高　霞

摘要：本文從生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)的意義、設(shè)計(jì)中要反映出非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性與生物群落多樣性的關(guān)系設(shè)計(jì)要遵循自然屬性和美學(xué)價(jià)值、設(shè)計(jì)要體現(xiàn)“整體性”等四個(gè)方面探討了生態(tài)設(shè)計(jì)的意義，只有采用生態(tài)設(shè)計(jì)的環(huán)境策略，才能使環(huán)境影響減少到最低限度，真正實(shí)現(xiàn)水利工程的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：水利工程設(shè)計(jì)環(huán)保

0引言

目前的環(huán)境問(wèn)題日漸復(fù)雜化和多樣化，但總體來(lái)講可以分為三類，即生態(tài)系統(tǒng)的破壞，對(duì)人類健康的直接影響和自然資源的日漸耗竭。這就要求水利工程設(shè)計(jì)人員把對(duì)環(huán)境問(wèn)題的考慮加入到各個(gè)過(guò)程之中，以最大限度地減少環(huán)境影響。如果能從的設(shè)計(jì)階段就開(kāi)始考慮其可能造成的環(huán)境影響，采用綜合的環(huán)境管理策略，就可能避免生產(chǎn)階段帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題而增加的成本。這就要求我們采用生態(tài)設(shè)計(jì)的環(huán)境策略，把可能的環(huán)境影響減少到最低限度。真正實(shí)現(xiàn)水利工程的可持續(xù)發(fā)展。

1生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)的意義

生態(tài)設(shè)計(jì)是環(huán)境管理領(lǐng)域的一個(gè)新概念，它指每一環(huán)節(jié)都需要考慮其可能帶來(lái)的環(huán)境影響，通過(guò)設(shè)計(jì)上的改進(jìn)使水利工程建設(shè)的環(huán)境影響降為最低。在這一過(guò)程中，決策者應(yīng)把環(huán)境問(wèn)題看作和經(jīng)濟(jì)效益、公司形象等同樣重要。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。水利工程結(jié)合生態(tài)建設(shè)，是一個(gè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。水利工程對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的威脅主要表現(xiàn)在兩方面：一是自然河流的渠道化，包括將蜿蜒曲折的天然河流改造成直線或折線型的人工河流。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?，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社會(huì)需求的同時(shí)，應(yīng)兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)性。我國(guó)發(fā)展生態(tài)水工學(xué)及開(kāi)發(fā)生態(tài)水工技術(shù)，應(yīng)該從工程規(guī)劃角度看，在開(kāi)發(fā)利用水流時(shí)，應(yīng)明確河流與其上下游、左右岸的生物群落交織在一起共生共存，處于一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)中。生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)既要符合水利工程學(xué)原理，也要符合生態(tài)學(xué)原理，體現(xiàn)生態(tài)水利工程學(xué)——人水和諧的設(shè)計(jì)理念。

2設(shè)計(jì)中要反映出非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性與生物群落多樣性的關(guān)系

保護(hù)和恢復(fù)多樣化的河流環(huán)境，是維持生物多樣化的前提條件。河流里生存著各種各樣的動(dòng)植物，形成了多樣性的自然生態(tài)環(huán)境。包括河流形狀(河長(zhǎng)、河寬、空間范圍、連續(xù)性)、流水狀態(tài)(水位、流速、水溫、水質(zhì)等J、土壤狀態(tài)(土、沙、礫石等)三要素。河流生態(tài)系統(tǒng)生境的主要特點(diǎn)是：水——陸兩相和水——?dú)鈨上嗟穆?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——?dú)鈨上嗟木o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。由于人類活動(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，減少了河流生物群落的多樣化，引起了河流生態(tài)系統(tǒng)不同程度的退化。生態(tài)水利工程的目標(biāo)就是恢復(fù)或提高生物群落的多樣性，因此，在工程設(shè)計(jì)中要充分保護(hù)、恢復(fù)河流原先所有的多樣化的生物棲息生存環(huán)境，避免河流的渠道化及非連續(xù)化，為生物群落提供多樣性的生存環(huán)境。

3設(shè)計(jì)要遵循自然屬性和美學(xué)價(jià)值

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。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。

4設(shè)計(jì)要體現(xiàn)“整體性”

“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。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)。而人類活動(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。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)。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)。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)，與周圍生態(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。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。

總之，生態(tài)設(shè)計(jì)的環(huán)境革命，將通過(guò)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的重新定位和信息調(diào)控，試圖解決人類生存合理性和人類社會(huì)可持續(xù)性發(fā)展問(wèn)題。種種環(huán)境革命的跡象表明，21世紀(jì)是人類生態(tài)大調(diào)整的世紀(jì)。改善人與自然關(guān)系，使人類社會(huì)逐漸走向可持續(xù)發(fā)展的新世紀(jì)。生態(tài)設(shè)計(jì)可以提高公司形象的需要，而生態(tài)設(shè)計(jì)策略的實(shí)施能夠?qū)е抡麄€(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的革命性變化。