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绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇水利工程生态效益，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】农田；水利；生态工程；建设；效益评估
一、农田水利生态工程建设的必要性
过往我国不少地区兴建农田水渠工程，因工程成本、施工进度、质量控制、维修管理等因素，通常会采用混凝土渠道三面光工法进行设计及施工。然而，混凝土由生产制作到运输至现场施工的二氧化碳排放量均高于其它渠道结构建材，并且于施工完毕后对周边环境及生态影响很大。
事实上，优势农业发展应包括三个方面，也即生产、生活及生态。我国相关部门也积极推广水利的生态工法工程，并注重生态保育环境的思维开发。可持续公共工程的“绿色内涵”是指以符合环境保育、社会公义和经济发展的全面思考来进行规划、构建、营运与管理的公共工程，并以“节能减碳”作为推动的重点及评估依据，以应对世界碳交易的思维。可持续公共工程须从全生命周期进行良好管理，才能发挥节能减碳的目的，公共工程全生命周期管理浓缩为四大项绿色内涵：绿色环境、绿色工法、绿色材料及绿色能源。这四者之间的共通点，均是在推行发展“可持续环境”，其中要素“可持续工程”如何落实，就是将节能减碳可持续工程的“绿色内涵”融入水利设施的生态工程中。
二、农田水利工程建设效益的评估的关注点
一是评估合理营建规模，降低对生态环境的冲击。工程的施工必然对于基地及周边生态环境造成一定程度影响。因此，选址一开始即必须先确实评估与检视，在营建规模上，还必须考虑最小且合理的营建规模。营建规模越小，对于生态环境的干扰也越小。避免设计出不符合实际需求、过大规模的工程，也可以达成资源最佳化、高效益的利用。
二是生态环境保育。对于原有生态环境（如：动植物栖地与生态系统）加以维护，降低污染、营造生物多样性环境。具体作法如：在规划设计时应进行优质基地环境设计，以“回避、减轻、补偿”等原则降低对原有生态环境的冲击；以及自然排水、雨水回收系统、生态池、复层植栽、使用原生树种、栖地补偿、生物廊道等手法。
三是景观绿化。在水利设施、水塘基地内自然土层以及相关设施上的覆土层栽种适当的各种植栽，增加绿化的面积。景观绿化除能够美化环境、调节温度、提高环境舒适度外，同时也具有积极的固碳效果。景观绿化的具体作法可参考“绿建筑”指标中的“绿化指标”，包含：生态绿化、人工地盘绿化技术、绿化防排水技术和绿化防风技术等。植栽采用原生物种进行植生绿化，并以保护原有现地植栽与表土，及现地植栽移植至妥适地点进行绿化为原则。此外，进行植栽时，也应评估植物的生存特性与环境需求来设计植栽的环境。
四是基地保与透水。指基地内自然土层及人工土层涵养水分及贮留雨水的能力。妥善的基地透水与保水贮流设计，可以有效减少降雨之地表径流，降低下游水路排水的负荷，并有助涵养地下水。过去农业水路多为三面光沟渠，既不生态又不透水，导致地下水补注水源缺乏，农田灌溉水源过度抽取地下水的结果导致地层下陷问题。
五是采用天然材料。天然材料的应用为营造绿色环境的重要作法，避免过多的人工构造物的施工，采用自然环境中的各项天然材料，如在坡面植生（挂网植生）采用花草树木或块石等应用，可降低非天然材料使用对于环境冲击。
三、农田水利生态工程建设的效益评估方式
（一）工程材料生产及运输阶段的二氧化碳排放量
工程的CO2 减量以减少建材在生产与运输两阶段的 CO2 排放量为目标，为减少构造物整体 CO2 排放量重要的一环。建筑构造物为能源的产物，生产建材于工厂端所需投入的能源可进一部透过各项能源的碳排系数换算为等量的二氧化碳排放量。对于建材生产、运输阶段的二氧化碳排放量统计，由于两者均拥有共同建材计量单位，因此也得将两者数据合并简化，构建起相应的数据库，以方便计算应用。该数据库内的数据应通过符合国际 PAS2050 规范的碳盘查机制而统计所得，表内将各项工程常用建材区应分为“原料开采与运输”以及“建材成品生产与运输”两部分，所谓原料开采与运输，以型钢的生产为例：是指铁矿砂的开采耗能以及铁矿砂运输至炼钢厂的海运与陆运的运输耗能；而“建材成品生产与运输”：是指炼钢厂的炼钢耗能与型钢的二次加工耗能再加上型钢成品运输到工地现场所必要的公路运输耗能。工程材料生产及运输阶段二氧化碳排放量的计算，是以各项建材的使用量乘上单位二氧化碳排放量而求得。
（二）现地施工阶段二氧化碳排放量
现地施工作业的碳排放计算，主要区分为施工场内耗能的排碳与场外耗能的排碳两部分。而场内耗能为“现地施工阶段”的主要排碳来源，以农田水利设施工程而言包括两大施工作业，一为土石挖填作业，另一为弃土作业。而场外耗能主要的排碳来源，为机具运输与施工人员旅次的运输工具排碳。场内与场外排碳加总所得即为“现地施工阶段”的二氧化碳排放量。但因工地场外耗能由于为数很小，对整体工程碳排放量的影响不大，再加上数据搜集不易，可不计入讨论。场内耗能部份则为施工作业使用各项设备与人工而消耗能源，直接产生碳排放，根据各排放源所使用的能源不同可区分为耗油设备、耗电设备所排放的二氧化碳等两部份。对于施工中所使用的耗电设备，首先调查每部耗电机具功率，根据目标施工作业时间特性的不同，计算该耗电设备单位时间耗电量，再乘上单位电量碳排放量后，以求得该机具单位时间的二氧化碳排放量。
