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探析生态水利工程规划设计原则

时间:2022-04-12 10:10:52 浏览次数:

摘要:鉴于生态水利工程对生态系统的严重影响,本文对生态水利工程如何规划设计做了专门的论述。首先深入的分析了运用科技新理念指导水利规划设计;其次,详尽的阐述了生态系统规划设计的基本原则,以便促进生态水利工程的发展

关键词:水利工程;规划设计;新理念;基本原则

前言

随着经济社会的不断快速发展,水利事业对于国民经济的增长而言发挥着越来越重要的作用,无论是对于农村水利,还是城市水利,其不仅会影响到地区的安全,防止灾害发生,而且也能够为地区的经济建设提供足够的帮助。鉴于水利事业的重要性,水利工程的规划设计就必须严格按照科学的理念开展,从而确保各项水利工程能够带来必要的作用。对于科学理念的遵循就是要求在设计当中严格按照相应的原则,从而很好的完成相应的树立工程。总的来说,水利工程规划设计的基本原则包括着如下几个部分。

1运用科技新理念指导水利规划设计

建设资源水利、可持续发展水利、现代化水利,尤其需要有个现代化的水利规划与设计。这就给广大的水利规划、设计者提出一个新课题、新要求、新任务。凡事以人为本。只要规划设计者能够转换思维方式,善于运用新理念,再加上充分的基础工作和先进的科学手段,就一定会制定出综合、先进、科学、可行的水利规划与设计,供水利建设者付诸实施。所谓规划设计者在工作中运用的新理念,起码要把“五种观念”做为指导思想。

1.1人与水资源的系统观

把人、经济、社会、环境、科学技术与水资源作为一个共同的大系统进行统筹考虑、系统分析。在规划中要尽量避免或减少人在治理、开发、利用水资源的过程中对水资源可持续利用的不利影响或损害。

1.2建设与水资源承载能力的适应观

不仅要充分考虑水工程承载能力,保证布局合理、结构科学、安全可靠、经济实用、良性循环,而且更应充分考虑水工程与水资源承载能力相适应,不要对相关生态环境带来不良影响。

1.3技术与水资源和谐的价值观

不再像传统水利那样将水工程作为水资源开发、利用的唯一手段,要科学统筹,善于采用科学先进的非工程措施。采用的科学技术不仅适应水资源的开发能力,而且还要考虑如何利于水资源系统的自我修复能力。

1.4水资源可持续的利用观

修建水工程不能再以最大限度地开发利用水资源为唯一的目标,而是要将水资源的利用、节约、保护、重复利用、多目标开发,以提高水的利用效率和产出综合效益为核心予以统筹兼顾科学规划。

1.5适度的水资源配置观

修建水工程是优化配置水资源的必要工程手段,是要使有限的水资源本着效益最大化原则能够实施优化配置。综合协调供需矛盾,首先保障城乡基本生活用水、生态用水,在充分考虑水资源承载力前提下,适度配置工业、旅游、生产、经营用水。

2生态系统规划设计的基本原则

2.1工程安全性和经济性原则

生态水利工程是一种综合性工程,既要满足人类的需求,同时也要考虑生态系统持续发展的要求。另外,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。

从生态水利工程的经济上分析,应遵循风险小效益大的基本原则,由于生态系统的演变方向随机的,生态水利工程规划具有一定的风险,这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。另外,应该合理的利用生态系统的恢复能力,力争以最小的投入获得最大收获的规划路线。

2.2生态系统自设计、自我恢复原则

生态系统的自组织功能是其重要特征。生态学用自组织功能来解释物种分布的丰富性现象,也用来说明食物网随时间的发展过程。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,环境就可以支持一个能具有足够数量并能进行繁殖的种群。自组织功能原理与达尔文的进化论有相似之处,只是研究的尺度不同而已。达尔文的进化论研究是在地球生物圈所有种群的尺度上进行的,而自组织功能是在生态系统中种群之间发生的。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。成功的生态工程经验表明,人工与自然力的贡献各占一半。

2.3景观尺度及整体性原则

河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行,而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低,而且成功率也低。

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。

同时,必须重视水域和生态环境的易变性、流动性和随机性的特点,表现为流量、水位和水量的水文周期变化和随机变化,也表现为河流淤积与侵蚀的交替变化造成河势的摆动。这些变化决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。生态系统的变化范围从环境受到限制时期的高度临界状态到环境扩张时期的冗余状态。再者,要考虑环境边界的动态扩展问题。由于动物迁徙和植物的随机扩散,环境边界也随之发生动态变动。最后,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。每一个河流生态系统都有它自己的历史。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。河流生态修复长期的工作。有研究指出,湿地重建或修复需要大约15到20年的时间。因此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。

2.4反馈调整式设计原则

生态系统的成长是一个过程,河流修复工程需要时间。从长时间尺度看,自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高,同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看,生态系统的演替,即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间,期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。

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。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展,可能出现多种可能性。最顶层的理想状态应是没有外界胁迫的自然生态演进状态。在河流生态修复工程中,恢复到未受人类干扰的河流原始状态往往是不可能的,可以理解这种原始状态是自然生态演进的极限状态上限。如果没有生态修复工程,在人类活动的胁迫下生态系统的进一步恶化,这种状态则是极限状态的下限。在这两种极限状态之间,生态修复存在着多种可能性。针对具体一项生态修复工程实施以后,一种理想的可能是:监测到的各生态变量是现有科学水平可能达到的最优值,表示生态演进的趋势是理想的。另一种差的情况是,监测到的各生态变量是人们可接受的最低值。在这两种极端状态之间,形成了一个包络图。一项生态修复工程实施后的实际状态都落在这个包络图中间。

意识到生态系统和社会系统都不是静止的,在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外,人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法,而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行(包括管理)—监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。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。依靠完整的历史资料和监测数据,进行阶段性的评估。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法,一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较,另一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。评估的结果不外乎有几种可能:(1)生态系统大体按照预定目标演进,不需要设计变更;(2)需要局部调整设计,适应新的状况;(3)原来制定的目标需要重大调整,相应进行设计。

在反馈调整式设计过程中,提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与,通过对话、协商,以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合,提高设计的科学性。

3结语

综上所述,生态水利工程对经济和社会发展有着举足轻重的地位。但是水利工程规划的同时,必须考虑到水利工程对生态系统的严重影响,因此在规划在生态系统规划时要考虑对生态系统的影响尽量减少到最小,要严格按照生态系统规划的五项基本原则进行分析。通过上文的分析,我们可以看出,严格按照水利工程学的基本原则进行规划,可以使水利工程对生态系统的威胁减少到最小,提高生态系统的稳定性。若严格的按照利工程学的基本原则进行规划,及时的对突发情况进行有效的处理,就可做到在满足人类发展的需求的同时,减小人类对自然的影响,优化生态系统的稳定性。

参考文献:

[1]杨立信.水利工程与生态环境(一)咸海流域实例分析[M].郑州:黄河水利出版社,2004

[2]董哲仁.生态水利工程原理与技术[M].北京:中国水利水电出版社,2007

[3]邵蕾,李丽.浅谈生态水利工程的规划设计基本原则[J].民营科技,2011(8)

[4]姚南翔.关于生态水利工程设计的若干问题探讨[J].黑龙江科技信息,2011(26)

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