1 水利工程融合生态理念的意义

水利工程的建设如果采用的是传统的技术和方法，常常会对河流及生态系统产生一定的损害，重点表现为以下几方面：其一，让河流变成了窄窄的沟渠，原来本是天然的河流逐渐向人工河方向发展。建立水利工程会对水流产生一定的抑制作用，增加了其蓄水量，上游河道在一定程度深度与宽度增加，陆地面积被缩小；其二，随着增加的水利工程的数量及规模，多数生态与河流成为不流动的人工河，原来连续的河流不连续，流动的河流出现重大变化，其三，动植物的生存环境因传统的水利工程而产生影响。发生环境变化后，一些动物为寻找新的生存环境开始了迁徙活动，还有一些植物会重新适应新的环境。在迁徙及适应新环境过程中，一些动植物难免会出现死亡情况，严重的还会威胁到物种的生存，让自然界多样性的物种和食物链遭到破坏。可见，运用传统的方式修建的水利工程，会对自然环境造成比较严重的破坏，生态系统也没有幸免。

水利工程的设计在不断发展的科技推动下获得了越来越多的关注，传统水利工程存在的诸多不足也得到了高度重视，从传统水利工程对环境、生态系统以及生态功能的影响和破坏出发，提出了生态水利工程的理念。生态水利工程的理念是基于我国现有的设计施工能力，将环保生态型方案与技术融入其中，由此达到对生态环境重点保护的目的。开展生态水利工程设计，要确保水利设计和生态环境相协调，把设计理念融入生态环境保护之中，有效地解决不合理的水利工程设计和不合理导致生态环境遭受破坏的问题，不仅能满足人们对生态环保的需求，而且可实现生态环境与水利建设的可持续发展。

2生态理念在水利工程设计的原则

2.1维护生态环境

在水利工程修复期间，以空间异质为方向，确保生态与工程相互平衡，打造适宜生长的水生环境，增加水域内生物多样性，物种多样性能够增强空间异质性。在实际工程设计时，工作人员应以生态平衡为出发点，遵循空间异质设计的各项规范，提高工程建设效率，平稳区域生态关系，增加生物多样性。

2.2河流自我恢复

在生态水利工程设计时，必须充分考虑流域生态系统的自身修复功能。现阶段由于生态工程建设不可避免的会污染环境，所以在工程设计时要最大化减少对环境系统的污染与损害，要综合考虑河流生态系统的自身修复功能，并不断增强河流的自我恢复能力。

2.3人与自然和谐共处

生态水利工程设计必须遵从人与自然和谐共处原则，设计时要充分考虑自然资源的保护、开发和利用，不断改变老旧的理念和制度，实现自然系统的协调统一发展和水资源的可持续利用。

3生态水利工程设计中存在的问题

3.1 缺乏生态环境保护的内容

随着经济社会的发展，人们越来越重视环境保护。为防止环境污染和生态破坏，在水利工程建造过程中，生态水利工程的设计师必须具备较强的职业道德与环保意识，根据自然环境进行方案设计。但在实际设计过程中由于部分设计者缺乏环保意识，工程设计达不到环境保护要求。

生态水利工程建设起步较晚，设计师和施工人员相互交流的机会少，施工人员不能完全理解设计师的意图，且一般的水利工程注重社会效益和经济效益，极少考虑到工程对生态系统的影响。目前的环境管理体系评估制度相对粗糙，生态水管理体系建设缺乏典型成功经验。因此，在设计生态水利工程时，有必要建立科学完善的生态健康管理标准。

3.2前期准备工作不到位

在我国现阶段的生态水利工程设计中，由于缺乏水文资料作参考，存在一些设计问题。水文资料有助于设计者了解当地水文地质特征，结合区域特点进行施工方案设计。水文数据不完整，将对水利工程的设计产生很大影响，设计人员无法完善生态措施，导致工程建设效果达不到预期目标。

3.3设计合理性不足

河道工程施工时，确保方案设计的合理性是保证工程质量的关键。在案例工程实际整治期间，设计人员积极考量了排水、防涝、航运、调水等需求，给出了具体的设计理念与技术方案。然而，在实际规划中往往忽视了生态问题，难以满足河道真实的使用需求。①河道轴线区存在多次更改、截污弯道变直、护岸受损等问题，降低了河道整体截污、防洪的综合能力。②在河道整治期间，挖填各项操作缺失平衡性，间接减小了下游河堤高程。在降水量较大的时节，农作物面临洪涝风险。③河道工程中水循环体系存在系统设计问题。系统中并未融合净水环节，经济与生态共同发展体系并未形成平衡关系，削弱了工程整体的整理效果。