参考文献
[1] 史瑞琴. 浅论农田水利工程的经济特征[J]. 科技信息（科学教研）. 2008（16）
[2] 李宗亮. 基于农田水利工程的建设及管理措施研究[J]. 科技资讯. 2011（05）
[3] 杨秀荣，郭艳，赵付鸣. 浅析农田水利工程质量提高的措施[J]. 科技风. 2011（05）
关键词：水利工程建设；生态环境；影响分析；保护措施
中图分类号： TV22；X820.3 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2017.10.031
我国在水利工程建设方面取得了较大的成就，全国范围内已经建成8万多座水库，6万多座水闸，堤防累积长度达到30万公里，逐步形成了较为完善的水利工程建设系统。水利工程的建设在一定程度上能够促进水土资源的合理利用，提高农业生产抵抗自然灾害的能力，但同时水利工程建设在特定的环境范围内，会对当地的资源结构和环境结构产生一定的影响。所以，在水利工程建设的过程中，要注重生态环境的保护，提高水利工程建设的整体环境效益。
1水利工程对局部降雨量的影响
1.1夏季降水少，冬季降水多
在水利工程兴建的过程中，会对季节性降雨的变化产生重大影响，造成这种现象的主要原因是，水利工程的修建造成了当地区域内积水增多，水分蒸发量会大大提高，使得区域内的空气湿度增加，降雨量增加。致使夏季降水减少的主要原因是，夏季陆地温度大于水面温度，水域范围内空气结构稳定，不利于空气对流运动，导致降水减少。冬季降水较多的主要原因是，冬季使降水增加的正面因素会超过负面因素。
1.2地域性降水发生变化
我国季风湿润区降水较多，干旱地区降水较少，但在水利工程兴建的过程中可能会改变这种降水的区域性特征。水利工程的建设使得空气上升运动的强弱和空气的对流运动规律发生变化。例如，干旱地区因为修建水库，当地的空气湿度上升，其附近地区水汽会比以前更加充足，降水量也随之增加。
2 水利工程对局部气温的影响
在水利工程修建之前，与空气直接接触的物质是地面，而水利工程的修建，增加了水面与空气接触的地域面积，地面的热容量和水的热容量之间有较大的差异，导致空气间的热容交换发生了较大的改变，使区域内的局部气温发生变化。主要表现在两个方面：一是夏季温度降低，冬季温度升高。通过对水利工程考察，一般深7米的水库，在冬季会使该区域内的气温上升2℃～4℃，夏季降温4℃左右；二是在日温差和年温差方面的变化。大型水库可降低日温差2℃左右，降低年温差1.5℃～2℃左右。
3 水利工程对水文系统的影响
一般水利工程的建设会直接影响到下游河流的水位变化，例如大型水库一般修建在水流较为湍急，水质较好的河流上游区域，并且通过在河道的关键位置设置水闸来控制河流流量和水位，主要是为了满足上游区域的取水或通航，并且对拦截洪水起到至关重要的作用。但是，下游地区河水流量会迅速减少，水位降低甚至断流，严重情况会造成海水倒灌，对下游地区的农业生产发展产生不利影响。另外，水闸开启后，水流量突然增大，水流速度加快，对河底底泥扰动较大，对河流水质产生不利影。
4 水利工程对水质的影响
水利工程对河流水质的影响包括积极影响和消极影响两个方面。其中，积极影响主要表现在水库内河流的流速减慢，水中的浮游生物活动较为频繁，其产生的二氧化碳与水中的钙、镁离子发生化学反应产生碳酸钙和碳酸镁，缓解水质的硬度。水库内的水停滞时间较长，水中的杂质会得到沉积，提高水质的清澈度；消极影响主要表现在水库内部河水的流动性降低，水体与空气的交换作用就会降低，导致水体的自净能力变差，水体中的污染物逐渐增多，导致水质变差。水库内的浮藻生物大量繁殖会导致水的富营养化。
5 水利工程对土壤的影响
以水库的建设为例，会对周围的土地造成盐碱化、沼泽化等。一是修建水库会导致下游地区的水位逐渐上升，水位接近地表时，遇到强烈的蒸发作用，导致土地盐碱化，地表植物会受到盐碱化影响干旱死亡；二是水库造成地下水位上升，土壤水分增多，出现沼泽化的现象，地表植被的根系因为难以接触养分而死亡，同时土壤沼泽化导致土壤肥力下降，土壤中微生物活动减少，不利于地表植被生长。
6 水利工程对地质的影响
一是大型水库的修建，水库内水体压力过重引起地壳应力增加，或者水体流动性较差导致水渗入岩层空隙，增加了断层之间的度，导致地质的稳定性降低，可能诱发地震；二是水位的上升，河岸土地强度下降，可能出现滑坡现象；三是水库的修建，水体容易受到污染，同时水体通过地下渗透将污染扩大，直接影响周围居民的身体健康。
7 结语
综上所述，水利工程的建设能够促进水土资源的合理利用，提高农业生产抵抗自然灾害的能力，但同时水利工程建设也可对当地的资源结构和环境结构产生一定的影响，导致局部降雨量变化、气温异常、水质变差、土壤盐碱化和沼泽化、地质活动异常等，对生态环境造成影响。
参考文献
[1]李蓉，郑垂勇，马骏，等.水利工程建设对生态环境的影响综述[J].水利经济，2011，（02）.
