魏 德

（滄州水利勘測規(guī)劃設(shè)計院有限公司，河北 滄州 061000）

0 引言

傳統(tǒng)水利工程一方面使利用水資源更加便捷，滿足了人們生產(chǎn)生活以及經(jīng)濟發(fā)展的需要，但另一方面忽視了保護原有生態(tài)的重要性，對河道的生態(tài)環(huán)境造成了破壞，阻礙了可持續(xù)發(fā)展。因此，在河道建設(shè)中出現(xiàn)的了經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境建設(shè)之間的矛盾。為了實現(xiàn)生態(tài)效益，社會效益與經(jīng)濟效益相統(tǒng)一，生態(tài)水利工程逐漸在河道建設(shè)中得到廣泛運用。河道建設(shè)中，生態(tài)水利工程是一項復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，需要遵循科學(xué)原則，依據(jù)河流的具體情況采取相應(yīng)的策略和手段，保障生態(tài)水利工程效益的實現(xiàn)。

1 河道生態(tài)水利工程的作用

河道建設(shè)中的一般水利工程通常能夠滿足排洪、蓄水、導(dǎo)水等基本功能，主要目的是防止河道旱澇災(zāi)害，保障居民日常生產(chǎn)活動，但是卻忽視了保障水生生物生存環(huán)境和維持水環(huán)境自然特征的重要性，未顧及到以河道為根基的生態(tài)鏈，其作用僅僅是對人而言，并沒有站在環(huán)境保護的角度上看待問題。生態(tài)水利工程摒棄了傳統(tǒng)水利工程只考慮經(jīng)濟和人文條件的弊端，引入了“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念。

一方面，生態(tài)水利工程可以滿足傳統(tǒng)水利工程的功效，能夠充分滿足排洪、蓄水、導(dǎo)水的基本功能，滿足居民的日常生產(chǎn)生活，一定程度上增強了河道兩岸居民生活的安全性，即滿足了河道建設(shè)的經(jīng)濟保障功能。

另一方面，生態(tài)水利工程進一步提升了河道建設(shè)的經(jīng)濟價值和生態(tài)價值。生態(tài)水利工程能夠在維護原有水環(huán)境自然特征的基礎(chǔ)上，展開一系列的經(jīng)濟活動，包括航運，發(fā)電，旅游等，因此能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展與保障河道生態(tài)性的雙重效果，促進可持續(xù)發(fā)展，同時生態(tài)水利工程由于采用一系列先進的技術(shù)和科學(xué)理念，能夠有效提高水資源利用率，保證河道水資源的充分利用。

生態(tài)水利工程能夠保證水生動植物以及河道兩岸動植物的生態(tài)根基不受破壞，保障生物多樣性，實現(xiàn)人與自然和諧共生，同時良好的生態(tài)能夠為人類帶來更多的休閑場所。例如湖南省、縣多級政府，規(guī)劃了符合生態(tài)水利工程設(shè)計理念和原則的濱河濕地公園，從而在河道生態(tài)價值的基礎(chǔ)上衍生出人文價值，實現(xiàn)多種價值并進的優(yōu)良效果。

2 河道建設(shè)中傳統(tǒng)水利工程存在的問題

2.1 阻礙了河道縱橫向的生物聯(lián)系

河道建設(shè)中的傳統(tǒng)水利工程將河流生態(tài)系統(tǒng)與周邊陸地生態(tài)系統(tǒng)進行隔絕，長長的硬化堤岸導(dǎo)致陸生動物飲水覓食產(chǎn)生較大困難，還導(dǎo)致生物群落聯(lián)系減少，破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定。同時，傳統(tǒng)的水利工程隔絕了河道上下游的生物關(guān)系，使得下游生物向上游產(chǎn)卵的需求被打斷，而上游生物向下游覓食的鏈條被阻絕，從而對水生生物群造成毀滅性打擊。例如在葛洲壩建成以后，許多水生生物洄游受到阻斷，中華鱘洄游之路被隔絕，導(dǎo)致無法正常產(chǎn)卵繁衍，因此中華鱘種群數(shù)量急劇下降。

2.2 破壞了河道原有的自然特征

傳統(tǒng)的水利工程建設(shè)形式較為單一，破壞了河流自然的蜿蜒特性，原有的水流流動特性也受到破壞。一方面，為了應(yīng)對洪水的侵蝕和沖刷，需要高強度的駁岸來抵抗洪峰，因此工程量較大，對構(gòu)筑物的要求也有所提高，導(dǎo)致資金耗費較多。另一方面，由于傳統(tǒng)水利工程對河道的破壞，導(dǎo)致河流向兩岸侵蝕，隨時間的推移，會對沿岸農(nóng)田和居民的生產(chǎn)生活造成較大的危險。

