楊國堅，程文先

（云南龍猴建設(shè)工程有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

隨著全球環(huán)境問題的日益突出和人類對水資源的需求不斷增加，生態(tài)水利工程設(shè)計在水利建設(shè)中的應(yīng)用價值越來越受到重視。生態(tài)水利工程設(shè)計強調(diào)水資源的合理利用與生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，通過模擬自然過程、模仿生態(tài)系統(tǒng)運行規(guī)律，以及采用多種生態(tài)技術(shù)手段，旨在實現(xiàn)水利工程與生態(tài)環(huán)境的和諧共生。在傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計中，主要關(guān)注水資源的開發(fā)和利用，忽視了生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和恢復(fù)。這種開發(fā)模式導(dǎo)致了一系列環(huán)境問題，如河流斷流、濕地退化、生物多樣性減少等，給人類社會和生態(tài)系統(tǒng)帶來了嚴(yán)重的影響。為了解決這些問題并實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。生態(tài)水利工程設(shè)計通過合理的水資源配置、生態(tài)修復(fù)和生態(tài)補償?shù)仁侄危浞挚紤]了水文、水力、生態(tài)等多個因素的綜合影響，實現(xiàn)了水資源的科學(xué)利用、生態(tài)功能的恢復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)[1]。它不僅能夠滿足人類社會對水資源的需求，還能夠改善水環(huán)境、促進(jìn)生態(tài)平衡、提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。

1 生態(tài)水利工程設(shè)計要點

生態(tài)保護(hù)導(dǎo)向：生態(tài)水利工程設(shè)計以保護(hù)和修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)為導(dǎo)向，充分考慮生態(tài)環(huán)境的需要。通過合理的規(guī)劃和設(shè)計，最大限度地減少對生態(tài)系統(tǒng)的干擾，保護(hù)和恢復(fù)生物多樣性，維護(hù)生態(tài)平衡。

1.1 注重水資源的高效利用

生態(tài)水利工程設(shè)計注重水資源的合理配置和有效利用。通過科學(xué)的水資源調(diào)度方案，確保供需平衡，最大限度地提高水資源的利用效率。這包括對污水進(jìn)行處理，去除其中的有害物質(zhì)和雜質(zhì)，得到處理后的中水可以再次利用。中水可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉、城市綠化、工業(yè)用水等領(lǐng)域，從而緩解了水資源短缺問題，減少了對自然水源的壓力，并降低了污染物排放量。同時，利用先進(jìn)的技術(shù)手段，如水文模型和智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對水文過程的精確預(yù)測和調(diào)控，提高水資源的利用價值。這包括推廣節(jié)水型設(shè)備，引入新技術(shù)和新材料，推廣節(jié)水型家電、節(jié)水器具等產(chǎn)品。此外，加強用水管理，建立用水計量系統(tǒng)，采取節(jié)約用水的方式，如停水、限水等方式控制用水量，加強城市供水管網(wǎng)的管理和維修保養(yǎng)等都是節(jié)水的具體措施。廢水回用是通過對污水進(jìn)行處理后，將得到的中水再次利用，例如用于農(nóng)業(yè)灌溉、城市給排水等領(lǐng)域。垃圾資源化利用則是對生活垃圾、工業(yè)廢料等進(jìn)行資源化利用，如再生紙制造、廢水再生等。能源回收則是對生活垃圾、工業(yè)廢料等中所含有的生物質(zhì)或熱值高的物質(zhì)進(jìn)行能源回收，例如焚燒發(fā)電、沼氣發(fā)電等。通過循環(huán)經(jīng)濟的實施，不僅可以降低資源的消耗量，減少對自然資源的損耗，還可以提高資源利用效率和經(jīng)濟效益。

