郎群

（云南省鎮(zhèn)雄縣水務(wù)局云南鎮(zhèn)雄　657200）

生態(tài)角度下水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)

郎群

（云南省鎮(zhèn)雄縣水務(wù)局云南鎮(zhèn)雄657200）

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)存在較嚴(yán)重的水資源的分布不均的情況，這就迫使我國(guó)要修建一系列的水利工程來(lái)解決問(wèn)題。然而水利工程的建立過(guò)程中，極易對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生不利影響，如何使得水利工程在不破壞生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上改善我國(guó)水資源狀況具有重要意義。本文即針對(duì)生態(tài)角度下水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)做了具體探討。

生態(tài)；水利工程；規(guī)劃設(shè)計(jì)

引言

目前，我國(guó)水利工程在設(shè)計(jì)過(guò)程中往往會(huì)暴露出許多問(wèn)題，對(duì)工程所處區(qū)域的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大影響。因此，在生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)時(shí)，要把環(huán)境保護(hù)的科學(xué)概念有機(jī)融合在設(shè)計(jì)理念當(dāng)中，順應(yīng)生態(tài)環(huán)境的自然發(fā)展規(guī)律，將工程的各個(gè)階段對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響都納入考慮的范圍，爭(zhēng)取將生態(tài)水利工程對(duì)環(huán)境的影響降到最小。

1　水利工程對(duì)生態(tài)的影響

水利工程能夠有效的改善水庫(kù)周邊的環(huán)境，使得大壩上游的航運(yùn)條件得以改善，避免洪澇災(zāi)害的發(fā)生，開發(fā)出清潔能源等等，然而，水利工程在給生態(tài)創(chuàng)造的同時(shí)，也有著非常多的弊端。

1.1氣候的改變

水利工程對(duì)生態(tài)最為明顯的影響就是造成氣候的改變。大氣環(huán)流控制地區(qū)性氣候狀況，水利工程當(dāng)中修建大、中型水庫(kù)與灌溉工程之后，原本的陸地會(huì)受到影響逐漸成為濕地或者是水體，導(dǎo)致局部地表的空氣變得比較濕潤(rùn)，局部小氣候的風(fēng)、降雨、氣溫、霧等氣象因子也會(huì)受到一定的影響。

1.2河流生態(tài)系統(tǒng)的影響

水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響也是非常明顯的，具體體現(xiàn)在對(duì)水的泥沙含量、水溫、水質(zhì)這三個(gè)方面。

1.2.1水的泥沙含量

在河流上進(jìn)行水庫(kù)的修建，會(huì)使得天然河流水沙條件以及河床形態(tài)的平衡遭到破壞。水面比降減緩，流速減小，水流輸沙能力顯著降低，促使大量泥沙在庫(kù)區(qū)淤積。當(dāng)水庫(kù)蓄水位較高時(shí)，入庫(kù)泥沙首先淤積在水庫(kù)末端的河床上，從而使得水庫(kù)的回水位被抬高。隨著時(shí)間的推移往上游延伸，進(jìn)而導(dǎo)致“翹尾巴”現(xiàn)象的形成，不但使得有效庫(kù)容得以減少，并且會(huì)形成攔門沙，使得上游河道排水不暢甚至導(dǎo)致洪水泛濫。在蓄水位較低的情況下，入庫(kù)泥沙可以輸送到壩前淤積直接導(dǎo)致有效庫(kù)容減少，還會(huì)導(dǎo)致引水建筑物的堵塞，減少引水的流量、對(duì)發(fā)電造成影響等。

1.2.2水溫的影響

水利工程中水庫(kù)工程也會(huì)對(duì)水溫造成影響。水庫(kù)的主要特征是水面比較寬廣、水體較大、水流速度緩慢、更新時(shí)間長(zhǎng)等，再加上水體受到太陽(yáng)的輻射、對(duì)流混合以及熱量傳輸作用，導(dǎo)致水庫(kù)具有著特殊水溫結(jié)構(gòu)，詳見表1、圖1。水庫(kù)水溫隨相對(duì)容積（庫(kù)容和來(lái)水量的比值）的大小與水深呈不同性狀的變化，通常分為混合型、分層型以及過(guò)渡型這三種類型。

