时间：2023-05-23 09:01:22
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇给水工程设计原则，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
关键词：环保；经济效益；平衡:可持续发展
引言
水利工程是一项对自然界的地表水和地下水进行控制，管理，调配，保护，开发利用以达到除害兴利的目的而修建的工程。随着水利工程的发展，优于对环境的保护，生态水利工程应运而生。
1生态水利工程的基本设计原则
1.1安全性和经济性原则
从安全角度来看，生态水利工程的设计原则务必要符合水文学和工程力学的相关规定，确保工程的规范性，要考虑雨水腐蚀河床侵蚀冲刷的特性，确保工程的安全稳固和持久性。在经济方面要始终保持投入小，风险小，收益大的原则进行设计。
1.2空间异质性原则
空间异质性（spatialheterogeneity）是指生态学过程和格局在空间分布上的不均匀性及其复杂性，具体就是空间异质性一般理解为空间缀块性（patchness）和梯度(gradient)的总和。而缀块性则主要强调缀块的种类组成特征及其空间分布与配置的关系,比异质性在概念上更加具体，空间异质性的程度越高，意味着能允许更多的生物生存，这对于生态水利工程而言是十分重要的。
1.3生态系统自我恢复原则
与传统水利工程相比，生态水利工程还需要在设计的时候充分考虑保护生态的自我恢复原则也就是要维持生态系统的可持续性，因此不能一味用钢筋混凝土来建造而是要在大自然的基础上实现人造与“天造”的有机结合，这样不仅仅能取得生态的保护以及恢复方面的成效，还能够降低成本，降低工程造价，一举多得，实现更高的经济效益和生态效益。
1.4调整式设计原则
生态系统的调整是一个漫长的过程，生态的群落的演替，群落多样性的增加都是需要很长时间去完成的。生态水利工程设计主要是模仿成熟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以后，就开始了自然生态演替的动态过程。生态的演替是不可控的，它不一定朝着人们所想的方向去发展，它在时间和空间上都具有一定的不确定性，因此，对于调整型原则，提倡科研人员，管理者，当地居民等社会各方面广泛参与，共同对话，协商，以提高设计的科学性。
2生态水利的重要性
2.1满足人们对于水资源的需求
水是生命之源，1个人每天需要喝水2L，早晚洗漱需要6L左右，加上餐饮用水，洗澡，洗衣服，卫生间等，1a1个人大概需540L，也就是0.54t,按地球的人口来算，每天所要消耗的水资源是1个很庞大的数字。而生态水利在传统水利的基础上对水工物进行优化，使它更高效，更环保地服务于人们。如果不对水加以调控，那么人们所需要的水的来源将会成为巨大的问题，生态水利的优势在于其比传统水利更加注重于未来，在自然界和人们每日所需之间做出一种平衡。
2.2拯救被破坏的生态环境
随着工业的发展，地球的环境变得越来越不容乐观，从1984年英国科学家发现，到1985年美国科学家证实南极上空存在臭氧洞，人类环境问题已发展到当代环境问题阶段。在全球范围内出现了不利于人类生存和发展的征兆，比如酸雨，雾霾等。水资源短缺在全球范围内普遍发生，因为人类的活动，特别是大规模的治河工程，导致生态种类越来越单一化，水同样也是动物们的生命之本，而生态水利的目标就是恢复群落的生物多样性，我相信将来的某一天，在河流的两畔不再是钢筋水泥做成的大坝，而是被鸟语花香围绕着的人工建筑。
3结语
传统水利工程以建设水工建筑物为手段，改造和控制河流，满足人们防洪和水资源利用等多种需求，而随着人们时代的进步，人们意识到河流不仅仅是可供开发的资源，更是生命的载体。生态水利工程作为一门新兴学科，旨在寻求社会经济发展与自然环境保护的平衡点，随着人们对人与自然和谐发展认识的逐渐加深，生态水利工程的发展前景将不可限量。
参考文献
[1]李维俊.浅谈生态水利发展现状[J].内蒙古水利,2014(72).
[2]董哲仁.生态水利工程原理与技术[J].中国水利水电出版社,2007.
关键词：水利工程 规划设计 基本原则
中图分类号：TV212 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0161-01
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 确保水利工程规划的经济性和安全性
就水利工程自身而言，其所包含的要素众多，是一项较为复杂与庞大的工程，不仅包括着防止洪涝灾害、便于农田灌溉、支持公民的饮用水等要素，也包括着保障电力供应、物资运输等方面的要素，因此对于水利工程的规划设计应该从总体层面入手。在科学的指引下，水利工程规划除了要发挥出其做大的效应，也需要将水利科学及工程科学的安全性要求融入到规划当中，从而保障所修建的水利工程项目具有足够的安全性保障，在抗击洪涝灾害、干旱、风沙等方面都具有较为可靠的效果。对于河流水利工程而言，由于涉及到河流侵蚀、泥沙堆积等方面的问题，水利工程就更需进行必要的安全性措施。除了安全性的要求之外，水利工程的规划设计也要考虑到建设成本的问题，这就要求水利工程构建组织对于成本管理、风险控制、安全管理等都具有十分清晰的了解，从而将这些要素进行整合，得到一个较为完善的经济成本控制方法，使得水利工程的建设资金能够投放到最需要的地方，杜绝浪费资金的状况出现。
2 保护河流水利工程的空间异质的原则
河流水利工程的建设也需要将河流的生物群体进行考虑，而对于生物群体的保护也就构成了河流水利工程规划的空间异质原则。所谓的生物群体也就是指在水利工程所涉及到的河流空间范围内所具有的各类生物，其彼此之间的互相影响，并在同外在环境形成默契的情况下进行生活，最终构成了较为稳定的生物群体。河流作为外在的环境，实际上其存在也必须与内在的生物群体的存在相融合，具有系统性的体现，只有维护好这一系统，水利工程项目的建设才能够达到其有效性。作为一种人类的主观性的活动，水利工程建设将不可避免的会对整个生态环境造成一定的影响，使得河流出现非连续性，最终可能带来不必要的破坏。因此，在进行水利工程规划的时候，有必要对空间异质加以关注。尽管多数水利工程建设并非聚焦于生态目标，而是为了催进经济社会的发展，但在建设当中同样要注意对于生态环境的保护，从而确保所构建的水利工程符合可持续发展的道路。当然，这种对于异质空间保护的思考，有必要对河流的特征及地理面貌等状况进行详细的调查，从而确保所指定的具体水利工程规划能够切实满足当地的需要。
3 水利工程规划要注重自然力量的自我调节原则
就传统意义上的树立工程而言，对于自然在水里工程中的作用力的关注是极大的，很多项目的开展得益于自然力量，而并非人力。伴随着现代化机械设备的使用，不少水利项目的建设都寄希望于使用先进的机器设备来对整个工程进行控制，但效果往往并非很好。因此，在具体的水利工程建设中，必须将自然的力量结合到具体的工程规划当中，从而在最大限度的维护原有地理、生态面貌的基础上，进行水利工程建设。当然，对于自然力量的运用也需要进行大量的研究，不仅需要对当地的生态面貌等状况进行较为彻底的研究，而且也要在建设过程中竭力维护好当地的生态情况，并且防止外来物种对原有生态进行入侵。事实上，大自然都有自我恢复功能，而水利工程作为一项人为的工程项目，其对于当地的地理面貌进行的改善也必然会通过大自然的力量进行维护，这就要求所建设的水利工程必须将自身的一系列特质与自然进化要求相融合，从而在长期的自然演化过程中，将自身也逐步融合成为大自然的一部分，有利于水利项目可以长期为当地的经济社会发展服务。