1.2 注重污染防治與水質(zhì)改善

生態(tài)水利工程設(shè)計中，注重對產(chǎn)業(yè)、城市和農(nóng)村等各類廢水的處理與治理。通過構(gòu)建合理的污水處理系統(tǒng)，包括生活污水處理廠、工業(yè)污水處理設(shè)施和農(nóng)村生活污水處理措施，將廢水中的有害物質(zhì)、懸浮物和營養(yǎng)物質(zhì)去除或降低至安全排放標(biāo)準(zhǔn)，以減少對水環(huán)境的污染。在對水源地的保護(hù)與管理中，將重要的水源地劃定為保護(hù)區(qū)或控制區(qū)，建立規(guī)范的管理制度，限制或禁止污染源的活動，確保水源地的水質(zhì)安全和供水安全。重視河道和湖泊的污染防治和水質(zhì)改善，通過清淤、清漂和植物修復(fù)等手段，恢復(fù)河道和湖泊的自凈能力和生態(tài)功能，保持水體良好的生物多樣性和生態(tài)平衡。此外，建立完善的水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，對水體的水質(zhì)和污染狀況進(jìn)行實時、準(zhǔn)確的監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行環(huán)境評估，及時采取必要的調(diào)控和修復(fù)措施[2]。加強對水資源、水環(huán)境等方面的立法和規(guī)劃管理，明確責(zé)任和監(jiān)管機構(gòu)，加強執(zhí)法力度，提高水污染防治工作的效果和水質(zhì)改善的成效。這些措施與要點的應(yīng)用將有效改善水環(huán)境質(zhì)量，促進(jìn)區(qū)域水資源的可持續(xù)利用。

1.3 注重可持續(xù)發(fā)展的推動

生態(tài)水利工程設(shè)計在水利建設(shè)中注重可持續(xù)發(fā)展的推動。通過綜合考慮水資源管理、生態(tài)保護(hù)和社會經(jīng)濟效益，確保水利項目的長期可持續(xù)運行。采用生態(tài)修復(fù)和環(huán)境監(jiān)測等手段，定期評估和調(diào)整工程效果，保證項目的長期效益[3]。

1.4 綜合協(xié)調(diào)參與主體

生態(tài)水利工程設(shè)計需要進(jìn)行綜合規(guī)劃和協(xié)調(diào)，涉及多個相關(guān)部門和利益相關(guān)方的參與。需要充分考慮水資源、生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟等多方面因素，并與各方積極溝通和協(xié)作，確保設(shè)計方案的科學(xué)性、可行性和可接受性。生態(tài)水利工程設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)水資源高效利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、污染防治、可持續(xù)發(fā)展等目標(biāo)，為水利建設(shè)提供了有效的指導(dǎo)和保障[4-5]。同時，也為社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供了支持和推動。

2 生態(tài)水利工程設(shè)計在水利建設(shè)中的典型應(yīng)用價值

2.1 濕地修復(fù)與調(diào)蓄工程設(shè)計

以長江流域濕地修復(fù)與調(diào)蓄工程設(shè)計為案例，長江流域是中國最大的河流流域之一，也是全球重要的濕地生態(tài)系統(tǒng)。然而，由于人類活動和自然因素的影響，長江流域許多濕地受到破壞和退化。濕地修復(fù)工程設(shè)計通過采取一系列措施，如水質(zhì)改善、植被恢復(fù)、濕地面積擴大等，對受損濕地進(jìn)行修復(fù)和保護(hù)。這不僅有助于恢復(fù)濕地生態(tài)系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性，還可以提供豐富的生物多樣性、水資源儲備和碳匯功能，對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要意義。

通過長江流域濕地修復(fù)與調(diào)蓄工程設(shè)計的實施，取得了顯著的應(yīng)用價值，包括以下3 點。

（1）恢復(fù)生態(tài)功能。濕地修復(fù)使得濕地面積擴大，生物多樣性增加，恢復(fù)了濕地生態(tài)系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性。濕地成為各種湖泊、支流和洪泛區(qū)的調(diào)蓄點，提供了滯洪、蓄水、凈化水質(zhì)等功能，改善了水環(huán)境狀況，促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。