关键词：高效生物生态一过滤复合技术景观水处理：现代园林：高尚住宅区
中图分类号：TU986.4
文献标识码：B
文章编号：1008-0422(2010)06-0212-02
1 引言
随着我国经济的持续发展，带来了城乡人居环境的不断改善和生活质量的不断提高，城市绿地、公园建设不断增多。在大型标志性建筑中，人工湖泊、人工河道及景观水池不断涌现：在现代高尚住宅区，水景住宅已成为一大热点。而景观水体中氮、磷等营养物质的富集使藻类大量繁殖生长，产生“水华”或“湖靛”，加上观赏鱼投加饵料的沉积、鱼排泄物聚积等，使水体出现恶化现象，水体透明度变差、颜色变暗，甚至有异味，水中溶解氧降低。这种情况下靠水体原有的生态系统是难以完成自净的。由于很多景观水在设计上忽视了水的富营养化问题，没有考虑对水体进行必要的处理，致使景观水水质逐渐变差。为防止景观水水体变坏，需要科学合理地对水质进行净化处理，以及对原有的生态系统进行加强和修复。
2 工程概况
湖南某高尚住宅小区占地面积达15万m2，小区内建有别墅、花园式高档住宅区、现代园林休闲区及大型人工湖泊、水景雕塑、人工瀑布等等。其中园林景观中人工湖处理的水域面积达10000多m2，平均水深1.8m左右。
3 园林景观水处理方法分析比较与选择
一般而言，现代园林景观水的处理可分为以下几种方法：
3.1 物理方法：
a)引水换水方式：当水体中的悬浮物(如泥、沙)增多，水体的透明度下降，水质发浑。可以通过引水、换水的方式，稀释水中的杂质浓度，以此来降低杂质的浓度。但是需要更换大量的水。而水资源在我国是相当的匮乏，势必要浪费宝贵的水资源。
b)循环过滤方式：在水景设计的初期，根据水体的大小，设计配套的砂滤装置和循环用的水泵，并且埋设循环用的管路，用于以后水质保养的加强净化。使水质能达到预期的效果。
3.2 化学方法(投加杀菌灭藻剂)
敞开式的水体，在阳光的照射下，会使水中的藻类大量繁殖，布满整个水面，不仅影响了水体的美观，而且挡住了阳光，致使许多水下的植物无法进行光合作用，释放氧气，使水中的污染物质发生化学变化，导致水质恶化，发出难闻的恶臭，水也变成了黑色。
所以投加化学灭藻剂，杀死藻类。久而久之，水体中会出现耐药的藻类，灭藻剂的效能会逐渐下降，投药的间隔会越来越短，投加的量会越来越多，灭藻剂的品种也要频繁的更换，对环境的污染也在不断地增加，久而久之将形成恶性循环，所以说用化学的方式处理水质，虽然是立竿见影的，但它的危害也是显而易见的
3.3 生态处理技术
景观水周围的绿地因新陈代谢会脱落大量的残花败叶，这些污染物会经过风吹雨淋逐步汇集到景观水。同时绿地由于施肥、喷洒农药也会把一些氮、磷等营养盐排入湖中。所有这些都会或大或小地影响湖中业已存在的生物圈。
当水体中的污染物达到一定程度的量超过生物链的“自净容量”时，正常的生物循环或生态平衡将被破坏，造成生物圈中某些种群的数量剧增，常见的如藻类的大量繁殖。大量繁殖的藻类不但会在水面形成密集的“水华”，影响水体观赏价值，同时藻类的老化、死亡又为腐生细菌提供了丰富的食物，大量的细菌在分解藻类尸体时会耗尽水中的溶解氧，使水质恶化、鱼类死亡。
生态处理技术的原理是利用培育的生物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解作用，被生物或微生物分解后的无机物又被水生植物通过光合作用转化成植物细胞：水生植物又可成为鱼虾贝等浮游动物的食物：浮游动物又被一部分鱼类捕食：鱼、虾的排泄物及死亡的水生生物的尸体又可被细菌分解成无机物，然后再继续循环下去，构成一条食物链。景观水体经过生态系统营养成份的循环后得到净化。从而使水体得到恢复。本质上说，这种技术是对自然界恢复能力和自净能力的一种强化。也是当前水环境技术的研究开发热点。实质上是按照仿生学的理论对于自然界恢复能力与自净能力的强化。可以说，按照自然界自身规律去恢复自然界的本来面貌：强化自然界自身的自净能力去治理被污染水体，这是人与自然和谐相处的合乎规律的治污思路，也是一条创新的技术路线。
各种处理方法优缺点的比较见表1。
从表1中显而易见，采用生态处理方式较其它方式具有成本低廉，效果显著，持续时间长等优点。
综合以上分析，并结合本工程的特点，决定采用高效生物生态+过滤复合处理技术，最大限度满足本工程对景观水质高质量的要求。
4 高效生物生态+过滤复合处理技术要点
4.1 工艺原理
本处理系统主要由生态处理系统、砂过滤系统组成。系统正常运行后，出水水质可达到景观环境用水标准(GB-T18921-2002)。砂过滤系统处理规模为30-40m3小时，每7～10d可循环一次，湖水经2台潜水泵提升到砂过滤罐，主要截留水体中的悬浮物、藻类、以及其他污染物，过滤后的澄清出水回流到水体上游，截留下的悬浮物等排出水体，工艺流程图见图1。
4.2 技术方案设计要点
本工程项目采用高效生物生态+过滤复合处理技术，具体设计方案平面布置见图2。
图2中A区种植水生植物。在A1、A2分别设置砼网格，其中A1区网格离瀑布要求5m。在网格上布植水生植物吊架按每平方米1个布置。植物吊架可根据季节的变化更换植物。通过水生植物吸收、富集水体中的营养物质及其他元素，增加水体中的氧气含量，抑制有害藻类繁殖，遏止底泥营养盐向水中的再释放，利于水体的生物平衡。水生植物能有效地净化富营养化湖水，提高水体的自净能力。同时为丰富景观效果，营造园林意境，增强观赏性，达到与周边环境及建筑风格相迎合的目的。
网格的下方挂置高效生物软性填料，培养微生物菌种，形成生物膜。利用瀑布的作用，通过水在空中飞行的过程中，与空气充分接触，完成复氧过程，提供给微生物，利用微生物摄取水体中的有机物质，从而使水体得到进一步净化。同时在图中4个位置增设充氧设备，增加水体中的溶解氧，利于水中鱼类的生长，并可根据季节、温度的变化适时开启充氧设备。
在水体下游水位最低的位置C区设置循环过滤系统。通过对水体的深度处理，去除悬浮物和其它污染物，使出水澄清后回用至水体中。