表1　某水庫(kù)水溫變化趨勢(shì)

圖1　某水庫(kù)水溫沿垂線分布圖

水溫的改變會(huì)直接對(duì)魚類與農(nóng)作物造成不利的影響。出庫(kù)低溫水對(duì)壩下游一定距離內(nèi)的魚類產(chǎn)卵影響較大，有可能推遲魚類產(chǎn)卵期，對(duì)魚類繁殖產(chǎn)生不利影響。此外，低溫灌溉水對(duì)下游農(nóng)作物的生長(zhǎng)期有不利影響。

1.2.3水質(zhì)的影響

水利工程在建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中，非常容易產(chǎn)生影響水質(zhì)的污染源，這些污染源未及時(shí)進(jìn)行處理就被直接排入到水當(dāng)中，造成水質(zhì)量的下降，尤其是水庫(kù)的溝汊當(dāng)中非常容易發(fā)生水污染現(xiàn)象，比如水華現(xiàn)象的產(chǎn)生；庫(kù)內(nèi)水流的流速比較小，降低了水、氣界面交換的速率以及污染物的遷移擴(kuò)散能力，所以復(fù)氧能力下降，造成了水庫(kù)水體自凈能力與河流變?nèi)酢?/p>

1.3不良地質(zhì)災(zāi)害

滑坡、地震、塌岸等不良地質(zhì)災(zāi)害通常情況下會(huì)隨著水利工程中大壩的修建而產(chǎn)生。水庫(kù)蓄水之后水位升高，岸坡土體的抗剪強(qiáng)度降低，非常容易導(dǎo)致塌方現(xiàn)象的發(fā)生、山體滑坡與危險(xiǎn)巖體的失穩(wěn)，造成滑坡現(xiàn)象的出現(xiàn)；水滲入到斷層當(dāng)中，會(huì)導(dǎo)致斷層之間的潤(rùn)滑程度的增加；使得巖層當(dāng)中的空隙水壓力增加；水體壓重導(dǎo)致地殼應(yīng)力的增加等都是可能導(dǎo)致地震出現(xiàn)的原因。

2　生態(tài)水利工程的應(yīng)用

水利工程學(xué)和生態(tài)學(xué)之間的重疊相融，逐漸形成現(xiàn)在的新的水利工程體系分支——生態(tài)水利工程學(xué)。這個(gè)理論體系的誕生，使人們?cè)诮ㄔO(shè)水利工程的時(shí)候，關(guān)注到生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)作，兩者的兼顧使人們?cè)跐M足水利需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康運(yùn)作的維護(hù)。因此，生態(tài)水利工程應(yīng)是在運(yùn)用傳統(tǒng)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程建設(shè)的目標(biāo)時(shí)，使河流的生態(tài)環(huán)境不遭受破壞且彌補(bǔ)、復(fù)原已有傷害。具體來(lái)講，生態(tài)水利工程在實(shí)踐過(guò)程中，會(huì)將已有的環(huán)境污染治理技術(shù)、相關(guān)法律法規(guī)結(jié)合在一起，成為河流生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)的有力手段。

3　實(shí)例分析生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)

3.1工程概況

某水庫(kù)總占地面積1610.7畝，其中庫(kù)區(qū)水面積746.67畝，環(huán)湖綠化隔離區(qū)864.03畝。水庫(kù)正常蓄水位2.0m，供水死水位-0.7m，應(yīng)急備用蓄水容積123.04萬(wàn)m3，總庫(kù)容229.97萬(wàn)m3，滿足應(yīng)急供水不少于7d的要求。工程屬Ⅲ等?。ㄒ唬┬凸こ?，工程任務(wù)為應(yīng)急備用供水為主，結(jié)合改善生態(tài)環(huán)境等綜合利用，主要由土方工程、水工建筑物工程、水生生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建工程和水土涵養(yǎng)綠化景觀工程等四大工程組成。

