基于生态修复理念的中小型河流水利水电工程设计研究

一、引言

河流是维系区域生态平衡的生命线，我国中小型河流众多，兼具水资源供给、生物多样性保育等多重功能。传统水利水电工程以“人定胜天”为指导，过分强调工程效益，将河流视为被动改造对象，导致河流连续性中断、水体自净能力下降、河岸生态功能退化等严重问题。随着生态文明建设深入人心，传统开发模式难以为继。以“生态优先”为导向，将生态修复理念融入工程设计全过程，尊重自然规律，辅助河流恢复自我调节能力，是破解当前治理困境、实现人与自然和谐共生的必然选择，具有重要的理论价值与现实意义。

二、基于生态修复理念的设计原则

（一）整体性原则

河流是一个由上游、中游、下游，河床、河岸、河口以及其间的水、沙、生物等要素构成的有机整体。各要素间紧密联系、相互影响，共同维系着河流的生命力。因此，生态修复设计必须摒弃过去“头痛医头、脚痛医脚”的局部思维，树立流域尺度的系统观念。任何一项工程设计都应置于整个流域的宏观背景下进行综合考量，科学评估其对上下游、左右岸乃至整个生态系统的潜在影响，确保工程措施与河流的自然属性和生态功能高度协调，从而实现局部优化与全局效益的有机统一，最终达成河流生态系统的健康与稳定。

（二）系统性原则

河流生态系统是一个复杂的动态系统，包含水文、水质、地貌、生物等多个相互关联、相互作用的子系统。生态修复设计必须运用系统科学的方法，深入理解各子系统间的内在联系与复杂的反馈机制。其目标绝非孤立地修复某一个受损环节（如仅建设鱼道解决洄游问题），而是要通过综合性的工程措施，如维持生态基流、营造多样化栖息地、改善水质等，协同作用，共同提升整个河流生态系统的健康度与稳定性，实现系统功能的整体恢复与增强。

（三）自然性原则

“师法自然”是生态修复设计的精髓。在设计过程中，应充分尊重河流的自然演变规律和形态特征，优先采用模仿自然河流结构和功能的生态工程技术。例如，在河道整治中，应避免过度裁弯取直和渠化，保留河流的蜿蜒形态；在护岸设计中，应优先选用生态友好型材料，如石笼、格宾网、植被混凝土等，替代传统的混凝土硬质护岸，为水生生物提供生长和繁衍的空间，同时增强河岸带的生态过滤和缓冲功能。

（四）可持续性原则

生态修复设计的最终目标是实现河流生态系统的长期健康与可持续发展。这意味着工程设计不仅要满足当代人的需求，更要为子孙后代留下健康的河流。设计应具备前瞻性，充分考虑气候变化、社会经济发展等长期因素对河流的潜在影响。同时，工程方案必须经济合理，技术上可行，且易于后期的维护与管理，确保其生态效益能够长期、稳定地发挥，避免因高昂的运维成本或技术难题而沦为新的负担，从而真正实现人与河流的和谐共生与永续发展。

三、生态友好型设计策略与方法

（一）工程布局的生态优化

工程布局是设计的宏观框架，其合理性直接决定了工程的生态影响程度。首先，在坝址选择上，应进行多方案比选，优先选择对生态系统扰动较 对鱼类栖息地破坏较轻的河段。其次，应最大限度减少对河流自然连续性的破坏。对于必须建设的拦河坝， 应同步规划并建设规模适宜、布局合理的生态鱼道（或鱼梯），确保鱼类洄游通道的畅通。鱼道的设计应充分考虑目标鱼类的生物学特性，如游泳能力、喜好流速等，并设置休息池，以提高其过坝成功率。此外，对于水资源相对丰富的河流，可考虑通过旁侧引水等方式，保留部分河段的原生态水流，维持其天然的水文节律和生态系统完整性。

（二）工程结构的生态化设计

工程结构是连接功能需求与生态需求的微观载体。传统的重力坝、拱坝等刚性结构对生态系统的割裂作用显著，阻断了河流的物质、能量与生物信息的自然流动。因此，应大力发展和应用生态友好型坝型与结构。例如，可采用橡胶坝、钢坝闸等可调控溢流坝，在非汛期或生态需水期塌坝过流，恢复河流的纵向连续性，为鱼类洄游和泥沙输移创造条件。在必须建设硬质挡水建筑物的场合，可通过在坝体上设置过鱼孔、仿生鱼道或在下游铺设仿生消能设施等方式，减缓其对水生生物的冲击，构建跨越障碍的生态通道。对于水闸等建筑物，其设计应超越单一功能，兼顾防洪、排涝与生态调度，通过优化闸门调度方案，模拟自然水文情势的脉冲与节律，为鱼类产卵、孵化和幼苗生长创造适宜的水文条件，实现工程效益与生态效益的协同增效。

（三）河道与河岸带的生态修复设计

河道及河岸带是河流生态系统的核心区域，其健康与否直接决定了整个河流生态系统的活力。在河道整治设计中，首要任务是摒弃过去单一、硬化的行洪断面模式，转而采用更具生态弹性的复式断面或多样化断面。通过人工营造深潭、浅滩、江心岛等丰富的地貌单元，可以极大地提升河流生境的异质性与复杂性，从而为不同习性的水生生物提供多样化的栖息、繁衍和觅食场所。在材料选择上，应大力推广生态混凝土、土工格室、生态袋等兼具结构功能与生态属性的新技术、新材料。这些材料构成的护岸系统，既能满足工程安全稳定的硬性要求，又能保持良好的透水性，为水生植物的生长和底栖生物的附着创造有利条件，实现工程与自然的有机融合。在河岸带设计中，设置一定宽度的植被缓冲带至关重要。应优先种植适应性强、净化效果好的乡土水生、湿生植物，构建结构稳定的植被群落。

（四）施工与运维过程的生态管控

生态修复理念不仅体现在设计蓝图上， 更需贯穿于工程的施工与运维全过程。在施工阶段，应制定详细的生态保护方案，严格控制施工范围，减少对河 岸的扰动， 妥善处理施工弃渣和废水，避免对水体造成二次污染。在运维阶段，应建立基于生态 态流量保障作为硬性指标纳入日常调度规程。同时，利用物联网、遥感、 信息技术， 监测与评估体系，对工程的生态效益进行长期跟踪与评估，并根据监测结果动态调整运行策略和维护方案，实现工程的精细化管理与自适应优化，确保修复成果得以长期维系和持续提升。

四、结论

中小型河流的健康是区域生态的根基。基于生态修复理念的设计，是推动传统水利向现代生态水利转型的核心举措。它要求将河流视为生命整体，遵循整体性、系统性等原则，在工程布局、结构设计等层面进行全方位创新。这种转变不仅是技术革新，更是发展理念与价值观的重塑，旨在构建兼具工程效益与生态健康、实现人与自然和谐共生的现代化工程模式。展望未来，生态友好型设计必将成为标准范式，为守护母亲河、建设美丽中国贡献工程智慧。

参考文献

[1] 刘风华, 贾悦, 李鹏程, 等. 基于 WPI 模型的沧州市中小型河流生态评价体系构建[J]. 南方农机,2020,51(01):38-39.

[2] 王海波,徐鹏飞,王刚,等.生态水利理念在中小河流治理工程中的应用[J].中国高新科技,2018,(21):123-125.