3 河道建設(shè)中生態(tài)水利工程設(shè)計的問題

3.1 設(shè)計辦法與評價標(biāo)準不具備普適性

我國幅員遼闊，不同區(qū)域之間河道水文以及周邊地理環(huán)境要素差別明顯，典型地存在著沿海及內(nèi)陸差異，南方和北方的差異，即使是在同一空間區(qū)域，河道的地質(zhì)條件水文條件等也存在著明顯的差異，導(dǎo)致生態(tài)水利工程的設(shè)計辦法和評價標(biāo)準不能廣泛適用于的河道建設(shè)，因此，不能用統(tǒng)一的標(biāo)準與工程設(shè)計辦法構(gòu)建生態(tài)水利工程，而應(yīng)當(dāng)具體問題具體分析，因地制宜，因時制宜，必須結(jié)合河道所在地的各項影響因素，依照具體實踐情況，尋找適宜的方法并制定合理的評價標(biāo)準。

3.2 既有水利工程設(shè)施難以與生態(tài)水利工程實現(xiàn)協(xié)調(diào)運作

既有的水利工程設(shè)施，由于建設(shè)時間較長所設(shè)計的指標(biāo)與現(xiàn)今生態(tài)水利工程建設(shè)存在明顯差異，因此較難實現(xiàn)傳統(tǒng)水利工程與生態(tài)水利工程的相容，同時由于時間的發(fā)展，工程所在區(qū)域會形成新的生態(tài)系統(tǒng)，但該生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱，非常容易受到損害，因此在新生態(tài)水利工程建設(shè)中，往往容易導(dǎo)致次生生態(tài)破壞。

4 河道建設(shè)中生態(tài)水利工程的設(shè)計原則

典型的生態(tài)水利工程能夠充分體現(xiàn)河道建設(shè)中生態(tài)水利工程的科學(xué)設(shè)計原則，因此生態(tài)水利工程的設(shè)計原則可在典型的生態(tài)水利工程中進行尋找。都江堰生態(tài)水利工程是世界范圍內(nèi)最古老且至今仍舊發(fā)揮巨大作用的生態(tài)水利工程，是生態(tài)水利工程的典型代表工程，擁有跨越千年的智慧，體現(xiàn)了生態(tài)水利工程的科學(xué)理念與設(shè)計原則。

4.1 尊重自然，順應(yīng)自然

生態(tài)水利工程設(shè)計需要遵循尊重自然，順應(yīng)自然的科學(xué)原則，該原則是習(xí)近平主席提出的關(guān)于生態(tài)水利工程的重要論述。2018年5月，習(xí)近平主席指出建設(shè)生態(tài)水利工程要因勢利導(dǎo)，順應(yīng)自然規(guī)律，提出了“萬物各得其和以生，各得其養(yǎng)以成”，只有順應(yīng)自然，尊重自然，才能夠造福當(dāng)代，澤被后世。都江堰的河道擁有水流湍急，水量巨大，河道曲折等許多不利于水利工程建設(shè)的特性，但都江堰水利工程因勢利導(dǎo)，借助水體自調(diào)以及彎道環(huán)流的特性，設(shè)置魚嘴，將河道一分為二，實現(xiàn)自然分流，從此都江堰下游不再發(fā)生水旱災(zāi)害。因此，生態(tài)水利工程需要根據(jù)河道環(huán)境具體問題具體分析，把握自然環(huán)境，尊重和順應(yīng)自然。

4.2 開發(fā)有度，協(xié)同共生

河道建設(shè)中的傳統(tǒng)水利工程通常存在開發(fā)失序，過度開發(fā)的問題，對河道水資源的竭盡式開發(fā)利用嚴重阻礙了河道長效作用的發(fā)揮，與國家要實現(xiàn)生態(tài)水利永續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略背道而馳。因此必須開發(fā)有度，實現(xiàn)協(xié)同共生。都江堰生態(tài)水利工程將內(nèi)江與外江的進水量按4：6的比例進行分流，豐水期內(nèi)外江進水量分別為40%和60%，而在枯水期內(nèi)外江的分流比例則會產(chǎn)生倒掛，從而保證豐水期與枯水期的生態(tài)流量，保障了河道以及河道兩岸動植物的自然生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)了協(xié)同共生的局面。

