張凱

【摘要】隨著社會(huì)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，各領(lǐng)域生產(chǎn)經(jīng)營建設(shè)逐步趨向于綠色化、環(huán)?；较虬l(fā)展。水利工程建設(shè)中也應(yīng)該應(yīng)用生態(tài)設(shè)計(jì)理念，提升工程運(yùn)營能源的利用率。因生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)發(fā)展起步較晚，在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中依然存在諸多問題亟待解決?；诖?，本文以生態(tài)水利工程概念為切入點(diǎn)，提出生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)常見問題，闡述生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)原則，制定生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)管控機(jī)制，以供參考。

【關(guān)鍵詞】生態(tài)水利工程;設(shè)計(jì);常見問題;解決對策

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.058

引言

生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作主要就是運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理，確保設(shè)計(jì)出的水利工程能夠在建設(shè)及運(yùn)營期間滿足生態(tài)平衡要求，為人與自然和諧相處提供必要技術(shù)支持。相較于普通水利工程設(shè)計(jì)工作而言，生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的專業(yè)性更強(qiáng)，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)較少，相關(guān)體系標(biāo)準(zhǔn)并不成熟。為充分發(fā)揮生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的重要性，還需要分析現(xiàn)存生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)中的各類問題，并制定出專項(xiàng)可行的解決方案。

1、 生態(tài)水利工程概念及意義

1.1 生態(tài)水利工程概念

水利工程建設(shè)中，若忽視設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)生態(tài)效益，工程各施工環(huán)節(jié)將會(huì)對當(dāng)?shù)氐匦蔚孛布吧鷳B(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重不利影響。在此背景下，提出了生態(tài)水利工程概念。

生態(tài)水利工程是水利工程學(xué)的重要分支，其主要是在工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營期間，著重考慮人為因素對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)造成的影響，采用科學(xué)方式實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧統(tǒng)一[1]。在滿足人類社會(huì)對水利工程服務(wù)功能要求的基礎(chǔ)上，使水域生態(tài)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)健康與可持續(xù)發(fā)展，為建設(shè)節(jié)約型、集約型社會(huì)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

依照功能角度，生態(tài)水利工程可分為農(nóng)田水利工程、防洪水利工程兩種類型。與普通水利工程相比，生態(tài)水利工程建設(shè)周期更長、建設(shè)難度更大，與地區(qū)建設(shè)及生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作存在密切關(guān)聯(lián)。

1.2 生態(tài)水利工程發(fā)展背景

原水利工程主要以建設(shè)水工建筑為主，通過改造及控制河流，滿足農(nóng)田灌溉、防洪排澇等功能要求。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，大眾生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)逐漸增強(qiáng)，在水利工程建設(shè)中更加關(guān)注河流資源功能的完整性。

西方水利工程領(lǐng)域針對河流治理以及生態(tài)工程對生態(tài)系統(tǒng)造成的不利影響進(jìn)行了深刻反思，在原有基礎(chǔ)上對水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)理念進(jìn)行了切實(shí)優(yōu)化[2]。將水利工程建設(shè)與河流治理工作結(jié)合在一起，積極開展河流全流域綜合生態(tài)修復(fù)工程，為生態(tài)水利工程的建設(shè)與發(fā)展提供了必要的技術(shù)及理論基礎(chǔ)。

生態(tài)水利工程將原水利工程的關(guān)注重點(diǎn)轉(zhuǎn)向最大限度保留生命特征河流生態(tài)系統(tǒng)中，研究范圍也從河道及兩岸結(jié)構(gòu)拓展至河流走廊生態(tài)系統(tǒng)以及生態(tài)尺度邊界。圖1為著名生態(tài)水利工程都江堰。

1.3 生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)重要意義

傳統(tǒng)水利工程建設(shè)環(huán)節(jié)不可避免的會(huì)對河流及生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。這些破壞主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）水利工程會(huì)使河流轉(zhuǎn)變?yōu)闇锨?，天然河流轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ず恿?。在阻攔水流的情況下，水流蓄水量也會(huì)持續(xù)增長，進(jìn)一步擴(kuò)大了上游河道深度及寬度，導(dǎo)致更多陸地面積被侵占。

（2）水利工程會(huì)影響到原河流體系的連續(xù)性。在水利工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的情況下，更多河流變?yōu)椴涣鲃?dòng)的人工河流，周邊植物生存環(huán)境發(fā)生轉(zhuǎn)變，生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞。

