時(shí)間：2023-05-23 09:01:22
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關(guān)鍵詞：環(huán)保；經(jīng)濟(jì)效益；平衡:可持續(xù)發(fā)展
引言
水利工程是一項(xiàng)對(duì)自然界的地表水和地下水進(jìn)行控制，管理，調(diào)配，保護(hù)，開(kāi)發(fā)利用以達(dá)到除害興利的目的而修建的工程。隨著水利工程的發(fā)展，優(yōu)于對(duì)環(huán)境的保護(hù)，生態(tài)水利工程應(yīng)運(yùn)而生。
1生態(tài)水利工程的基本設(shè)計(jì)原則
1.1安全性和經(jīng)濟(jì)性原則
從安全角度來(lái)看，生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)原則務(wù)必要符合水文學(xué)和工程力學(xué)的相關(guān)規(guī)定，確保工程的規(guī)范性，要考慮雨水腐蝕河床侵蝕沖刷的特性，確保工程的安全穩(wěn)固和持久性。在經(jīng)濟(jì)方面要始終保持投入小，風(fēng)險(xiǎn)小，收益大的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1.2空間異質(zhì)性原則
空間異質(zhì)性（spatialheterogeneity）是指生態(tài)學(xué)過(guò)程和格局在空間分布上的不均勻性及其復(fù)雜性，具體就是空間異質(zhì)性一般理解為空間綴塊性（patchness）和梯度(gradient)的總和。而綴塊性則主要強(qiáng)調(diào)綴塊的種類(lèi)組成特征及其空間分布與配置的關(guān)系,比異質(zhì)性在概念上更加具體，空間異質(zhì)性的程度越高，意味著能允許更多的生物生存，這對(duì)于生態(tài)水利工程而言是十分重要的。
1.3生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)原則
與傳統(tǒng)水利工程相比，生態(tài)水利工程還需要在設(shè)計(jì)的時(shí)候充分考慮保護(hù)生態(tài)的自我恢復(fù)原則也就是要維持生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性，因此不能一味用鋼筋混凝土來(lái)建造而是要在大自然的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)人造與“天造”的有機(jī)結(jié)合，這樣不僅僅能取得生態(tài)的保護(hù)以及恢復(fù)方面的成效，還能夠降低成本，降低工程造價(jià)，一舉多得，實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。
1.4調(diào)整式設(shè)計(jì)原則
生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)整是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，生態(tài)的群落的演替，群落多樣性的增加都是需要很長(zhǎng)時(shí)間去完成的。生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)主要是模仿成熟河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，力求最終形成一個(gè)健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)以后，就開(kāi)始了自然生態(tài)演替的動(dòng)態(tài)過(guò)程。生態(tài)的演替是不可控的，它不一定朝著人們所想的方向去發(fā)展，它在時(shí)間和空間上都具有一定的不確定性，因此，對(duì)于調(diào)整型原則，提倡科研人員，管理者，當(dāng)?shù)鼐用竦壬鐣?huì)各方面廣泛參與，共同對(duì)話，協(xié)商，以提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性。
2生態(tài)水利的重要性
2.1滿足人們對(duì)于水資源的需求
水是生命之源，1個(gè)人每天需要喝水2L，早晚洗漱需要6L左右，加上餐飲用水，洗澡，洗衣服，衛(wèi)生間等，1a1個(gè)人大概需540L，也就是0.54t,按地球的人口來(lái)算，每天所要消耗的水資源是1個(gè)很龐大的數(shù)字。而生態(tài)水利在傳統(tǒng)水利的基礎(chǔ)上對(duì)水工物進(jìn)行優(yōu)化，使它更高效，更環(huán)保地服務(wù)于人們。如果不對(duì)水加以調(diào)控，那么人們所需要的水的來(lái)源將會(huì)成為巨大的問(wèn)題，生態(tài)水利的優(yōu)勢(shì)在于其比傳統(tǒng)水利更加注重于未來(lái)，在自然界和人們每日所需之間做出一種平衡。
2.2拯救被破壞的生態(tài)環(huán)境
隨著工業(yè)的發(fā)展，地球的環(huán)境變得越來(lái)越不容樂(lè)觀，從1984年英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，到1985年美國(guó)科學(xué)家證實(shí)南極上空存在臭氧洞，人類(lèi)環(huán)境問(wèn)題已發(fā)展到當(dāng)代環(huán)境問(wèn)題階段。在全球范圍內(nèi)出現(xiàn)了不利于人類(lèi)生存和發(fā)展的征兆，比如酸雨，霧霾等。水資源短缺在全球范圍內(nèi)普遍發(fā)生，因?yàn)槿祟?lèi)的活動(dòng)，特別是大規(guī)模的治河工程，導(dǎo)致生態(tài)種類(lèi)越來(lái)越單一化，水同樣也是動(dòng)物們的生命之本，而生態(tài)水利的目標(biāo)就是恢復(fù)群落的生物多樣性，我相信將來(lái)的某一天，在河流的兩畔不再是鋼筋水泥做成的大壩，而是被鳥(niǎo)語(yǔ)花香圍繞著的人工建筑。
3結(jié)語(yǔ)
傳統(tǒng)水利工程以建設(shè)水工建筑物為手段，改造和控制河流，滿足人們防洪和水資源利用等多種需求，而隨著人們時(shí)代的進(jìn)步，人們意識(shí)到河流不僅僅是可供開(kāi)發(fā)的資源，更是生命的載體。生態(tài)水利工程作為一門(mén)新興學(xué)科，旨在尋求社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與自然環(huán)境保護(hù)的平衡點(diǎn)，隨著人們對(duì)人與自然和諧發(fā)展認(rèn)識(shí)的逐漸加深，生態(tài)水利工程的發(fā)展前景將不可限量。
參考文獻(xiàn)
[1]李維俊.淺談生態(tài)水利發(fā)展現(xiàn)狀[J].內(nèi)蒙古水利,2014(72).
[2]董哲仁.生態(tài)水利工程原理與技術(shù)[J].中國(guó)水利水電出版社,2007.
關(guān)鍵詞：水利工程 規(guī)劃設(shè)計(jì) 基本原則
中圖分類(lèi)號(hào)：TV212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（c）-0161-01
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷快速發(fā)展，水利事業(yè)對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)而言發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，無(wú)論是對(duì)于農(nóng)村水利，還是城市水利，其不僅會(huì)影響到地區(qū)的安全，防止災(zāi)害發(fā)生，而且也能夠?yàn)榈貐^(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供足夠的幫助。鑒于水利事業(yè)的重要性，水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)就必須嚴(yán)格按照科學(xué)的理念開(kāi)展，從而確保各項(xiàng)水利工程能夠帶來(lái)必要的作用。對(duì)于科學(xué)理念的遵循就是要求在設(shè)計(jì)當(dāng)中嚴(yán)格按照相應(yīng)的原則，從而很好的完成相應(yīng)的樹(shù)立工程?？偟膩?lái)說(shuō)，水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本原則包括著如下幾個(gè)部分。
1 確保水利工程規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)性和安全性
就水利工程自身而言，其所包含的要素眾多，是一項(xiàng)較為復(fù)雜與龐大的工程，不僅包括著防止洪澇災(zāi)害、便于農(nóng)田灌溉、支持公民的飲用水等要素，也包括著保障電力供應(yīng)、物資運(yùn)輸?shù)确矫娴囊?，因此?duì)于水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)該從總體層面入手。在科學(xué)的指引下，水利工程規(guī)劃除了要發(fā)揮出其做大的效應(yīng)，也需要將水利科學(xué)及工程科學(xué)的安全性要求融入到規(guī)劃當(dāng)中，從而保障所修建的水利工程項(xiàng)目具有足夠的安全性保障，在抗擊洪澇災(zāi)害、干旱、風(fēng)沙等方面都具有較為可靠的效果。對(duì)于河流水利工程而言，由于涉及到河流侵蝕、泥沙堆積等方面的問(wèn)題，水利工程就更需進(jìn)行必要的安全性措施。除了安全性的要求之外，水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)也要考慮到建設(shè)成本的問(wèn)題，這就要求水利工程構(gòu)建組織對(duì)于成本管理、風(fēng)險(xiǎn)控制、安全管理等都具有十分清晰的了解，從而將這些要素進(jìn)行整合，得到一個(gè)較為完善的經(jīng)濟(jì)成本控制方法，使得水利工程的建設(shè)資金能夠投放到最需要的地方，杜絕浪費(fèi)資金的狀況出現(xiàn)。
2 保護(hù)河流水利工程的空間異質(zhì)的原則
河流水利工程的建設(shè)也需要將河流的生物群體進(jìn)行考慮，而對(duì)于生物群體的保護(hù)也就構(gòu)成了河流水利工程規(guī)劃的空間異質(zhì)原則。所謂的生物群體也就是指在水利工程所涉及到的河流空間范圍內(nèi)所具有的各類(lèi)生物，其彼此之間的互相影響，并在同外在環(huán)境形成默契的情況下進(jìn)行生活，最終構(gòu)成了較為穩(wěn)定的生物群體。河流作為外在的環(huán)境，實(shí)際上其存在也必須與內(nèi)在的生物群體的存在相融合，具有系統(tǒng)性的體現(xiàn)，只有維護(hù)好這一系統(tǒng)，水利工程項(xiàng)目的建設(shè)才能夠達(dá)到其有效性。作為一種人類(lèi)的主觀性的活動(dòng)，水利工程建設(shè)將不可避免的會(huì)對(duì)整個(gè)生態(tài)環(huán)境造成一定的影響，使得河流出現(xiàn)非連續(xù)性，最終可能帶來(lái)不必要的破壞。因此，在進(jìn)行水利工程規(guī)劃的時(shí)候，有必要對(duì)空間異質(zhì)加以關(guān)注。盡管多數(shù)水利工程建設(shè)并非聚焦于生態(tài)目標(biāo)，而是為了催進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，但在建設(shè)當(dāng)中同樣要注意對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，從而確保所構(gòu)建的水利工程符合可持續(xù)發(fā)展的道路。當(dāng)然，這種對(duì)于異質(zhì)空間保護(hù)的思考，有必要對(duì)河流的特征及地理面貌等狀況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，從而確保所指定的具體水利工程規(guī)劃能夠切實(shí)滿足當(dāng)?shù)氐男枰?/p>
3 水利工程規(guī)劃要注重自然力量的自我調(diào)節(jié)原則
就傳統(tǒng)意義上的樹(shù)立工程而言，對(duì)于自然在水里工程中的作用力的關(guān)注是極大的，很多項(xiàng)目的開(kāi)展得益于自然力量，而并非人力。伴隨著現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備的使用，不少水利項(xiàng)目的建設(shè)都寄希望于使用先進(jìn)的機(jī)器設(shè)備來(lái)對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行控制，但效果往往并非很好。因此，在具體的水利工程建設(shè)中，必須將自然的力量結(jié)合到具體的工程規(guī)劃當(dāng)中，從而在最大限度的維護(hù)原有地理、生態(tài)面貌的基礎(chǔ)上，進(jìn)行水利工程建設(shè)。當(dāng)然，對(duì)于自然力量的運(yùn)用也需要進(jìn)行大量的研究，不僅需要對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)面貌等狀況進(jìn)行較為徹底的研究，而且也要在建設(shè)過(guò)程中竭力維護(hù)好當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)情況，并且防止外來(lái)物種對(duì)原有生態(tài)進(jìn)行入侵。事實(shí)上，大自然都有自我恢復(fù)功能，而水利工程作為一項(xiàng)人為的工程項(xiàng)目，其對(duì)于當(dāng)?shù)氐牡乩砻婷策M(jìn)行的改善也必然會(huì)通過(guò)大自然的力量進(jìn)行維護(hù)，這就要求所建設(shè)的水利工程必須將自身的一系列特質(zhì)與自然進(jìn)化要求相融合，從而在長(zhǎng)期的自然演化過(guò)程中，將自身也逐步融合成為大自然的一部分，有利于水利項(xiàng)目可以長(zhǎng)期為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展服務(wù)。
4 對(duì)地域景觀進(jìn)行必要的維護(hù)與建設(shè)
