(tài)的修復(fù)工程,并不是將之恢復(fù)到?jīng)]有人類干擾的河流原始狀態(tài),可以理解為這種河流生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)是力爭使生態(tài)變量是現(xiàn)有科學(xué)水平可以達到的最優(yōu)值。從而避免河流生態(tài)系統(tǒng)在人類活動的脅迫下進一步的惡化。考慮到生態(tài)系統(tǒng)和人類社會系統(tǒng)在時間與空間上常具有不確定性,生態(tài)水利工程的設(shè)計就不能如傳統(tǒng)水利工程那樣進行確定的設(shè)計,應(yīng)按照“設(shè)計-執(zhí)行(包括管理)-監(jiān)測-評估-調(diào)整”的流程反復(fù)循環(huán)進行設(shè)計。能夠充分調(diào)動科學(xué)家、管理者、當(dāng)?shù)鼐用窦吧鐣鹘绲姆e極性,提高設(shè)計的科學(xué)性與實用性。
4生態(tài)水利工程設(shè)計的基本理論與方法
4.1水文過程的分析與計算要基于生態(tài)水文與工程水文
當(dāng)前的工程設(shè)計中應(yīng)用生態(tài)水文的設(shè)計并不多。這與從事二者工作的人員分屬于不同領(lǐng)域有關(guān),且生態(tài)水文的工作者并不從事實際的水利工程,因而在設(shè)計上往往會脫離實際情況。而生態(tài)水利工程服務(wù)對象非常廣泛,如林業(yè)、草原、農(nóng)業(yè)、消防等。在設(shè)計時必須清楚生態(tài)目標對水源的要求和規(guī)律,才能使生態(tài)水利工程更科學(xué)更實用。
4.2識別生態(tài)水利工程可能會影響的關(guān)鍵生態(tài)敏感目標
生態(tài)水利工程在設(shè)計時要準確地識別出工程所直接和間接影響的生態(tài)目標,并在工程規(guī)劃階段就予以考慮并提出初步的解決方案。同時還要注意在設(shè)計中對流域生態(tài)敏感點加以考慮。
4.3注重于環(huán)境工程設(shè)計的有機結(jié)合
生態(tài)水利工程設(shè)計要和環(huán)境科學(xué)與工程的理論技術(shù)進行有機的結(jié)合,達到水量與水質(zhì)能夠同步科學(xué)配置,尤其是要與水污染防治工程的有機結(jié)合。水利工程的水量一般較大且隨季節(jié)變化的非常明顯,因而生態(tài)水利工程設(shè)計在實施時可能會存在較大的挑戰(zhàn)與阻力。為了克服這種困難,施工時要因地制宜地制定出合理的方案,保證工程的順利實施。
5結(jié)束語
我國當(dāng)前正是水利水電的高潮建設(shè)時期。生態(tài)水利工程將水利工程與生態(tài)學(xué)結(jié)合起來,不僅滿足人類社會的需要同時也保證了水域生態(tài)系統(tǒng)能夠可持續(xù)健康的發(fā)展,是一門能促進人與自然和諧相處的學(xué)科。
作者:周滋義工作單位:吉林省扶余水利局