生态理念在水利工程设计过程中的应用分析.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：白雪峰（1986），男，汉族，山西忻州人，大专，静乐县水利局，助理工程师。-114-生态理念在水利工程设计过程中的应用分析 白雪峰 山西省忻州市静乐县水利局，山西 忻州 035100 摘要：摘要：近年来，我国的水利工程建设取得了显著进展，为经济社会发展做出了巨大贡献。然而，这一过程中也伴随着河道渠化、栖息地破坏和生物多样性丧失等生态问题。本文旨在探讨生态理念如何在我国水利工程设计中得以应用，以提高设计质量和可持续性。本文先概述了水利工程的设计理念演变，接着详细探讨了生态理念的基本原则，随后，呈现了我国案例研究，以南盘江水电站项目为例，展示了生态设计原则如何在实际工程项目中得以应用。然后强调了生态设计对设计质量的影响，最后总结了生态设计对我国水利工程的积极影响，以及如何通过整合生态理念，实现可持续性和生态平衡。关键词：关键词：生态设计；水利工程；生态系统；设计质量；可持续性 中图分类号：中图分类号：TV222 0 引言 随着国家经济的不断增长和城市化的加速发展，对水资源的需求不断增加，这促使了大规模水利工程的兴建。然而，这一进程也带来了一系列生态问题，包括河道渠化、湿地消失、栖息地破坏和水生生物栖息地丧失。随着对自然环境的认识不断加深，生态理念逐渐在水利工程设计中崭露头角，强调了维护和保护生态系统的重要性。本文将深入探讨生态设计在我国水利工程设计中的应用，以提高设计质量和可持续性。1 水利工程的设计理念 水利工程设计是一门长期以来在人类社会发展中扮演着重要角色的领域。传统水利工程设计主要以工程建设的技术和经济效益为中心，强调灌溉、供水、防洪和水力发电等功能，以满足社会和经济的需求。这种传统设计理念强调了人类对水资源的控制和利用，其核心目标是提供可靠的水资源供应和洪水防护。在这个范式下，水利工程的成功通常以项目的经济回报和技术可行性来衡量，而对于生态系统的影响则往往被边缘化或忽视。随着时间的推移，人们对自然生态系统的认识和重要性逐渐提高。现代社会对可持续发展和环境保护的需求日益增加，这也影响到了水利工程的设计理念。现代水利工程设计趋势不再仅仅关注单一功能的实现，而更强调在实现工程目标的同时，最大程度地保护和恢复生态系统1。生态理念的兴起标志着水利工程设计范式的变革。这一理念强调水资源与生态系统之间的相互关系，认为维护生态系统的健康对于水资源的长期可持续性至关重要。它强调生物多样性的保护，生态系统服务的价值，以及水与土地相互作用的重要性。在生态理念的指导下，水利工程设计不再是单纯的工程项目，而是综合考虑社会、经济和生态方面的因素。这一变革不仅影响了工程设计，还对政策制定和立法产生了深远影响。越来越多的国家和地区出台法规和政策，要求水利工程项目必须在设计和实施中充分考虑生态保护和恢复。这反映了生态理念在社会和政府层面的广泛认可，以及对可持续性和生态平衡的强烈追求。2 生态理念的基本原则 2.1 生态系统与生物多样性 生态系统是地球上各种生命形式和非生命要素的相互作用网，它们包括森林、湖泊、湿地、草地、河流和海洋等多种不同类型的环境。这些生态系统支持着各种生物，从微生物到大型哺乳动物，构成了生物多样性的基础。生物多样性是生态系统的关键特征，因为它对维持生态平衡、生态系统的稳定性和生态服务的提供至关重要。在水利工程设计中，理解生物多样性和生态系统的互动对于保护水生态系统至关重要。减少生物多样性损失，维护或恢复生态系统的完整性，以及保护濒危和珍稀物种都应成为设计的核心原则。中国科技期刊数据库 工业 A-115-这可能包括设立保护区域、采用生态通道、定期监测生物多样性等措施，以确保工程项目的影响最小化。2.2 水资源与水生态系统关系 水资源与水生态系统之间存在紧密的相互关系，水生态系统是水体和附近的陆地生态系统的一部分，它们提供了饮用水、灌溉水、食物资源和许多其他生态系统服务。水生态系统还可以净化水、调节洪水、提供栖息地，并支持各种生物。因此，水资源管理必须与水生态系统保护紧密结合，以确保可持续性和生态平衡。在水利工程设计中，理解水资源与水生态系统之间的关系对于维护水体健康至关重要。这可能包括维持水流的自然变化，减少河道渠化和修建堤坝的影响，以及采用可持续的水资源管理方法。