地域景觀的維護(hù)與建設(shè)也是水利工程規(guī)劃的重要組成部分，而這也要求所進(jìn)行的設(shè)計(jì)必須從長(zhǎng)期性角度入手，將水利工程的實(shí)用性與美觀性加以結(jié)合。事實(shí)上，在建設(shè)過(guò)程中，不可避免的會(huì)對(duì)原有景觀進(jìn)行一定的破壞，這在注意破壞的度的同時(shí)，也需要將水利工程的后期完善策略相結(jié)合，也即在工程建設(shè)后期或使用和過(guò)程中，對(duì)原有的景觀進(jìn)行必要的恢復(fù)。當(dāng)然，整個(gè)水利工程的建設(shè)應(yīng)該以盡可能的不破壞原有景觀的基礎(chǔ)之上進(jìn)行開(kāi)展，但不可避免的破壞也要將其寫(xiě)入建設(shè)規(guī)劃當(dāng)中。另外，水利工程建設(shè)本身就要可能具有較好的美觀性，而這也能夠?yàn)榈赜蚓坝^提供一定的補(bǔ)充。總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于經(jīng)管的維護(hù)應(yīng)該盡可能從較小的角度入手，這樣既能保障所建設(shè)的水利工程具備詳盡性的特征，而且也可以確保每一項(xiàng)小的工程獲得很好的完工。值得一提的是，整個(gè)水利工程所涉及到的景觀維護(hù)與補(bǔ)充問(wèn)題都需要進(jìn)行嚴(yán)格的評(píng)價(jià)，從而確保所提供的景觀不會(huì)對(duì)原有的生態(tài)、地理面貌發(fā)生破壞，而這種評(píng)估工作也需要涵蓋著整個(gè)水利工程范圍，并有必要向外進(jìn)行拓展，確保評(píng)價(jià)的完備性。
5 水利工程規(guī)劃應(yīng)遵循一定的反饋原則
水利工程設(shè)計(jì)主要是模仿成熟的河流水利工程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，力求最終形成一個(gè)健康、可持續(xù)的河流水利系統(tǒng)。在河流水利工程項(xiàng)目執(zhí)行以后，就開(kāi)始了一個(gè)自然生態(tài)演替的動(dòng)態(tài)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程并不一定按照設(shè)計(jì)預(yù)期的目標(biāo)發(fā)展，可能出現(xiàn)多種可能性。針對(duì)具體一項(xiàng)生態(tài)修復(fù)工程實(shí)施以后，一種理想的可能是監(jiān)測(cè)到的各變量是現(xiàn)有科學(xué)水平可能達(dá)到的最優(yōu)值，表示水利工程能夠獲得較為理想的使用與演進(jìn)效果；另一種差的情況是，監(jiān)測(cè)到的各生態(tài)變量是人們可接受的最低值。在這兩種極端狀態(tài)之間，形成了一個(gè)包絡(luò)圖。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：市政給排水系統(tǒng) 管線設(shè)計(jì)防洪排澇污水處理
中圖分類(lèi)號(hào)：S276 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
隨著城市的快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐也必須跟上城市發(fā)展的腳步，城市中的市政道路給排水工程就顯得越來(lái)越重要。城市排水工程設(shè)計(jì)，應(yīng)從城市近、遠(yuǎn)期發(fā)展考慮，根據(jù)管段所在區(qū)域與周邊區(qū)域的關(guān)系，地表水系、污水處理廠位置，結(jié)合排水現(xiàn)狀及規(guī)劃的雨水、污水排放方向，并考慮排水區(qū)域內(nèi)上、下游管段的銜接、匯水服務(wù)面積的劃分道路的豎向設(shè)計(jì)、用地標(biāo)高等。多數(shù)城市排水規(guī)劃都滯后于城市建設(shè)，因此，對(duì)市政排水工程設(shè)計(jì)進(jìn)行研究具有重要的意義。
一、市政排水工程設(shè)計(jì)原則
排水工程設(shè)計(jì)應(yīng)在城市排水工程專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃指導(dǎo)下進(jìn)行，根據(jù)專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃的設(shè)計(jì)成果對(duì)所實(shí)施的市政排水項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循以下要求：
（1）布置管渠系統(tǒng)，劃分匯水流域面積，確定排水方向及出路。
（2）安排好控制點(diǎn)的高程 應(yīng)根據(jù)城市道路豎向設(shè)計(jì)，保證匯水面積內(nèi)的水都能自流排出。
（3）正確采用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，污水排放量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)降雨重現(xiàn)期、地面集水時(shí)間和徑流系數(shù)，暴雨強(qiáng)度公式的采用等。
（4）管道的設(shè)計(jì)坡度和埋深根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范、道路縱坡和外部排水條件確定，在滿足排水要求的前提下盡可能減少管渠埋深。
二、近期與遠(yuǎn)期結(jié)合
排水工程設(shè)計(jì)既要考慮近期城市建設(shè)的要求，又要考慮城市發(fā)展后上、下游的銜接及排水需要。雨水、污水管道的管徑、管道埋深等問(wèn)題，是排水工程設(shè)計(jì)近期與遠(yuǎn)期銜接的關(guān)鍵；如果管道的管徑設(shè)計(jì)偏大或偏小，埋深過(guò)深或較淺，將直接影響到排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
三、實(shí)例分析
3．1項(xiàng)目概況
該城市地勢(shì)坡度較緩，坡向東北，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)，該區(qū)的暴雨強(qiáng)度公式為 q=1686(1+0.77lgp)/(t+8)0.72,徑流系數(shù)￠=0.6，在城市的東部有一條從西南至東北的河流，還有一條在城市的中部，由西南到東北的鐵路，將城市分成兩個(gè)區(qū)，其中Ⅰ區(qū)的人口密度為380人/公頃，污水量標(biāo)準(zhǔn)為140升/人?日，Ⅱ區(qū)的人口密度為 430人/公頃，污水量標(biāo)準(zhǔn)為130升/人?日。該城市共有三家工廠，在Ⅰ區(qū)有丙一家工廠，在Ⅱ區(qū)有甲、乙兩家工廠。綜合工業(yè)企業(yè)與公共建筑的排水量和水質(zhì)資料地質(zhì)資料、受納水體水文資料、城市氣溫資料、城市各區(qū)中各類(lèi)地面與屋面的比例（%）等技術(shù)參數(shù)。設(shè)計(jì)出水水質(zhì)：污水處理后，其水質(zhì)至少達(dá)到二級(jí)處理標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)滿足：SS 40mg/l；COD 60mg/l；BOD30mg/l。
2.2 排水工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)
2.2.1污水工程方案
（1）合流制排水系統(tǒng)：該系統(tǒng)是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水混合在同一個(gè)管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是在臨河岸邊建造一條截流干管，同時(shí)在合流干管與截流干管相交前或相交處設(shè)置溢流井，并在截流干管下游設(shè)置污水處理廠。
此排水系統(tǒng)克服了原有排水系統(tǒng)將排除的混合污水不經(jīng)處理就直接就近排入水體的缺點(diǎn)，但仍有部分混合污水未經(jīng)處理直接排放，成為水體的污染源而使水體遭受污染，這是它的嚴(yán)重缺點(diǎn)。
（2）分流制排水系統(tǒng)：該系統(tǒng)是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩個(gè)或兩個(gè)以上各自獨(dú)立的管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)。由于排除雨水方式的不同，分流制排水系統(tǒng)又分為完全分流制（具有污水排水系統(tǒng)和雨水排水系統(tǒng)）和不完全分流制（只具有污水排水系統(tǒng)）排水系統(tǒng)
2.2.2排水工程一般規(guī)定
（1）管道系統(tǒng)布置要符合地形趨勢(shì)，一般宜順坡排水，取短捷路線每段管道均應(yīng)劃給適宜的服務(wù)面積 匯水面積劃分除依據(jù)明確的地形外，在平坦地區(qū)要考慮與各毗鄰系統(tǒng)的合理分擔(dān)。
（2）盡量避免或減少管道穿越不容易通過(guò)的地帶和構(gòu)筑物，如高地、河道、鐵路、地下鐵道等當(dāng)必須穿越時(shí)，需采取必要的處理或交叉措施，以保證順利通過(guò)。
（3）安排好控制點(diǎn)的高程。
（4）查清沿線遇到的一切地下管線，準(zhǔn)確掌握它們的位置和高程，安排好設(shè)計(jì)管道與它們的平行距離，處理好設(shè)計(jì)管道與它們的豎向交叉。
（5）管道在坡度驟然變陡處，可由大管徑變?yōu)樾」軓健．?dāng)D=200~300毫米時(shí)，只能按生產(chǎn)規(guī)格減小一級(jí)。當(dāng) D≥400 毫米時(shí)，應(yīng)根據(jù)水力計(jì)算確定，但減小不得超過(guò)二級(jí)。管道坡度的改變應(yīng)盡可能徐緩，避免流速驟降，導(dǎo)致淤積。
（6）同直徑及不同直徑管道在檢查井內(nèi)連接，一般采用管頂平接，不同直徑管道也可采用設(shè)計(jì)水面平接，但在任何情況下進(jìn)水管底不得低于出水管底。
（7）流量很小而地形又較平坦的上游支線，一般可采用非計(jì)算管段，即采用最小管徑，按最小坡度控制。
2.2.3設(shè)計(jì)步驟
根據(jù)確定的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行管道設(shè)計(jì)，主要步驟如下：（1）在適當(dāng)比例的、并繪有規(guī)劃總圖的地形圖上，按地形并結(jié)合排水規(guī)劃布置管道系統(tǒng)，規(guī)劃排水區(qū)域。（2）根據(jù)管道綜合布置，確定干支現(xiàn)在道路（或規(guī)劃路）橫斷面和平面上的位置，確定井位及每一管段長(zhǎng)度，并繪制平面圖。（3）根據(jù)電算程序要求，確定控制管的高程、編號(hào)、管段長(zhǎng)度，匯水面積及上游接管數(shù)。（4）進(jìn)行水力計(jì)算，確定管道斷面，縱坡及高程，并繪制縱斷面圖。
2.2.4雨水工程方案
（1）雨水管一般規(guī)定：1)重力流管道按滿流計(jì)算，并應(yīng)考慮排放水體水位頂托的影響。2)管道流時(shí)最小設(shè)計(jì)流速一般不小于0.75 米 /秒，如起始管段地形非常平坦，最小設(shè)計(jì)流速可減小到0.6米/秒。最大允許流速同污水管道一致。3)最小管徑和最小坡度：雨水管與合流管不論在街坊和廠區(qū)內(nèi)或在街道下，最小管徑均為 300 毫米，最小設(shè)計(jì)坡度為0.002。
（2）雨水管道水力計(jì)算的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：
1)設(shè)計(jì)充滿度：雨水中主要含有泥砂等無(wú)機(jī)物質(zhì)，不同于污水的性質(zhì)，加以暴雨徑流量大，而相應(yīng)較高設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的暴雨強(qiáng)度的降雨歷時(shí)一般不會(huì)很長(zhǎng)，故管道設(shè)計(jì)充滿度按滿流考慮。
2)設(shè)計(jì)流速：為避免雨水所夾帶的泥砂等無(wú)機(jī)物質(zhì)在管渠內(nèi)沉淀下來(lái)而堵塞管道，《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：滿流時(shí)管道內(nèi)最小流速應(yīng)0.75m/s，明渠內(nèi)最小流速應(yīng) 0.4m/s。為防止管壁受到?jīng)_刷而損壞，影響及時(shí)排放，規(guī)范 規(guī)定，金屬管道最大流速為10m/s，非金屬管最大流速為5m/s。
3)最小管徑和最小設(shè)計(jì)流速：雨水管道的最小管徑為 300mm，相應(yīng)的最小坡度為3。
4)最大埋深和最小埋深：a)必須防止管壁因地面荷載受到破壞，為此管頂部需有一定厚度的覆土。(b)必須滿足街道連接管在銜接上的要求。這三個(gè)數(shù)值中的最大一個(gè)數(shù)值就是以管道的允許最小覆土厚度一般在干燥土壤中，最大埋深不超過(guò) 7- 8m，在多水、流砂、石灰?guī)r地層中，不超過(guò)5m。
2.3 排水工程方案設(shè)計(jì)
從環(huán)境保護(hù)方面來(lái)看，采用截流式合流制的城市，水體仍然遭受污染，甚至達(dá)到不能容忍的程度。采用分流制的城市，初雨徑流未加處理就直接排入水體，會(huì)對(duì)城市水體造成污染。盡管如此，分流制較靈活，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，一般又能符合城市衛(wèi)生的要求，所以在國(guó)內(nèi)外獲得了較廣泛的應(yīng)用。
從造價(jià)方面看，合流制排水管道的造價(jià)比完全分流制一般要低20%-40%，可是合流制的泵站和污水廠卻比分流制的造價(jià)要高。
從維護(hù)管理方面來(lái)看，分流制系統(tǒng)可以保持管內(nèi)的流速，不致發(fā)生沉淀。同時(shí)，流入污水廠的水量和水質(zhì)比合流制變化小得多，污水廠的運(yùn)行易于控制。
經(jīng)過(guò)各方面的比較，本項(xiàng)設(shè)計(jì)采用完全分流制排水系統(tǒng)，且地形坡度適中，以此采用截流式布置。
污水工程：根據(jù)實(shí)際地形，依據(jù)排水工程的一般規(guī)定，擬定兩套排水方案，由于城市中部的坡度傾于北和南，不同處就在于污水干管為局部排放和整體排放兩種走向。
管道的布置方案應(yīng)在同等條件和深度下進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇最佳方案。兩個(gè)方案的污水管道系統(tǒng)都采用截流式布置。
方案一：由于城市地形西南高，東北低，所以污水廠及出水口設(shè)在城市東北部，使所有污水盡量靠重力排出。主干管平行于河流布置，干管垂直于河流布置，有一處管線穿越鐵路。
方案二：污水廠及出水口位置不變，Ⅰ區(qū)的局部地區(qū)依靠Ⅱ區(qū)的干管排出，主干管平行于河流布置，有兩處管線穿越鐵路。
電算數(shù)據(jù)及結(jié)果如下：
第一套總造價(jià)：1321.41萬(wàn)元無(wú)泵站
第二套總造價(jià)：1630.10萬(wàn)元無(wú)泵站
經(jīng)過(guò)比較，第一套方案只穿一次鐵路，且造價(jià)低，故選擇第一套方案
雨水工程：