3.4原材料环保问题

若想实现绿色环保目标，设计过程中应综合性考量原材料对环境的干扰，原材料作为项目基础保证，需严控施工材料质量关。譬如，水泥作为水利工程建设核心材料，应用水泥时对生态环境造成影响；钢铁也是常见原材料之一，钢铁制造对铁矿资源造成浪费，以及实际冶炼过程中产生大量污染气体，破坏生态环境平衡。由上述原材料分析，施工企业选取原材料过程中，应综合考量其特性功能，及使用过程中对生态环境造成影响，最大限度选取可替代的绿色环保材料，或对环境影响较小的原材料。

3.5施工设计组织中造成环境问题

原有水利工程建设过程中对周围环境会造成较大干扰，由于其管理人员将核心置于实际速度和质量层面，自身绿色环保意识不足，加之水利工程建设整体规模较大，破坏施工区域植被，产生大量的噪音、粉尘和有害气体等，均严重破坏生态环境。此外，水利工程建设过程中，为进一步保证施工效率，需通过人为方式调整水流方向和速度，一定程度损害水中生物，破坏原有生态平衡。

4生态理念在水利工程设计过程中的应用

4.1前期全面掌握工程资料

确定生态水利工程的设计方法、技术参数及设计理论时，需要以相关的数据资料为基础。要充分考虑生态系统的功能和结构，了解各生态之间的相互作用与联系，然后再开展科学、合理的设计，制定与当地河流河段相适应的建设方案。

4.2堤线布置及堤型选择

河流形态呈现多形式，为生物物种多样化的基础，河流形态规则化，一定程度会影响生物多样性。因此，堤线布设过程中，应遵循一定的原则，最大限度保留江河湖泊自然形态，以免打破生态水域平衡，造成物种间失衡。确定堤防间距时，建议遵循宜宽则宽原则，应积极协调生态保护要求与土地开发冲突矛盾，河槽和河漫滩不仅应吻合设计洪水行洪要求，而且应保证处于一定植被空间，为多样化生物发育提供栖息区域，充分展示河流自净化功能。

4.3河流断面设计

自然河流横纵断面变化具有多元化特征，设计过程中应保证河床非平坦化，选取不规则断面为宜，以免由于断面规则化，致使流场均一化，增强与生物的亲和力，有助于与周围自然风景协调发展。为保证与上述设计匹配度较高，需积极推广应用关于非规则断面相关水力学计算方式，以及匹配的计算工具，保证最终计算数值精准性。

4.4生态护坡设计

生态护坡是用植物结合混凝土、石料、木料等形成的固坡措施，护坡植物生长、繁衍的过程中会与边坡土壤发生化学、物理作用，基于浅根加筋作用、木本植物根系的支锚作用，降低土体空隙的孔隙水压力，减少径流冲刷引起土粒流失、截留降雨、削弱溅蚀等机理来取得边坡加固的作用让边坡土层的地质状况得到改善，提高稳定性，减少水土流失。生态护坡具有良好的生态效应与景观效果。

第一，固土植物护坡。此类护坡采用根系发达的植被来加固堤岸。植物的阻碍可造成附近水流流速降低，减少水土流失。这种护坡还能净化空气，满足环保要求。通过植物来设计景观小品可以提高河岸的视觉效果。此类护坡适用于水流平缓的港湾、湖泊、中小河流等。第二，自然型护坡。此类护坡的坡面材料综合应用植被、木材及石料等，抗冲刷性能良好。通常采用木材及石料加固堤岸，木材及石料上方种植植物，既美观又能稳定河道。砌筑木材及天然石料预留的空隙能为水生动植物提供生存环境。常见的自然型护坡包括种植槽护坡、介质筛护坡等。第三，复合型护坡。复合型护坡包括生态笼护坡、生态袋护坡、植被型混凝土护坡、骨架内植草、土壤固化剂法、水泥生态种植基、土工材料复合种植基护坡、净水箱护坡等。

