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              生態水利工程設計基本原則與應用

                 日期:2017-09-20     來源:中國節能在線    瀏覽:13    

                目前,隨著全球經濟的發展,具有全球性影響的環境問題日益突出。且日漸顯復雜化和多樣化,但總體來講可以分為三類,即生態系統的破壞,對人類健康的直接影響和自然資源的日漸耗竭。隨著2009年底哥本哈根氣候大會的召開,環境問題愈受關注。而在生態水利工程設計中,要求我們水利工程設計人員必須把對環境問題的考慮加入到各個過程之中,以最大限度地減少環境影響,真正實現水利工程的可持續發展。

                1、 生態水利工程設計的意義

                生態設計是環境管理領域的一個新概念,它指每一環節都需要考慮其可能帶來的環境影響,通過設計上的改進使水利工程建設的環境影響降為最低。在這一過程中,決策者應把環境問題看作和經濟效益、公司形象等同樣重要。生態水利工程是一種綜合性工程,在河流綜合治理中既要滿足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、發電、航運以及旅游等需求,也要兼顧生態系統可持續性的需求。水利工程結合生態建設,是一個發展的必然趨勢。水利工程對于河流生態系統的威脅主要表現在兩方面: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化,筑壩是順水流方向的河流非連續化,流動的河流生態系統變成了相對靜止的人工湖,流速、水深、水溫及水流邊界條件都發生了重大變化。現代科學發展使我們認識到,傳統意義上的水利工程學在力圖滿足人的需求時,卻在不同程度上忽視了河流生態系統本身的需求。因此,生態水利工程的設計要實現人水和諧的設計理念。

                2、 生態水利工程設計原則

                2.1工程安全性和經濟性原則

                作為一項綜合性的工程,水利工程不僅要滿足人類對于供水、防洪、航運等基本需要,同時也要適應生態可持續發展的要求。因此在進行設計的時候,要同時運用水利工程學及生態學的相關理論原理,才可以得到安全、穩定、耐久的水利工程。

                而從經濟學方面看的話,水利工程還需要兼顧經濟的合理性,因為我們很難掌握自然生態環境發展演變的過程與結果,因此水利工程不大不小都會帶有某種程度的風險。這就要求一方面在進行設計之初就做好對工程周邊生態環境的長期定點監測及評估。另一方面,最大化地運用河流生態系統的自我恢復功能,選取獲得經濟上投入最小,卻能贏得最大化效果的技術路線。

                2.2保證水體內部環境的多樣性

                相關調查顯示,一個地區的非生物環境的多樣性能夠影響其生活群落的多樣性。也就是說,如果一個地區的自然環境種類多樣,當地的生物種類也會日漸豐富,食物鏈的組成也將更復雜,這樣生態系統對外界變化的適應能力和抵抗能力越強。如果我們興建的水利工程致使該流域內的水體內部環境日趨單一化,那么,就會導致水生生物種類多樣性的減少、食物鏈結構逐漸簡化、生態系統日趨單一化,造成水體對外界變化的適應能力和抵抗能力降低,自然凈化能力逐漸下降,并逐步喪失其基本功能。所以,在水利工程設計過程中,設計人員需要對河流的近期及遠期的水文情況進行深入了解,掌握生物種類與生態環境間的關系,進而對設計草案組建數學模型,對其可行性、可操作性進行論證,從而保證水利設施的興建能夠擁有足夠的豐富多樣的環境,進而將對自然環境的影響降到最低。

                2.3確保河流生態系統的自我修復功能

                與傳統水利工程相比,生態水利工程除了要保證傳統水利工程的基本原則外,還需要在設計的時候,充分考慮保護生態系統的自我修復功能,也就是要維持生態系統的可持續性。而在這一方面,人工建筑物所起的作用則十分有限,只有自然因素經過長期的自然選擇后所形成的生態圈才具備良好的自我修復功能,發揮其作用。所以,在生態水利工程設計時,應盡量避免絕對化的人為力量,應充分將人為力量與自然的影響進行有機結合,從而利用生態系統的自設計功能和自組織功能,從大自然中選擇合適的物種,形成良好的合力結構。這樣,不僅僅可以取得生態系統保護及恢復方面的成效,還能降低工程的建設成本,降低工程造價,獲取更高的經濟效益和生態效益。

                3.生態水利的應用

                3.1永興二級水電站樞紐工程生態環境設計是湖南省水電設計院開展生態水利設計的典范工程

                設計之初,技術人員就確立了“綠色工程和生態環境人性家園”的指導思想,把工程定位于生態旅游風景區和水利工程科普園。通過采用高技術手段設計了電站大鵬展翅的屋頂結構,改變了傳統水電站大壩加高壓線單調的外形,使其既體現了水工建筑物的特點和功能,又富有韻律感,與周邊植被、地貌等自然環境相協調。對建筑材料特別注意采用當地天然材料,加快生態修復速度。各種綠化植物盡可能就地取材,對引進外來植物物種持慎重態度。盡量減少人工建筑物對周圍生態環境的破壞,留出生態環境的過渡區域和生態物種的習慣性空間等等。電站竣工后其生態設計效果贏得各級領導的肯定,被人親切稱為“生態電站”和“綠色電站”。

                3.2生態水利工程應用應體現與環境有機結合

                生態水利工程的設計應當充分吸收環境科學與工程的理論與技術,實現水量與水質同步科學配置的目的。當前尤其是應與水污染防治工程進行有機結合,由于水利工程作用的水量一般較大且具有明顯的季節性變化,使生態水利工程的設計與實施存在較大的挑戰與阻力。如黑龍江省扎龍濕地補水工程,雖然實現了連續幾年的補水,但由于水質不符合濕地水質要求,導致濕地水域中底棲生物明顯減少,部分物種消失,一些遷徙水禽不在此處停留。為了減少早田排水挾帶泥沙或污染物進入下游湖泊或天然濕地,可以在進入湖泊或濕地的過渡帶設計生態處理溝渠或氧化塘。而水田排水溝渠可以在植物生長季節充分蓄水,利用人工溝渠濕地對有機污染物質進行降解。在缺水地區種植水稻,特別是在開采地下水種植水稻的地區,應當進行以水量高效利用與水質凈化為目的的生態水利工程設計。而這種設計思路來源于水污染的自然穩定塘處理理論與工藝。

                結語:

                生態水利工程的目標是促進生態學與水利工程的結合,要求工程不僅要滿足人類社會生產發展需求,而且還要同時滿足河流生態系統穩定性與生物多樣性的需求。目前,生態水利工程設計由于經驗積累問題上的不足,其發展較為緩慢,但是隨著人們對人與自然的和諧發展認識的逐漸加深,生態水利工程的發展前景將不可限量。

               
              標簽: 生態水利工程
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