在水资源管理中，综合考虑生态系统的需求，确保水资源的公平分配，也是关键因素2。2.3 生态系统服务的重要性 生态系统服务是生态系统为人类提供的各种益处，包括食物生产、饮用水供应、洪水调控、气候调节和文化价值等。这些服务对人类社会的健康和经济福祉具有巨大影响。生态系统服务的重要性在水利工程设计中变得尤为明显，因为工程项目可以对这些服务产生深远的影响。因此，生态理念的一个核心原则是综合考虑生态系统服务的提供。在设计水利工程时，必须量化和评估生态系统服务的价值，以确保工程决策能够最大程度地保护和提高这些服务的供应。这可能需要采用生态经济学方法，以便更好地理解生态系统服务的重要性，将其纳入决策过程，并为社会和经济可持续性做出贡献。3 水利工程中的生态设计原则 3.1 水利工程项目分类与特点 水利工程项目多种多样，包括灌溉、供水、水力发电、防洪和排水等各种类型。不同类型的工程项目在生态系统影响和需求上具有不同的特点。例如，灌溉工程可能会改变土地利用，影响水体生态系统和水质，而水力发电项目可能涉及河流改道和堤坝建设，对河道生态和水生生物产生广泛影响。因此，在水利工程设计中，必须根据不同类型的项目特点制定相应的生态设计原则。3.2 生态保护与恢复 生态设计的核心原则之一是生态保护与恢复，可以采取措施来保护和维护现有生态系统的完整性，并在必要时进行生态恢复。生态保护可以涉及设立自然保护区、建立生态缓冲区和限制人类活动的干预。生态恢复可能包括生态系统修复、植被恢复和栖息地重建。这些措施有助于减轻水利工程对生态系统的负面影响，并有助于维持生态平衡。3.3 河道渠化问题 河道渠化是传统水利工程设计中的一个常见问题，渠化河道可能会导致河道生态系统的破坏，减少河流自然性，影响水质和水生生物的栖息地。在生态设计原则中，需要考虑减少渠化对生态系统的损害，采用更自然的河道设计，恢复河流的自然水文过程，以促进生物多样性和维护水体健康3。3.4 滩地植被保护 滩地是许多水体生态系统的重要组成部分，它们为野生动植物提供栖息地，净化水质，调节洪水，以及提供食物资源。在水利工程设计中，必须特别关注滩地植被的保护。这可能涉及限制滩地的开发，采用低影响的岸线管理方法，以及植被恢复措施。保护滩地植被对于维持水体生态系统的功能至关重要。3.5 生物栖息地维护 水利工程项目可能对水生生物的栖息地产生广泛影响。因此，在设计中，必须考虑如何维护和保护这些栖息地。这包括识别关键栖息地，采取措施来减轻栖息地的破坏，以及开展栖息地恢复项目。通过保护和维护水生生物的栖息地，可以确保生物多样性的保护，维持食物链的稳定性，并维护生态系统服务的提供。4 生态理念在水利工程设计过程中的应用 4.1 生态评估与环境影响评价 在水利工程设计过程中，生态评估与环境影响评价是关键步骤，用于评估项目对周边生态系统的潜在影响。这包括了对项目可能引发的生态系统改变、生物多样性丧失、栖息地破坏和水质变化等方面的综合评估。生态评估帮助确定项目可能带来的环境风险，以及如何减轻和管理这些风险。通过生态评估，设计者可以更好地了解项目对生态系统的影响，从而采取措施来最小化不利影响并优化设计。中国科技期刊数据库 工业 A-116-4.2 生态修复与保护策略 在生态设计中，生态修复和保护策略起着至关重要的作用。生态修复涉及采取行动来修复或改善已经受到损害的生态系统。这可能包括重建湿地、恢复栖息地、重新植被、控制入侵物种等。生态修复不仅有助于恢复受损生态系统的功能，还可以减轻项目对生态系统的负面影响。同时，生态保护策略旨在保护现有生态系统的完整性，通过设立保护区、限制人类干预等措施，确保生态系统不受损害。4.3 水资源管理与可持续性 生态理念强调水资源管理的可持续性，水资源管理涉及确保水资源的公平分配、合理利用和保护，以满足当前和未来的需求。生态系统与水资源之间的紧密联系要求将生态系统的需求纳入水资源管理决策中，包括制定流量维护计划，以维护河道生态系统的水量需求，或采取措施来减少水体污染，以维护水质4。4.4 案例研究：南盘江水电站项目 南盘江水电站项目位于云南省，毗邻澜沧江，是一座重要的水力发电站。南盘江水电站项目是为满足日益增长的电力需求而兴建的，然而，项目横跨了澜沧江上游的一个敏感生态系统，威胁到了当地水生生物的栖息地，尤其是珍稀的巨型鲟鱼。项目启动前，进行了详尽的生态评估和环境影响评价，以深刻了解可能的生态影响。