4.3 高效生物一生态处理技术
根据景观环境用水标准《GB-T18921-2002》，确定本工程出水的水质标准如下表l
4.3.1 培育高效的微生物
微生物是整个生态系统最主要的组成之一，在水生生态中，作为分解者的微生物，能将水中的污染物(包括有机物，某些重金属等等)加以分解、吸收，变成能够为其他生物所利用的物质，同时还要让它能够降低或消除某些有毒物质的毒性，成为真正意义上的地球环境的美容师。
本设计根据人工湖的水源水质情况，利用微生物菌剂，进行驯化，培养出适应当地情况的微生物，接着进一步对培养出来的微生物进行筛选，筛选出生理活性强的菌种，然后大量繁殖，投放水体。为了保证筛选出的微生物能保持良好的活性，一直处在高效的工作状态，在日常的工作中，须定期对微生物进行筛选、保存、复壮，将变异对微生物带来的影响降至最低，保持微生物物种的稳定性，这是生态水处理中水质稳定的关键因素之一。微生物菌种在水体中，不仅要完成它基本的分解有机物，降低或消除有害物质毒性的作用，还要毹将水生植物的残枝败叶转换成有机肥，增加土壤的有机质，并且对土壤进行改良，改善土壤的团粒结构和物理性状，提高水体的环境容量，增强水体的自净能力，同时也减少了水土流失，抑制了植物病原菌的生长。
4.3.2 生态处理中的水生植物种类选择
4.3.2.1 水生植物的选择
水生植物在生态处理技术中是一种重要载体，它的作用是：
①降低了水流速度，为SS(悬浮物)的沉淀创造了良好的条件。
②有效阻挡光线，减少藻类的生产。
③在冬季起到保护膜作用，防止土壤冻结。
④植物的地上和地下组织都可以形成生物膜。
⑤植物根部释放氧及其他的物质，如，抗生素、有机复合物等。
根据本工程实际情况，我们选择的挺水植物是荷花、昌蒲、水葱等；以起到对地表径流流入湖中的水起过滤作用，形成净化带，阻栏，吸收转化可能进入水体的有机质及营养盐，防止水体的富营养化，保持水体自净。
浮叶植物的选择了睡莲、凤眼莲、芡实、菱等。这些植物在浅水湖泊中有着良好的净化水质的作用，种植，收获较容易，兼具经济效益和观赏效果，在一定季节可作为重要的支撑系统。
沉水植物生长在湖底。能防止底泥的再悬浮而影响水体的透明度，保持湖水清澈。同时能吸收、转化沉积的底泥及湖水中有机质和营养盐，降低水中营养盐的浓度，抑制浮游藻类的生产。选择种植菹草、金鱼藻、轮叶黑藻等。
4.3.2.2 水生植物的布置原则
1)根据水面的大小不同布置植物种植槽，以控制水生植物的生长范围。
2)水面景观低于人的视线，综合岸线景观和湖面倒影、水面植物进行适当的景观组织，形成一幅幅优美的水面画卷。
3)植物以防污抗污、净化水质功能的水生植物为主，并具有较高的观赏价值。
4)水面上布置漂浮植物或漂浮载体，以水培法在载体内种植陆生花卉，减少湖水的光通量，抑制藻类的生产，增加水的透明度。水生植物的布置示意图见图3。
4.3.3 水生动物的选择
水生动物的生活性不同，有底栖、有生活在中层水域等等：并且食性也不同，必须配合水生植物的种类和数量，选择能起到水质净化作用的水生动物。
a)水生动物的作用
水体中放置适当的水生动物可以有效的去除水体中富余营养物质。如蚌类可以将水中悬浮的藻类及有机碎屑滤食，提高湖水的透明度。螺蛳主要摄食固着藻类，同时分泌促絮凝物质，使湖水中悬浮物质絮凝，促使水变清。滤食性鱼类，如鲢、鳙鱼等可以有效的去除水体中绿藻类物质使水体的透明度增加。因为人工湖水域面积大，会成为许多有害昆虫如蚊、蝇的滋生场所，在水中投放鲫鱼，它可摄食蚊子的幼虫及其他昆虫的幼虫，避免了水域对周围环境造成的危害。鲫鱼对环境的适应能力很强，并且能耐低氧耐寒。
b)水生动物的选择原则
1)不会大量的繁殖，甚至失控。
2)不会对水体形成强烈的搅动，甚至影响其他水体景观。
3)水生动物与水生植物能形成合理的生物链。
4)水生动物初始放养密度不宜过高。
5)底栖动物的放养在人工湖注水15d后进行，如开动增氧机在注水5d后进行。
6)鱼类的放养在人工湖注水并种植水生植物60天后进行。
通过以上对上、中、下各水层面水生植物合理配置与科学的布置，收到了显著改善水质的效果。
4.4 活性砂过滤处理技术
生态处理景观用水的另一套配套技术措施是采用活性砂过滤技术进行水质净化处理，在本工程中引进了瑞典先进的流体技术――活性砂过滤技术，它是一种集混凝、澄清、过滤为一体的高效过滤装置，与国内现行的过滤技术相比，具有高效连续性，24h连续工作，它不需停机反冲洗，工艺原理见图4。
根据本工程的规模，结合设备的特点，系统设计处理规模选定为45m3/h。处理设备用于对景观水体进行处理后循环利用。利用石英砂在过滤中自上而下的运动，搅动原水，通过原水过滤来降低水中的污染物含量，达到了处理和净化水质的作用。通过对水体的深度处理，去除SS和其它污染物，使出水澄清后回用至瀑布的上游。
本工程项目活性砂过滤系统、射流曝气机的运行根据季节、温度以及湖水水质的变化调节运行时间，保证鱼类的正常生长。按鱼类生长所须溶解氧大于5mg/l的要求，和我们在冬季12.5°时测得的湖水中溶解氧为8.4mg/l。冬季水温较低、湖水水质较好，溶解氧较高时，射流曝气机可不开或每隔1d在白天时间段(8：00-19：00)开启2台，且每隔一天轮换开启。夏季，水温较高、湖水水质较差、鱼类比较活跃，对氧的需求要大，湖水中溶解氧偏低，按白天时间段(07:00-19:00)4台全部打开。晚上(19:00-07:00)只运行2台：水质较差时可按24h不间断运行，冬季可按8～12h运行，活性砂过滤系统按24h运行。
4.5 处理效果
本工程景观水处理工程历经6个月的施工，完工后，水处理系统经一个多月的调试运行，处理后的出水透明、清澈，砂过滤系统的外排滤出液混浊偏黄，对悬浮物、藻类的去除取得了良好的效果。经对湖水水质连续二天的采样化验分析，湖水水质可满足景观环境用水(《GB-T18921-2002》)和渔业水质(《GB-11607-89》)综合标准。现已成功运行1年多，其水处理效果得到了业主广泛好评。