依據(jù)雨水管布置原則，就近排放，能通暢及時(shí)地排走城鎮(zhèn)和工廠面積內(nèi)的雨水。
3 結(jié)束語(yǔ)
城市市政排水工程的設(shè)計(jì)，應(yīng)以排水專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃為設(shè)計(jì)依據(jù)，在城市排水專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃設(shè)計(jì)成果指導(dǎo)下進(jìn)行 結(jié)合現(xiàn)狀、近期、遠(yuǎn)期幾者的關(guān)系，分析現(xiàn)有的資料和城市的發(fā)展，充分考慮近期、遠(yuǎn)期的結(jié)合，合理采用符合本項(xiàng)目工程的設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)參數(shù)，正確劃分流域范圍匯水面積，合理設(shè)計(jì)管徑大小和管道埋深。市政排水工程的合理設(shè)計(jì)，是城市排水系統(tǒng)能夠有效運(yùn)行的前提，只有在排水工程合理設(shè)計(jì)的前提下，環(huán)境才能得到有效的保護(hù)，才能獲得良好的社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：生態(tài) 水利 工程 設(shè)計(jì) 原則
水利工程對(duì)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的巨大作用勿庸置疑。但是也必須看到水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)造成了不同程度的干擾【1】。水利工程對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的脅 迫主要表現(xiàn)在兩方面：一是自然河流的渠道化。包括平面布置上的河流形態(tài)直線化，即將蜿蜒曲折的天然河流改造成直線或折線型的人工河流。包括河道橫斷面幾何 規(guī)則化，即把自然河流的復(fù)雜形狀變成梯形、矩形及弧形等規(guī)則幾何斷面。還包括河床和邊坡材料的硬質(zhì)化，即渠道的邊坡及河床采用混凝土、砌石等硬質(zhì)材料。二 是指自然河流的非連續(xù)化。筑壩是順?biāo)鞣较虻暮恿鞣沁B續(xù)化，流動(dòng)的河流生態(tài)系統(tǒng)變成了相對(duì)靜止的人工湖，流速、水深、水溫及水流邊界條件都發(fā)生了重大變 化。庫(kù)區(qū)內(nèi)原來(lái)的森林、草地或農(nóng)田統(tǒng)統(tǒng)淹沒(méi)水底。陸生動(dòng)物被迫遷徙。水庫(kù)形成后也改變了原來(lái)河流營(yíng)養(yǎng)鹽輸移轉(zhuǎn)化的規(guī)律。由于水庫(kù)截留河流的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，氣溫 較高時(shí)，促使藻類(lèi)在水體表層大量繁殖，產(chǎn)生水華現(xiàn)象。藻類(lèi)蔓延遮蓋住大植物的生長(zhǎng)使之萎縮，而死亡的藻類(lèi)沉入水底，在那里腐爛的同時(shí)還消耗氧氣。溶解氧含 量低的水體會(huì)使水生生物“窒息而死”。由于水庫(kù)的水深高于河流，在深水處陽(yáng)光微弱，光合作用也弱，導(dǎo)致水庫(kù)的生態(tài)系統(tǒng)比河流的生物生產(chǎn)量低，相對(duì)要脆弱， 自我恢復(fù)能力弱。河流泥沙在水庫(kù)淤積，而壩下清水下泄又加劇了對(duì)河道的沖蝕，這些變化都大幅度改變了生境。由于靠水庫(kù)進(jìn)行人工徑流調(diào)節(jié)，改變了自然河流年 內(nèi)豐枯的水文周期規(guī)律，即改變了原來(lái)隨水文周期變化形成脈沖式河流走廊生態(tài)系統(tǒng)的基本狀況。最后，眾所周知，不設(shè)魚(yú)道的大壩對(duì)于洄游魚(yú)類(lèi)是致命的屏障。另 一類(lèi)非連續(xù)化是由于河流兩岸建設(shè)的防洪堤造成的側(cè)向水流的非連續(xù)性。堤防妨礙了汛期主流與岔流之間的溝通，阻止了水流的橫向擴(kuò)展。堤防把干流與灘地和洪泛 區(qū)隔離，使岸邊地帶和洪泛區(qū)的棲息地發(fā)生改變。原來(lái)可能擴(kuò)散到灘地和洪泛區(qū)的水、泥沙和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，被限制在堤防以?xún)?nèi)的河道內(nèi)，植被面積明顯減少。魚(yú)類(lèi)無(wú)法 進(jìn)入灘地產(chǎn)卵和覓食，也失去了避難所。魚(yú)類(lèi)、無(wú)脊椎動(dòng)物等會(huì)減少，導(dǎo)致灘區(qū)和洪泛區(qū)的生態(tài)功能退化。
概況地講，被改造過(guò)的河流生 態(tài)系統(tǒng)是由三個(gè)子系統(tǒng)組成。即：由動(dòng)物、植物和微生物組成的生命系統(tǒng)，這是生態(tài)系統(tǒng)的主體。廣義的水文系統(tǒng)，包括地表和地下水體、土地、氣候系統(tǒng)等。再有 就是工程設(shè)施系統(tǒng)，這是人類(lèi)改造河流的結(jié)果。后面兩個(gè)子系統(tǒng)組成生境，是生命支持系統(tǒng)。由于水利工程系統(tǒng)改變了河流形態(tài)，水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行又改變了原有的水文 規(guī)律，造成河流生態(tài)系統(tǒng)的生境變化，其結(jié)果可能造成河流生態(tài)系統(tǒng)生物群落多樣性的下降，使生態(tài)系統(tǒng)退化。
對(duì)于水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫，應(yīng)該采取正視而不是回避的態(tài)度。傳統(tǒng)意義上的水利工程學(xué)作為一門(mén)重要的工程學(xué)科，以建設(shè)水工建筑物為手段，目的是改造和控制河流，以滿足人們 防洪和水資源利用等多種需求?，F(xiàn)代科學(xué)發(fā)展使我們認(rèn)識(shí)到，傳統(tǒng)意義上的水利工程學(xué)在力圖滿足人的需求時(shí)，卻在不同程度上忽視了河流生態(tài)系統(tǒng)本身的需求。而 河流生態(tài)系統(tǒng)的功能退化，也會(huì)給人們的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益帶來(lái)?yè)p害。未來(lái)的水利工程在權(quán)衡社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求與生態(tài)系統(tǒng)健康需求這二者關(guān)系方面，似應(yīng)強(qiáng)調(diào)水利工程在滿足人 類(lèi)社會(huì)需求的同時(shí)，兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)性。從學(xué)科發(fā)展角度看，現(xiàn)在的水利工程學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)主要是工程力學(xué)和水文學(xué)，水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)主要對(duì)象 是水文系統(tǒng)，往往忽視生命系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題。學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)吸收生態(tài)學(xué)的理論及方法，促進(jìn)水利工程學(xué)與生態(tài)學(xué)的交叉融合，用以改進(jìn)和完善水 利工程的規(guī)劃及設(shè)計(jì)理論，形成水利工程學(xué)的新的學(xué)科分支－生態(tài)水利工程學(xué)（Eco-Hydraulic Engineering）。生態(tài) 水利工程學(xué)作為水利工程學(xué)的一個(gè)新的分支，是研究水利工程在滿足人類(lèi)社會(huì)需求的同時(shí)，兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)健康與可持續(xù)性需求的原理與技術(shù)方法的工程學(xué)【2】 【3】。生態(tài)水利工程的內(nèi)涵是：對(duì)于新建工程，是指進(jìn)行傳統(tǒng)水利建設(shè)的同時(shí)（如治河、防洪工程），兼顧河流生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)。對(duì)于已建工程，則是對(duì)于被嚴(yán) 重干擾河流重點(diǎn)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。
生態(tài)水利工程將與傳統(tǒng)治污技術(shù)、清潔生產(chǎn)（生態(tài)產(chǎn)業(yè)）以及環(huán)境立法和資源管理一起，成為河流生態(tài)建 設(shè)的主要手段之一。圖1表示了生態(tài)水利工程在河流生態(tài)建設(shè)中的地位。圖中右側(cè)表示人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然河流生態(tài)系統(tǒng)的干擾過(guò)程，左側(cè)表示人類(lèi)活動(dòng)對(duì)擾的河流 生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)過(guò)程。
這里討論的生態(tài)水利工程學(xué)的基本原則也是生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本原則，筆者試歸納為以下五項(xiàng)內(nèi)容。
1．工程安全性和經(jīng)濟(jì)性原則
生態(tài)水利工程是一種綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)以及旅游等需求，也要兼顧生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性的需求。 生態(tài)水利工程既要符合水利工程學(xué)原理，也要符合生態(tài)學(xué)原理。生態(tài)水利工程的工程設(shè)施必須符合水文學(xué)和工程力學(xué)的規(guī)律，以確保工程設(shè)施的安全、穩(wěn)定和耐久 性。工程設(shè)施必須在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，能夠承受洪水、侵蝕、風(fēng)暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學(xué)原理進(jìn)行河流縱、橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考 慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征，動(dòng)態(tài)地研究河勢(shì)變化規(guī)律，保證河流修復(fù)工程的耐久性。
對(duì)于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì) 合理性分析，應(yīng)遵循風(fēng)險(xiǎn)最小和效益最大原則。由于對(duì)生態(tài)演替的過(guò)程和結(jié)果事先難以把握，生態(tài)水利工程往往帶有一定程度的風(fēng)險(xiǎn)。這就需要在規(guī)劃設(shè)計(jì)中需要進(jìn) 行方案比選，更要重視生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。另外，充分利用河流生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)規(guī)律，是力爭(zhēng)以最小的投入獲得最大產(chǎn)出的合理技術(shù)路線。
2.提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則
有關(guān)生物群落研究的大量資料表明，生物群落多樣性與非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性（spacial heterogeneity）存在正相關(guān) 關(guān)系。這里所說(shuō)的“生物群落”是指在特定的空間和特定的生境下，由一定生物種類(lèi)組成，與環(huán)境之間相互影響、相互作用，具有一定結(jié)構(gòu)和特定功能的生物集合 體。一般所說(shuō)的“生物群落多樣性”指生物群落的結(jié)構(gòu)與功能的多樣性。實(shí)際上，生物群落多樣性問(wèn)題是在物種水平上的生物多樣性。
非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性與生物群落多樣性的關(guān)系反映了非生命系統(tǒng)與生命系統(tǒng)之間的依存和耦合關(guān)系。一個(gè)地區(qū)的生境空間異質(zhì)性越高，就意味著創(chuàng)造了多樣的小生 境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環(huán)境變得單調(diào)，生物群落多樣性必然會(huì)下降，生物群落的性質(zhì)、密度和比例等都會(huì)發(fā)生變化，造成生態(tài)系統(tǒng)的某種 程度的退化。
河流生態(tài)系統(tǒng)生境的主要特點(diǎn)是：水－陸兩相和水－氣兩相的聯(lián)系緊密性；上中下游的生境異質(zhì)性；河流縱向的蜿蜒性；河 流橫斷面形狀的多樣性；河床材料的透水性等。水－陸兩相和水－氣兩相的緊密關(guān)系，形成了較為開(kāi)放的生境條件；上中下游的生境異質(zhì)性，造就了豐富的流域生境 多樣化條件；河流縱向的蜿蜒性形成了急流與緩流相間；河流的橫斷面形狀多樣性，表現(xiàn)為深潭與淺灘交錯(cuò)；河床材料的透水性為生物提供了棲息所。由于河流形 態(tài)異質(zhì)性形成了在流速、流量、水深、水溫、水質(zhì)、水文脈沖變化、河床材料構(gòu)成等多種生態(tài)因子的異質(zhì)性，造就了豐富的生境多樣性，形成了豐富的河流生物群落 多樣性。所以說(shuō)，提高河流形態(tài)異質(zhì)性是提高生物群落多樣性的重要前提之一【4】。
由于人類(lèi)活動(dòng)，特別是大規(guī)模治河工程的建設(shè)，造 成自然河流的渠道化及河流非連續(xù)化，使河流生境在不同程度上單一化，引起河流生態(tài)系統(tǒng)的不同程度的退化。生態(tài)水利工程的目標(biāo)是恢復(fù)或提高生物群落的多樣 性，但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進(jìn)魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)和其它生物物種，生態(tài)水利工程的重點(diǎn)應(yīng)該是盡可能提高河流形態(tài)的異質(zhì)性，使其符合自然河 流的地貌學(xué)原理，為生物群落多樣性的恢復(fù)創(chuàng)造條件。