4 对地域景观进行必要的维护与建设
地域景观的维护与建设也是水利工程规划的重要组成部分，而这也要求所进行的设计必须从长期性角度入手，将水利工程的实用性与美观性加以结合。事实上，在建设过程中，不可避免的会对原有景观进行一定的破坏，这在注意破坏的度的同时，也需要将水利工程的后期完善策略相结合，也即在工程建设后期或使用和过程中，对原有的景观进行必要的恢复。当然，整个水利工程的建设应该以尽可能的不破坏原有景观的基础之上进行开展，但不可避免的破坏也要将其写入建设规划当中。另外，水利工程建设本身就要可能具有较好的美观性，而这也能够为地域景观提供一定的补充。总的来说，对于经管的维护应该尽可能从较小的角度入手，这样既能保障所建设的水利工程具备详尽性的特征，而且也可以确保每一项小的工程获得很好的完工。值得一提的是，整个水利工程所涉及到的景观维护与补充问题都需要进行严格的评价，从而确保所提供的景观不会对原有的生态、地理面貌发生破坏，而这种评估工作也需要涵盖着整个水利工程范围，并有必要向外进行拓展，确保评价的完备性。
5 水利工程规划应遵循一定的反馈原则
水利工程设计主要是模仿成熟的河流水利工程系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流水利系统。在河流水利工程项目执行以后，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。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变量是现有科学水平可能达到的最优值，表示水利工程能够获得较为理想的使用与演进效果；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。
参考文献
关键词：市政给排水系统 管线设计防洪排涝污水处理
中图分类号：S276 文献标识码：A 文章编号：
随着城市的快速发展，基础设施建设步伐也必须跟上城市发展的脚步，城市中的市政道路给排水工程就显得越来越重要。城市排水工程设计，应从城市近、远期发展考虑，根据管段所在区域与周边区域的关系，地表水系、污水处理厂位置，结合排水现状及规划的雨水、污水排放方向，并考虑排水区域内上、下游管段的衔接、汇水服务面积的划分道路的竖向设计、用地标高等。多数城市排水规划都滞后于城市建设，因此，对市政排水工程设计进行研究具有重要的意义。
一、市政排水工程设计原则
排水工程设计应在城市排水工程专项规划指导下进行，根据专项规划的设计成果对所实施的市政排水项目进行优化设计在设计中应遵循以下要求：
（1）布置管渠系统，划分汇水流域面积，确定排水方向及出路。
（2）安排好控制点的高程 应根据城市道路竖向设计，保证汇水面积内的水都能自流排出。
（3）正确采用设计数据，污水排放量标准设计降雨重现期、地面集水时间和径流系数，暴雨强度公式的采用等。
（4）管道的设计坡度和埋深根据设计规范、道路纵坡和外部排水条件确定，在满足排水要求的前提下尽可能减少管渠埋深。
二、近期与远期结合
排水工程设计既要考虑近期城市建设的要求，又要考虑城市发展后上、下游的衔接及排水需要。雨水、污水管道的管径、管道埋深等问题，是排水工程设计近期与远期衔接的关键；如果管道的管径设计偏大或偏小，埋深过深或较浅，将直接影响到排水系统的正常运行。
三、实例分析
3．1项目概况
该城市地势坡度较缓，坡向东北，常年主导风向为西南风，该区的暴雨强度公式为 q=1686(1+0.77lgp)/(t+8)0.72,径流系数￠=0.6，在城市的东部有一条从西南至东北的河流，还有一条在城市的中部，由西南到东北的铁路，将城市分成两个区，其中Ⅰ区的人口密度为380人/公顷，污水量标准为140升/人・日，Ⅱ区的人口密度为 430人/公顷，污水量标准为130升/人・日。该城市共有三家工厂，在Ⅰ区有丙一家工厂，在Ⅱ区有甲、乙两家工厂。综合工业企业与公共建筑的排水量和水质资料地质资料、受纳水体水文资料、城市气温资料、城市各区中各类地面与屋面的比例（%）等技术参数。设计出水水质：污水处理后，其水质至少达到二级处理标准，应当满足：SS 40mg/l；COD 60mg/l；BOD30mg/l。
2.2 排水工程设计要点
2.2.1污水工程方案
（1）合流制排水系统：该系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统。这种系统是在临河岸边建造一条截流干管，同时在合流干管与截流干管相交前或相交处设置溢流井，并在截流干管下游设置污水处理厂。
此排水系统克服了原有排水系统将排除的混合污水不经处理就直接就近排入水体的缺点，但仍有部分混合污水未经处理直接排放，成为水体的污染源而使水体遭受污染，这是它的严重缺点。
（2）分流制排水系统：该系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。由于排除雨水方式的不同，分流制排水系统又分为完全分流制（具有污水排水系统和雨水排水系统）和不完全分流制（只具有污水排水系统）排水系统
2.2.2排水工程一般规定
（1）管道系统布置要符合地形趋势，一般宜顺坡排水，取短捷路线每段管道均应划给适宜的服务面积 汇水面积划分除依据明确的地形外，在平坦地区要考虑与各毗邻系统的合理分担。
（2）尽量避免或减少管道穿越不容易通过的地带和构筑物，如高地、河道、铁路、地下铁道等当必须穿越时，需采取必要的处理或交叉措施，以保证顺利通过。
（3）安排好控制点的高程。
（4）查清沿线遇到的一切地下管线，准确掌握它们的位置和高程，安排好设计管道与它们的平行距离，处理好设计管道与它们的竖向交叉。
（5）管道在坡度骤然变陡处，可由大管径变为小管径。当D=200~300毫米时，只能按生产规格减小一级。当 D≥400 毫米时，应根据水力计算确定，但减小不得超过二级。管道坡度的改变应尽可能徐缓，避免流速骤降，导致淤积。
（6）同直径及不同直径管道在检查井内连接，一般采用管顶平接，不同直径管道也可采用设计水面平接，但在任何情况下进水管底不得低于出水管底。
（7）流量很小而地形又较平坦的上游支线，一般可采用非计算管段，即采用最小管径，按最小坡度控制。
2.2.3设计步骤
根据确定的设计方案，进行管道设计，主要步骤如下：（1）在适当比例的、并绘有规划总图的地形图上，按地形并结合排水规划布置管道系统，规划排水区域。（2）根据管道综合布置，确定干支现在道路（或规划路）横断面和平面上的位置，确定井位及每一管段长度，并绘制平面图。（3）根据电算程序要求，确定控制管的高程、编号、管段长度，汇水面积及上游接管数。（4）进行水力计算，确定管道断面，纵坡及高程，并绘制纵断面图。
2.2.4雨水工程方案
（1）雨水管一般规定：1)重力流管道按满流计算，并应考虑排放水体水位顶托的影响。2)管道流时最小设计流速一般不小于0.75 米 /秒，如起始管段地形非常平坦，最小设计流速可减小到0.6米/秒。最大允许流速同污水管道一致。3)最小管径和最小坡度：雨水管与合流管不论在街坊和厂区内或在街道下，最小管径均为 300 毫米，最小设计坡度为0.002。