4.3 民生為本，持續(xù)發(fā)展

生態(tài)水利工程應(yīng)當(dāng)滿足民生為本的本質(zhì)目標(biāo)。都江堰生態(tài)水利工程在設(shè)計之初是為防治岷江水患，但后來在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了川西農(nóng)業(yè)的發(fā)展，為造就天府之國的美譽創(chuàng)造了良好的條件，甚至在歷史上出現(xiàn)了揚一益二的說法，充分體現(xiàn)了都江堰生態(tài)水利工程對民生的重大貢獻。如今多家企業(yè)生態(tài)權(quán)益工程兼具防洪防澇，灌溉供水，生態(tài)補水，旅游航運等多項功能，實現(xiàn)了生態(tài)效益，社會效益與經(jīng)濟效益的高度統(tǒng)一。持續(xù)發(fā)展同樣是生態(tài)水利工程的本質(zhì)目標(biāo)。生態(tài)水利工程應(yīng)當(dāng)保證安全性，穩(wěn)定性和耐久性，都江堰歷經(jīng)千年，仍舊發(fā)揮巨大作用，充分體現(xiàn)了生態(tài)水利工程的多項特性，是實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

4.4 先進技術(shù)，科學(xué)管理

生態(tài)水利工程需要采取先進技術(shù)，以較高的技術(shù)條件和工程標(biāo)準實現(xiàn)生態(tài)水利工程的較優(yōu)效能。同時還需要科學(xué)的管理，實現(xiàn)生態(tài)水利工程的后期維護，以便工程發(fā)揮長效作用。都江堰生態(tài)水利工程在建筑方法材料選取以及計劃布局等各方面采取了先進的理念和技術(shù)，進行了非常優(yōu)秀的創(chuàng)新。例如，采用螺旋流原理建設(shè)飛沙堰。在管理上，實現(xiàn)了每年勤修，預(yù)防后患，并且逐漸形成了獨特的官堰民渠管理制度。這些都是都江堰水利生態(tài)水利工程留存久遠，至今仍發(fā)揮較大作用的關(guān)鍵。

5 河道建設(shè)中生態(tài)水利工程的設(shè)計策略

5.1 構(gòu)建水生生物群落，豐富生物多樣性

在河道建設(shè)中，生態(tài)水利工程需要保證河道流域內(nèi)的生物多樣性，因此生態(tài)水利工程設(shè)計需要考慮工程開展對環(huán)境的影響，一方面嚴格控制工程施工對河道流域的影響，另一方面還需要通過主動措施增加區(qū)域內(nèi)物種的種類和數(shù)量，從而實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境的平衡與穩(wěn)定。構(gòu)建水生動物種群有多種科學(xué)措施，包括人工養(yǎng)殖雙苗，過魚設(shè)施，設(shè)置保護區(qū)等。

例如為了保護魚類，四川省內(nèi)的長江支流建設(shè)了魚類自然繁殖區(qū)，并對其進行保護，減少人類活動對河道內(nèi)魚類繁衍的破壞。同時建立了過魚設(shè)施，并推動人工繁殖放流。通過這些措施，當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)水利工程建設(shè)有力地促進了水生生物系統(tǒng)的豐富性，構(gòu)建了頑強的生物種群。除此之外，我國修建葛洲壩后，建立了人工繁殖放牛基地，培育了中華鱘等各種珍稀的水生生物，并將中華鱘的幼苗向長江河道內(nèi)投放，成功將中華鱘從滅絕的邊緣拯救出來。因此生態(tài)水利工程需要盡量減輕或避免對生物的不利影響，減少對生態(tài)環(huán)境的破壞，并通過一定的手段進行補償，或進一步豐富區(qū)域領(lǐng)域的水生生物種群增強生物多樣性，保障生態(tài)環(huán)境的健康。同時也可以適當(dāng)養(yǎng)殖具備清潔能力的微生物，增強河道自凈能力，幫助河道改善水質(zhì)。

5.2 進行生態(tài)護坡設(shè)計，建設(shè)生態(tài)堤岸

生態(tài)河堤是河道建設(shè)中生態(tài)水利工程的重要組成部分，對生態(tài)水利工程的總體效益有著舉足輕重的影響。生態(tài)堤岸一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對河岸動植物的保護，同時也能夠發(fā)揮涵養(yǎng)水源，綠化河堤的重要作用。除此以外，生態(tài)堤岸具備許多傳統(tǒng)堤岸不具備的優(yōu)點，例如具備更好的適應(yīng)性，能夠充分因地制宜，因勢利導(dǎo)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件以及植被條件等進行靈活的調(diào)整。此外，能夠節(jié)省成本，避免對大量鋼筋水泥等傳統(tǒng)工程材料的使用。