（2）水資源管理與調(diào)控。調(diào)蓄工程實現(xiàn)了水資源的合理調(diào)配和調(diào)蓄。在旱季，蓄水調(diào)蓄，提供灌溉和城市供水；在豐水期，調(diào)節(jié)水位，減輕洪澇風(fēng)險。通過科學(xué)的水資源管理，調(diào)蓄工程有效保障了長江流域的水資源供應(yīng)和安全利用。

（3）經(jīng)濟社會發(fā)展。濕地修復(fù)與調(diào)蓄工程為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展提供了支持?；謴?fù)的濕地成為重要的旅游景點，吸引了大量游客，帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。調(diào)蓄工程改善了農(nóng)田灌溉條件，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，推動了農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展。同時，調(diào)蓄工程還為城市供水提供了穩(wěn)定可靠的水源，支撐了城市經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展。

2.2 水土保持工程設(shè)計

水土保持工程設(shè)計是生態(tài)水利工程設(shè)計的重要組成部分，其應(yīng)用價值在于保護(hù)和改善土壤質(zhì)量、防止水土流失、提高水資源利用效率等方面。以中國黃土高原水土保持工程設(shè)計為案例，中國黃土高原是世界上最大的黃土集中分布區(qū)，土壤肥力低、易腐殖質(zhì)流失、水土侵蝕嚴(yán)重。水土保持工程設(shè)計針對黃土高原的特點，旨在保護(hù)土壤、減緩水土流失速度，改善生態(tài)環(huán)境和人居條件。中國黃土高原水土保持工程設(shè)計需要通過多種措施，保護(hù)和改善土壤質(zhì)量，防止水土流失，提高水資源利用效率，從而在生態(tài)環(huán)境和人居條件改善方面具有重要的應(yīng)用價值。具體措施包括以下5 點。

（1）林木植被。通過合理配置植被，選擇適宜的樹種進(jìn)行造林和植被恢復(fù)，形成生態(tài)屏障和水土保持系統(tǒng)。植被可以減少風(fēng)蝕和水蝕，增加土壤固結(jié)力，抑制土壤侵蝕。

（2）土地整治。通過水土保持措施，如修筑溝渠、梯田和坎井等，降低坡面徑流速度，減少水土流失。同時，通過水保工程體系，提高水資源利用效率，保護(hù)水源地生態(tài)。

（3）坡面覆蓋。采取覆蓋措施，如覆蓋草皮、秸稈、草席等，減少降雨對土壤的沖刷和侵蝕，增加土壤保水能力。

（4）抗沖刷結(jié)構(gòu)。在河道、溝渠等易沖刷區(qū)域設(shè)置抗沖刷結(jié)構(gòu)，以增加水流阻力，降低河道淤積速度，減緩水土流失。

（5）防風(fēng)固沙。通過人工林、沙窩、沙島等防護(hù)措施，減少風(fēng)蝕，固定流動沙丘，保護(hù)耕地和生態(tài)環(huán)境。

而通過水土保持工程設(shè)計的實施，取得以下顯著的應(yīng)用價值。

（1）防止水土流失。黃土高原水土保持工程設(shè)計通過采取各種措施，包括植被恢復(fù)、坡面覆蓋、土地整治等，有效降低了土壤侵蝕和水土流失速度，保護(hù)和改善了土壤質(zhì)量。

（2）提高水資源利用效率。水土保持工程設(shè)計通過修筑溝渠、梯田等措施，降低坡面徑流速度，增加入滲，提高了水資源利用效率。同時，通過水保工程體系，保護(hù)水源地生態(tài)，維護(hù)水環(huán)境健康。

（3）改善生態(tài)環(huán)境和人居條件。水土保持工程設(shè)計的實施，促進(jìn)了黃土高原地區(qū)的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)和改善，提供了良好的生態(tài)屏障。同時，減少了水土流失對土地資源和農(nóng)田的破壞，改善了居民的生活環(huán)境。