生态水利工程实现了生态学与水利工程学的有机结合，这一设计理念的实际应用将人与自然和谐相处的思想融合在实际工程中，与人类的发展、自然的发展、社会的发展相适应。近几年来随着人们环保意识的不断增强，生态水利工程也成为一大研究热点。在生态水利工程规划设计中需要遵循几点原则，才能将工程的生态功能充分发挥出来，从而保证其生态效益。本文就针对该问题进行讨论。
关键词：生态理念；水利工程；设计原则
中图分类号：TV文献标识码： A
一、生态水利工程简介
传统的水利工程主要包括结构力学、水力学及水文学等专业内容，而生态水利工程则工程力学的基础上对人与自然的和谐相处更加关注，研究重点更加侧重于人类行为对水域产生的影响。可以说生态水利工程实现了环境工程学与生态学的有机结合，是一个专业性、综合性较强的跨领域体系。由此可见，与传统水利工程相比，生态水利工程体现出如下特征：
首先，资金密集。生态水利工程建设与普通水利工程相比，体现出建设周期长、技术难度高、工程规模大的特点，因此建设过程中需要大量的资金支持。其次，水利工程的经济效益与生态效益体现出较大的不确定性。再次，生态水利工程与环境有着密切的关系。生态水利工程的建设会直接影响到自然的生态环境、气候以及人类的经济社会，并且这些影响是互相作用的过程；尽管这个过程中利弊共存，但仍然遵循水利工程规划设计的原则将有利的一面积极发挥出来，消除存在的弊端。最后，生态水利工程体现出综合性、系统性的特征，从而影响到水域及水域之间的制约性与联系性。
二、生态水利工程规划设计原则
分析生态水利工程的特征可知，要实现工程的生态效益、社会效益、经济效益，就必须遵循以下几个设计原则：
（一）安全性与经济性原则
生态水利工程是一项综合的系统工程，需要对相关水系进行综合治理，而这个过程中不仅要满足人类的社会需求，比如防洪、灌溉、供水、发电、航运等，还要实现生态系统的可持续发展。满足水文学与工程力学的要求，基于特定的设计标准进行设计，有效承受洪水、风暴等自然荷载；根据河流地貌学原理设计河流的纵断面与横断面，并充分考虑河流特征，包括河流泥沙输移、淤积、河流侵蚀、冲刷等，对河势的变化规律进行动态分析，以保证工程的安全性、稳定性与持久性。此外，还要遵循控制风险、实现工程经济效益最大化的原则，对其经济合理性进行全面分析。实际工程建设过程中，生态演替的过程及结果始终处于动态变化的状态，这种不确定性因素导致生态水利工程的风险升高。因此规划设计过程中要在多个设计方案中进行优选，对生态系统进行动态的、持续的定点监测及评估。
（二）河流形态的空间异质原则
某个区域生态环境空间异质性越高，证明其小生态环境就越多样化，则允许更多的物种共存储反之，非生物环境越单调，也会直接影响到生物群落的多样化，从而影响到生物群落的性质、密度、比例等一系列指标，最终导致生态系统的退化。人类活动对自然河流的渠道变化、河流的非连续化等均会产生直接的影响，尤其是大规模的治河工程，会导致河流生态环境趋于单一化，河流的生态系统也会发生不同程度的退化，生态水利工程所具备的生态功能即是提高生物群落的多样性。不过实际的工程规划需要注意一点，即并非靠人工种植岸边植被、在河流区域引入鱼类、鸟类或其它生物物种就能实现生态多样化的效果，而是要提高河流形态的异质性，保证其与自然河流的地貌学原理相符，为生物群落的多样化发展创造更好的条件。
（三）遵循生态系统自我恢复的原则
在传统水利工程规划设计中，主要是通过控制自然河流来实现工程的经济目标，而生态水利工程的规划设计必须树立全新的工程理念，摒弃对自然界加以改造、控制的做法，不得采用人力及技术控制自然界；而是要将生态系统自组织、自设计的能力充分利用起来，真正实现人与自然的和谐相处。需要注意一点，即“世界上不存在两条相同的河流”，每条河流都有自己鲜明的生态特征，因此生态水利工程要在因地制宜的基础上进行规划设计，将每条河流的自然属性、美学价值等突显出来，提高生态工程规划设计方案的适用性、合理性。
（四）反馈调整式设计原则
基于生物发展的宏观角度而言，其过程呈现出逐步螺旋渐进式的特点，相应的，河流修复时间也是一个渐进的、长期的过程。地球上自然界的生态系统发展、进化经历了数百万年的时间，而发展进化的过程十分复杂，生物群落也十分多样，并且发展过程中系统的有序性及内部的稳定性均呈现出一定的变化，在不断变化的过程中提高自身对发展环境条件的免疫力。即使基于较短的时间尺度而言，一种形态的生态系统演变为另外一种形态系统同样需要数年时间，故在生态水利工程中无法在短时间内看到河流恢复的效果。生态水利工程的规划设计主要是参照成熟的河流生态系统结构，其主要目的是形成一个可持续发展的河流生态系统；而这个自然生态演替的过程是从水利工程项目开始执行之日起开始，而整个过程则体现出不可预见性。很难通过河流生态修复工程使河流恢复到未受人类干扰前的原始状态，因此河流的原始状态从某种程度上讲是自然生态演进的极限状态上限；人类的生态修复工程仅是防止生态系统的进一步恶化而进入生态系统演进的极限状态下限。在极限状态的上限与下限之间则存在多种可能性。在具体实施一项生态修复工程后，理想的状态是监测各生态变量已达到现有科学水平所能实现的最优值，反之则各生态变量仅达到人类可接受的最低值。
三、结语
总之，生态水利是实现人类文明进步及经济社会可持续发展的重要手段，在水利工程建设过程中要充分考虑其生态环境影响，充分认识到生态水利的重要意义，在规划设计过程中遵循安全性与经济性原则、河流形态异质原则、反馈调整式原则及自我恢复原则，以保证生态水利工程的经济效益与社会效益。
参考文献：
[1] 董哲仁.生态水工学的理论框架[J].水利学报,2013,(1):1 -6.
[2] 董哲仁.河流形态多样性与生物群落多样性[J].水利学报,2013,(11):1 -7.
