摘要：本文對(duì)水利工程中的水工設(shè)計(jì)工作進(jìn)行研究，通過把水工設(shè)計(jì)工作轉(zhuǎn)化為方案比選的工作來進(jìn)一步揭示當(dāng)前我國(guó)水利水電工程中水工設(shè)計(jì)工作中可能存在的一些問題以及解決問題的方案，從而使得該項(xiàng)工作可以得到有效化實(shí)施。 

關(guān)鍵詞：水利；生態(tài)工程；工程設(shè)計(jì) 

　　前言 

　　水利是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，水利發(fā)展直接關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展大局。在確保城市防洪排澇安全的基礎(chǔ)上，本著“以人為本，生態(tài)優(yōu)先” 的原則，河涌的整治采取生態(tài)型的工程和生物措施，實(shí)現(xiàn)河涌的綜合功能，與城市規(guī)劃相協(xié)調(diào)，形成自然生態(tài)景觀型城市河流。河道整治工程由傳統(tǒng)的水利工程轉(zhuǎn)變?yōu)椴粌H能夠?qū)崿F(xiàn)人們期望的開發(fā)利用水的功能價(jià)值，同時(shí)能改善和恢復(fù)健全的生態(tài)系統(tǒng)的工程，水利工程結(jié)合生態(tài)建設(shè)，是一個(gè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 

　　1.水利生態(tài)工程設(shè)計(jì)的意義 

　　水利工程結(jié)合生態(tài)建設(shè)，是一個(gè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。水利工程對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的威脅主要表現(xiàn)在兩方面：一是自然河流的渠道化，包括將蜿蜒曲折的天然河流改造成直線或折線型的人工河流。二是指自然河流的非連續(xù)化，筑壩是順?biāo)�流方向的河流非連續(xù)化，流動(dòng)的河流生態(tài)系統(tǒng)變成了相對(duì)靜止的人工湖，流速、水深、水溫及水流邊界條件都發(fā)生了重大變化�，F(xiàn)代科學(xué)發(fā)展使我們認(rèn)識(shí)到，傳統(tǒng)意義上的水利工程學(xué)在力圖滿足人的需求時(shí)，卻在不同程度上忽視了河流生態(tài)系統(tǒng)本身的需求。而河流生態(tài)系統(tǒng)的功能退化，也會(huì)給人們的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益帶來?yè)p害。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，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、水利生態(tài)工程設(shè)計(jì)面臨的問題 

　　2.1 缺乏不同區(qū)域的生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)方法與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 

　　生態(tài)水利工程對(duì)服務(wù)目標(biāo)具有特定性和地域性。由于生態(tài)系統(tǒng)存在地理區(qū)域的差異，因此決定了具體的生態(tài)水利工程也具有因地制宜的特征。當(dāng)前，對(duì)生態(tài)水利工程的功能有一些理論評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法。但對(duì)于一個(gè)具體的生態(tài)水利工程實(shí)踐缺少可操作性的評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)。這與當(dāng)前水利工程對(duì)生態(tài)影響的科學(xué)研究工作開展得較少和相應(yīng)科研成果積累較少有關(guān)。水利工程由于涉及工程力學(xué)的穩(wěn)定性與安全性，因此國(guó)家對(duì)水利工程結(jié)構(gòu)建筑物執(zhí)行了一系列的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn) 但缺少足夠的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范工程的生態(tài)服務(wù)目標(biāo)。 

　　2.2 水利工程設(shè)計(jì)人員與生態(tài)科技工作者缺少合作機(jī)會(huì) 

　　水利工程設(shè)計(jì)人員基于流域生態(tài)需水規(guī)律來進(jìn)行設(shè)計(jì)的意識(shí)不強(qiáng)，將生態(tài)服務(wù)目標(biāo)作為常規(guī)設(shè)計(jì)要素考慮的意識(shí)還不普及。在水利工程可行性研究階段，環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作往往介入較晚，大部分是在水利工程可行性研究方案確認(rèn)后才進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)，加上當(dāng)前我國(guó)環(huán)境評(píng)價(jià)管理制度與環(huán)境影響評(píng)價(jià)咨詢市場(chǎng)還不完善、不規(guī)范，環(huán)境評(píng)價(jià)單位替業(yè)主考慮得較多，對(duì)生態(tài)目標(biāo)考慮得相對(duì)較少，有的甚至隱瞞工程真正的生態(tài)影響后果，導(dǎo)致許多水利工程的生態(tài)效益不明顯，負(fù)面影響相當(dāng)突出。水利工程設(shè)計(jì)人員與生態(tài)環(huán)境科技工作者缺少合作的機(jī)會(huì)與 