植被恢復(fù)前后的土壤侵蝕情況分別如圖1、圖2所示。

圖1 植被恢復(fù)前土壤侵蝕情況

圖2 植被恢復(fù)后土壤侵蝕情況

2.3 水資源配置與調(diào)度工程設(shè)計

水資源配置與調(diào)度工程設(shè)計是生態(tài)水利工程設(shè)計中重要的組成部分，其應(yīng)用價值在于合理利用和分配水資源，提高水資源利用效率，保障水供需平衡和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。以中國南水北調(diào)中線工程為案例，中國南水北調(diào)中線工程是中國自西部引水到北方干旱地區(qū)的一項大型水資源調(diào)度工程。該工程通過引水調(diào)水、水庫蓄水和輸水通道等措施，將長江流域湖北省的水資源調(diào)配到華北地區(qū)，解決了華北地區(qū)嚴(yán)重的水資源短缺問題。具體措施如下。

（1）水源選擇與引水。通過科學(xué)評估，選擇可靠的水源地，并設(shè)計引水渠道和攔水設(shè)施，將水源地的水資源引入目標(biāo)地區(qū)。

（2）水庫建設(shè)與蓄水。設(shè)計建設(shè)水庫，用于調(diào)節(jié)水量、蓄存水源，根據(jù)目標(biāo)地區(qū)的實際需求進(jìn)行合理的蓄水和釋放操作。

（3）輸水通道設(shè)計。設(shè)計建設(shè)輸水通道，包括隧道、管道和渠道等，將水資源從水源地經(jīng)過中轉(zhuǎn)站輸送到目標(biāo)地區(qū)。在設(shè)計中考慮輸水通道的防滲漏、泵站布置和輸水能力等因素。

（4）水資源分配與調(diào)度。根據(jù)目標(biāo)地區(qū)的需求和實際情況，制定水資源分配方案，并進(jìn)行定期調(diào)度，確保水資源供應(yīng)穩(wěn)定可靠。

通過合理利用和分配水資源，該工程解決了目標(biāo)地區(qū)的水資源短缺問題，提高了水資源利用效率，促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，并改善了生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性。這體現(xiàn)了水資源配置與調(diào)度工程設(shè)計在生態(tài)水利工程中的重要應(yīng)用價值。具體應(yīng)用價值如下。

（1）解決水資源短缺問題。南水北調(diào)中線工程通過引水調(diào)水和水庫蓄水等措施，將長江水資源調(diào)配到華北地區(qū)，解決了該地區(qū)長期以來的嚴(yán)重水資源短缺問題，保障了人民的飲水安全和農(nóng)業(yè)用水需求。

（2）提高水資源利用效率。水資源配置與調(diào)度工程設(shè)計合理分配水資源，優(yōu)化水資源利用結(jié)構(gòu)，提高了水資源利用效率。同時，通過科學(xué)的調(diào)度管理，最大限度地減少了水資源的浪費和損失。

（3）促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。水資源配置與調(diào)度工程設(shè)計有效解決了地區(qū)的水資源短缺問題，為經(jīng)濟發(fā)展提供了可靠的水源支撐。特別是在干旱地區(qū)，該工程為農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水和城市供水等方面提供了重要支持，推動了區(qū)域經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展。

（4）改善生態(tài)環(huán)境。通過調(diào)配水資源，南水北調(diào)中線工程改善了目標(biāo)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。在保證城市供水和農(nóng)業(yè)用水的同時，使河流湖泊生態(tài)系統(tǒng)得到有效修復(fù)和保護(hù)，提高了生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。

3 結(jié)語

綜上所述，生態(tài)水利工程設(shè)計在水利建設(shè)中具有重要的應(yīng)用價值。通過恢復(fù)和改善生態(tài)系統(tǒng)功能，提高水資源利用效率，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。這種設(shè)計方法的成功應(yīng)用實例不斷涌現(xiàn)，為未來水利建設(shè)提供了有益的借鑒和啟示。然而，仍需深入研究和實踐，不斷完善生態(tài)水利工程設(shè)計的理論與方法，推動其更廣泛地應(yīng)用于水利工程中，更好地發(fā)揮其價值。