影响水文情势及水温。水利工程建设过程中，不可避免的会对工程河段的水文情势产生影响，甚至会对整个流域产生影响。比如筑坝工程会导致河流发生非连续化的改变，水库工程则会导致河流生态系统变为湖泊生态系统，与河流生态系统相比，湖泊生态系统的水流速度、水域深度、水温、水流边界条件等均与河流生态系统有着较大差异，蓄水也会改变库区的地下水位；此外，坝下河道的内径流量、径流过程、水温、流态等参数也会发生明显改变。一般情况下，如水库径流调节能力越强，则上述变化越明显。
2生态水利工程的研究分析
具体而言，生态水利工程的建设需要遵循以下几点原则：
2.1安全性与经济性原则
生态水利工程的主要目的是满足人类生产生活的需要，因此其安全性为首要遵循原则；水利工程为了实现自身的可持续发展，还要与水利工程学原理相符；除此之外，还要与生态学原理相符，以保证水利工程的生态效益。工程在设计阶段就要基于水文学、工程力学等多个角度进行考虑、设计，以保证工程质量及工程安全。基于生态学的角度而言，设计时要将生态系统的长期定点监测结果及评估结果充分考虑进来，将生态系统的自我恢复能力充分发挥出来，遵循风险小、收益大的经济性原则，尽量提高工程的经济效益与生态效益。
2.2自设计与自恢复原则
从某种程度而言，生态系统的自组织性是其是否可实现持续性发展的重要表现之一，所谓自组织即物种的自然选择，一般情况下，物种经受住各种自然性考验后会生存下来，其对相应的能源、生态条件等均有较强的适应性。具备一定能源、生态条件的生态系统才可以支持一个种群的可持续发展，因此在生态水利工程建设过程中，要将生态系统的这种自组织、自恢复功能充分利用起来，促使自然物种经过自我发展形成更为合理的生态结构。
2.3要遵循景观尺度和整体性的原则
生态水利工程在建设过程中还要注意景观的尺度，并遵循整体性原则以保证工程的可持续发展。这是由于小范围的生态修复不仅困难大，而且效果往往不尽如人意，因此要求在大景观尺度上进行河流的生态修复，无疑会大幅增加生态修复的成本。并且基于生态水利工程生态系统结构与功能的角度而言，还要注意生态水利工程生态系统中各个要素之间的联系及作用，以保证河流生态系统修复的整体性、综合性及用效性，降低生态修复的成本，提高工程的生态效益。
2.4生态水利工程建设要循序反馈调整式的原则
生态水利工程在设计过程中要注意分析工程所在地成熟的水域的生态系统，使得由人工参与设计、建造的水利工程可以与当地的河流生态系统有机融合在一起，保证工程的健康性与可持续性。河流生态的修复工程，可以理解为这种河流生态系统恢复是力争使生态变量是现有科学水平可以达到的最优值。从而避免河流生态系统在人类活动的胁迫下进一步的恶化。
2.5明确生态敏感目标
1.1在设计方法和评价标准方面缺乏地域性特征
关于生态水利工程设计理念的运用，其具有非常强的地域性特征，因为不同的地理区域气候状况以及生态环境各不相同，所以应该针对不同的服务目标，制定不同的设计策略。但是由于生态设计理念的应用在我国的起步较晚，并且相关的工程实践以及研究工作开展的较少，所以在评价指标以及评价方法方面还不够完善，实际操作性不强，缺乏地域性特征。因为在水利工程建设项目中涉及到力学工程，所以国家对于水利工程在稳定性和安全性方面规范了强制性的标准，但是却没有对生态服务目标有明确的标准，所以生态设计理念在具体实施的过程中缺乏相关的依据，发展的进程比较缓慢。
1.2设计人员和生态科技工作者的合作机会比较少，相关机制尚未完善
水利工程设计人员在流域生态需水规律的基础上进行设计的意识较弱，尚未把生态服务目标当作常规设计要素进行考虑的意识普及。水利工程可行性研究阶段，环境影响评价工作一般介入比较迟，大多数是在确认水利工程可行性研究方案之后才进行环境影响评价，又由于目前我国环境评价管理制度和环境影响评价咨询市场尚不规范、不完善，环境评价单位主要替业主考虑，而相对地，对生态目标考虑就较少，更有甚者，有的隐瞒工程生态影响的真正后果，造成很多水利工程的负面影响太过突出，而生态效益却不显著。水利工程设计人员和生态环境科技工作者合作的机会和机制较少，生态水利工程的开发和设计也相对滞后。
1.3在协调方面，生态水利工程和原有水利工程设施存在一定的困难
随着我国经济建设的快速发展，很多区域的水资源出现了短缺以及分配不合理的现象，尤其是在自然保护区以及大型水库的周边区域，需要重新进行设计。但新的生态水利工程是在原有水利工程设施的前提下进行改造与优化，需涉及的因素很多。大都分是需要依靠原有水利工程设施，对一些分水工程与蓄水工程进行科学合理地配置、重新调整水的去向或是对区域来水量进行重新分配等。原来水利工程设施的服务对象和功能必然会受生态水利工程的介入的影响，比如:原来工程的防洪灌溉功能、排水标准、发电效能等，更有甚者，会对原有水利工程的安全运行造成一些风险。因服务目标和功能的差异是原有水利工程和生态水利工程最为显著的差异，所以在开发生态水利工程的同时，有必要适度调整原有水利工程的服务目标和功能。因此，生态水利工程设计需要系统全面考虑的问题是怎样实现生态水利工程和原有水利工程设施的协调运行。
1.4生态水利工程设计中，相关的生态水文测验资料不够充分
水文过程对生态过程的正负影响机理的分析若不能从水文测验站的观测资料去分析，在生态系统的自组织规律的基础上，就很难寻求生态水利工程的技术参数、设计理论和方法。相对而言，我国目前的水文测验工作比较落后，水文测验站尚未适应目前生态水利工程设计对资料的需求。目前，我国还未正式开展有关生态水文站方面的设计和布局，相关报道在国内也很少有。
2生态水利工程设计应遵循的理论和技术路线
2.1以工程水文学和生态水文学为工程设计的基础
