对水利工程生态系统设计的探讨和分析__集群智慧

发布时间：2022-10-05 10:12 热度：

摘要:随着经济和社会的发展,有必要对传统的水利水电工程规划设计和运行的理念与技术方法进行反思,进一步吸收生态学的理论知识,探索与生态友好的水利水电工程技术体系,这是实现与自然和谐相处目标的时代需求。生态水利工程学是水利工程学与生态学相融合产生的新分支学科,目的是改进和完善水利工程的规划设计方法。
　　关键词:水利工程;生态系统;设计原则;探讨分析
　　自人类进入文明时代以来,水利工程就一直在为人类经济社会系统服务。水利工程对现代社会的经济与社会发展有着无可替代的作用,在防洪、灌溉、发电、供水、航运、养殖和旅游等诸多方面对于保障社会安全、促进经济发展发挥了巨大的作用。然而水利水电工程设施的建设和运行,对于河流生态系统也有着双重影响:筑坝形成水库,虽然为干旱、半干旱地区的植被和生物提供了较为稳定的水源,但是对河流生态系统形成了负面影响。生态水利工程就是以实现人与水和谐相处为目的,使水利工程服务于生态系统的健康维持与恢复,是未来水利工程发展的一个重要方向。
　　1生态水利工程学的内涵
　　1.1传统意义的水利工程学
　　传统意义上的水利工程可以简单理解为人类为实现水资源的再分配和水资源的利用而采取的工程措施或行为。水利工程最初主要用来为人类:①解决防洪问题(如修建防洪堤、水库);②提供稳定的水源(如修建水库、打井);③减缓或去除农作物旱涝渍灾害(如修建提水泵站、排水沟、灌溉渠道等);④提供清洁能源(修建水电站);⑤提供水利旅游景点(如修建水库、人工湖泊等),这主要体现了水利工程的资源、经济与社会性。
　　1.2生态水利工程学的概念
　　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和技术方法的工程学。它包含以下4个方面的科学内涵:①生态水利工程的开发应强调生态系统的自组织原理。在设计阶段,应当将生态系统健康过程的维持置于重要位置,并作为设计制约因子,使水利工程能满足适宜的生态水文过程要求;②生态水利工程强调施工过程的环境友好性,防止在施工过程中造成巨大的环境成本付出;③生态水利工程更强调基于生态需水规律的运行管理。如水库要有效地发挥其生态功能,可能需要一个符合下游生态需水规律的水资源调配方案与制度;④生态水利工程选址或布局,强调工程生态负面影响最小化原则。这可能是生态工程最难以操作的一个内容,但又是最为关键的一个方面,需要基于系统多目标决策方法与技术进行科学比选。
　　2生态水利工程学的基本原则
　　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。
　　2.2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空间异质性存在正相关关系。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,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。
　　2.3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,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