在確定河流生態(tài)修復(fù)目標(biāo)以后，就應(yīng)該對(duì)于河流地貌歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行勘查和評(píng)估。 包括河流與相關(guān)濕地、湖泊的形狀與構(gòu)成、水下地形勘測(cè)、水位變化幅度、河流平面彎曲度、河流橫斷面形狀及河床材料、急流與深潭比例、河床的穩(wěn)定性及淤積及 侵蝕狀況等，建立河流地貌數(shù)據(jù)庫(kù)。河流生物調(diào)查，包括植物、魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)、兩棲動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物等的物種分布地圖以及規(guī)模和存量，建立生物資源數(shù)據(jù)庫(kù)。遙感 技術(shù)和地理信息系統(tǒng)（GIS）是水文、河流地貌和生物調(diào)查的有力工具。
關(guān)鍵的工作步驟是在以上兩種調(diào)查工作的基礎(chǔ)上，確定環(huán)境因 子與生物因子的相關(guān)關(guān)系，必要時(shí)建立某種數(shù)學(xué)模型。河流環(huán)境因子包括河流河勢(shì)、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質(zhì)、水溫、泥沙、營(yíng)養(yǎng)鹽的遷移轉(zhuǎn) 化、水文周期變化等。研究的內(nèi)容包括：調(diào)查單個(gè)生物因子的基本需求，評(píng)估各種生物因子的相互關(guān)系和制約條件，對(duì)于“關(guān)鍵種”或標(biāo)志性生物的環(huán)境因子進(jìn)行分 類(lèi)和評(píng)估。需要強(qiáng)調(diào)的是，在眾多的環(huán)境因子中，識(shí)別那些對(duì)于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能具有重要意義的環(huán)境因子，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行河流地貌學(xué)設(shè)計(jì)和生物棲息地設(shè)計(jì)。
3．生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自我恢復(fù)原則
有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能的討論始于上世紀(jì)60年代，以后有不同學(xué)科的眾多學(xué)者涉足這個(gè)領(lǐng)域。以各種不同形式構(gòu)成的自組織功能，是自然生態(tài)系統(tǒng)的重要特征。
生態(tài)學(xué)用自組織功能來(lái)解釋物種分布的豐富性現(xiàn)象，也用來(lái)說(shuō)明食物網(wǎng)隨時(shí)間的發(fā)展過(guò)程。生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。自組織的機(jī)理是物種 的自然選擇，也就是說(shuō)某些與生態(tài)系統(tǒng)友好的物種，能夠經(jīng)受自然選擇的考驗(yàn)，尋找到相應(yīng)的能源和合適的環(huán)境條件。在這種情況下，生境就可以支持一個(gè)能具有足 夠數(shù)量并能進(jìn)行繁殖的種群。自組織功能原理與達(dá)爾文的進(jìn)化論有相似之處，只是研究的尺度不同而已。達(dá)爾文的進(jìn)化論研究是在地球生物圈所有種群的尺度上進(jìn)行 的，而自組織功能是在生態(tài)系統(tǒng)中種群之間發(fā)生的。
生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能對(duì)于生態(tài)工程學(xué)的意義是什么呢？& nbspH.T.Odum認(rèn)為：“生態(tài)工程的本質(zhì)是對(duì)自組織功能實(shí)施管理?！保?989）【5】。Mitsch認(rèn)為：“所謂自組織也就是自設(shè)計(jì)” （2004)【6】。將自組織原理應(yīng)用于生態(tài)水利工程時(shí)，生態(tài)工程設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)水工設(shè)計(jì)有本質(zhì)的區(qū)別。像設(shè)計(jì)大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設(shè)計(jì)，建 筑物的幾何特征、材料強(qiáng)度都是在人的控制之中，建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復(fù)工程設(shè)計(jì)與此不同，生態(tài)工程設(shè)計(jì)是一種“指導(dǎo)性”的設(shè)計(jì)，或 者說(shuō)是輔設(shè)計(jì)。依靠生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結(jié)構(gòu)，從而完成設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。成功的生態(tài)工程經(jīng)驗(yàn)表明，人 工與自然力的貢獻(xiàn)各占一半【7】。
我國(guó)古代傳統(tǒng)哲學(xué)注重人與自然的和諧相處，老子主張：“人法地，地法天，天法道，道法自然”。 反映了一種崇尚自然，遵循自然規(guī)律的哲學(xué)觀。在建筑理念方面，提倡“工不曰人而曰天，務(wù)全其自然之勢(shì)”（《管氏地理指蒙》），“雖由人作，宛自天開(kāi)” （《園冶》），都提倡一種效法自然，依靠自然的思想。國(guó)際生態(tài)學(xué)界一些學(xué)者認(rèn)為，系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的哲學(xué)理念應(yīng)該追溯到公元前11世紀(jì)中國(guó)的周代。其中“陰陽(yáng)五 行”、萬(wàn)物競(jìng)爭(zhēng)共存和相生相克等哲學(xué)思想，體現(xiàn)了促進(jìn)與抑制，成長(zhǎng)與腐朽，合成與異化之間的平衡與轉(zhuǎn)化，這些正是現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的哲學(xué)基礎(chǔ)。
傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計(jì)的特征是對(duì)于自然河流實(shí)施控制。而設(shè)計(jì)生態(tài)水利工程時(shí)，要求工程師必須放棄控制自然界的動(dòng)機(jī)，樹(shù)立新的工程理念。因?yàn)橐揽咳肆图夹g(shù)控 制自然界是不可能的，這種一廂情愿的企圖最終往往歸于失敗。人們要善于利用生態(tài)系統(tǒng)自組織、自設(shè)計(jì)這個(gè)寶貴財(cái)富，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧。需要強(qiáng)調(diào)的是，地球 上沒(méi)有兩條相同的河流，每一條河流的特點(diǎn)都是各不相同的。因此，每一項(xiàng)生態(tài)水利工程必須因地制宜，充分尊重每一條河流的自然屬性和美學(xué)價(jià)值，尋求最佳的生 態(tài)工程方案。
自設(shè)計(jì)理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質(zhì)、土壤、地貌、水文特征等生態(tài)因子，也取決于生物的種類(lèi)、密度、生物生產(chǎn)力、群落穩(wěn)定性等多種因素。在利用自設(shè)計(jì)理論時(shí)，需要注意充分利用鄉(xiāng)土種。引進(jìn)外來(lái)物種時(shí)要持慎重態(tài)度，防止生物入侵。
要區(qū)分兩類(lèi)擾的河流生態(tài)系統(tǒng)。一類(lèi)是未超過(guò)本身生態(tài)承載力的生態(tài)系統(tǒng)，是可逆的。當(dāng)去除外界干擾即卸荷以后，有可能靠自然演替實(shí)現(xiàn)自我恢復(fù)的目標(biāo)。另 一類(lèi)是被嚴(yán)重干擾的生態(tài)系統(tǒng)，它是不可逆的。在去除干擾即卸荷后，還需要輔助以人工措施創(chuàng)造生境條件，再靠發(fā)揮自然修復(fù)功能，有可能使生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)某種程 度的修復(fù)。這就意味著，運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自我恢復(fù)原則，并不排除工程師和科學(xué)家采用工程措施、生物措施和管理措施的主觀能動(dòng)性。轉(zhuǎn)貼于 4．景觀尺度及整體性原則
河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃和管理應(yīng)該在大景觀尺度、長(zhǎng)期的和保持可持續(xù)性的基礎(chǔ)上進(jìn)行，而不是在小尺度、短時(shí)期和零星局部的范圍內(nèi)進(jìn)行。在大景觀尺度上開(kāi)展的河流生態(tài)修復(fù)效率要高。小范圍的生態(tài)修復(fù)不但效率低，而且成功率也低。
所謂“整體性”是指從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，掌握生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)要素間的交互作用，提出修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的整體、綜合的系統(tǒng)方法，而不是僅僅考慮河道水文系統(tǒng)的修復(fù)問(wèn)題，也不僅僅是修復(fù)單一動(dòng)物或修復(fù)河岸植被。
這里說(shuō)的“景觀”（landscape）是指生態(tài)學(xué)中的景觀尺度。關(guān)于生態(tài)學(xué)的尺度問(wèn)題，O’Neill，認(rèn)為：“生態(tài)學(xué)不可能建立在單一的時(shí)空尺度 上，它應(yīng)該適應(yīng)所有尺度的調(diào)查研究?！保?986）【8】。按照這種觀點(diǎn)，尺度和層次成為生態(tài)學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵。目前生態(tài)學(xué)理論把生物圈劃分為11個(gè)層次， 依次是生物圈、生物群系、景觀、生態(tài)系統(tǒng)、群落、種群、個(gè)體、組織、細(xì)胞、基因和分子。景觀的尺度如何掌握？景觀尺度包括空間尺度和時(shí)間尺度。
為什么在景觀的大尺度上進(jìn)行河流修復(fù)規(guī)劃？首先，水域生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)大系統(tǒng)，其子系統(tǒng)包括生物系統(tǒng)、廣義水文系統(tǒng)和人造工程設(shè)施系統(tǒng)。一條河流的廣義水文 系統(tǒng)包括從發(fā)源地直到河口的上中下游地帶的地下水與地表水系統(tǒng)，流域中由河流串聯(lián)起來(lái)的湖泊、濕地、水塘、沼澤和洪泛區(qū)。廣義水文系統(tǒng)又與生物系統(tǒng)交織在 一起，形成自然河流生態(tài)系統(tǒng)。而人類(lèi)活動(dòng)和工程設(shè)施作為生境的組成部分，形成對(duì)于水域生態(tài)系統(tǒng)的正負(fù)影響。水域生態(tài)系統(tǒng)受到脅迫時(shí)，需要對(duì)于各種脅迫因素 之間的相互關(guān)系進(jìn)行綜合、整體研究。如果僅僅考慮河道本身的生態(tài)修復(fù)問(wèn)題，顯然是把復(fù)雜系統(tǒng)簡(jiǎn)單割裂開(kāi)了。
其次，必須重視水域生 境的易變性、流動(dòng)性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，表現(xiàn)為流量、水位和水量的水文周期變化和隨機(jī)變化，也表現(xiàn)為河流淤積與侵蝕的交替變化造成河勢(shì)的擺動(dòng)。這些變化決定了 生物種群的基本生存條件。水域生態(tài)系統(tǒng)是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時(shí)間與空間中擴(kuò)展或收縮的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)的變化范圍從生境受到限制時(shí)期的高 度臨界狀態(tài)到生境擴(kuò)張時(shí)期的冗余狀態(tài)。
再者，要考慮生境邊界的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展問(wèn)題。由于動(dòng)物遷徙和植物的隨機(jī)擴(kuò)散，生境邊界也隨之發(fā)生 動(dòng)態(tài)變動(dòng)。Gosselink(1990)在研究水域生態(tài)系統(tǒng)物種管理的尺度問(wèn)題時(shí)認(rèn)為，對(duì)于給定需要修復(fù)的物種，考慮的范圍應(yīng)是這個(gè)物種的分布區(qū) 【9】。舉例來(lái)說(shuō)，為便于理解，可以借用“流域”這個(gè)概念，比如一個(gè)地區(qū)野鴨的種群也有一個(gè)“鴨域”。所謂“鴨域”的范圍應(yīng)該包括物種個(gè)體在惡劣的條件下 遷徙到的任何地方以及支持此物種的生態(tài)系統(tǒng)。這個(gè)范圍的邊界，應(yīng)劃定在某特定物種經(jīng)常利用的一個(gè)很大的空間內(nèi)。如果進(jìn)一步擴(kuò)展，還應(yīng)該包括所謂“臨時(shí)生 境”，指在自然界對(duì)于物種產(chǎn)生脅迫的時(shí)期，成為該物種的避難所的地區(qū)。如果這個(gè)地區(qū)有若干種標(biāo)志性動(dòng)物，那么物種管理的范圍邊界將是這些物種“域”的包絡(luò) 圖。另外，還要考慮流域之間的協(xié)調(diào)問(wèn)題?？紤]到河流生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，與周?chē)鷳B(tài)系統(tǒng)隨時(shí)進(jìn)行能量傳遞和物質(zhì)循環(huán)，一條河流的生態(tài)修復(fù)活動(dòng)不可能 是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態(tài)修復(fù)活動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，