若要为生态水利工程的设计提供基础，必须重视工程水文学和生态水文学的结合。由于生态水利工程的服务对象很广，一般同时涉及畜牧业、林业、湿地、农业、草原以及江河湖泊等生态用水与城镇、工业、居民、消防等经济生活用水，因此，若要生态水利工程的设计建立在科学的基础上，首先必须弄清生态目标对水资源的时空要求规律。
2.2对工程可能影响的关键生态敏感目标进行分析
受工程直接或间接影响的生态目标应当能够由生态水利工程的设计准确识别，同时在工程规划阶段给予充分考虑，这是生态水利工程设计理念应该遵循的重要理论。一项水利工程设计需要考虑的因素众多，从生态性的角度出发，就应该对关键的生态敏感目标进行分析，分析工程的修建会影响到哪些区域的生态平衡，区域内气候环境以及各项生态因素的变化，会对水利工程的运行造成影响。尤其是大型水库的设计，要对上游地区的自然降水、洪水期倒灌以及径流等各项因素进行分析，由此来对水库的蓄水能力以及水量的运用进行合理设计。对于水库建设后，泄水量的变化会对下游区域的生态环境可能带来的生态环境变化进行分析，从而为生态设计提供充分的参考依据。
2.3生态水利工程的设计应当和环境工程设计进行有机结合
对于生态水利工程的设计，如要实现水量和水质同步科学配置的目的，应充分吸收环境科学和工程的理论与技术。生态设计理念的出发点就是在水利工程中将环境工程中的理论进行实践，水利工程发挥经济效益和社会效益的同时，还应增强生态效益的作用表现。现阶段，我国的水污染现象比较严重，因此，在生态水利工程设计理念中应有机结合水污染。所以在设计的过程中，要对当地的生态环境进行详细的考察，然后有针对性的制定设计方案，降低水污染所带来的危害，提高水利工程的生态效益。因此，生态水利工程与水污染控制工程的结合是今后生态水利工程的一个重要发展方向。
3结语
1.1生态效益与社会效益协调发展。水利的开发需要处理好工程与人类、自然和环境保护的关系,保证生态系统和经济系统的良性循环,以求得社会经济的持续发展。因此，严格遵从社会经济效益与生态经济效益统一协调的原则才能够高效的进行施工活动，一改传统的施工管理模式，充分考虑安全生产和环保节能生产，同时将施工单位的利益与水利工程的利益结合在一起，充分调动施工人员的热情和环保意识。水利施工单位应该在确保环境安全的基础上提升经济效益，切实的做好生态效益与社会效益的完美结合，所谓的社会效益就是对下游提供干净的水源，还可以同时发展旅游企业，一举多得。
1.2循环利用原则。由于水利工程的施工需要大量的水源，因此，循环利用原则非常适用于水利工程的建设，也就是在施工过程中使用的水、原材料甚至是垃圾，都可以通过相应的处理办法发挥其最大的利用价值，这样不仅能够极大的节约资源，更减少了施工废料对环境的污染，同时也能够节约水利工程的修建成本。另一方面，就是对施工空间的充分利用，水利工程的施工位置大多较为偏远，周围可利用的土地资源丰富，可以根据当地的生物种群分布情况及水文地理位置等因素提高工程预定效益的提升，同时尽可能的减少对当地环境的破坏，在施工之前要进行周密的部署。
1.3互补共生原则。所谓互补共生原则的提出是基于人与自然和谐共处的基本方针战略，互补就是人类活动与自然之间的协调，从自然中获取并回报自然，共生就是共同生存、不断进步。水利工程的建设需要严格的遵从这一原则，注重生态环境保护措施的采取，运用先进的科学技术和创新施工手段，建立一种符合生态工程原理的施工体系，从而获取最大、最长久的经济效益。另一方面，就是对于大型水利工程的建设需要较长的工期，这就应当考虑到时节的问题，施工要考虑气候变化，对工程各个阶段的工作予以适当的安排，顺应自然规律。
2、水利工程施工中的环境问题
水利工程施工环境的问题主要包括以下几个方面，首先也是最严重的问题就是水体的污染，水利工程建设需要使用大量的水资源，但是一些施工单位不负责任，将污水、废水不经过处理就倒入下游，不仅造成地下水的污染，还为周围和下游居民的生活带来严重影响；其次，是空气污染，任何施工都会或多或少的产生灰尘、烟雾等，但是通过采取适当的防护措施是可以减轻和避免的，但我国在这方面却存在严重不足；最后，就是噪声和废弃物的污染，一些施工单位为了赶工期，在夜晚还不间断的施工，使得周围居民得不到很好的休息，而废弃物随意丢弃，久而久之就会对水源、土壤及周围的生物、农作物造成严重影响。
3、建设生态化的水利工程施工系统
3.1优化系统结构。在水利工程施工之前，一定要结合周围的环境，应用生态工程原理进行施工设计，不断的优化创新水利施工的方案，选择能够产生最大生态经济效益的方案，这有这样才能够多角度、多层次的利用自然资源，实现资源利用的最大化，充分吸取西方工业时展的弊端，不要以牺牲环境为代价获取工业的发展。与此同时，确立明确的发展目标，这样才能够在施工的过程中有明确的依据和原则，工程监管人员也要严格监督施工人员操作的规范性，以及是否有违反生态工程原理的做法，实现信息和资源的多元化利用模式。例如，水利工程施工需要炸开山石，散落的石块就可以作为回填的原料，也可以用来填埋沟壑等，更重要的是，我国已经出台了有关土地资源利用的相关政策，极大的解决了部分地区水土流失问题。
3.2生态化的建设与管理。水利工程的施工要想实现生态化的建设与管理就应该首先提高设计人员、管理人员和施工人员的意识，切实的认识到保护生态环境的重要意义，实际上，保护环境就是保护人类自己，不能为了眼前的利益而失去长远的发展目标，尤其是现代工业发展快速的时代，大规模的水利工程建设更应该注重生态化管理模式的建立，将工程的建设与生态建设有机结合在一起，实在自然资源的充分利用及循环利用。其次，就是严格的遵循生态工程原理的基本原则，如同上文阐述的一样，水利工程施工管理人员一定要严格要求每一个人，同时建立完善的监督管理机制，确保水利工程施工对环境的影响减至最低。最后强调以下施工前的准备工作，通过系统的勘察周围的施工环境，对可能存在的任何对环境有伤害的因素进行分析，并提出有效的解决措施，这样就能避免施工时产生不可挽回的错误。
