生态水利工程设计应遵循的理论与技术路线

中图分类号：TV12 文献标识码：A

引言

随着人类活动的不断加剧，水资源开发利用与生态环境保护之间的矛盾日益突出。传统的水利工程在满足人类用水需求的同时，往往对生态系统造成不同程度的破坏。为了解决这一问题，生态水利工程应运而生。生态水利工程是指在满足人类水资源开发利用需求的同时，兼顾生态系统健康和可持续发展的水利工程。它不仅具有传统水利工程的功能，还能保护和修复生态系统，实现人与自然的和谐共生。

1、生态水利工程设计的理论基础

生态水利工程设计的理论基础主要包括生态学原理、水利工程学原理和可持续发展理论。生态学原理是生态水利工程设计的核心指导，包括生态系统完整性原理、生物多样性原理和生态平衡原理等。这些原理要求工程设计要充分考虑生态系统的结构和功能，维护生态过程的连续性，保护生物多样性，保持生态系统的自我调节能力。水利工程学原理为生态水利工程提供了技术支持，包括水力学原理、水文学原理和工程结构原理等。这些原理确保工程在满足水资源开发利用需求的同时，具有足够的安全性和稳定性。可持续发展理论则从宏观层面指导生态水利工程设计，要求工程在满足当代人需求的同时，不损害后代人满足其需求的能力，实现经济、社会和环境的协调发展。生态演替是指生态系统随着时间的推移而发生的有序变化过程。生态水利工程设计应遵循生态演替的规律，为生态系统的自然恢复创造条件。在设计过程中，要考虑生态系统的演替方向和速度，避免对生态系统的自然演替造成干扰。

2、生态水利工程设计技术路线

2.1、加强与水污染防治工程的联系

生态水利工程设计技术路线与水污染防治工程的联系主要体现在设计方法的集成与实施细节的精确操作上，确保水资源的可持续利用同时减少环境污染。在水利工程的设计阶段，必须对项目区域的水体污染负荷进行详细评估。例如，设计前需完成至少三个月的水质监测，监测点至少设置五处，确保涵盖主要入河污染源。监测指标包括但不限于化学需氧量(COD)、氨氮 (NH3-N)、总磷 (TP) 等，每个指标的测定频率不低于每周一次。根据收集的数据，如某监测点 COD 平均浓度为 50mg/L ，超过地方排放标准的 30mg/L ，需在该点设置污染治理设施。针对以上数据，工程设计需设置包括高效的污水处理站和生态净化系统等。例如，若水体 COD浓度超标 20mg/L ，则设计中必须包括一个能将 COD 降低至少 85% 的处理设施，确保出水 COD浓度低于地方排放标准的 10% 。这可以通过构建湿地系统配合人工植物岛实现，湿地设计面积需根据水体流量设计，假定日处理水量为 10000 立方米，则湿地面积应不少于3000 平方米。

2.2、生态目标设定

根据区域生态环境调查结果，确定生态水利工程需要保护的生态重点，如珍稀濒危物种栖息地、重要湿地、水源涵养区等；建立一套科学合理的生态指标体系，用于衡量生态水利工程对生态系统的影响。生态指标体系可以包括生物多样性指标、水质指标、生态服务功能指标等；根据生态保护重点和生态指标体系，设定生态水利工程的具体生态目标值。生态目标值应具有可操作性和可衡量性，以便在工程实施过程中进行监测和评估。

2.3、绿色生态设计

根据生态目标和区域地形地貌、水资源状况等因素，进行工程布局设计。工程布局应充分考虑生态系统的需求，尽量减少对自然环境的破坏。例如，在河流治理中，可以采用生态护岸、设置生态堰坝等方式，恢复河流的自然形态。绿色生态设计要求在保持生态平衡的同时注重视觉效果的和谐美与自然景观的营造。通过在水利工程设计阶段融入天然美学，不仅能提升水利工程的整体审美价值，还有助于增强水利工程的可持续性和生态友好性，进而提高项目的综合设计质量。尤其是在岸坡防护设计中，岸坡防护不仅能保护水土免受冲刷，还能有效控制水土流失，防止河道的形态改变对周边生态环境造成不利影响 。根据生态目标，设计相应的生态措施。生态措施可以包括植被恢复、湿地建设、鱼类洄游通道设置等。植被恢复可以选择当地适宜的植物种类，提高植被的成活率和生态效益；湿地建设可以增加湿地面积，改善水质，为水生生物提供栖息地；鱼类洄游通道设置可以保障鱼类的洄游繁殖，维护生物多样性[1]。

2.4、方案评估与优化

采用生态指标体系对生态水利工程方案进行生态效益评估。评估内容包括生物多样性变化、水质改善情况、生态系统服务功能提升等方面。通过生态效益评估，了解工程方案对生态系统的影响，为方案的优化提供依据；对生态水利工程方案进行经济效益评估，包括工程投资、运行成本、经济效益等方面。评估工程方案的经济可行性，确保工程在经济上具有可持续性；评估生态水利工程方案的社会效益，如对当地居民生活质量的改善、对旅游业等相关产业的促进作用等。了解工程方案对社会的影响，提高工程的社会认可度；根据生态效益、经济效益和社会效益评估结果，对生态水利工程方案进行优化。优化内容包括工程布局调整、工程结构改进、生态措施完善等方面。通过方案优化，提高工程方案的综合效益。在实施过程中，需定期监测和评估工程的环境影响，并根据监测数据及时调整缓解措施。例如，通过设置多个监测点，定期测量水质、生物多样性、土壤和空气质量等参数，并与基线数据进行对比分析，确保环境影响在可控范围内。假设每季度监测一次，若发现某参数超出警戒值，需立即启动相应的应急预案，调整工程设计或操作方式[2]。

2.5、实施与监测

按照优化后的工程方案进行生态水利工程的实施。在实施过程中，要严格按照设计要求进行施工，确保工程质量。同时，要加强施工管理，减少施工对生态环境的影响；建立生态监测体系，对生态水利工程的实施效果进行监测。监测内容包括生物多样性、水质、生态系统服务功能等方面。通过生态监测，及时了解工程对生态系统的影响，发现问题及时采取措施进行调整；加强生态水利工程的维护与管理，确保工程的正常运行。定期对工程设施进行检查和维修，及时清理河道垃圾，维护生态措施的效果。同时，要根据生态监测结果，对工程进行动态调整和优化，不断提高工程的生态效益。按照优化后的工程方案进行了实施。建立了生态监测体系，对河流的生物多样性、水质和生态系统服务功能进行了监测。经过一段时间的实施和监测，发现河流生态系统得到了明显改善，鱼类种类和数量增加，水质达到了Ⅲ类标准，湿地植被覆盖率提高到了 65% 以上[3]。

结束语

生态水利工程设计是一项复杂的系统工程，需要遵循科学的理论和技术路线。本文提出的理论基础和技术路线为生态水利工程设计提供了系统的指导框架。未来，我们需要进一步加强理论研究和技术创新，完善相关标准和规范，推动生态水利工程的广泛应用，为实现水资源可持续利用和生态文明建设做出贡献。

参考文献：

[1]王英丽,陈俊昂,刘海洋.《水利工程生态评价标准》解读及应用[J].水利技术监督,2025,(01):3-6+105.

[2]吕立忠.水利工程中水土保持与生态修复技术研究[J].水上安全,2024,(22):97-99.

[3] 刘丹. 水库工程水土保持与生态景观设计研究[J]. 低碳世界,2024,14(11):71-73.DOI:10.16844/j.cnki.cn10-1007/tk.2024.11.051.