最后，河流生態(tài)修復(fù)的時(shí)間尺度也十分重要。河流系統(tǒng)的演進(jìn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò) 程。每一個(gè)河流生態(tài)系統(tǒng)都有它自己的歷史。需要對(duì)歷史資料進(jìn)行收集、整理，以掌握長(zhǎng)時(shí)間尺度的河流變化過(guò)程與生態(tài)現(xiàn)狀的關(guān)系。河流生態(tài)修復(fù)是靠時(shí)間作工作 的。有研究指出，濕地重建或修復(fù)需要大約15到20年的時(shí)間。因此對(duì)于河流生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目要有長(zhǎng)期準(zhǔn)備，同時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)和管理。
需要說(shuō)明的是，對(duì)于規(guī)劃、評(píng)估、監(jiān)測(cè)這些不同的任務(wù)，工作對(duì)象的空間尺度可能是不同的。監(jiān)測(cè)工作應(yīng)該在盡可能大的尺度內(nèi)進(jìn)行。比如修復(fù)一塊濕地以吸引鳥(niǎo) 類(lèi)，經(jīng)過(guò)一年或者更長(zhǎng)的時(shí)間均告失敗。這就需要考慮是否有質(zhì)量更好的生境吸引了候鳥(niǎo)而改變了它們的遷徙路線，監(jiān)測(cè)工作可能在大陸的范圍內(nèi)開(kāi)展。而評(píng)估工作 可能在跨流域的尺度上進(jìn)行。規(guī)劃工作的尺度可能是流域或河流廊道。所謂“河流廊道”（River corridor）泛指河流及其兩岸與 生物棲息地相關(guān)的土地，也有定義其范圍為河流與對(duì)應(yīng)某一洪水頻率的洪泛區(qū)。至于河流修復(fù)工程項(xiàng)目的實(shí)施，一般在關(guān)鍵的重點(diǎn)河段內(nèi)進(jìn)行。
5．反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則
生態(tài)系統(tǒng)的成長(zhǎng)是一個(gè)過(guò)程，河流修復(fù)工程需要時(shí)間。從長(zhǎng)時(shí)間尺度看，自然生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化需要數(shù)百萬(wàn)年時(shí)間。進(jìn)化的趨勢(shì)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、生物群落多樣性、系統(tǒng) 有序性及內(nèi)部穩(wěn)定性都有所增加和提高，同時(shí)對(duì)外界干擾的抵抗力有所增強(qiáng)。從較短的時(shí)間尺度看，生態(tài)系統(tǒng)的演替，即一種類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)被另一種生態(tài)系統(tǒng)所代 替也需要若干年的時(shí)間，期望河流修復(fù)能夠短期奏效往往是不現(xiàn)實(shí)的。
生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，力求 最終形成一個(gè)健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)【10】【11】。在河流工程項(xiàng)目執(zhí)行以后，就開(kāi)始了一個(gè)自然生態(tài)演替的動(dòng)態(tài)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程并不一定按照設(shè)計(jì)預(yù)期 的目標(biāo)發(fā)展，可能出現(xiàn)多種可能性。最頂層的理想狀態(tài)應(yīng)是沒(méi)有外界脅迫的自然生態(tài)演進(jìn)狀態(tài)。在河流生態(tài)修復(fù)工程中，恢復(fù)到未受人類(lèi)干擾的河流原始狀態(tài)往往是 不可能的，可以理解這種原始狀態(tài)是自然生態(tài)演進(jìn)的極限狀態(tài)上限。如果沒(méi)有生態(tài)修復(fù)工程，在人類(lèi)活動(dòng)的脅迫下生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)一步惡化，這種狀態(tài)則是極限狀態(tài)的 下限。在這兩種極限狀態(tài)之間，生態(tài)修復(fù)存在著多種可能性。針對(duì)具體一項(xiàng)生態(tài)修復(fù)工程實(shí)施以后，一種理想的可能是：監(jiān)測(cè)到的各生態(tài)變量是現(xiàn)有科學(xué)水平可能達(dá) 到的最優(yōu)值，表示生態(tài)演進(jìn)的趨勢(shì)是理想的。另一種差的情況是，監(jiān)測(cè)到的各生態(tài)變量是人們可接受的最低值。在這兩種極端狀態(tài)之間，形成了一個(gè)包絡(luò)圖。一項(xiàng)生 態(tài)修復(fù)工程實(shí)施后的實(shí)際狀態(tài)都落在這個(gè)包絡(luò)圖中間。
意識(shí)到生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)都不是靜止的，在時(shí)間與空間上常具有不確定性。除了 自然系統(tǒng)的演替以外，人類(lèi)系統(tǒng)的變化及干擾也導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)整。這種不確定性使生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)工程的確定性設(shè)計(jì)方法，而是一種反饋調(diào)整式 的設(shè)計(jì)方法。是按照“設(shè)計(jì)－執(zhí)行（包括管理）－監(jiān)測(cè)－評(píng)估－調(diào)整”這樣一種流程以反復(fù)循環(huán)的方式進(jìn)行的。在這個(gè)流程中，監(jiān)測(cè)工作是基礎(chǔ)。監(jiān)測(cè)工作包括生物 監(jiān)測(cè)和水文觀測(cè)。這就需要在項(xiàng)目初期建立完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。依靠完整的歷史資料和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行階段性的評(píng)估。評(píng)估的內(nèi)容是河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)與功能的狀況及發(fā)展趨勢(shì)。常用的方法是參照比較方法，一種是與自身河流系統(tǒng)的歷史及項(xiàng)目初期狀況比較，一種是與自然條件類(lèi)似但未進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的河流比 較。評(píng)估的結(jié)果不外乎有幾種可能：1）生態(tài)系統(tǒng)大體按照預(yù)定目標(biāo)演進(jìn)，不需要設(shè)計(jì)變更；2）需要局部調(diào)整設(shè)計(jì)，適應(yīng)新的狀況；3）原來(lái)制定的目標(biāo)需要重大調(diào)整，相應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
在反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)過(guò)程中，提倡科學(xué)家、管理者和當(dāng)?shù)鼐用窦吧鐣?huì)各界的廣泛參與，通過(guò)對(duì)話、協(xié)商，以尋求共同利益。提倡多學(xué)科的交流和融合，提高設(shè)計(jì)的科學(xué)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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關(guān)鍵詞：水利工程生態(tài)水利工程 設(shè)計(jì)原則
中圖分類(lèi)號(hào)： TV 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
1、關(guān)于生態(tài)水利工程的概念
水利工程能夠提供給經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的強(qiáng)大動(dòng)力，但在其產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的同時(shí)，也會(huì)對(duì)河流等的自然生態(tài)系統(tǒng)造成一定方面、程度的破壞和干擾。水利工程會(huì)改變自然湖泊以及河流的渠道的現(xiàn)狀，將天然的渠道走勢(shì)改成規(guī)則的直線或者折線，使河道出現(xiàn)規(guī)則的幾何橫斷（“幾何橫斷”是否不太通順？）。生態(tài)水利工程是現(xiàn)代化水利建設(shè)的新成果和理念，綜合了工程力學(xué)以及水文學(xué)的學(xué)科，是一項(xiàng)對(duì)于傳統(tǒng)水利工程的重大改革。生態(tài)水利工程是吸收了關(guān)于生態(tài)學(xué)理論基礎(chǔ)的，利用工程力學(xué)以及水文學(xué)的融合理念，從而不斷改進(jìn)的水利工程建設(shè)。生態(tài)水利工程就是要用現(xiàn)代化以及科學(xué)化的理念和原理指導(dǎo)水利工程的建設(shè)，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)建設(shè)的良性互動(dòng)，在對(duì)傳統(tǒng)水利工程進(jìn)行改造時(shí)考慮了對(duì)自然生態(tài)環(huán)境修復(fù)的目的。對(duì)已經(jīng)修建的對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞的工程就行整治，新修建的水利工程則必須是具備科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的現(xiàn)代化發(fā)展理念的基礎(chǔ)建設(shè)。
2、生態(tài)水利工程對(duì)于河流的影響分析
在人們生產(chǎn)生活中水利工程發(fā)揮了巨大的作用，早期的水利工程能夠起到灌溉、防洪和發(fā)電等作用，極大的促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)的向前發(fā)展。但隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，水利工程對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的所產(chǎn)生的影響被越來(lái)越多的人所關(guān)注。水利工程這種人類(lèi)行為改變了河流本身的多樣性、連續(xù)性以及持續(xù)性等特點(diǎn)，河流中的水深、水溫以及河流的流速等一些自然的規(guī)律隨之也發(fā)生了很大的變化。這些改變對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了很大的影響，人們必須關(guān)注這種不利的影響。未來(lái)水利工程的興建必須將生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行均衡考慮，要使得水利工程可以滿足人類(lèi)需求的同時(shí)還要滿足河流自身生態(tài)系統(tǒng)的健康以及可持續(xù)的發(fā)展。
3、生態(tài)水利工程所面臨的問(wèn)題分析
生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)不僅僅要對(duì)生態(tài)目標(biāo)進(jìn)行衡量和確定，同時(shí)還要和水利工程建設(shè)的目標(biāo)進(jìn)行匹配。生態(tài)水利工程建設(shè)要面對(duì)和傳統(tǒng)水利工程設(shè)計(jì)的理念上的沖突和協(xié)調(diào)，也要適應(yīng)不斷晚上（沒(méi)看懂）的生態(tài)水利工程建設(shè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等多種問(wèn)題，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷向前發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)、生態(tài)意識(shí)的逐步提升，這些問(wèn)題都可以很好的得到解決，從而可以最大限度的發(fā)揮出生態(tài)水利工程的環(huán)境效益、生態(tài)效益以及經(jīng)濟(jì)效益。
4、生態(tài)水利工程建設(shè)的基本原則分析
4.1、保證工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性
生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃，不僅要滿足傳統(tǒng)水利工程在社會(huì)生產(chǎn)方面所發(fā)揮的重要作用，包括防洪灌溉、供水發(fā)電等，同時(shí)，更要注重河流生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。因此在生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)的過(guò)程之中，必須要堅(jiān)持安全性和經(jīng)濟(jì)性的原則，要保證工程符合工程學(xué)原理，才能確保工程設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和耐久性，才可以充分的實(shí)現(xiàn)其基本功能的發(fā)揮；也要確保工程在生學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)性，確保工程的律設(shè)與河流的自然特征相符合，根據(jù)地貌學(xué)原理對(duì)河流的橫向和縱向分布特點(diǎn)進(jìn)行充分的考慮，對(duì)干河流特征、淤泥等問(wèn)題（河流特征不算問(wèn)題）進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，使水利工程的設(shè)計(jì)符合河流自然生態(tài)環(huán)境的變化規(guī)律，才能實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)。
4.2、生態(tài)系統(tǒng)自組織惡化自我恢復(fù)的能力