3.3分析施工体系、科学规划布局。随着我国建筑事业的进步，我国目前已经拥有非常先进的管理理念和施工技术，然而，水利工程的建设需要对施工的体系进行系统的分析，和科学的规划布局，尤其是在生态理念的运用方面，笔者将系统管理分为自组织层、监控层和自适应层几个层次，其功能就是通过上层策略对下层策略的指导和制约来首先效益的最大化，而监控层则是达到效益目标至关重要的一环，通过分层控制机制对水利工程施工的生态化管理提供帮助。另一方面，就是要有明确的系统边界，这是为了稳定目前生态环境的有利举措，为了达到明确系统边界的目的，必须有效划分施工范围，根据法规、政策中强调的环境保护条款来对相关环境质量、蓄水总量、土地占用面积、下游用水量等数据进行测定。最后要强调的就是对系统控制变量的识别，就是要根据工程现状及时的调整施工方案，充分考虑各种影响因素，可以运用计算机网络技术对变动的系统参数进行分析，从而调整并制定出最佳的施工方案，对于一些大型的枢纽工程要予以足够的重视，如防空洞、发电站等，确保施工安全及环境安全。
4、结语
传统水利工程在设计方面大多受到技术以及客观条件的限制，因此对于社会实际需求方面比较关注，往往忽略了有关生态方面的问题与原则，从而间接或直接导致水利工程在施工过程中对于周边环境和生态造成了较为严重的污染。随着我国当前社会经济的不断提升以及普通民众环保意识的不断加强，传统水利工程开始追求技术与生态的统一，这样不仅有助于提升对于水资源的开发与利用，同时还能为社会带来更多的生态效益。基于此，本文以“生态水利工程设计方面的基本原则”为主要研究对象，阐释了其安全性与经济性原则、水体内部多样性原则、实现河流生态系统自我修复原则以及水体原生态和生态要素关联性原则共4个方面内容。望本文的研究，能对生态水利工程设计提出具体的、有针对性意义的见解，推动其发展。
关键词：
生态水利工程设计；水体原生态；水体系统自我修复
由于我国地域较为辽阔，水系的分布也呈现出多元化的特征，不同地域、不同水域形态对于水利工程的建设也呈现出不同的要求，导致我国难以制定出较为明确和统一的生态水利工程设计准则。针对现阶段我国生态水利工程在设计方面所要面对的经济型、安全性、生态环境多样性以及生态系统的运营性等特征，水利工程的相关设计和施工操作人员可以从下文所述几个角度来把握其具体的操作原则。
1安全性与经济性原则
作为水利工程的重要分支，生态水利工程应该遵循水利工程最为基本的设计原则，因为只有这样才能保障其作为一项工程在技术上所必需秉承的安全性，从而实现其在最终运行和使用过程中，维护所有使用者的基本安全。水利工程设计师在设计过程中要充分考虑到水流、水体的水质等情况，深入实际去研究和考察水体对于泥沙的堆积和搬运作用、对建筑物的侵蚀作用，准确把握和考虑河道走势等自然定律。对于生态水利工程而言，只有充分把握建设基础的安全性、稳定性、持久性，才能确保其后期发挥自身应有的功能，从而实现以最少的资金投入、获取最多的经济效益和生态效益，完成对于经济性原则的秉承。
2水体内部多样性原则
据有关调查数据显示，一个地区的生物多样性和群落多样性受制于其非生物多样性，也就是说一个地区如果能够实现自然环境的多样化，那么其生物种类也会呈现出多样而丰富的特点，由此构成的生物链也会更加复杂，生态竞争会更为激烈，而这也必然会导致由生物所主要构成的生态系统，能够强有力的适应和地域来自自然界的变化和非常规条件下所引发的自然灾害的侵袭。这样的道理沿用在对生态水利工程的设计上，就意味着如果水利工程所涉及到的水体以及由水体所主导构成的内部环境较为单一，那么围绕其所产生的生物种类在多样性上就会存在一定的缺陷，长此以往将对于生态系统所拥有和保持的基本功能也会逐渐丧失。因此相关设计人员在构建生态水利工程的过程中，要充分考虑到水体附近以及周边区域内的生态环境与水文情况，充分了解与之相关的生物种类及基本生存情况，保障水利工程的新建能够拥有足够丰富的环境条件，将对自然生态的影响降到最低。
3实现河流生态系统自我修复原则
生态水利工程与传统水利工程相比，其除了要维持和保障有关技术方面的基本原则外，还要充分考虑和实现河流系统的生态自我修复功能，也就是要维持生态系统的可持续性发展。因此，设计人员要充分考虑到将人文的力量与自然生态进行有机结合，充分利用和把握生态系统自身所具有的组织和设计功能，实现从大自然环境当中选择适合的物种，组成良好而完备的合力结构。
4水体原生态和生态要素关联性原则
传统水利工程在设计的早期阶段，水利工程往往会将水体依据其不同的功能划分为若干区域，这就间接导致了水体之间生成严重的障碍性存在、无法流通，于是水体之间的不同物质难以得到有效的转换，其与周边自然环境所合力构成的生态系统也会在一定程度上遭到破坏。鉴于此，水利工程的设计人员在进行生态规划时，要充分考虑到生态系统当中各个要素之间的关联性，尽可能保障水体其原有的状态，避免因外界因素的干扰而影响到生态系统的统一性和完整性，从而实现生态水利系统的可持续性发展与运作。生态水利工程作为水利工程的重要分支，其不仅对于中国水利事业的发展拥有重要的作用，同时是构建水体文化、实现生态平衡的重要步骤与手段之一。鉴于此，国家相关水利部门在兴建生态水利工程时应充分把握经济型和安全性、水体内部多样性、实现河流生态系统自我修复以及水体原生态和生态要素关联性4大原则，从而实现生态效益和经济效益的和谐共生，提升我国水利工程建设的质量以及设计水平。
作者：郭勇 单位：沈阳市市政工程设计研究院
参考文献
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