（2）雨水管道水力计算的设计数据：
1)设计充满度：雨水中主要含有泥砂等无机物质，不同于污水的性质，加以暴雨径流量大，而相应较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般不会很长，故管道设计充满度按满流考虑。
2)设计流速：为避免雨水所夹带的泥砂等无机物质在管渠内沉淀下来而堵塞管道，《室外排水设计规范》规定：满流时管道内最小流速应0.75m/s，明渠内最小流速应 0.4m/s。为防止管壁受到冲刷而损坏，影响及时排放，规范 规定，金属管道最大流速为10m/s，非金属管最大流速为5m/s。
3)最小管径和最小设计流速：雨水管道的最小管径为 300mm，相应的最小坡度为3。
4)最大埋深和最小埋深：a)必须防止管壁因地面荷载受到破坏，为此管顶部需有一定厚度的覆土。(b)必须满足街道连接管在衔接上的要求。这三个数值中的最大一个数值就是以管道的允许最小覆土厚度一般在干燥土壤中，最大埋深不超过 7- 8m，在多水、流砂、石灰岩地层中，不超过5m。
2.3 排水工程方案设计
从环境保护方面来看，采用截流式合流制的城市，水体仍然遭受污染，甚至达到不能容忍的程度。采用分流制的城市，初雨径流未加处理就直接排入水体，会对城市水体造成污染。尽管如此，分流制较灵活，适应社会发展的需求，一般又能符合城市卫生的要求，所以在国内外获得了较广泛的应用。
从造价方面看，合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低20%-40%，可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。
从维护管理方面来看，分流制系统可以保持管内的流速，不致发生沉淀。同时，流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。
经过各方面的比较，本项设计采用完全分流制排水系统，且地形坡度适中，以此采用截流式布置。
污水工程：根据实际地形，依据排水工程的一般规定，拟定两套排水方案，由于城市中部的坡度倾于北和南，不同处就在于污水干管为局部排放和整体排放两种走向。
管道的布置方案应在同等条件和深度下进行技术经济比较，选择最佳方案。两个方案的污水管道系统都采用截流式布置。
方案一：由于城市地形西南高，东北低，所以污水厂及出水口设在城市东北部，使所有污水尽量靠重力排出。主干管平行于河流布置，干管垂直于河流布置，有一处管线穿越铁路。
方案二：污水厂及出水口位置不变，Ⅰ区的局部地区依靠Ⅱ区的干管排出，主干管平行于河流布置，有两处管线穿越铁路。
电算数据及结果如下：
第一套总造价：1321.41万元无泵站
第二套总造价：1630.10万元无泵站
经过比较，第一套方案只穿一次铁路，且造价低，故选择第一套方案
雨水工程：
依据雨水管布置原则，就近排放，能通畅及时地排走城镇和工厂面积内的雨水。
3 结束语
城市市政排水工程的设计，应以排水专项规划为设计依据，在城市排水专项规划设计成果指导下进行 结合现状、近期、远期几者的关系，分析现有的资料和城市的发展，充分考虑近期、远期的结合，合理采用符合本项目工程的设计方案和设计参数，正确划分流域范围汇水面积，合理设计管径大小和管道埋深。市政排水工程的合理设计，是城市排水系统能够有效运行的前提，只有在排水工程合理设计的前提下，环境才能得到有效的保护，才能获得良好的社会效益。
参考文献
关键词：生态；水利工程；基本设计原则；分析
一、水利工程对河流生态系统的影响
水利工程在社会生产过程中，对促进经济与社会的发展发挥了重大作用，此外，我们也应看到水利工程对河流生态系统所造成的影响。人类兴修水利工程的种种人为活动致使河流的多样性、流动性和连续性发生改变，水域的水温、水深、自流水边界、水域流速等自然规律也随之发生了重大变化。这些变化会对河流的生态系统造成严重的影响，我们必须对这些影响给予高度的重视。在未来的水利工程兴修时，应全面把握生态系统健康与社会经济需求两者之间的关系，做到水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统的健康及可持续发展。
二、生态水利工程的基本设计原则
（一）确保工程的安全性和经济性
生态水利工程作为水利工程的分支，首先要遵守水利工程的设计原则，保证工程安全性是任何水利工程设计的最基本的原则。设计过程中，设计人员应深入实际，充分考察水体的水质、水流等基本情况，进而充分考虑水对建筑物的侵蚀作用、对泥沙的堆积和搬运作用，同时还应全面把握河道走势的自然规律等。只有保证了工程的稳定性、持久性以及设施的安全，才能确保建筑物持久地发挥其功能。在保证了工程安全性的同时，我们还应对工程的经济性进行合理分析，力求实现资金投入最少、经济小于和生态效益最大化的基本原则。
（二）保证水体内部环境的多样性
相关调查显示，一个地区的非生物环境的多样性能够影响其生活群落的多样性。也就是说，如果一个地区的自然环境种类多样，当地的生物种类也会日渐丰富，食物链的组成也将更复杂，这样生态系统对外界变化的适应能力和抵抗能力越强。如果我们兴建的水利工程致使该流域内的水体内部环境日趋单一化，那么，就会导致水生生物种类多样性的减少、食物链结构逐渐简化、生态系统日趋单一化，造成水体对外界变化的适应能力和抵抗能力降低，自然净化能力逐渐下降，并逐步丧失其基本功能。所以，在水利工程设计过程中，设计人员需要对河流的近期及远期的水文情况进行深入了解，掌握生物种类与生态环境间的关系，进而对设计草案组建数学模型，对其可行性、可操作性进行论证，从而保证水利设施的兴建能够拥有足够的丰富多样的环境，进而将对自然环境的影响降到最低。
（三）确保河流生态系统的自我修复功能
与传统水利工程相比，生态水利工程除了要保证传统水利工程的基本原则外，还需要在设计的时候，充分考虑保护生态系统的自我修复功能，也就是要维持生态系统的可持续性。而在这一方面，人工建筑物所起的作用则十分有限，只有自然因素经过长期的自然选择后所形成的生态圈才具备良好的自我修复功能，发挥其作用。所以，在生态水利工程设计时，应尽量避免绝对化的人为力量，应充分将人为力量与自然的影响进行有机结合，从而利用生态系统的自设计功能和自组织功能，从大自然中选择合适的物种，形成良好的合力结构。这样，不仅仅可以取得生态系统保护及恢复方面的成效，还能降低工程的建设成本，降低工程造价，获取更高的经济效益和生态效益。
（四）确保河流生态系统的整体性
在传统的水利工程建设过程中，水体常被人为地划分成不同功能且相对封闭的小区域，影响了水体之间的相互联系，极大地降低了水体内不同小环境之间的能量交换及物质交换速度，从而人为地破坏来河流生态形同的稳定性和整体性。生态水利工程在设计时，应充分掌握施工流域内生态系统各要素之间的相互关系及作用方式，尽最大限度地保持并恢复水体的原始状态，确保河流的生态系统的整体性不受到外力的破坏，而不能仅仅是在工程结束后，单纯地对河道水文系统进行修复或是只对河岸的植被进行修复。
（五）确保建立完善的河流生态系统和水利设施之间的反馈机制