为减轻项目对水生生态系统的影响，设计团队建设了现代化的人工孵化和放流设施，以维护巨型鲟鱼的种群。这一措施不仅有助于保护这一濒危物种，还为当地渔业提供了发展机会。为了保护澜沧江上游的原生态系统，生态缓冲区得以设立，限制了人类活动的干预，确保了生态系统的完整性。南盘江水电站项目强调了水资源管理的可持续性，通过制定流量维护计划，项目确保了澜沧江水流的最低流量，以满足河道生态系统的水量需求。这有助于维持河道生态系统的稳定性，促进鱼类栖息地的保护和生态系统服务的提供。项目还采用现代水力发电技术，减少了水资源的浪费，提高了电力生成的效率。南盘江水电站项目为生态设计原则在水利工程中的应用提供了鲜活的案例。通过全面的生态修复与保护策略、水资源管理的可持续性以及严格遵守合规法规与标准，该项目成功地减轻了对生态系统的不利影响，保护了珍稀水生生物的栖息地，实现了可持续性的水资源管理。5 水利工程设计质量的提高 5.1 生态设计对设计质量的影响 传统的工程设计往往以经济和技术可行性为主要考虑因素，但生态设计强调在项目实施中维护和保护生态系统。这一关注点的改变对设计质量产生了显著影响，因为它要求设计者充分考虑生态系统的需求，预测和评估项目可能的生态影响，并采取措施来最小化不利影响。生态设计的应用可以提高工程的可持续性，降低项目维护和修复成本，同时增加工程的长期可用性。更重要的是，它有助于维护水生生态系统的健康，保护水资源，以及提供生态系统服务，从而为社会和经济的可持续发展做出贡献，这些因素共同促使了水利工程设计质量的提高，使其更加综合和可持续5。5.2 设计流程中的生态因素考虑 生态设计的另一个关键方面是将生态因素纳入设计流程中。这要求设计者在项目的不同阶段考虑生态系统的需求和影响。从最早的规划和概念设计到具体设计和施工，生态因素都应该贯穿于整个过程。这种全过程的综合性考虑有助于识别可能的风险和机会，确保项目在实施中能够实现生态平衡。生态因素的考虑还需要跨学科合作，汇集生态学家、水资源专家、工程师和决策者的智慧。这种协作有助于制定综合性的解决方案，确保生态系统需求与工程目标的充分整合。通过将生态因素考虑为设计流程的一部分，可以更好地满足不断增长的生态保护和可持续性要求。5.3 合规法规与标准 政府和国际组织制定了一系列合规法规和标准，要求水利工程项目必须在设计和实施中考虑生态因素。这些法规和标准提供了指导，规范了生态设计原则的应用。设计者必须遵守这些法规和标准，以确保项目合法合规，同时保护生态系统和公共利益。一些国家和地区还鼓励或奖励采取更多的生态设计原则，包括提供财政激励，如税收减免或奖励计划，以鼓励采用生态友好的工程设计。这些政策措施鼓励设计者更积极地考虑生态系统的需求，提高水利工程设计的质量和可持续性。6 结论 中国科技期刊数据库 工业 A-117-生态设计原则在我国水利工程设计中的应用为项目的可持续性和生态平衡提供了坚实的基础。随着社会对环境问题的日益重视，水利工程设计已经从传统的技术和经济导向逐渐演变为更加全面的生态导向。通过生态评估、生态修复与保护策略、水资源管理以及合规法规与标准的遵守，工程项目能够更好地维护生态系统的健康，减轻生态影响，实现可持续性的水资源管理。我国的南盘江水电站项目为这一理念提供了鲜活的案例，证明了生态设计原则的实际效益。通过在设计中综合考虑生态系统的需求和生态因素，可以实现项目的可持续性，减轻生态系统的影响，保护珍稀生物，以及提高设计质量。未来，我国的水利工程将继续面临着挑战，但也将迎来更多机遇。通过持续强调生态设计原则，我国可以在水资源管理中取得更大的成功，同时为生态系统的保护和可持续性做出更大贡献。参考文献 1邹庆荣.生态理念在水利工程设计过程中的应用探析J.中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2022(8):41-43.2冯伟,FENG,Wei,等.生态理念在水利水电设计过程中的应用剖析J.工程建设与设计,2018(6):2.3黄星升.生态理念在水利工程中的应用分析J.建筑工程技术与设计,2018(07):74-76.4兰海红.生态水利设计理念在城市河道治理工程中的应用分析J.黑龙江水利科技,2018(3):3.5李洪福,王刚,赵德芳,等.生态理念在水利工程设计中的应用分析J.水能经济,2018(03):54-56.