圖2　水庫(kù)鳥瞰圖

3.2生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)

3.2.1將工程水文學(xué)與生態(tài)水文學(xué)有機(jī)結(jié)合

高度重視工程水文學(xué)與生態(tài)水文學(xué)的有機(jī)結(jié)合，并以此作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)中，水利工程服務(wù)對(duì)象要得到重視和保護(hù)。明確生態(tài)目標(biāo)對(duì)水資源的要求，進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，以保證水利工程與生態(tài)的和諧發(fā)展。

本水庫(kù)是以應(yīng)急備用為主的水庫(kù)，具有使用頻率低，換水周期長(zhǎng)，大部分時(shí)間處于備用狀態(tài)等特點(diǎn)。水庫(kù)規(guī)模、水質(zhì)維護(hù)及防洪影響等問(wèn)題顯得至關(guān)重要，在庫(kù)容、水位、水流流態(tài)、湖底形態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，除了按規(guī)模要求計(jì)算外，還要考慮庫(kù)區(qū)水環(huán)境容量需要，分析生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化對(duì)水文系統(tǒng)中水質(zhì)、水量、水文要素的平衡與轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響；水質(zhì)與水量的變化規(guī)律；水文水資源空間分異與生態(tài)系統(tǒng)對(duì)位關(guān)系。因此，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)須充分將生態(tài)水文學(xué)和工程水文學(xué)二者進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，確保水庫(kù)在各個(gè)時(shí)期均能夠儲(chǔ)存足量可利用的水資源，并保持生態(tài)平衡。

3.2.2識(shí)別關(guān)鍵生態(tài)敏感目標(biāo)

對(duì)于一個(gè)生態(tài)水利工程而言，生態(tài)敏感目標(biāo)的有效識(shí)別具有重要意義，其要求在設(shè)計(jì)時(shí)要準(zhǔn)確地識(shí)別出工程所直接和間接影響的生態(tài)目標(biāo)，并在工程規(guī)劃階段就予以考慮并提出初步的解決解決方案。

3.2.3注重與環(huán)境工程設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合

生態(tài)水利工程在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注重與環(huán)境工程設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水量和水質(zhì)的同步科學(xué)配置。本工程“應(yīng)急備用水源”的屬性決定了維持、提高庫(kù)區(qū)水質(zhì)至關(guān)重要，這也是設(shè)計(jì)上面臨的巨大挑戰(zhàn)和阻力。本水庫(kù)工程的建立是一個(gè)打破現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)，重建生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程，生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和構(gòu)建離不開與環(huán)境工程的相互融合。因此，水庫(kù)在設(shè)計(jì)中必須將庫(kù)區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建和周邊水土涵養(yǎng)區(qū)的設(shè)計(jì)作為重中之重。本工程建成了寬廣的水域和水土涵養(yǎng)區(qū)，為各種生物提供有利的生存環(huán)境。在水土涵養(yǎng)區(qū)與湖區(qū)之間的過(guò)渡帶增加了一些生態(tài)處理溝渠、氧化塘和凈化石灘地，湖四周建生態(tài)護(hù)岸等等，以此對(duì)存在的有機(jī)污染物質(zhì)實(shí)施降解，并在沿湖一周設(shè)置綠籬阻隔人類活動(dòng)對(duì)水質(zhì)的影響。湖區(qū)和水土涵養(yǎng)區(qū)將出現(xiàn)新的生態(tài)景觀，通過(guò)恢復(fù)重建形成一個(gè)良性循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)。

4　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，生態(tài)水利工程即為生態(tài)學(xué)與水利工程結(jié)合的產(chǎn)物，其要求工程不僅要滿足人類社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展需求，還要滿足河流生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與生物多樣性的需求。目前，生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)由于經(jīng)驗(yàn)積累問(wèn)題上的不足，其發(fā)展較為緩慢，但是隨著人們對(duì)人與自然的和諧發(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。

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