生態(tài)水利工程中的生態(tài)堤岸包括自然原型護岸，自然型護岸和復(fù)式階級型護岸。例如在湖南湖北等南方農(nóng)村地區(qū)，自然原型護岸十分常見。自然原型護岸能夠保持河岸的自然特性，簡單易行，物美價廉，既能夠滿足生態(tài)要求，又能夠美化河道。在四川，云南等地擁有許多自然型護岸，例如在嘉陵江河道沿線多地，坡面較陡，侵蝕較重，許多生態(tài)水利工程采用了自然型護岸的技術(shù)。自然型護岸同樣利用植物固定堤壩，但同時會采用石材等天然材料保護堤壩底部，通常分為干砌石，鉛絲石籠和拋石護岸。許多重要城市的護城河采用了復(fù)式階級性護岸，例如西安護城河道，采用了復(fù)式階級型護岸。在親水平臺下，通過硬性構(gòu)筑物建造箱型框架，向其投入石塊，框外種植水生植物，借助其根系鞏固堤防，而在親水平臺之上，則采用柵格形式的混凝土結(jié)構(gòu)固岸，柵格之中預(yù)留空間種植灌木或花草。

圖1 自然型堤岸

5.3 加強技術(shù)投入，選取合適的工程材料

隨著生態(tài)水利工程的發(fā)展，衍生出了許多新興技術(shù)，恰當(dāng)采用新型生態(tài)環(huán)保材料，能夠有效保障河道建設(shè)中生態(tài)水利工程的生態(tài)效益。在選用材料的過程中，一方面需要考慮到材料的性能以及價格，同時也要考慮到生態(tài)環(huán)保性能以及技術(shù)性能，當(dāng)然還應(yīng)當(dāng)考慮到當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，以選取適宜的生態(tài)材料。目前通行采用的新生態(tài)環(huán)保材料，通常有雷諾護墊和格賓石籠網(wǎng)，該環(huán)保材料廣泛應(yīng)用于生態(tài)水利工程中的河岸建設(shè)。

雷諾護墊能夠阻擋洪水對岸堤造成的破壞，從而保護河岸不受侵蝕，其原理是通過六邊形結(jié)構(gòu)的金屬網(wǎng)面，具備較優(yōu)的穩(wěn)定性，同時材料柔軟，能夠吻合地基。格賓石籠網(wǎng)憑借其優(yōu)良的透水性以及柔韌性，在生態(tài)水利工程中得到了廣泛的運用，其結(jié)構(gòu)是角形網(wǎng)制的網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)，排水性能更好，成本更低。例如，甘肅山丹縣城區(qū)河道就采用了該項新型材料。其鋪建格賓石籠網(wǎng)并在表面鋪設(shè)種植土，實現(xiàn)植被綠化，除此以外，將復(fù)合土工膜鋪在網(wǎng)下并延伸至石龍頂部并按從上到下的順序，鋪設(shè)種植土，格賓石籠，保護層，復(fù)合土工膜。通過這樣的材料鋪設(shè)河道，一方面減小了工程成本，另一方面提高了防洪防沖刷防侵蝕的效果，保障河流堤岸不受破壞，具備較為良好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

圖2 格賓石籠網(wǎng)鋪設(shè)

6 結(jié)語

河道建設(shè)中，生態(tài)水利工程能夠發(fā)揮巨大的作用，其克服了傳統(tǒng)水利工程容易對生態(tài)產(chǎn)生破壞的弊端，能夠保障河道建設(shè)的經(jīng)濟價值，生態(tài)價值，社會價值的實現(xiàn)。在生態(tài)水利工程設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)遵循多項設(shè)計原則，包括尊重自然，順應(yīng)自然；開發(fā)有度，協(xié)同共生；民生為本，持續(xù)發(fā)展；先進技術(shù)，科學(xué)管理。在此基礎(chǔ)上展開生態(tài)水泥工程設(shè)計，首先應(yīng)當(dāng)構(gòu)建水生生物群落，豐富生物的多樣性，其次應(yīng)當(dāng)進行生態(tài)護坡設(shè)計，建設(shè)生態(tài)堤岸，最后應(yīng)當(dāng)加強技術(shù)投入，選取合適的材料。