生态水利工程设计以成熟的河流生态系统为主要参照物，并充分利用生态学可的相关理论和环境工程的先进技术，力求打造一个健康的、可持续发展的河流生态系统，从而保证工程设施内部的各自然要素可以在不需要人工干预的环境自发地进行活动，维持生态环境的稳定和河流水体的质量。通常这种自发活动的方向不是单向的，这种不确定性使得生态水利工程的设计应遵循一种“反馈调整”的设计方法，也就是说，在设计方案执行之后，仍旧需要对水体的环境进行长期的监督和评价，并根据反馈的信息对水利工程项目进行不断的调整与完善。
三、生态水利工程面对的新问题
生态水利工程的设计不仅仅需要考虑生态目标，同时还要确保水利工程建设的实用性，所以，在保证水利工程设施经济效益和环境成本寻求平衡点的过程中，生态水利工程的设计原则需要不断地去适应日趋完善的评价标准以及新的生态水利工程同传统水利工程建设之间的协调问题，相信随着科学技术的日益发展以及生态水利工程建设经验的不断积累，我们必能妥善解决好这些问题，最大限度地发挥生态水利工程的经济效益、环境效益和生态效益。
关键词：水利工程生态水利工程 设计原则
中图分类号： TV 文献标识码： A
1、关于生态水利工程的概念
水利工程能够提供给经济和社会发展进步的强大动力，但在其产生良好的经济和社会效益的同时，也会对河流等的自然生态系统造成一定方面、程度的破坏和干扰。水利工程会改变自然湖泊以及河流的渠道的现状，将天然的渠道走势改成规则的直线或者折线，使河道出现规则的几何横断（“几何横断”是否不太通顺？）。生态水利工程是现代化水利建设的新成果和理念，综合了工程力学以及水文学的学科，是一项对于传统水利工程的重大改革。生态水利工程是吸收了关于生态学理论基础的，利用工程力学以及水文学的融合理念，从而不断改进的水利工程建设。生态水利工程就是要用现代化以及科学化的理念和原理指导水利工程的建设，促进生态环境与经济建设的良性互动，在对传统水利工程进行改造时考虑了对自然生态环境修复的目的。对已经修建的对自然生态环境造成严重破坏的工程就行整治，新修建的水利工程则必须是具备科学、经济、环保的现代化发展理念的基础建设。
2、生态水利工程对于河流的影响分析
在人们生产生活中水利工程发挥了巨大的作用，早期的水利工程能够起到灌溉、防洪和发电等作用，极大的促进了社会生产的向前发展。但随着人们环保意识的增强，水利工程对于河流生态系统的所产生的影响被越来越多的人所关注。水利工程这种人类行为改变了河流本身的多样性、连续性以及持续性等特点，河流中的水深、水温以及河流的流速等一些自然的规律随之也发生了很大的变化。这些改变对河流生态系统产生了很大的影响，人们必须关注这种不利的影响。未来水利工程的兴建必须将生态效益和经济效益进行均衡考虑，要使得水利工程可以满足人类需求的同时还要满足河流自身生态系统的健康以及可持续的发展。
3、生态水利工程所面临的问题分析
生态水利工程的设计和建设不仅仅要对生态目标进行衡量和确定，同时还要和水利工程建设的目标进行匹配。生态水利工程建设要面对和传统水利工程设计的理念上的冲突和协调，也要适应不断晚上（没看懂）的生态水利工程建设的相关标准等多种问题，但随着社会经济的不断向前发展和人们环保意识、生态意识的逐步提升，这些问题都可以很好的得到解决，从而可以最大限度的发挥出生态水利工程的环境效益、生态效益以及经济效益。
4、生态水利工程建设的基本原则分析
4.1、保证工程的安全性和经济性
生态水利工程的设计规划，不仅要满足传统水利工程在社会生产方面所发挥的重要作用，包括防洪灌溉、供水发电等，同时，更要注重河流生态系统的可持续性。因此在生态水利工程的设计的过程之中，必须要坚持安全性和经济性的原则，要保证工程符合工程学原理，才能确保工程设计的稳定性和耐久性，才可以充分的实现其基本功能的发挥；也要确保工程在生学领域的科学性，确保工程的律设与河流的自然特征相符合，根据地貌学原理对河流的横向和纵向分布特点进行充分的考虑，对干河流特征、淤泥等问题（河流特征不算问题）进行科学的规划，使水利工程的设计符合河流自然生态环境的变化规律，才能实现河流生态系统的修复。
4.2、生态系统自组织恶化自我恢复的能力
生态系统的自组织功能的体现以生态系统的可持续性为主要特征，通过自组织功能实现河流物种的自然选择规律，保持生物与生态系统的友好精神，才能找到与自然资源相适合的生态水利工程的设计环境,这与传统的水利工程建设有着本质区别的生态水利工程在具备人们所期望的水利功能实现的基础上，依靠自组织的功能实现自我修复，依靠生态系统的自组织功能形成科学的河流生态环境，自我选择是适合的生物物种，进而形成一个完整的河流生态系统。
4.3、提高河流形态的空间异质性原则
通常情况下，一个地区的生存空间异质性越高，则说明其内部含有多个不同的小环境，可以允许多种不同种类的生物共存。反之，生存空间异质性越低，则其可以容纳的生物种类越少，这必然会使该空间内的生物群落环境变得日益单调, 这时在生物群落的性质和密度方面都会产生不同程度的退化。在传统水利工程的建设的过程之中，对于河流的自然性和连续性进行了人工的切断，使得河流环境在一定程度上就会变得单一化，进而形成河流生态系统的退化。所以，在生态水利工程的设计的过程之中，务必要有效的促进河流生态的空间异质性的提高，这样才能促进生态环境中物种的数量不断增加，从而促进生物群的多样性的恢复。确定河流生态系统的修复目标以后，需要对河流生态系统中的生物种类和密度进行详细的勘察，建立详细的资料库，这时对于河流的自然环境也要有详细的勘察，包括河流的水温、流速、泥沙、营养盐的迁移转化等等，只有对自然生态环境有详细的掌握，才能为生物群落的生长创造最佳的条件，在此基础之上来充分的实现河流生态系统的自我修复功能。
4.4、景观尺度及整体性原则
河流生态系统的恢复应当是建立在对景观的长期保持的基础上来实现的，而且必须是大尺度和整体性的，并不是针对某一范围内的系统进行恢复，小范围的生态修复成功率较低，而且在生态系统的恢复效率方面也较低，所以，生态水利工程的设计讨程中，必须要注重大尺度、整体性的修复。
景观大尺度的原则包括空间尺度和时间尺度两种，而在河流系统受到威胁的时候，往往就会从这两个角度体现，所以需要对尺度的要素进行一个综合的研究，科学的掌握河流生态系统本身所具有的流动性、易变性等特点，对生物群落生存的基本条件进行整体性的创造以及恢复，才可以有效地保证生态水利工程的运行与河流的动态演进过程保持一致，从而促进河流生态系统的恢复。
4.5、反馈调整式设计原则
生态系统的成长需要一个漫长的讨程，对于河流生态系统的修复来说，同样需要较长的一段实践，才能在系统结构的复杂性、生物多样性等方面获得一个更高的提升，也能够使河流生态系统自身抵御外部干扰的能力增强，有利于促进河流生态系统稳定性的提高。如果从当前社会发展的时间交替的角度来说，需要实现一种生态系统的自我修复或者是用一种生态系统代替另一种生态系统，往往需要若干年的时间，想在短时间之内来实现是不可能的。
总之，水利工程在社会生产中发挥着重要的作用，但这时也会对生态环境造成了一定的影响，尤其是对与河流生态来说，对与河流的连续性和流动性产生了不同程度的影响，使得水流、水温等自然规律都发生了一定的变化，这些变化的存在破坏了河流生态系统的平衡与稳定。所以说，在现代水利工程建设的工作之中，务必要对社会发展需求与生态健康之间的关系进行一个科学的衡量，在建设生态水利工程的要求之下，坚持必要的设计原则，才可以促进生态水利工程建设的科学性。
参考文献
[1]吕良健.生态水利工程的基本设计原则[J].江西建材,2012,05:130-131.