生態(tài)水利工程就是在保留原水利工程服務(wù)功能基礎(chǔ)上，引入生態(tài)環(huán)保理念，實(shí)現(xiàn)保護(hù)生態(tài)環(huán)境目標(biāo)[3]。在生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，通過積極利用先進(jìn)生態(tài)設(shè)計(jì)理念，協(xié)調(diào)水利及生態(tài)環(huán)境特征，有效控制水利工程建設(shè)對周邊生態(tài)環(huán)境造成的不利影響，對推動(dòng)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

2、 生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)現(xiàn)存問題

水利工程是推動(dòng)地區(qū)各領(lǐng)域建設(shè)經(jīng)營發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)已成為城市化建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一?；A(chǔ)水利工程設(shè)施需滿足航運(yùn)、供電、供水等服務(wù)需求，使現(xiàn)有河流水系系統(tǒng)受到嚴(yán)重不利影響。雖然國家及有關(guān)部門意識(shí)到了水利工程生態(tài)化轉(zhuǎn)型工作的重要性，但由于生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)積累不足，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不完善，導(dǎo)致生態(tài)水利工程實(shí)際設(shè)計(jì)期間依然存在較多問題。

2.1 生態(tài)水利工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不一致

我國國土面積遼闊，地形地貌及水文系統(tǒng)存在較大差異。水利工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要嚴(yán)格遵循因地制宜原則，因此建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)無法統(tǒng)一[4]。對于生態(tài)水利工程而言，設(shè)計(jì)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)并不完善，隨意性較強(qiáng)，生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的理論及概念極為寬泛，難以從根本上保障生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作的可操作性、安全性及經(jīng)濟(jì)性。

因現(xiàn)階段我國環(huán)境評價(jià)管控機(jī)制與環(huán)境影響評價(jià)咨詢市場并不完善，無法對生態(tài)水利工程建設(shè)期間的環(huán)境影響進(jìn)行全面評估及考量，導(dǎo)致生態(tài)水利工程建設(shè)期間的綜合效益無法得到根本保障。

生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)工作具有更為鮮明的地域性特征。當(dāng)前各地區(qū)基于生態(tài)水利工程陸續(xù)制定了理論評價(jià)指標(biāo)及評價(jià)方式，但在生態(tài)水利工程實(shí)施方面卻缺乏統(tǒng)一的評價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)。由于沒有系統(tǒng)研究生態(tài)水利工程建設(shè)研究成果，導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)整體安全性、穩(wěn)定性無法得到根本保障，嚴(yán)重影響到生態(tài)水利工程的服務(wù)性能。

2.2 工程設(shè)計(jì)期間的生態(tài)性缺失

水利工程是推動(dòng)地區(qū)發(fā)展及經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ)，當(dāng)前水利工程技術(shù)、施工工藝日漸完善，但也形成了一定的慣性。由于生態(tài)水利工程出現(xiàn)時(shí)間較短，設(shè)計(jì)理念并不成熟，專業(yè)設(shè)計(jì)人員缺失，在部分生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作開展期間僅關(guān)注工程經(jīng)濟(jì)效益、安全效益，沒有充分發(fā)揮出生態(tài)水利工程在保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)中的重要作用。

水利工程設(shè)計(jì)部門應(yīng)當(dāng)基于流域生態(tài)需求及生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律開展設(shè)計(jì)工作[5]。由于以生態(tài)服務(wù)目標(biāo)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)意識(shí)不足，缺乏水利工程環(huán)境影響評價(jià)工作，導(dǎo)致工程建設(shè)期間對生態(tài)環(huán)境造成的影響無法從根本上得到管控。9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3

2.3 生態(tài)水利工程與原水利工程協(xié)調(diào)性不足

在生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)過程中，不僅需要保障工程生態(tài)效益，還需要與一般水利工程進(jìn)行協(xié)調(diào)，相互協(xié)作。但由于生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作開展時(shí)間較短，與一般水利工程的協(xié)調(diào)性不佳。生態(tài)水利工程與原水利工程往往各自負(fù)責(zé)專項(xiàng)系統(tǒng)，無法提供協(xié)調(diào)性服務(wù)。

在同一流域內(nèi)，生態(tài)水利工程也需要在原水利工程設(shè)施基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改造。通過科學(xué)分配溫水工程及蓄水工程，合理調(diào)控區(qū)域內(nèi)來水量及去水方向。生態(tài)水利工程的建設(shè)勢必會(huì)影響到一般水利工程設(shè)施的服務(wù)功能，因此還應(yīng)在生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)期間，加強(qiáng)與一般水利工程之間的協(xié)調(diào)性，對一般水利工程服務(wù)目標(biāo)、發(fā)電效率、灌溉功能等及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)水利工程設(shè)施協(xié)調(diào)運(yùn)行目標(biāo)。

