浅析生态水利工程的规划设计基本原则

阎世忠

[摘要]水利是国民经济的基础设施和基础产业,水利发展直接关系到国民经济和社会发展大局。生态水利是21世纪人类的文明进步和实现经济社会可持续发展对水利提出的必然要求,同时也是21世纪水利发展建设的最高目标。将从生态水利规划设计的角度,谈一谈规划生态水利的基本原则。

[关键词]生态水利 规划设计 原则

中图分类号:TV21文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0920117-01

一、水利工程的现状和生态水利的内涵

随着经济的发展和人口的增长,人类对水资源的需求日益增加,在众多的河流上都修建了水利工程来调节水量、开发利用水资源,提高河道调蓄能力,满足人们供水、防洪、灌溉、发电、航运、渔业及旅游等需求,效益十分显著。对于经济发展、社会进步发挥了巨大推动作用,对生态环境同样具有积极作用,通过调节水量,合理配置水资源,防止河道断流,减轻或排解水污染,提高防洪抗旱能力,减轻水旱灾害损失,抵御洪水对生态系统的冲击,改善干旱与半干旱地区生态状况以及调节生态用水等,充分发挥河流的各种服务功能,促进社会经济不断发展。

水利工程在为人类社会发展带来福祉的同时,也往往对生态系统产生各种影响,有的甚至是持续而深远的影响,主要是以某些自然、社会环境和土地为代价的。人类为自身的安全和经济利益,在疏导河流、整治河道,筑坝壅水等方面,不仅明显地改变了流域的地形地貌、河流的自然形态和水文泥沙的天然过程,在不同程度上降低了河流形态多样性,造成河流形态的均一化和非连续化,河流形态多样性降低,其结果将导致水域生物群落多样性的降低,河流生态系统的退化。

水利,从普通水利进入到生态水利是水利发展史上的新飞跃,它使朴素的水利上升到高级的水利,从单一的、局部的水利进入到整体的、系统的、科学的、可持续的水利,从简单的单维的水利进入到复杂的多维的水利,满足更多方位的可持续发展和生态平衡要求。生态水利,就是按照生态学原理,遵循生态平衡规律的法则和要求建立起来的满足良性循环和可持续利用的水利体系。

生态水利是生态体系建设的重要组成部分,同时也是生态体系建设对水利建设的必然要求。生态体系建设离不开生态水利建设这个内涵,没有生态水利良好的发展建设就无法实现完整的、系统的生态体系建设。河流是人类繁衍生息之场所,长期以来,人们为了控制洪水、治理开发和利用河流,维持正常的生产生活,兴建了大量的水利工程,在抗御水旱灾害、保障社会经济持续稳定发展、保护水土资源和改善生态环境等方面发挥了重要作用。但水利工程在为人类社会发展带来福祉的同时,也往往对河流生态系统产生各种影响,直接威胁河流的健康。

二、生态水利工程设计考虑原则

(一)工程安全性和经济性原则。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。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稳定性。对于生态水利工程的经济合理性分析,应遵循投入最小而经济效益和生态效益最大的原则。

(二)保持和恢复河流形态的空间异质性原则。有关生物群落研究的大量资料表明,生物群落多样性与非生物环境的空间异质性(spacial heterogeneity)存在正相关关系。非生物环境的空间异质性与生物群落多样性的关系反映了非生命系统与生命系统之间的依存和耦合关系。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,造成生态系统的某种程度的退化。

在确定河流生态修复目标以后,就应该对于河流地貌历史和现状进行勘查和评估。在此基础上确定生境因子与生物因子的相关关系,必要时建立某种数学模型。对于新建工程,通过模型分析可以对于大坝的坝址选择、河流梯级开发的布置方案、水工枢纽的布置方案进行生态影响的多方案的情景分析,进而获得生态胁迫最低的优化设计。对于河流修复工程,在模型分析的基础上,进行河流地貌学设计和生物栖息地设计。

(三)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。在这种情况下,生境就可以支持一个具有足够数量并能进行繁衍的种群。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。

(四)流域尺度及整体性原则。河流生态修复规划应该在流域尺度和长期的时间尺度上进行,而不是在河段或局部区域的空间尺度和短期的时间尺度上进行。

所谓“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。

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。需要对历史资料进行收集、整理,以掌握长时间尺度的河流变化过程与生态现状的关系。河流生态修复是需要时间的。因此对于河流生态修复项目要有长期准备,需要进行长期的监测和管理。

(五)反馈调整式设计原则。生态水利工程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。在河流工程项目按照设计执行以后,就开始了一个自然生态演替的动态过程。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。这就需要在项目初期建立完善的监测系统,进行长期观测。同时还需要建立一套河流健康的评估体系,用以评估河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。

三、结语

正视水利工程的生态影响,需要正确对待和处理开发和保护的关系,坚持科学发展观,以维护河流健康为目标,采取各种有效措施,学习国外先进经验,坚持工程建设与生态保护并重,趋利避害,扬长避短,尊重河流,善待河流,保护河流,促使水利工程与生态环境协调发展,实现人与自然的和谐。

参考文献:

[1]董哲仁,试论生态水利工程的基本设计原则,水利学报,2004.10.

[2]程鹏、熊秋晓、石标钦,实施生态水利工程建设 实现人与自然和谐.

[3]董哲仁,河流形态多样性与生物群落多样性[J].水利学报,2003,(11):1-7.