[2]王瑛昊,陈雷.分析生态水利工程的基本设计原则[J].民营科技,2012,11:296.
[3]禹博.论生态水利工程的基本设计原则[J].河南水利与南水北调,2012,18:77-78.
关键词：生态 水利 工程 设计 原则
水利工程对经济与社会发展的巨大作用勿庸置疑。但是也必须看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的干扰【1】。水利工程对于河流生态系统的胁 迫主要表现在两方面：一是自然河流的渠道化。包括平面布置上的河流形态直线化，即将蜿蜒曲折的天然河流改造成直线或折线型的人工河流。包括河道横断面几何 规则化，即把自然河流的复杂形状变成梯形、矩形及弧形等规则几何断面。还包括河床和边坡材料的硬质化，即渠道的边坡及河床采用混凝土、砌石等硬质材料。二 是指自然河流的非连续化。筑坝是顺水流方向的河流非连续化，流动的河流生态系统变成了相对静止的人工湖，流速、水深、水温及水流边界条件都发生了重大变 化。库区内原来的森林、草地或农田统统淹没水底。陆生动物被迫迁徙。水库形成后也改变了原来河流营养盐输移转化的规律。由于水库截留河流的营养物质，气温 较高时，促使藻类在水体表层大量繁殖，产生水华现象。藻类蔓延遮盖住大植物的生长使之萎缩，而死亡的藻类沉入水底，在那里腐烂的同时还消耗氧气。溶解氧含 量低的水体会使水生生物“窒息而死”。由于水库的水深高于河流，在深水处阳光微弱，光合作用也弱，导致水库的生态系统比河流的生物生产量低，相对要脆弱， 自我恢复能力弱。河流泥沙在水库淤积，而坝下清水下泄又加剧了对河道的冲蚀，这些变化都大幅度改变了生境。由于靠水库进行人工径流调节，改变了自然河流年 内丰枯的水文周期规律，即改变了原来随水文周期变化形成脉冲式河流走廊生态系统的基本状况。最后，众所周知，不设鱼道的大坝对于洄游鱼类是致命的屏障。另 一类非连续化是由于河流两岸建设的防洪堤造成的侧向水流的非连续性。堤防妨碍了汛期主流与岔流之间的沟通，阻止了水流的横向扩展。堤防把干流与滩地和洪泛 区隔离，使岸边地带和洪泛区的栖息地发生改变。原来可能扩散到滩地和洪泛区的水、泥沙和营养物质，被限制在堤防以内的河道内，植被面积明显减少。鱼类无法 进入滩地产卵和觅食，也失去了避难所。鱼类、无脊椎动物等会减少，导致滩区和洪泛区的生态功能退化。
概况地讲，被改造过的河流生 态系统是由三个子系统组成。即：由动物、植物和微生物组成的生命系统，这是生态系统的主体。广义的水文系统，包括地表和地下水体、土地、气候系统等。再有 就是工程设施系统，这是人类改造河流的结果。后面两个子系统组成生境，是生命支持系统。由于水利工程系统改变了河流形态，水库调度运行又改变了原有的水文 规律，造成河流生态系统的生境变化，其结果可能造成河流生态系统生物群落多样性的下降，使生态系统退化。
对于水利工程对河流生态系统的胁迫，应该采取正视而不是回避的态度。传统意义上的水利工程学作为一门重要的工程学科，以建设水工建筑物为手段，目的是改造和控制河流，以满足人们 防洪和水资源利用等多种需求。现代科学发展使我们认识到，传统意义上的水利工程学在力图满足人的需求时，却在不同程度上忽视了河流生态系统本身的需求。而 河流生态系统的功能退化，也会给人们的长远利益带来损害。未来的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 类社会需求的同时，兼顾水域生态系统的健康和可持续性。从学科发展角度看，现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学，水利工程规划设计主要对象 是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学的理论及方法，促进水利工程学与生态学的交叉融合，用以改进和完善水 利工程的规划及设计理论，形成水利工程学的新的学科分支－生态水利工程学（Eco-Hydraulic Engineering）。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【2】 【3】。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（如治河、防洪工程），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（生态产业）以及环境立法和资源管理一起，成为河流生态建 设的主要手段之一。图1表示了生态水利工程在河流生态建设中的地位。图中右侧表示人类活动对自然河流生态系统的干扰过程，左侧表示人类活动对扰的河流 生态系统的修复过程。
这里讨论的生态水利工程学的基本原则也是生态水利工程规划设计的基本原则，笔者试归纳为以下五项内容。
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，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运以及旅游等需求，也要兼顾生态系统可持续性的需求。 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。工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时，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耐久性。
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需要进 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，充分利用河流生态系统自我恢复规律，是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。
2.提高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的空间异质性（spacial heterogeneity）存在正相关 关系。这里所说的“生物群落”是指在特定的空间和特定的生境下，由一定生物种类组成，与环境之间相互影响、相互作用，具有一定结构和特定功能的生物集合 体。一般所说的“生物群落多样性”指生物群落的结构与功能的多样性。实际上，生物群落多样性问题是在物种水平上的生物多样性。
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，就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。
河流生态系统生境的主要特点是：水－陆两相和水－气两相的联系紧密性；上中下游的生境异质性；河流纵向的蜿蜒性；河 流横断面形状的多样性；河床材料的透水性等。水－陆两相和水－气两相的紧密关系，形成了较为开放的生境条件；上中下游的生境异质性，造就了丰富的流域生境 多样化条件；河流纵向的蜿蜒性形成了急流与缓流相间；河流的横断面形状多样性，表现为深潭与浅滩交错；河床材料的透水性为生物提供了栖息所。由于河流形 态异质性形成了在流速、流量、水深、水温、水质、水文脉冲变化、河床材料构成等多种生态因子的异质性，造就了丰富的生境多样性，形成了丰富的河流生物群落 多样性。所以说，提高河流形态异质性是提高生物群落多样性的重要前提之一【4】。
由于人类活动，特别是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的退化。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、鸟类和其它生物物种，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。
在确定河流生态修复目标以后，就应该对于河流地貌历史和现状进行勘查和评估。 包括河流与相关湿地、湖泊的形状与构成、水下地形勘测、水位变化幅度、河流平面弯曲度、河流横断面形状及河床材料、急流与深潭比例、河床的稳定性及淤积及 侵蚀状况等，建立河流地貌数据库。河流生物调查，包括植物、鱼类、鸟类、两栖动物和无脊椎动物等的物种分布地图以及规模和存量，建立生物资源数据库。遥感 技术和地理信息系统（GIS）是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。
关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上，确定环境因 子与生物因子的相关关系，必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转 化、水文周期变化等。研究的内容包括：调查单个生物因子的基本需求，评估各种生物因子的相互关系和制约条件，对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分 类和评估。需要强调的是，在众多的环境因子中，识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子，在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地设计。
3．生态系统自设计、自我恢复原则