生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能的體現(xiàn)以生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性為主要特征，通過(guò)自組織功能實(shí)現(xiàn)河流物種的自然選擇規(guī)律，保持生物與生態(tài)系統(tǒng)的友好精神，才能找到與自然資源相適合的生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)環(huán)境,這與傳統(tǒng)的水利工程建設(shè)有著本質(zhì)區(qū)別的生態(tài)水利工程在具備人們所期望的水利功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，依靠自組織的功能實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)，依靠生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能形成科學(xué)的河流生態(tài)環(huán)境，自我選擇是適合的生物物種，進(jìn)而形成一個(gè)完整的河流生態(tài)系統(tǒng)。
4.3、提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則
通常情況下，一個(gè)地區(qū)的生存空間異質(zhì)性越高，則說(shuō)明其內(nèi)部含有多個(gè)不同的小環(huán)境，可以允許多種不同種類(lèi)的生物共存。反之，生存空間異質(zhì)性越低，則其可以容納的生物種類(lèi)越少，這必然會(huì)使該空間內(nèi)的生物群落環(huán)境變得日益單調(diào), 這時(shí)在生物群落的性質(zhì)和密度方面都會(huì)產(chǎn)生不同程度的退化。在傳統(tǒng)水利工程的建設(shè)的過(guò)程之中，對(duì)于河流的自然性和連續(xù)性進(jìn)行了人工的切斷，使得河流環(huán)境在一定程度上就會(huì)變得單一化，進(jìn)而形成河流生態(tài)系統(tǒng)的退化。所以，在生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)的過(guò)程之中，務(wù)必要有效的促進(jìn)河流生態(tài)的空間異質(zhì)性的提高，這樣才能促進(jìn)生態(tài)環(huán)境中物種的數(shù)量不斷增加，從而促進(jìn)生物群的多樣性的恢復(fù)。確定河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)目標(biāo)以后，需要對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)中的生物種類(lèi)和密度進(jìn)行詳細(xì)的勘察，建立詳細(xì)的資料庫(kù)，這時(shí)對(duì)于河流的自然環(huán)境也要有詳細(xì)的勘察，包括河流的水溫、流速、泥沙、營(yíng)養(yǎng)鹽的遷移轉(zhuǎn)化等等，只有對(duì)自然生態(tài)環(huán)境有詳細(xì)的掌握，才能為生物群落的生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳的條件，在此基礎(chǔ)之上來(lái)充分的實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)功能。
4.4、景觀尺度及整體性原則
河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)應(yīng)當(dāng)是建立在對(duì)景觀的長(zhǎng)期保持的基礎(chǔ)上來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而且必須是大尺度和整體性的，并不是針對(duì)某一范圍內(nèi)的系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)，小范圍的生態(tài)修復(fù)成功率較低，而且在生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)效率方面也較低，所以，生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)討程中，必須要注重大尺度、整體性的修復(fù)。
景觀大尺度的原則包括空間尺度和時(shí)間尺度兩種，而在河流系統(tǒng)受到威脅的時(shí)候，往往就會(huì)從這兩個(gè)角度體現(xiàn)，所以需要對(duì)尺度的要素進(jìn)行一個(gè)綜合的研究，科學(xué)的掌握河流生態(tài)系統(tǒng)本身所具有的流動(dòng)性、易變性等特點(diǎn)，對(duì)生物群落生存的基本條件進(jìn)行整體性的創(chuàng)造以及恢復(fù)，才可以有效地保證生態(tài)水利工程的運(yùn)行與河流的動(dòng)態(tài)演進(jìn)過(guò)程保持一致，從而促進(jìn)河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。
4.5、反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則
生態(tài)系統(tǒng)的成長(zhǎng)需要一個(gè)漫長(zhǎng)的討程，對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)來(lái)說(shuō)，同樣需要較長(zhǎng)的一段實(shí)踐，才能在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、生物多樣性等方面獲得一個(gè)更高的提升，也能夠使河流生態(tài)系統(tǒng)自身抵御外部干擾的能力增強(qiáng)，有利于促進(jìn)河流生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高。如果從當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的時(shí)間交替的角度來(lái)說(shuō)，需要實(shí)現(xiàn)一種生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)或者是用一種生態(tài)系統(tǒng)代替另一種生態(tài)系統(tǒng)，往往需要若干年的時(shí)間，想在短時(shí)間之內(nèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)是不可能的。
總之，水利工程在社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，但這時(shí)也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了一定的影響，尤其是對(duì)與河流生態(tài)來(lái)說(shuō)，對(duì)與河流的連續(xù)性和流動(dòng)性產(chǎn)生了不同程度的影響，使得水流、水溫等自然規(guī)律都發(fā)生了一定的變化，這些變化的存在破壞了河流生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。所以說(shuō)，在現(xiàn)代水利工程建設(shè)的工作之中，務(wù)必要對(duì)社會(huì)發(fā)展需求與生態(tài)健康之間的關(guān)系進(jìn)行一個(gè)科學(xué)的衡量，在建設(shè)生態(tài)水利工程的要求之下，堅(jiān)持必要的設(shè)計(jì)原則，才可以促進(jìn)生態(tài)水利工程建設(shè)的科學(xué)性。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：生態(tài)；水利工程；基本設(shè)計(jì)原則；分析
一、水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響
水利工程在社會(huì)生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展發(fā)揮了重大作用，此外，我們也應(yīng)看到水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)所造成的影響。人類(lèi)興修水利工程的種種人為活動(dòng)致使河流的多樣性、流動(dòng)性和連續(xù)性發(fā)生改變，水域的水溫、水深、自流水邊界、水域流速等自然規(guī)律也隨之發(fā)生了重大變化。這些變化會(huì)對(duì)河流的生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響，我們必須對(duì)這些影響給予高度的重視。在未來(lái)的水利工程興修時(shí)，應(yīng)全面把握生態(tài)系統(tǒng)健康與社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求兩者之間的關(guān)系，做到水利工程在滿足人類(lèi)社會(huì)需求的同時(shí)，兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)的健康及可持續(xù)發(fā)展。
二、生態(tài)水利工程的基本設(shè)計(jì)原則
（一）確保工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性
生態(tài)水利工程作為水利工程的分支，首先要遵守水利工程的設(shè)計(jì)原則，保證工程安全性是任何水利工程設(shè)計(jì)的最基本的原則。設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入實(shí)際，充分考察水體的水質(zhì)、水流等基本情況，進(jìn)而充分考慮水對(duì)建筑物的侵蝕作用、對(duì)泥沙的堆積和搬運(yùn)作用，同時(shí)還應(yīng)全面把握河道走勢(shì)的自然規(guī)律等。只有保證了工程的穩(wěn)定性、持久性以及設(shè)施的安全，才能確保建筑物持久地發(fā)揮其功能。在保證了工程安全性的同時(shí)，我們還應(yīng)對(duì)工程的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行合理分析，力求實(shí)現(xiàn)資金投入最少、經(jīng)濟(jì)小于和生態(tài)效益最大化的基本原則。
（二）保證水體內(nèi)部環(huán)境的多樣性
相關(guān)調(diào)查顯示，一個(gè)地區(qū)的非生物環(huán)境的多樣性能夠影響其生活群落的多樣性。也就是說(shuō)，如果一個(gè)地區(qū)的自然環(huán)境種類(lèi)多樣，當(dāng)?shù)氐纳锓N類(lèi)也會(huì)日漸豐富，食物鏈的組成也將更復(fù)雜，這樣生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外界變化的適應(yīng)能力和抵抗能力越強(qiáng)。如果我們興建的水利工程致使該流域內(nèi)的水體內(nèi)部環(huán)境日趨單一化，那么，就會(huì)導(dǎo)致水生生物種類(lèi)多樣性的減少、食物鏈結(jié)構(gòu)逐漸簡(jiǎn)化、生態(tài)系統(tǒng)日趨單一化，造成水體對(duì)外界變化的適應(yīng)能力和抵抗能力降低，自然凈化能力逐漸下降，并逐步喪失其基本功能。所以，在水利工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)河流的近期及遠(yuǎn)期的水文情況進(jìn)行深入了解，掌握生物種類(lèi)與生態(tài)環(huán)境間的關(guān)系，進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)草案組建數(shù)學(xué)模型，對(duì)其可行性、可操作性進(jìn)行論證，從而保證水利設(shè)施的興建能夠擁有足夠的豐富多樣的環(huán)境，進(jìn)而將對(duì)自然環(huán)境的影響降到最低。
（三）確保河流生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)功能
與傳統(tǒng)水利工程相比，生態(tài)水利工程除了要保證傳統(tǒng)水利工程的基本原則外，還需要在設(shè)計(jì)的時(shí)候，充分考慮保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)功能，也就是要維持生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。而在這一方面，人工建筑物所起的作用則十分有限，只有自然因素經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇后所形成的生態(tài)圈才具備良好的自我修復(fù)功能，發(fā)揮其作用。所以，在生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免絕對(duì)化的人為力量，應(yīng)充分將人為力量與自然的影響進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而利用生態(tài)系統(tǒng)的自設(shè)計(jì)功能和自組織功能，從大自然中選擇合適的物種，形成良好的合力結(jié)構(gòu)。這樣，不僅僅可以取得生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)及恢復(fù)方面的成效，還能降低工程的建設(shè)成本，降低工程造價(jià)，獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。
（四）確保河流生態(tài)系統(tǒng)的整體性
在傳統(tǒng)的水利工程建設(shè)過(guò)程中，水體常被人為地劃分成不同功能且相對(duì)封閉的小區(qū)域，影響了水體之間的相互聯(lián)系，極大地降低了水體內(nèi)不同小環(huán)境之間的能量交換及物質(zhì)交換速度，從而人為地破壞來(lái)河流生態(tài)形同的穩(wěn)定性和整體性。生態(tài)水利工程在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分掌握施工流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)各要素之間的相互關(guān)系及作用方式，盡最大限度地保持并恢復(fù)水體的原始狀態(tài)，確保河流的生態(tài)系統(tǒng)的整體性不受到外力的破壞，而不能僅僅是在工程結(jié)束后，單純地對(duì)河道水文系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)或是只對(duì)河岸的植被進(jìn)行修復(fù)。
（五）確保建立完善的河流生態(tài)系統(tǒng)和水利設(shè)施之間的反饋機(jī)制