2.4 觀測及監(jiān)測資料不充足

生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作需要以生態(tài)觀測資料及研究成果為基礎(chǔ)。但受地區(qū)經(jīng)濟(jì)及科技技術(shù)發(fā)展水平等因素影響，部分地區(qū)環(huán)境監(jiān)測站點(diǎn)分布較廣，獲得的觀測及監(jiān)測資料缺乏一定的全面性、精準(zhǔn)性，難以為生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作提供理論依據(jù)[6]。還有部分地區(qū)水文監(jiān)測站點(diǎn)依舊以傳統(tǒng)水位觀測目標(biāo)為基礎(chǔ)，對于地區(qū)河流、濕地等生態(tài)敏感點(diǎn)的觀測力度不足，存在于原水利系統(tǒng)建設(shè)中的各類問題無法被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致生態(tài)水利工程建設(shè)期間的綜合效益難以從根本上得到保障。

3、 生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)原則

3.1 安全經(jīng)濟(jì)性原則

在生態(tài)工程設(shè)計(jì)過程中，需要嚴(yán)格遵循安全性及經(jīng)濟(jì)性原則，切實(shí)保障水利工程結(jié)構(gòu)的安全性，最大限度控制水利工程建設(shè)及運(yùn)營期間的成本投入量。要求在生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作中做好現(xiàn)場地質(zhì)條件、水文環(huán)境的勘察工作，確保設(shè)計(jì)方案能夠最大限度滿足生態(tài)水利工程建設(shè)環(huán)境要求。合理配置水利工程建設(shè)期間的人力、物力資源，使生態(tài)水利工程能夠在既定建設(shè)目標(biāo)內(nèi)有序開展。

3.2 生態(tài)性原則

水利工程周邊生態(tài)系統(tǒng)具備自我調(diào)節(jié)及修復(fù)能力，為切實(shí)增強(qiáng)水利工程生態(tài)效益，還需要重點(diǎn)關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)自有功能保護(hù)工作。充分分析建設(shè)場地周邊生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)特征及發(fā)展規(guī)律，對生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷優(yōu)化。嚴(yán)格遵循生物學(xué)、生態(tài)學(xué)原理，將生態(tài)系統(tǒng)自身功能及生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作有機(jī)結(jié)合在一起，確保生態(tài)水利工程能夠在實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益最大化目標(biāo)中發(fā)揮出重要作用。

3.3 整體性原則

在生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)期間，還需要嚴(yán)格遵循整體性原則，注重將地區(qū)各類型生態(tài)系統(tǒng)結(jié)合在一起，基于系統(tǒng)構(gòu)架特征制定有效河流治理方式。分析區(qū)域內(nèi)水體污染情況，評估生態(tài)水利工程建設(shè)、運(yùn)營對周邊生態(tài)系統(tǒng)造成的影響。從整體角度對生態(tài)水利系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)規(guī)劃，確保工程能夠在實(shí)施全過程實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益相協(xié)調(diào)目標(biāo)。

3.4 異質(zhì)性特征

在生態(tài)系統(tǒng)中，非生物群體與生物群體存在密切關(guān)聯(lián)。如空間異質(zhì)性較強(qiáng)，則環(huán)境類別的復(fù)雜程度就越高，可為物種進(jìn)化提供的資源也更為豐富。而在空間異質(zhì)性較弱的情況下，物種進(jìn)化進(jìn)程將受到不良影響，極易出現(xiàn)物種滅絕等嚴(yán)重后果。因此在生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)當(dāng)注重采用合理方式增強(qiáng)環(huán)境空間異質(zhì)性，使各水域能夠始終保持原生態(tài)環(huán)境。

4、 提升生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)水平的具體措施

4.1 做好生態(tài)水利工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化工作

為了從根本上提升生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)水平，確保生態(tài)水利工程能夠在改善地區(qū)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)滿足地區(qū)用水需求，還需要在原有基礎(chǔ)上完善工程建設(shè)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)[7]。通過工程開工申請，針對性分析存在于當(dāng)前生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)中的不足、設(shè)計(jì)方案與施工現(xiàn)場地質(zhì)條件不符等問題，加強(qiáng)水利工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)管控力度。積極引進(jìn)先進(jìn)生態(tài)水利工程建設(shè)理念，切實(shí)優(yōu)化工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，為生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作的有序開展提供明確方向。生態(tài)水利工程開工審批流程如圖2所示。