有关生态系统的自组织功能的讨论始于上世纪60年代，以后有不同学科的众多学者涉足这个领域。以各种不同形式构成的自组织功能，是自然生态系统的重要特征。
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，生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。
生态系统的自组织功能对于生态工程学的意义是什么呢？& nbspH.T.Odum认为：“生态工程的本质是对自组织功能实施管理。”（1989）【5】。Mitsch认为：“所谓自组织也就是自设计” （2004)【6】。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。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计，建 筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中，建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同，生态工程设计是一种“指导性”的设计，或 者说是辅设计。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【7】。
我国古代传统哲学注重人与自然的和谐相处，老子主张：“人法地，地法天，天法道，道法自然”。 反映了一种崇尚自然，遵循自然规律的哲学观。在建筑理念方面，提倡“工不曰人而曰天，务全其自然之势”（《管氏地理指蒙》），“虽由人作，宛自天开” （《园冶》），都提倡一种效法自然，依靠自然的思想。国际生态学界一些学者认为，系统生态学的哲学理念应该追溯到公元前11世纪中国的周代。其中“阴阳五 行”、万物竞争共存和相生相克等哲学思想，体现了促进与抑制，成长与腐朽，合成与异化之间的平衡与转化，这些正是现代生态学的哲学基础。
传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时，要求工程师必须放弃控制自然界的动机，树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控 制自然界是不可能的，这种一厢情愿的企图最终往往归于失败。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富，实现人与自然的和谐。需要强调的是，地球 上没有两条相同的河流，每一条河流的特点都是各不相同的。因此，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。
自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子，也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时，需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度，防止生物入侵。
要区分两类扰的河流生态系统。一类是未超过本身生态承载力的生态系统，是可逆的。当去除外界干扰即卸荷以后，有可能靠自然演替实现自我恢复的目标。另 一类是被严重干扰的生态系统，它是不可逆的。在去除干扰即卸荷后，还需要辅助以人工措施创造生境条件，再靠发挥自然修复功能，有可能使生态系统实现某种程 度的修复。这就意味着，运用生态系统自设计、自我恢复原则，并不排除工程师和科学家采用工程措施、生物措施和管理措施的主观能动性。转贴于 4．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。
这里说的“景观”（landscape）是指生态学中的景观尺度。关于生态学的尺度问题，O’Neill，认为：“生态学不可能建立在单一的时空尺度 上，它应该适应所有尺度的调查研究。”（1986）【8】。按照这种观点，尺度和层次成为生态学发展的关键。目前生态学理论把生物圈划分为11个层次， 依次是生物圈、生物群系、景观、生态系统、群落、种群、个体、组织、细胞、基因和分子。景观的尺度如何掌握？景观尺度包括空间尺度和时间尺度。
为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划？首先，水域生态系统是一个大系统，其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。一条河流的广义水文 系统包括从发源地直到河口的上中下游地带的地下水与地表水系统，流域中由河流串联起来的湖泊、湿地、水塘、沼泽和洪泛区。广义水文系统又与生物系统交织在 一起，形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分，形成对于水域生态系统的正负影响。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。如果仅仅考虑河道本身的生态修复问题，显然是把复杂系统简单割裂开了。
其次，必须重视水域生 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生境受到限制时期的高 度临界状态到生境扩张时期的冗余状态。
再者，要考虑生境边界的动态扩展问题。由于动物迁徙和植物的随机扩散，生境边界也随之发生 动态变动。Gosselink(1990)在研究水域生态系统物种管理的尺度问题时认为，对于给定需要修复的物种，考虑的范围应是这个物种的分布区 【9】。举例来说，为便于理解，可以借用“流域”这个概念，比如一个地区野鸭的种群也有一个“鸭域”。所谓“鸭域”的范围应该包括物种个体在恶劣的条件下 迁徙到的任何地方以及支持此物种的生态系统。这个范围的边界，应划定在某特定物种经常利用的一个很大的空间内。如果进一步扩展，还应该包括所谓“临时生 境”，指在自然界对于物种产生胁迫的时期，成为该物种的避难所的地区。如果这个地区有若干种标志性动物，那么物种管理的范围边界将是这些物种“域”的包络 图。另外，还要考虑流域之间的协调问题。考虑到河流生态系统是一个开放的系统，与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环，一条河流的生态修复活动不可能 是孤立的，还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调，
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。河流生态修复是靠时间作工作 的。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。
需要说明的是，对于规划、评估、监测这些不同的任务，工作对象的空间尺度可能是不同的。监测工作应该在尽可能大的尺度内进行。比如修复一块湿地以吸引鸟 类，经过一年或者更长的时间均告失败。这就需要考虑是否有质量更好的生境吸引了候鸟而改变了它们的迁徙路线，监测工作可能在大陆的范围内开展。而评估工作 可能在跨流域的尺度上进行。规划工作的尺度可能是流域或河流廊道。所谓“河流廊道”（River corridor）泛指河流及其两岸与 生物栖息地相关的土地，也有定义其范围为河流与对应某一洪水频率的洪泛区。至于河流修复工程项目的实施，一般在关键的重点河段内进行。
5．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【10】【11】。在河流工程项目执行以后，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，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。
Design Principles of Eco-hydraulics Engineering
Abstract :The concept of eco-hydraulic engineering is proposed.
It integrates the technology of hydraulic engineering with ecology.
Based on the analysis of stress of hydraulic engineering on river
ecosystem the requirements for ensuring healthy ecosystem and
sustainable development for river are suggested.These requirements
include the principles in five scopes: engineering safety and
economy， spatial heterogeneity of river morphology， self-design
and self-restoration of ecosystem， landscape scale and integrated
river ecosystems restoration and design methodology process based
on feedback and adjustment.
