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    未来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同时,兼顾水域生态系统健康和可持续性。本文简要分析生态水利工程设计应遵循理论与技术路线。 关键词生态水利工程设计 生态水利工程学是研究水利工程在满足人类社会需求同时,兼顾水域生态系统健康与可持续性需求原理与技术方法工程学。生态水利工程内涵是对于新建工程,是指进行传统水利建设同时(如治河、防洪工程),兼顾河流生态修复标。对于已建工程,则是对于被严重干扰河流进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产(生态产业)以及环境立法和资源管理一起,成为河流生态建设主要手段之一。 一、水利工程与生态水利工程区别 水利工程可以理解为人类通过工程措施或行为实现水资源再分配和利用。水利工程最初作用是防洪、提供稳定水源、缓解或防止农作物旱涝渍灾害、提供清洁能源(修建水电站)和水利旅游景点等,这主要体现了水利工程资源性、经济性与社会性。笔者认为生态水利工程是现代水利标志,至少应包括以下两个方面科学内涵①生态水利工程开发应有明确生态服务标与功能。在设计阶段,应当将生态系统健康过程维持置于重要位置,并作为设计制约因子,使水利工程能满足适宜生态水文过程要求。②生态水利工程应强调工程选址、布局、施工过程环境友好性与经济性。防止在工程实施过程中产生巨大环境成本和经济成本,实现社会经济与生态保护双赢。 二、生态水利工程规划设计基本原则 2.1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。生态水利工程工程设施必须符合水文学和工程力学规律,以确保工程设施安全、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,保证河流修复工程稳定性。对于生态水利工程经济合理性分析,应遵循投入最小而经济效益和生态效益最大原则。 2.2保持和恢复河流形态空间异质性原则 有关生物群落研究大量资料表明,生物群落多样性与非生物环境空间异质性存在正相关关系。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,生物群落性质、密度和比例等都会发生变化,造成生态系统某种程度退化。 2.3生态系统自设计、自我恢复原则 生态系统自组织功能表现为生态系统可持续性。自组织机理是物种自然选择,某些与生态系统友好物种,能够经受自然选择考验,寻找到相应能源与合适环境条件。成功生态工程经验表明,人工与自然力贡献各占1/2。在利用自设计理论时,需要注意充分利用乡土物种。引进外来物种时要持慎重态度,防止生物入侵。 2.4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时间尺度上进行,而不是在河段或局部区域空间尺度和短期时间尺度上进行。所谓“整体性”是指从生态系统结构和功能出发,掌握生态系统各个要素间交互作用,提出修复河流生态系统整体、综合系统方法,而不是仅仅考虑河道水文系统修复问题,也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。水域生态系统是一个大系统,其子系统包括生物系统、广义水文系统和工程设施系统。 2.5反馈调整式设计原则 生态系统和社会系统都不是静止,在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统演替外,人类系统变化及干扰也导致了生态系统调整。这种不确定性使生态水利工程设计呈一种反馈调整式设计方法。同时还需要建立一套河流健康评估体系,用以评估河流生态系统结构与功能状况及发展趋势。 三、生态水利工程设计应遵循理论与技术路线 3.1应以生态水文学与工程水文学作为工程设计基础,进行水文过程分析与计算。 因为生态水利工程服务对象比较广,往往同时涉及湿地、林业、草原、农业、畜牧业和江河湖泊等生态用水和工业、城镇、消防、居民等经济生活用水,所以只有弄清生态标对水资源时空要求规律,生态水利工程设计才能建立在科学基础上。 3.2识别工程可能影响关键生态敏感标 生态水利工程设计应当能准确识别受工程直接或间接影响生态标,并在工程规划阶段予以充分考虑。水文测验资料分析结果显示由于别拉洪河上游开挖了许多人工排水渠道(如新开挖别拉洪大排干),使上游来水直接排人挠力河和乌苏里江,没有经下游保护区进入乌苏里江。致使别拉洪流域流经三江国家级自然保护区径流总量比1978年以前减少了约70%;挠力河流域在上游修建龙头桥水库在非汛期(1~5月,l0~l2月)不向下泄流,根据多年水文数据分析,非汛期8个月平均流量为4.22m3/s,经初步计算,与水库修建前相比,每年约减少下泄水量8700万m3,严重影响了下游挠力河国家级湿地自然保护区。 3.3生态水利工程设计要与环境工程设计进行有机结合 生态水利工程设计应当充分吸收环境科学与工程理论与技术,实现水量与水质同步科学配置。当前尤其是应与水污染防治工程进行有机结合,由于水利工程作用水量一般较大且具有明显季节性变化,使生态水利工程设计与实施存在较大挑战与阻力。如黑龙江省扎龙湿地补水工程,虽然实现了连续几年补水,但由于水质不符合湿地水质要求,导致湿地水域中底栖生物明显减少,部分物种消失,一些迁徙水禽不在此处停留。在缺水地区种植水稻,特别是在开采地下水种植水稻地区,应当进行以水量高效利用与水质净化为生态水利工程设计。而这种设计思路来源于水污染自然稳定塘处理理论与工艺。因此,生态水利工程与水污染控制工程结合是今后生态水利工程一个重要发展方向。

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