生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)以成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)為主要參照物，并充分利用生態(tài)學(xué)可的相關(guān)理論和環(huán)境工程的先進(jìn)技術(shù)，力求打造一個(gè)健康的、可持續(xù)發(fā)展的河流生態(tài)系統(tǒng)，從而保證工程設(shè)施內(nèi)部的各自然要素可以在不需要人工干預(yù)的環(huán)境自發(fā)地進(jìn)行活動(dòng)，維持生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定和河流水體的質(zhì)量。通常這種自發(fā)活動(dòng)的方向不是單向的，這種不確定性使得生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循一種“反饋調(diào)整”的設(shè)計(jì)方法，也就是說(shuō)，在設(shè)計(jì)方案執(zhí)行之后，仍舊需要對(duì)水體的環(huán)境進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)督和評(píng)價(jià)，并根據(jù)反饋的信息對(duì)水利工程項(xiàng)目進(jìn)行不斷的調(diào)整與完善。
三、生態(tài)水利工程面對(duì)的新問(wèn)題
生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)不僅僅需要考慮生態(tài)目標(biāo)，同時(shí)還要確保水利工程建設(shè)的實(shí)用性，所以，在保證水利工程設(shè)施經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境成本尋求平衡點(diǎn)的過(guò)程中，生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)原則需要不斷地去適應(yīng)日趨完善的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及新的生態(tài)水利工程同傳統(tǒng)水利工程建設(shè)之間的協(xié)調(diào)問(wèn)題，相信隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展以及生態(tài)水利工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，我們必能妥善解決好這些問(wèn)題，最大限度地發(fā)揮生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和生態(tài)效益。
【關(guān)鍵詞】水利工程；建筑設(shè)計(jì)；原則
水利工程建設(shè)是國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，水利工程建筑的科學(xué)設(shè)計(jì)在經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展中起著重要的作用。水利工程在設(shè)計(jì)階段，除考慮建筑物的功能、安全和經(jīng)濟(jì)外，還應(yīng)注意美觀。以下就水利工程建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，以供參考。
一、水利工程建筑設(shè)計(jì)中的原則
水利工程建筑設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則：（1）.持續(xù)發(fā)展的原則。綜合考慮工程建設(shè)各個(gè)階段，對(duì)不同工程建設(shè)的建筑與環(huán)境設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)劃，做到統(tǒng)一規(guī)劃，實(shí)施持續(xù)發(fā)展。（2）.統(tǒng)籌規(guī)劃的原則。統(tǒng)籌考慮水道、水閘、橋梁等工程布局，統(tǒng)籌考慮管理功能區(qū)的功能劃分、設(shè)置，統(tǒng)籌考慮建筑物與環(huán)境的調(diào)水、節(jié)水、保水等功能統(tǒng)籌規(guī)劃。（3）.和諧協(xié)調(diào)的原則。工程功能與景觀設(shè)計(jì)、原有工程與新建工程、新建工程與地域環(huán)境、工程建筑與管理設(shè)施、建筑風(fēng)格與地域特點(diǎn)等和諧協(xié)調(diào)。（4）.特色鮮明的原則。體現(xiàn)現(xiàn)代水利工程特色、傳統(tǒng)的水利工程特色、調(diào)水沿線區(qū)域特色和工程建設(shè)歷史文化特色，具有明星的辨別標(biāo)識(shí)，既和諧協(xié)調(diào)，又特色鮮明。（5）突出重點(diǎn)的原則.針對(duì)工程的自身特點(diǎn)，不求面面俱到，有所為，有所不為，突出重點(diǎn)，兼顧一般。（6）.節(jié)約簡(jiǎn)樸的原則。不貪大求洋，堅(jiān)持節(jié)約型規(guī)劃，將工程功能和景觀設(shè)計(jì)融為一體，充分利用自然條件和天然建材的特性，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃起點(diǎn)高、設(shè)計(jì)方案新、工程投資少、土地資源省的目標(biāo)。
二.水利工程建筑設(shè)計(jì)的分析
1、總平面設(shè)計(jì)。水利建筑總平面設(shè)計(jì)一般包括水利工程主體建筑物和其他配套設(shè)施的總平面布局，主體建筑物一般包括閘、壩、泵站等，配套設(shè)施包括管理用房、生活用房、綠化、活動(dòng)場(chǎng)地等。以泵站為例進(jìn)行總平面設(shè)計(jì)，泵站樞紐一般包括的建筑物有：泵房、配電房、辦公樓以及職工宿舍、食堂、車(chē)庫(kù)、鍋爐房、大門(mén)傳達(dá)室等附屬建筑。水利建筑的總平面設(shè)計(jì)不僅要滿足基本的使用要求，做到功能分區(qū)布局合理。內(nèi)部交通流線簡(jiǎn)潔、順暢、有序，建筑物之間聯(lián)系方便，減少不同使用功能之間的交叉干擾，而且應(yīng)注重環(huán)境設(shè)計(jì)，考慮設(shè)計(jì)綠化、休息空問(wèn).職工體育運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地等，豐富整體空間造型。同時(shí)各個(gè)建筑物也有集中和分散各種布置方式，各有其優(yōu)點(diǎn)，具體采用哪一種布置方式，則應(yīng)因地制宜.根據(jù)具體環(huán)境而定，或突出建筑，或強(qiáng)調(diào)環(huán)境。
2、建筑造型設(shè)計(jì).建筑造型的設(shè)計(jì)往往反映一幢建筑的性格特征：或粗獷豪放，不拘一格，或溫文爾雅，小家碧玉；或強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代高科技韻味，或注重歷史文脈，運(yùn)用符號(hào)、象征等手法表現(xiàn)一種文化底蘊(yùn)?？傊淮被蛞唤M建筑所表現(xiàn)出來(lái)的性格，應(yīng)與它所處的具體環(huán)境相協(xié)調(diào)，而不是靠在設(shè)計(jì)時(shí)憑空想象，或單純?yōu)樽冯S某種所謂“時(shí)尚”而臆造出來(lái)的東西。同時(shí)，即便是在一個(gè)整體環(huán)境下的一組建筑之間，由于體量的不同，各個(gè)建筑物也存在著性格上的個(gè)體差異，而這種差異是存在于統(tǒng)一性之中的。如：泵房一般平面為簡(jiǎn)單的矩型.高度較高，體量較大，這是它的體量本身所表現(xiàn)出來(lái)的性格就是大度豪邁。對(duì)于這類(lèi)建筑，由于其本身不可能像公共建筑一樣有什么大的形體上的組合、對(duì)比關(guān)系，設(shè)計(jì)中要注意“粗中有細(xì)”，盡量利用其本身大的體量，通過(guò)開(kāi)窗方式、墻面與柱子關(guān)系的進(jìn)退等手法豐富其細(xì)部，以使其看起來(lái)不那么單調(diào)。如泵房配電房毗鄰設(shè)計(jì)，還可利用與其靠在一起的配電房，使泵房體量作為形體組合的一部分，泵房、配電房一并考慮，以取得形體對(duì)比較豐富的組合效果。對(duì)于像啟閉機(jī)房加兩側(cè)橋頭堡類(lèi)的建筑，由于機(jī)房本身一般長(zhǎng)度較長(zhǎng)，有時(shí)可達(dá)到幾百米，設(shè)計(jì)中應(yīng)充分運(yùn)用“韻律”的造型手段，使每跨作為一個(gè)造型因素，形成一系列有節(jié)奏、韻律的線性體量。橋頭堡作為端部的收尾，則形成類(lèi)似交響曲尾部的，較高的體量同時(shí)成為整個(gè)工程的標(biāo)志性建筑，達(dá)到令人過(guò)目不忘的效果。至于建筑具體的風(fēng)格是采用現(xiàn)代風(fēng)格還是仿古甚至所謂歐陸式，一方面多多少少要受到一些流行因素和建設(shè)單位喜好的影響，更主要的則是建筑設(shè)計(jì)師要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩?、人文環(huán)境設(shè)計(jì)出因時(shí)、因地，與環(huán)境相宜的建筑。
3、建筑平面設(shè)計(jì).一般水工建筑物的設(shè)計(jì)程序首先是由水工專(zhuān)業(yè)、水機(jī)專(zhuān)業(yè)、電氣專(zhuān)業(yè)等提出專(zhuān)業(yè)設(shè)備布置要求，然后由水工專(zhuān)業(yè)和建筑專(zhuān)業(yè)共同確定水工建筑物的平面布置形式，建筑專(zhuān)業(yè)主要把握建筑在總圖布置中與交通的關(guān)系，建筑物本身在建筑防火、使用尺度、安全性、內(nèi)部交通關(guān)系等方面是否滿足規(guī)范以及使用需要。同時(shí)建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極發(fā)揮主動(dòng)性，考慮建筑空間的有效使用和綜合利用。水工建筑有其固有的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)的布局是按水工設(shè)計(jì)規(guī)范，滿足水力條件和機(jī)泵設(shè)備安裝的要求，在與建筑專(zhuān)業(yè)的配合上，需要多方面、多回合的商討，才能相互協(xié)調(diào)。水工設(shè)計(jì)不僅為水利建筑藝術(shù)化創(chuàng)作設(shè)計(jì)提供了技術(shù)保障，更是為營(yíng)造新型的景觀水利、城市化水利工程打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。水工與建筑設(shè)計(jì)巧妙結(jié)合，可達(dá)到減少投資，優(yōu)化設(shè)計(jì)，美化環(huán)境多重目的。做好水利工程建筑藝術(shù)創(chuàng)作設(shè)計(jì)，樹(shù)立創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)思想的發(fā)展非常重要。只有大膽探索，勇于嘗試，才能創(chuàng)造出一流品質(zhì)的現(xiàn)代化水利工程。
4、大壩設(shè)計(jì)。大壩景觀，包括攔水壩（含溢洪道）、溢流壩頂附近的建筑物、溢洪槽、溢洪道的消能段、進(jìn)水口、出水口、欄桿、照明設(shè)備、階梯、開(kāi)挖邊坡、控制室、觀望臺(tái)等，是眾多景觀元素的集合體。各景觀元素既獨(dú)立，又互相作用、互相影響，形成復(fù)雜的景觀體系。設(shè)計(jì)的原則首先是適用、安全、經(jīng)濟(jì)；其次是藝術(shù)、美觀、協(xié)調(diào)。（1）.整體和諧。大壩是整個(gè)壩體景觀的一部分，它的形體、材料、顏色、質(zhì)感等的選擇既影響周?chē)渌坝^元素，也受其他景觀元素的制約。景觀設(shè)計(jì)不是把各單體設(shè)計(jì)成景觀精品，然后匯聚在一起，而要從整體出發(fā)，有主有次?；ハ鄥f(xié)調(diào)。如石頭河水庫(kù)壩體外形簡(jiǎn)單，在兩岸層疊起伏、蔥翠妖嬈的山體襯托下，顯得格外清秀。（2）.重點(diǎn)突出。對(duì)攔水大壩和溢洪道合二為一的壩體，其頂部必有閘門(mén)啟閉機(jī)，它們相對(duì)壩體體量小，位置突出，不是大壩景觀的主體，但卻影響整體景觀效果。這部分的處理通常有兩種辦法：一是弱化附屬設(shè)備。強(qiáng)調(diào)大壩的整體性。附屬設(shè)備相對(duì)于壩體不能太顯眼，能隱藏的隱藏，不能隱藏的盡量簡(jiǎn)單化，減少附屬設(shè)備的視覺(jué)吸引，重點(diǎn)突出大壩。二是兩者都考慮，以大壩為主，附屬設(shè)備為輔，通過(guò)對(duì)附屬設(shè)備的外形設(shè)計(jì)或顏色區(qū)分，使附屬設(shè)備錦上添花或畫(huà)龍點(diǎn)睛。壩頂防浪墻及各種欄桿具有很好的裝飾和陪襯作用，圖案以簡(jiǎn)潔、大方為宜，色彩不宜過(guò)濃、過(guò)艷，要與建筑物的色彩相協(xié)調(diào)。景觀設(shè)計(jì)時(shí)，需要同時(shí)考慮視點(diǎn)和對(duì)象。視點(diǎn)設(shè)計(jì)師確定視點(diǎn)的位置和視點(diǎn)場(chǎng)的修建，對(duì)象設(shè)計(jì)師確定對(duì)象的大小、形狀、材料、色彩等。
結(jié)束語(yǔ)
水利工程建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)重視工程的景觀設(shè)計(jì)，重視工程人文、藝術(shù)及自然環(huán)境景觀之間的調(diào)和關(guān)系。創(chuàng)造條件進(jìn)行全面規(guī)劃、合理布局、統(tǒng)籌兼顧、綜合治理，實(shí)現(xiàn)“以人為本，水利工程建設(shè)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展”的新發(fā)展戰(zhàn)略，高質(zhì)量地進(jìn)行水利工程建筑設(shè)計(jì)，從而適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)水利發(fā)展的要求。
參考文獻(xiàn)：
[1]馬景玉，水利工程建筑設(shè)計(jì)及管理[J] 建材發(fā)展導(dǎo)向 2011 01
關(guān)鍵詞：生態(tài)水利工程；規(guī)劃設(shè)計(jì)；基本原則
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引言