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【关键词】水利工程；建筑设计；原则
水利工程建设是国家基础设施建设的重要组成部分，水利工程建筑的科学设计在经济可持续发展中起着重要的作用。水利工程在设计阶段，除考虑建筑物的功能、安全和经济外，还应注意美观。以下就水利工程建筑设计进行简要分析，以供参考。
一、水利工程建筑设计中的原则
水利工程建筑设计应遵循的原则：（1）.持续发展的原则。综合考虑工程建设各个阶段，对不同工程建设的建筑与环境设计进行规划，做到统一规划，实施持续发展。（2）.统筹规划的原则。统筹考虑水道、水闸、桥梁等工程布局，统筹考虑管理功能区的功能划分、设置，统筹考虑建筑物与环境的调水、节水、保水等功能统筹规划。（3）.和谐协调的原则。工程功能与景观设计、原有工程与新建工程、新建工程与地域环境、工程建筑与管理设施、建筑风格与地域特点等和谐协调。（4）.特色鲜明的原则。体现现代水利工程特色、传统的水利工程特色、调水沿线区域特色和工程建设历史文化特色，具有明星的辨别标识，既和谐协调，又特色鲜明。（5）突出重点的原则.针对工程的自身特点，不求面面俱到，有所为，有所不为，突出重点，兼顾一般。（6）.节约简朴的原则。不贪大求洋，坚持节约型规划，将工程功能和景观设计融为一体，充分利用自然条件和天然建材的特性，实现规划起点高、设计方案新、工程投资少、土地资源省的目标。
二.水利工程建筑设计的分析
1、总平面设计。水利建筑总平面设计一般包括水利工程主体建筑物和其他配套设施的总平面布局，主体建筑物一般包括闸、坝、泵站等，配套设施包括管理用房、生活用房、绿化、活动场地等。以泵站为例进行总平面设计，泵站枢纽一般包括的建筑物有：泵房、配电房、办公楼以及职工宿舍、食堂、车库、锅炉房、大门传达室等附属建筑。水利建筑的总平面设计不仅要满足基本的使用要求，做到功能分区布局合理。内部交通流线简洁、顺畅、有序，建筑物之间联系方便，减少不同使用功能之间的交叉干扰，而且应注重环境设计，考虑设计绿化、休息空问.职工体育运动场地等，丰富整体空间造型。同时各个建筑物也有集中和分散各种布置方式，各有其优点，具体采用哪一种布置方式，则应因地制宜.根据具体环境而定，或突出建筑，或强调环境。
2、建筑造型设计.建筑造型的设计往往反映一幢建筑的性格特征：或粗犷豪放，不拘一格，或温文尔雅，小家碧玉；或强调现代高科技韵味，或注重历史文脉，运用符号、象征等手法表现一种文化底蕴。总之一幢或一组建筑所表现出来的性格，应与它所处的具体环境相协调，而不是靠在设计时凭空想象，或单纯为追随某种所谓“时尚”而臆造出来的东西。同时，即便是在一个整体环境下的一组建筑之间，由于体量的不同，各个建筑物也存在着性格上的个体差异，而这种差异是存在于统一性之中的。如：泵房一般平面为简单的矩型.高度较高，体量较大，这是它的体量本身所表现出来的性格就是大度豪迈。对于这类建筑，由于其本身不可能像公共建筑一样有什么大的形体上的组合、对比关系，设计中要注意“粗中有细”，尽量利用其本身大的体量，通过开窗方式、墙面与柱子关系的进退等手法丰富其细部，以使其看起来不那么单调。如泵房配电房毗邻设计，还可利用与其靠在一起的配电房，使泵房体量作为形体组合的一部分，泵房、配电房一并考虑，以取得形体对比较丰富的组合效果。对于像启闭机房加两侧桥头堡类的建筑，由于机房本身一般长度较长，有时可达到几百米，设计中应充分运用“韵律”的造型手段，使每跨作为一个造型因素，形成一系列有节奏、韵律的线性体量。桥头堡作为端部的收尾，则形成类似交响曲尾部的，较高的体量同时成为整个工程的标志性建筑，达到令人过目不忘的效果。至于建筑具体的风格是采用现代风格还是仿古甚至所谓欧陆式，一方面多多少少要受到一些流行因素和建设单位喜好的影响，更主要的则是建筑设计师要根据当地的地理、人文环境设计出因时、因地，与环境相宜的建筑。
3、建筑平面设计.一般水工建筑物的设计程序首先是由水工专业、水机专业、电气专业等提出专业设备布置要求，然后由水工专业和建筑专业共同确定水工建筑物的平面布置形式，建筑专业主要把握建筑在总图布置中与交通的关系，建筑物本身在建筑防火、使用尺度、安全性、内部交通关系等方面是否满足规范以及使用需要。同时建筑设计人员应积极发挥主动性，考虑建筑空间的有效使用和综合利用。水工建筑有其固有的特点，其结构的布局是按水工设计规范，满足水力条件和机泵设备安装的要求，在与建筑专业的配合上，需要多方面、多回合的商讨，才能相互协调。水工设计不仅为水利建筑艺术化创作设计提供了技术保障，更是为营造新型的景观水利、城市化水利工程打下了坚实的基础。水工与建筑设计巧妙结合，可达到减少投资，优化设计，美化环境多重目的。做好水利工程建筑艺术创作设计，树立创新意识，对设计思想的发展非常重要。只有大胆探索，勇于尝试，才能创造出一流品质的现代化水利工程。
4、大坝设计。大坝景观，包括拦水坝（含溢洪道）、溢流坝顶附近的建筑物、溢洪槽、溢洪道的消能段、进水口、出水口、栏杆、照明设备、阶梯、开挖边坡、控制室、观望台等，是众多景观元素的集合体。各景观元素既独立，又互相作用、互相影响，形成复杂的景观体系。设计的原则首先是适用、安全、经济；其次是艺术、美观、协调。（1）.整体和谐。大坝是整个坝体景观的一部分，它的形体、材料、颜色、质感等的选择既影响周围其他景观元素，也受其他景观元素的制约。景观设计不是把各单体设计成景观精品，然后汇聚在一起，而要从整体出发，有主有次。互相协调。如石头河水库坝体外形简单，在两岸层叠起伏、葱翠妖娆的山体衬托下，显得格外清秀。（2）.重点突出。对拦水大坝和溢洪道合二为一的坝体，其顶部必有闸门启闭机，它们相对坝体体量小，位置突出，不是大坝景观的主体，但却影响整体景观效果。这部分的处理通常有两种办法：一是弱化附属设备。强调大坝的整体性。附属设备相对于坝体不能太显眼，能隐藏的隐藏，不能隐藏的尽量简单化，减少附属设备的视觉吸引，重点突出大坝。二是两者都考虑，以大坝为主，附属设备为辅，通过对附属设备的外形设计或颜色区分，使附属设备锦上添花或画龙点睛。坝顶防浪墙及各种栏杆具有很好的装饰和陪衬作用，图案以简洁、大方为宜，色彩不宜过浓、过艳，要与建筑物的色彩相协调。景观设计时，需要同时考虑视点和对象。视点设计师确定视点的位置和视点场的修建，对象设计师确定对象的大小、形状、材料、色彩等。
结束语
水利工程建筑设计过程中应重视工程的景观设计，重视工程人文、艺术及自然环境景观之间的调和关系。创造条件进行全面规划、合理布局、统筹兼顾、综合治理，实现“以人为本，水利工程建设与生态环境协调发展”的新发展战略，高质量地进行水利工程建筑设计，从而适应当今社会对水利发展的要求。
参考文献：
[1]马景玉，水利工程建筑设计及管理[J] 建材发展导向 2011 01
关键词：生态水利工程；规划设计；基本原则
中图分类号：TV文献标识码： A