　　機(jī)制，生態(tài)水利工程的開發(fā)與設(shè)計(jì)相對(duì)滯后。 

　　2.3 生態(tài)水利工程與原有水利工程設(shè)施難以協(xié)調(diào)運(yùn)行 

　　在一個(gè)流域內(nèi)，新的生態(tài)水利工程可能要在原有水利工程設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造和優(yōu)化設(shè)計(jì)。如白洋淀濕地供水工程、扎龍濕地補(bǔ)水工程、洪河國(guó)家自然保護(hù)區(qū)水資源恢復(fù)工程等生態(tài)水利工程，均要借助原有水利工程設(shè)施，合理科學(xué)地配置一些分水工程和蓄水工程對(duì)區(qū)域來水量進(jìn)行重新分配或?qū)λ�的去向進(jìn)行重新調(diào)整等。生態(tài)水利工程的介入必然會(huì)影響原來水利工程設(shè)施的服務(wù)對(duì)象與功能，如原來工程的防洪排水標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)電效能、灌溉功能等，甚至?xí)�給原有水利工程的安全運(yùn)行帶來一些風(fēng)險(xiǎn)。由于原有水利工程與生態(tài)水利工程最為顯著的差異是服務(wù)目標(biāo)與功能的差異，因此有必要在開發(fā)生態(tài)水利工程的同時(shí)，對(duì)原有水利工程的服務(wù)目標(biāo)與功能進(jìn)行適度調(diào)整。所以，如何實(shí)現(xiàn)生態(tài)水利工程與原有水利工程設(shè)施的協(xié)調(diào)運(yùn)行，是生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)應(yīng)全面系統(tǒng)考慮的問題。 

　　3、生態(tài)水利工程學(xué)的原則 

　　3.1 生態(tài)工程安全性和經(jīng)濟(jì)性原則 

　　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。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(shì)變化規(guī)律，保證河流修復(fù)工程的穩(wěn)定性。對(duì)于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)合理性分析，應(yīng)遵循投入最小而經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益最大的原則。 

　　3.2 保持和恢復(fù)河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則 

　　有關(guān)生物群落研究的大量資料表明，生物群落多樣性與非生物環(huán)境空間異質(zhì)性存在正相關(guān)關(guān)系。非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性與生物群落多樣性的關(guān)系反映了非生命系統(tǒng)與生命系統(tǒng)之間的依存和耦合關(guān)系。一個(gè)地區(qū)的生境空間異質(zhì)性越高，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)的某種程度的退化。 

　　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，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)的能源與合適的環(huán)境條件。在這種情況下，生境就可以支持一個(gè)具有足夠數(shù)量并能進(jìn)行繁衍的種群。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1/2。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 流域尺度及整體性原則 

　　河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃應(yīng)該在流域尺度和長(zhǎng)期的時(shí)間尺度上進(jìn)行，而不是在河段或局部區(qū)域的空間尺度和短期的時(shí)間尺度上進(jìn)行。所謂“整體性”是指從生態(tài)系統(tǒng)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。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)和工程設(shè)施系統(tǒng)。 

　　4、生態(tài)水利工程建設(shè)實(shí)施的建議 

　　對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)我們不能走“先破壞，后補(bǔ)償”的老路，在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段就要考慮如何最大限度減少對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫。未來的水利工程不僅是能夠滿足人們供水、灌溉、防洪、航運(yùn)、發(fā)電及旅游需求的工程，也應(yīng)該是有利于生態(tài)建設(shè)的環(huán)境工程。在河道整治工程中，尊重天然河道形態(tài)，避免直線和折線型的河道設(shè)計(jì)。灌溉渠道設(shè)計(jì)也要注意模仿河流自然形態(tài)的特點(diǎn)。對(duì)于河流的裁彎取直工程要充分論證，持慎重態(tài)度。保持河流斷面形狀的多樣性，尊重河流原有的自然斷面形態(tài)。河道整治工程中應(yīng)盡可能避免采用幾何規(guī)則斷面，疏浚工程施工中避免河道斷面的均一化。 

　　5、結(jié)束語(yǔ) 

　　實(shí)現(xiàn)人水和諧發(fā)展，是現(xiàn)階段及新時(shí)期治水思路的本質(zhì)特征，也是科學(xué)發(fā)展的內(nèi)在要求。我們要把現(xiàn)代水科技與古代水文化結(jié)合起來，達(dá)到人與水親密無間、和諧相處，不斷提高水利對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境的支撐保障能力。目前，洪澇災(zāi)害、干旱缺水、水土流失和水污染問題仍然是制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。堅(jiān)持人水和諧發(fā)展的思想，對(duì)于減輕自然災(zāi)害、維系良好的生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。 

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