工程科技不可否認(rèn)，水利工程對(duì)于我國(guó)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用，但是我們也應(yīng)當(dāng)重視水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)造成的干擾，生態(tài)水利工程的出現(xiàn)就很好地對(duì)兩者進(jìn)行了平衡。生態(tài)水利工程一方面要使水利工程能夠滿足人類(lèi)社會(huì)的需求，另一方面還要保證河流生態(tài)系統(tǒng)的健康以及可持續(xù)應(yīng)用，在這兩方面的考慮下進(jìn)行相關(guān)的原理與技術(shù)方法研究，是生態(tài)水利工程的主要任務(wù)以及研究方向。
一、生態(tài)水利工程簡(jiǎn)介
生態(tài)水利工程是建立在工程力學(xué)、水文學(xué)以及生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)之上的，以往的水利工程建設(shè)中往往忽視對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾以及影響，不注重開(kāi)發(fā)與保護(hù)協(xié)調(diào)進(jìn)行，現(xiàn)在，水利工程不斷發(fā)展，逐步吸收生態(tài)學(xué)原理，促進(jìn)學(xué)科之間的交流與融合，便催生了生態(tài)水利工程學(xué)。給生態(tài)水利工程學(xué)下個(gè)定義，它是究水利工程滿足人類(lèi)社會(huì)需求的同時(shí)，兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)健康與可持續(xù)性需求的原理與技術(shù)方法的工程學(xué)。生態(tài)水利工程要重點(diǎn)對(duì)受到人類(lèi)活動(dòng)干擾嚴(yán)重的河流進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，如果是新建的工程，就要在保證工程建設(shè)的同時(shí)兼顧河流的生態(tài)修復(fù)，如果是已建工程，就要將重心放到對(duì)受干擾河流的生態(tài)恢復(fù)上面來(lái)。
二、生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)基本原則
1、工程安全性和經(jīng)濟(jì)性原則
生態(tài)水利工程是一項(xiàng)綜合性的工程，其建設(shè)既要遵循水利工程學(xué)原理，也要遵循生態(tài)學(xué)原理，一方面要滿足人類(lèi)社會(huì)的要求，包括灌溉、發(fā)電等，還要滿足河流生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性要求。生態(tài)水利工程具有工程的整體特征，保證工程的安全性是十分必要的，因此，生態(tài)水利工程建設(shè)必須要符合一定的水文學(xué)和工程力學(xué)的規(guī)律，工程建設(shè)施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括原材料的采購(gòu)，施工圖紙的設(shè)計(jì)，施工質(zhì)量檢查等各個(gè)環(huán)節(jié)否要進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，以確保工程施工的正常進(jìn)行進(jìn)行，保證施工的安全性以及水利工程的施工質(zhì)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，其規(guī)劃設(shè)計(jì)必須要符合一定標(biāo)準(zhǔn)，還要能夠承受洪水、風(fēng)暴等多種自然力的荷載，水利工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)時(shí)還要按照河流地貌學(xué)原理進(jìn)行，將各種河流地貌特征納入考慮范圍，然后進(jìn)行河流縱、橫斷面的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，水利工程建設(shè)與其他工程一樣，都要將經(jīng)濟(jì)性放在重要的位置，水利工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì)要遵循險(xiǎn)最小和效益最大化的原則，對(duì)生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)合理性分析之后再進(jìn)行后續(xù)施工。因?yàn)楹恿鞯茸匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)的更新演替在一定程度具有不確定性，因此生態(tài)水利工程建設(shè)時(shí)常面臨著一定程度的風(fēng)險(xiǎn)，這就要求水利工程在規(guī)劃設(shè)計(jì)初期就要慎之又慎，要對(duì)多種規(guī)劃設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較并最終選擇最好的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)注重對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。此外，包括河流生態(tài)系統(tǒng)在內(nèi)的多種自然生態(tài)系統(tǒng)都具有一定的自我調(diào)節(jié)與恢復(fù)能力，生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)要考慮到這一點(diǎn)，探索利用最小的投入獲得最大產(chǎn)出的合理技術(shù)路線，提高水利工程的經(jīng)濟(jì)性和設(shè)計(jì)方案的可行性。
2、提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則
一般來(lái)講，一個(gè)地區(qū)的生境空間異質(zhì)性越高，物種豐富度就越高，生物群落的多樣性相對(duì)較好，加上生物與環(huán)境之間的相互作用，生態(tài)系統(tǒng)會(huì)處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。但是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使人類(lèi)對(duì)自然環(huán)境的影響逐漸擴(kuò)大，特別是數(shù)量眾多的水利工程建設(shè)更是給河流生態(tài)系統(tǒng)造成了很大的干擾，引起河流生態(tài)系統(tǒng)的退化，因此需要進(jìn)行生態(tài)水利工程建設(shè)來(lái)恢復(fù)甚至提高河流生態(tài)系統(tǒng)中的物種多樣性。生態(tài)水利工程建設(shè)前期河流進(jìn)行大量生物調(diào)查以及現(xiàn)狀勘測(cè)，工程建設(shè)符合河流的地貌學(xué)原理，并通過(guò)提高河流形態(tài)的異質(zhì)性來(lái)修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)。在對(duì)河流地貌進(jìn)行調(diào)查以及數(shù)據(jù)處理和管理的過(guò)程中，遙感技術(shù)以及地理信息系統(tǒng)是很好的工具，借助于遙感技術(shù)以及地理信息系統(tǒng)，工作人員可以獲得大量的河流地貌信息，并確定環(huán)境因子與生物因子之間的關(guān)系并建立數(shù)學(xué)模型，為生態(tài)水利工程的規(guī)劃與建設(shè)提供依據(jù)。
3、生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自我恢復(fù)原則
生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性是生態(tài)系統(tǒng)自組織功能的表現(xiàn)，通過(guò)物種選擇，適應(yīng)環(huán)境的物種能夠存活下來(lái)，不適應(yīng)的物種就會(huì)被淘汰。生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)與規(guī)劃也遵循這一原理，可以這樣講，生態(tài)工程設(shè)計(jì)其實(shí)是一種輔助式的設(shè)計(jì)，自然生態(tài)系統(tǒng)會(huì)通過(guò)自組織功能等來(lái)選擇與之相適應(yīng)的物種，并形成相對(duì)合理的結(jié)構(gòu)，在這種情況下，一個(gè)成功的生態(tài)工程中，人力與自然力的貢獻(xiàn)各占一半。生態(tài)水利工程要求人們合理利用生態(tài)系統(tǒng)的自組織與自我設(shè)計(jì)的能力，每個(gè)水利建設(shè)都要因地制宜，尊重河流生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)需求，以實(shí)現(xiàn)兩者的和諧。生態(tài)系統(tǒng)的自設(shè)計(jì)能力取決于各種生態(tài)因子以及多種其他因素，因此生態(tài)水利工程建設(shè)也要注意充分利用鄉(xiāng)土種，提高對(duì)生物入侵的防范意識(shí)。
4、景觀尺度及整體性原則
河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃和管理要在大景觀尺度上上進(jìn)行，收到的效果比較好，成功率也比較高。水域生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)大范圍的系統(tǒng)，涉及到多種因子以及功能作用，人類(lèi)活動(dòng)是生境的重要組成部分，對(duì)水域生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了很大的影響，因此應(yīng)當(dāng)綜合分析各種影響因素。水域的生態(tài)環(huán)境局域流動(dòng)性、隨機(jī)性等特點(diǎn)，伴隨著降雨以及水溫變化等，水域生態(tài)系統(tǒng)在時(shí)間與空間中會(huì)呈現(xiàn)擴(kuò)展或收縮的狀態(tài)，這個(gè)開(kāi)放的生態(tài)系統(tǒng)無(wú)時(shí)無(wú)刻不在與周?chē)纳鷳B(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量的傳遞還有信息的交流，因此河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃和管理決不能單單從一條河流入手，而要掌握河流生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性，包括空間的動(dòng)態(tài)性和時(shí)間的的動(dòng)態(tài)性，從宏觀和整體的角度出發(fā)分析各元素之間的關(guān)系，還要做好長(zhǎng)期進(jìn)行修復(fù)工作的準(zhǔn)備，同時(shí)進(jìn)行河流生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和管理。河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃和管理還要堅(jiān)持整體性原則，從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，從整體上提出整體的、綜合的修復(fù)方法。
5、反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則
從生態(tài)學(xué)角度來(lái)看，在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中，自然生態(tài)系統(tǒng)中的物種多樣性逐漸增加，生物群落逐漸穩(wěn)定，抵抗外界干擾的能力逐漸增強(qiáng)，一種類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)被另一種生態(tài)系統(tǒng)代替需要較長(zhǎng)的時(shí)間，進(jìn)行修復(fù)也需要很長(zhǎng)的時(shí)間，因此河流生態(tài)修復(fù)不能心急，更不可能在短時(shí)間內(nèi)取得效果。生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)是在模仿河流生態(tài)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上著力構(gòu)建一個(gè)完整而健康的河流生態(tài)系統(tǒng)，水利工程從建設(shè)伊始，就開(kāi)始了一個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)漫長(zhǎng)的更新演替過(guò)程，但是生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，在時(shí)間和空間上都存在很大的不確定性，同時(shí)，人類(lèi)活動(dòng)的影響也使這種不確定性進(jìn)一步增大，這就使得生態(tài)水利工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì)有別于傳統(tǒng)工程建設(shè)確定性的設(shè)計(jì)方法，而是按照“設(shè)計(jì)―執(zhí)行（包括管理）―監(jiān)測(cè)―評(píng)估―調(diào)整”的方式，以監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，采用反饋調(diào)整式的設(shè)計(jì)方法。
結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展要十分注重開(kāi)發(fā)與保護(hù)之間的關(guān)系，不能夠一味地進(jìn)行開(kāi)發(fā)而對(duì)環(huán)境造成破壞。水利工程的建設(shè)為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展起到了很好的推動(dòng)作用，但同時(shí)也對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)等造成了干擾，我們應(yīng)當(dāng)正視這一問(wèn)題，堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀，在考慮河流保護(hù)的同時(shí)進(jìn)行建設(shè)，采取各種措施，虛心學(xué)習(xí)國(guó)外優(yōu)秀的經(jīng)驗(yàn)保持平衡，促使水利工程建設(shè)能夠與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]謝睿.生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)原則與方法思考[J].科技與企業(yè),2014,(8).