4.2 增強(qiáng)生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的生態(tài)效益

要求設(shè)計(jì)人員具備較高的生態(tài)保護(hù)意識(shí)，使其能夠清晰認(rèn)識(shí)到生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)目標(biāo)及設(shè)計(jì)任務(wù)，進(jìn)一步增強(qiáng)社區(qū)環(huán)境生態(tài)效益。加強(qiáng)與生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)、建設(shè)、施工部門的溝通力度，明確工程實(shí)際建設(shè)要求，對生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行切實(shí)優(yōu)化，增強(qiáng)方案中的技術(shù)可行性及生態(tài)適用性。

加強(qiáng)環(huán)境工程與生態(tài)水利工程的協(xié)調(diào)性，對生態(tài)水利工程運(yùn)營期間的水質(zhì)、水量進(jìn)行科學(xué)配置。例如在生態(tài)水利工程河道改造工作中，為了最大限度控制河道改造對周邊生態(tài)環(huán)境造成的不利影響，可通過擴(kuò)大周邊綠化覆蓋面積、建設(shè)護(hù)岸結(jié)構(gòu)等方式，控制河道改造對河流的污染程度，確保生態(tài)水利工程建設(shè)工作能夠在實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處中發(fā)揮出重要作用。

積極利用具有較高生態(tài)效益的施工材料及施工技術(shù)，例如在護(hù)岸建設(shè)期間著重使用膜袋、石籠以及植草專用磚，最大限度控制水利工程建設(shè)對周邊生態(tài)環(huán)境造成的不利影響。結(jié)合生態(tài)水利工程建設(shè)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對生態(tài)材料的應(yīng)用流程進(jìn)行合理優(yōu)化，進(jìn)一步增強(qiáng)生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)方案實(shí)施的可行性。

4.3 完善生態(tài)水利工程評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)水平主要受設(shè)計(jì)人員綜合素質(zhì)與職業(yè)素養(yǎng)等因素影響。因此為從根本上提升生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵循現(xiàn)行工程評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，熟知生態(tài)學(xué)基本理念，自覺學(xué)習(xí)先進(jìn)生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)方式。

制定專項(xiàng)生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)評價(jià)機(jī)制，將工程設(shè)計(jì)水平與人員薪資及職稱評比結(jié)合在一起。給予生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作貢獻(xiàn)最多的員工一定獎(jiǎng)勵(lì)，反之對因個(gè)人設(shè)計(jì)誤差導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)變更問題出現(xiàn)的員工進(jìn)行嚴(yán)格懲處，確保設(shè)計(jì)人員能夠始終秉持高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)理念，積極參與到生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)與優(yōu)化當(dāng)中。

4.4 加強(qiáng)生態(tài)水利工程環(huán)境觀測力度

為從根本上提升生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)水平，還需要在實(shí)際設(shè)計(jì)工作開展期間重點(diǎn)關(guān)注水文環(huán)境、地形地貌等環(huán)境觀測工作，將觀測內(nèi)容與生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作結(jié)合在一起。在具體設(shè)計(jì)期間利用先進(jìn)遙感技術(shù)手段收集施工現(xiàn)場各類信息，加強(qiáng)觀測信息檢查力度，從根本上提升信息的完整性及精準(zhǔn)度，確保觀測信息數(shù)據(jù)能夠在優(yōu)化生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)方案中發(fā)揮出重要作用。某生態(tài)水利工程環(huán)境監(jiān)測資料如圖3所示。

結(jié)束語：

總而言之，水利工程建設(shè)及運(yùn)營環(huán)節(jié)對生態(tài)環(huán)境造成的影響巨大。為從根本上增強(qiáng)水利工程經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益，應(yīng)在原有基礎(chǔ)上加強(qiáng)生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)管控力度。結(jié)合水利工程建設(shè)實(shí)際要求，切實(shí)優(yōu)化工程實(shí)施方案。在保障水工建筑結(jié)構(gòu)合理、穩(wěn)定的前提下，減少基礎(chǔ)開挖、邊坡開挖等環(huán)節(jié)，最大限度保障原有地形地貌。利用綠色施工材料及施工技術(shù)，控制水利工程施工期間污染物排放量，使生態(tài)水利工程能夠在推動(dòng)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮出重要作用。

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