引言
工程科技不可否认，水利工程对于我国社会与经济的发展起到了很大的推动作用，但是我们也应当重视水利工程对河流生态系统造成的干扰，生态水利工程的出现就很好地对两者进行了平衡。生态水利工程一方面要使水利工程能够满足人类社会的需求，另一方面还要保证河流生态系统的健康以及可持续应用，在这两方面的考虑下进行相关的原理与技术方法研究，是生态水利工程的主要任务以及研究方向。
一、生态水利工程简介
生态水利工程是建立在工程力学、水文学以及生态学基础之上的，以往的水利工程建设中往往忽视对生态系统的干扰以及影响，不注重开发与保护协调进行，现在，水利工程不断发展，逐步吸收生态学原理，促进学科之间的交流与融合，便催生了生态水利工程学。给生态水利工程学下个定义，它是究水利工程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。生态水利工程要重点对受到人类活动干扰严重的河流进行生态修复，如果是新建的工程，就要在保证工程建设的同时兼顾河流的生态修复，如果是已建工程，就要将重心放到对受干扰河流的生态恢复上面来。
二、生态水利工程的规划设计基本原则
1、工程安全性和经济性原则
生态水利工程是一项综合性的工程，其建设既要遵循水利工程学原理，也要遵循生态学原理，一方面要满足人类社会的要求，包括灌溉、发电等，还要满足河流生态系统的可持续性要求。生态水利工程具有工程的整体特征，保证工程的安全性是十分必要的，因此，生态水利工程建设必须要符合一定的水文学和工程力学的规律，工程建设施工的各个环节，包括原材料的采购，施工图纸的设计，施工质量检查等各个环节否要进行严格的把关，以确保工程施工的正常进行进行，保证施工的安全性以及水利工程的施工质量以及耐久性。水利工程相比于其他的工程具有一定的特殊性，其规划设计必须要符合一定标准，还要能够承受洪水、风暴等多种自然力的荷载，水利工程规划与设计时还要按照河流地貌学原理进行，将各种河流地貌特征纳入考虑范围，然后进行河流纵、横断面的设计。与此同时，水利工程建设与其他工程一样，都要将经济性放在重要的位置，水利工程的规划与设计要遵循险最小和效益最大化的原则，对生态水利工程的经济合理性分析之后再进行后续施工。因为河流等自然生态系统的更新演替在一定程度具有不确定性，因此生态水利工程建设时常面临着一定程度的风险，这就要求水利工程在规划设计初期就要慎之又慎，要对多种规划设计方案进行比较并最终选择最好的设计方案，同时注重对生态系统的长期定点监测和评估。此外，包括河流生态系统在内的多种自然生态系统都具有一定的自我调节与恢复能力，生态水利工程设计要考虑到这一点，探索利用最小的投入获得最大产出的合理技术路线，提高水利工程的经济性和设计方案的可行性。
2、提高河流形态的空间异质性原则
一般来讲，一个地区的生境空间异质性越高，物种丰富度就越高，生物群落的多样性相对较好，加上生物与环境之间的相互作用，生态系统会处于一个相对稳定的状态。但是科学技术的发展使人类对自然环境的影响逐渐扩大，特别是数量众多的水利工程建设更是给河流生态系统造成了很大的干扰，引起河流生态系统的退化，因此需要进行生态水利工程建设来恢复甚至提高河流生态系统中的物种多样性。生态水利工程建设前期河流进行大量生物调查以及现状勘测，工程建设符合河流的地貌学原理，并通过提高河流形态的异质性来修复河流生态系统。在对河流地貌进行调查以及数据处理和管理的过程中，遥感技术以及地理信息系统是很好的工具，借助于遥感技术以及地理信息系统，工作人员可以获得大量的河流地貌信息，并确定环境因子与生物因子之间的关系并建立数学模型，为生态水利工程的规划与建设提供依据。
3、生态系统自设计、自我恢复原则
生态系统的可持续性是生态系统自组织功能的表现，通过物种选择，适应环境的物种能够存活下来，不适应的物种就会被淘汰。生态水利工程的设计与规划也遵循这一原理，可以这样讲，生态工程设计其实是一种辅助式的设计，自然生态系统会通过自组织功能等来选择与之相适应的物种，并形成相对合理的结构，在这种情况下，一个成功的生态工程中，人力与自然力的贡献各占一半。生态水利工程要求人们合理利用生态系统的自组织与自我设计的能力，每个水利建设都要因地制宜，尊重河流生态系统的可持续需求，以实现两者的和谐。生态系统的自设计能力取决于各种生态因子以及多种其他因素，因此生态水利工程建设也要注意充分利用乡土种，提高对生物入侵的防范意识。
4、景观尺度及整体性原则
河流生态修复规划和管理要在大景观尺度上上进行，收到的效果比较好，成功率也比较高。水域生态系统是一个大范围的系统，涉及到多种因子以及功能作用，人类活动是生境的重要组成部分，对水域生态系统产生了很大的影响，因此应当综合分析各种影响因素。水域的生态环境局域流动性、随机性等特点，伴随着降雨以及水温变化等，水域生态系统在时间与空间中会呈现扩展或收缩的状态，这个开放的生态系统无时无刻不在与周围的生态系统物质和能量的传递还有信息的交流，因此河流生态修复规划和管理决不能单单从一条河流入手，而要掌握河流生态系统的动态性，包括空间的动态性和时间的的动态性，从宏观和整体的角度出发分析各元素之间的关系，还要做好长期进行修复工作的准备，同时进行河流生态系统的监测和管理。河流生态修复规划和管理还要坚持整体性原则，从生态系统的结构和功能出发，从整体上提出整体的、综合的修复方法。
5、反馈调整式设计原则
从生态学角度来看，在漫长的进化过程中，自然生态系统中的物种多样性逐渐增加，生物群落逐渐稳定，抵抗外界干扰的能力逐渐增强，一种类型的生态系统被另一种生态系统代替需要较长的时间，进行修复也需要很长的时间，因此河流生态修复不能心急，更不可能在短时间内取得效果。生态水利工程规划设计是在模仿河流生态系统机构的基础上着力构建一个完整而健康的河流生态系统，水利工程从建设伊始，就开始了一个自然生态系统漫长的更新演替过程，但是生态系统是一个动态的系统，在时间和空间上都存在很大的不确定性，同时，人类活动的影响也使这种不确定性进一步增大，这就使得生态水利工程的规划与设计有别于传统工程建设确定性的设计方法，而是按照“设计―执行（包括管理）―监测―评估―调整”的方式，以监测为基础，对河流生态系统进行评估，采用反馈调整式的设计方法。
结束语
我国经济社会的发展要十分注重开发与保护之间的关系，不能够一味地进行开发而对环境造成破坏。水利工程的建设为我国经济社会的发展起到了很好的推动作用，但同时也对河流生态系统等造成了干扰，我们应当正视这一问题，坚持科学发展观，在考虑河流保护的同时进行建设，采取各种措施，虚心学习国外优秀的经验保持平衡，促使水利工程建设能够与生态环境协调发展，实现我国经济的可持续发展。
参考文献
[1]谢睿.生态水利工程的设计原则与方法思考[J].科技与企业,2014,(8).
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