4.5水生动植物应用设计

为恢复原河道水生动植物体系， 通过调查当地主要鱼类品种， 人工投放一定数量的当地土著水生动物， 例如蟹类、 鱼类等， 尝试构建较为完善的食物链。 同时在不影响行洪前提下， 选择河道部分较为宽广的弯曲段设计成浅滩， 作为鱼类繁衍空间。鱼类倾向于选择在弯曲度较大的河流， 特别是河湾的凹岸处产卵， 当主河道发生大水时凹岸区域便成为幼鱼的避难所， 帮助幼鱼发育度过脆弱期、 降低幼鱼的死亡率。水生植物的选择尽可能满足存活率高、 生命周期长、 根系发达、 自净效果强、 美观性好且便于后期运维管理的特点。 在空间层次上可进行沉水、 挺水、 浮水植物的组合搭配。 水生植物总覆盖度控制在水域面积的30%~50%左右。

4.6河底设计

考虑对河底建设相应的砾石群，河底防护同边坡防护采用土石笼袋，厚度0.5m，河道底宽较窄，采用全断面防护。 土石笼袋上覆0.1m厚碎石层，用于改善河床基质。 在河底处选择行洪断面较大位置处随机布置大块石群体。 在河流横截面上砾石的放置应不能阻塞超过1/3的通道面积，合理限制值应在20%到30%。 因河道较窄，河道断面面积对行洪影响较大，可将砾石断面面积与河道行洪断面面积之比控制在10%以下，且尽可能布置在行洪断面较大处，在一定程度上为鱼类提供异质化生活空间。

4.7河流廊道建设

河流廊道是河流生态长廊建设的主线，它不仅支持着河流流域的生态系统，也为沿途人民提供灌溉、娱乐和生活等服务。针对河流流域存在的生态问题，河流廊道的生态建设主要从以下方面着手。河段沿江地形地貌不同，人文景观各异，生态廊道建设要因地制宜，分区规划，全线将以自然生态的护岸为主，在防洪排涝的基础上，满足人们的亲水性，形成滨河段、城市段、近郊段、田园段四种护岸形式。县城内采用城市段、河滨段，除防洪功能外，需要顾及景观和日常休闲需要。两岸绿化带建设要与人文环境统一，重视横向和纵向的连续性；河堤林地和防护林带类型要丰富多样，选择与当地土壤气候相适宜的树种，并适当搭配，在具备护堤固坡功能的基础上，兼具景观美化效果；重视水际和水生植物的配置，形成搭配科学的植物群落，为生物提供生存和繁衍的栖息地。两岸绿化带不小于50m 宽度，除了护岸林带外，可因地制宜地适当增加外围景观林地。

4.8合理使用建筑原材料

施工原材料是保证水利工程质量基础保证，随着科技高速发展，新型环保原材料种类愈发增多，在水利工程设计中，根据实际状况合理选取原材料，提高工程建设质量。应用绿色环保型施工材料，不仅可降低水泥、钢筋使用量，而且可保证施工现场环保性，综合性考量施工状况，选取节能环保绿色施工材料，达成水利工程设计绿色化目标。此外，多数原材料可实现二次利用，如不需要石块对坝脚予以加固，依托此种方式降低对原材料耗损，而且可保证工程结构稳固性。

4.9绿色施工组织设计

应科学、合理高效解决水利工程建设中的环境问题，进而更好的实现节能减排目标。工程实际设计过程中，需将绿色设计理念有效融入工程中。创设良好的工程环境十分关键，在生活区域内种植被破坏植物，不仅可降低施工噪音，而且对施工现场进行围挡，施工区域内适当喷洒水分，减少施工现场灰尘污染。总体而言，生态设计理念核心任务目标是降低工程施工对生态环境干扰，保证工程与生态环境良好发展，贯彻可持续发展。

5结语

综上所述，开展生态水利工程的设计是为了更好地保护生态环境，让整体工程从设计到施工、运行都遵循生态保护理念，不仅为了提高经济效益，更重要的是要提高工程建设的生态效益和社会效益。因此，水利工程的设计人员要充分认识到建设生态水利工程的重要性，将生态保护理念植入水利工程的设计之中，，兼顾水利工程的水利效益与生态效益，从而更好地为社会服务。

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