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关于河流生态与水利工程设计的论述

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摘要:随着社会发展,水利工程的作用越来越大。为了满足供水、防洪、发电等需求,兴建了大量水利工程,大量兴建的水利工程满足了人们一定的需求但也造成了一些负面效应,众多的水利工程对河流生态系统产生的负面影响也随之彰显,这就要求我们必须重视对河流生态的系统进行相应的保护工作,使环境可以可持续发展。本文阐述了水利工程对河流生态系统的影响及水利工程与水域生态的关系,介绍了生态水利规划的基本原则,针对水利工程对生态系统的负面影响提出了一些相应的技术对策。希望对相关部门的工作起到积极促进作用。

关键词:河流;生态;水利工程

中图分类号:TV 文献标识码:A 文章编号:

正文:

目前水利工程对我国的经济发展与社会进步有着巨大的作用,但是水利工程对河流生态系统造成了一定的不利影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性,使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变,这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。

一、河流生态

定义:是指一定空间中的生物群落与其环境组成的系统,其中各成员借助能量交换和物质循环形成一个有组织的功能复合体。在生态学中,具体的生物个体和群体生活地区内的生态环境称为“生境”。在生境各个要素中,水又具有特殊的不可替代的重要作用。淡水生态系统可以分为两类,一类是动水生态系统,即河流生态系统,另一类是静水生态系统,主要指湖泊、水库生态系统。两者都应包括周边的淡水湿地。河流生态系统是指河流水体的生态系统,是陆地和海洋联系的纽带,在生物圈的物质循环中起着主要的作用。

特点 :

①调控性。在长期的进化过程中,形成了同种生物种群间、异种生物种群间在数量上的调控,保持着一种协调关系。水体自我修复能力,也是淡水生态系统自我调控能力的一种。在外界干扰条件下,通过自我修复,保持水体的洁净。由于具有这种自我修复功能和自我净化功能,才使淡水生态系统具有相对的稳定性。

②整体性。生物群落一旦形成系统,其内部各要素不能被分割而孤立存在;如果硬性分开,那么分解的要素就不具备整体性的特点和功能。在一个淡水域中,各类生物互为依存,互相制约,互相作用,形成了食物链结构。

③统一性。这也是生态系统的基本特征,有什么样的环境就造就什么样的生物群落,二者是不可分割的。

二、水利工程

现在的水利工程基础主要是工程力学和水文学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支,是研究水利工程在满足人类社会需求的同时,兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。

1.生态水利工程的内涵是:对于新建工程,是指进行传统水利建设的同时,兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程,则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产及环境立法和资源管理一起,成为河流生态建设的主要手段之一。

2.生态水利工程发展

人们对水的开发利用大致经历过五个阶段:

①防洪建设阶段。人类开始在水域周边定居之后就必须进行防洪建设,一般是堤防、城墙、城区排水系统等,并且随着社会经济水平的提高,不断提高防洪建设水平。

②供水建设阶段。经济发展到一定程度之后,水的供需矛盾就日益突出,这时各种引水、配水等供水系统的建设成为水利建设的主要内容,经济越发展,要求供水能力和保障率越高。

③水资源保护阶段。伴随社会经济的发展,水域的污染将造成重大社会问题。因而水资源保护、改善水域水质等水环境建设将成为水利建设的主要内容。

④景观建设阶段。随着人类生活水平的不断提高,旅游事业的发展,人们会对水域周边的景观提出较高的要求。因此,以水域空间管理,为人们提供良好的休息娱乐空间为主要内容的水利建设将首先在城市周边地区得到发展。

三、河流生态系统与水利工程

水利工程对河流生态系统有积极作用,通过调节水量丰枯,可以抵御洪涝灾害对生态系统的冲击,同时也改善了干旱与半干旱地区生态状况以及调节生态用水。水利工程对河流生态系统也有不利影响,一些水利工程建设造成河流形态的均一化和不连续化,其后果是生物群落多样性水平下降。具体表现在:

1.使生境多样性发生了改变。

2.使生物群落的多样性降低。

人们容易看到水利工程在供水、灌溉、发电等方面给人们带来的直接、有形的利益,却往往忽视水域生态系统为人类带来的利益,更难于看到因水利工程改变河流形态的多样性,对人类的利益造成的长远的隐形的损害。

四、生态水利工程设计

对于水利工程对生态系统的不利影响,我们应该改进和完善水利工程的规划和设计技术。未来的水利工程既要具有直接功效的供水、防洪、发电、航运工程,还要有利于生态系统健康与稳定的生态工程。因此,我们可以采取合理设计。设计原则主要有以下几点:

1.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。对于生态水利工程的经济合理性分析,应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握,生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中进行方案比选,更要重视生态系统的长期定点监测和评估。充分利用河流生态系统自我恢复规律,力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。

2.空间异质性原则。大规模治河工程的建设,造成自然河流的渠道化及河流非连续化,使河流生境在不同程度上单一化,引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性,但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种,生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性,使其符合自然河流的地貌学原理,为生物群落多样性的恢复创造条件。

3.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。将自组织原理应用于生态水利工程时,生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。依靠生态系统自设计、自组织功能,可以由自然界选择合适的物种,形成合理的结构,从而完成设计和实现设计。每一项生态水利工程必须因地制宜,充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值,寻求最佳的生态工程方案。

4.整体性原则。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。水域生态系统受到胁迫时,需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。对于河流生态修复项目要有长期准备,同时进行长期的监测和管理。

结语:生态水利工程是一个综合性工程,在建设水利工程的时候,我们要依靠完整的历史资料和监测数据,对水利工程的可行性进行阶段性的评估。使得水利工程满足人们的需求,同时我们还要保证水利工程的建设能够做到对生态系统的可持续发展。当代社会水利工程的作用越来越大,我们建设水利工程的时候,要遵守相应的设计原则,要不断发现问题,总结经验,只有这样建设的水利工程才可以既能满足人们的需求,又能做到对生态系统的保护作用。

参考文献:

[1] 谈广鸣,李奔.河流管理学[M].北京:中国水利水电出版社,2008.

[2] 刘正茂.生态水利工程设计若干问题的探讨[J]. 中国工程科学2008,02(20).

[3] 董哲仁.探索生态水利工程学[J].中国工程科学,2007,1(9).