浅谈小型水利工程规划设计中的生态水利设计思路

2022-11-25周成文

城市建设理论研究（电子版） 2022年12期

周成文

宁夏中卫市水利勘测设计院（有限公司）宁夏中卫 755000

经济发展的同时，环境污染现象也屡见不鲜，好在人们已经逐渐认识到了保护环境的重要性，在各个方面的建设中都融入了生态保护理念，小型水利工程规划设计中也不例外。小型水利工程规划设计中融入生态水利设计思路，有利于解决目前工程建设中生态破坏难题，推动水利工程与生态环境的协调发展。在经济发展中，水利工程发挥了发电、灌溉、防洪等功能，产生了较大的社会与经济效益。科学合理的开发小型水利工程需融入生态设计理念。

1 生态水利工程概述

生态水利工程不同于一般水利工程之处，在先以生态理念为先导，在水利工程功能上强调对生态的保护，以水利工程不妨碍正常生态发展为前提。最早的水利工程是都江堰，不仅成功地解决了水患，而且成为了著名的旅游观光地。

1.1 生态水利工程的主要特点

现化生态水利工程是生态理念与可持续发展理念的融合，水利工程用来发电、灌溉等，满足人们生产生活需要，同时也兼具了保护地方生态的作用。生态水利工程不仅提高了对水资源的利用效率，也保护了生态环境。现代生态水利工程由传统的水利工程演变而来，既包含的传统水利工程的功能性特点，也兼具了生态修复、环境友好属性。在水利工程设计中，运用生态理念实现对环境的自动修复，体现了现代工程中环保意识的增强，在水利工程经济价值建设中融入了生态开发的目标，以经济价值的实现与生态系统健康为平衡点，实现水利经济效益与生态服务功能的双目标[1]。

1.2 生态水利工程的设计内容

生态水利工程的设计内容主要包括水流形式与路径、水资源的平衡稳定、明确设计目标、建设系统化水利项目、协调运用流程、提高用水效率。首先，生态水利工程设计的目标不同于一般的水利工程，其以生态保护为设计目标，从全局进行统筹规划，维持水量平稳；其次，不同于常规水利工程，生态水利工程的路径及形式要遵循自然法则，不能由人工盲目随意开凿，需要考虑各水资源使用方的平衡，保证生态系统的稳定循环。生态水利工程设计涉及到环境、生态、水利等多领域学科的综合运用，需要运用现代化科学技术，建立系统的水利工程项目，对整个流程需统一协调管理，各个环节需配合恰当，才能有效提高水资源的利用效率。生态水利工程需综合规划设计，站在长远发展的角度，在整个项目较长的运行周期内，需保证水利工程正常发挥作用，并且不能造成对生态循环的破坏。

1.3 生态水利工程的设计思路及原则

生态水利工程设计坚持自然性原则、持续发展原则、社会性原则。可持续发展观念的深入实施是对生态环境的有效保护，水利工程建设也需遵循可持续发展理念，即遵循自然性原则。在水利工程规划设计时，不能仅考虑水利工程的功能，还需从自然保护的角度使工程规划设计遵循区域内原有的自然风貌，促进二者的协调平衡。可持续发展原则应综合考虑水利工程建设完成后的区域发展，从经济可持续发展的角度提前做好规划，例如进行生态旅游项目规划，充分挖掘自然资源，促进地方经济发展。社会性原则指水利工程是民生工程，主要目标是服务人们的日常生产生活，而将社会性原则与自然原则、可持续发展原则有机结合起来，发挥水利工程发电、灌溉、防洪等基本功能，提升水利工程的整体价值[2]。

2 小型水利工程规划设计现状及注意事项

小型水利工程项目主要是为人们提供生活用水，大多为小型水库、农业灌溉、水井等项目的建设，目的是提高水资源的综合利用，解决水资源不平衡问题，使人与自然和谐发展。

小型水利工程多建于农村，促进了国民经济的发展，也是农村基础设施的重要组成部分，推动了新农村的建设。小型水利工程的水库容量在0.1-0.01亿立方米范围内，主要是用于保护农田、排涝、灌溉、水力发电，在保护城镇及工矿企业方面效果一般。小型水利工程的灌溉面积不超过一万亩，排涝面积一般不超过三万亩，渠道流量一般每秒不超过一立方米，机电泵站装机容量不超过一千千瓦。尤其对于农村农田来说，小型水利工程不仅经济效益高，而且能够提高农作物的防灾抗灾能力，我国大力鼓励农村新建小型水利工程，并给与相应的资金支持。一般小型水利工程在选址上要综合考虑水源是否有保障、电力设施基本配套是否齐全、群众积极性是否高，并且要严格按照国家小型水利工程的建设标准，其规划设计要与当地的经济发展相适应，坚实可持续发展原则，提高水资源优化配置，坚持走高质量、高标准、高起点的发展道路，将新技术与新理念相结合，促进经济、生态、社会三者的协调发展，促进产业结构协调发展，农业收入稳步提升，让水利成为农村命脉，在改善农村水利条件的基础上，提高单位耕地产量。

3 将生态水利设计融入小型水利工程规划设计的重要意义

在小型水利规划设计中融入生态水利设计具有维护生态多样性、保护自然形态、提高水资源利用率等重要意义。

3.1 保护生态的多样性及原有形态

由于天然河流的不规则分布，需要建设小型水利工程，通过人工改变水的流向，来满足部分区域人们的用电、用水需求。而天然河流的形成是长年累月的自然选择的过程，水域周围肯定形成了一定的生态系统，如果在建设小型水利工程时，不能充分考虑到对生态环境的影响，盲目的进行人工开凿、改造，必然会破坏原来生物赖以生存的环境，部分具有较强生命力的生物可能会逐渐适应新的环境，但是对于部分生命力较弱的生物可能会被迫消失。如果不能对小型水利工程进行合理规划设计，会破坏河流原本的走向，对自然环境会产生不可逆的破坏；水利工程建设完成后，甚至由于拦截河流导致部分河段缺水，破坏了生物的需水量，导致生物消灭。因此，在小型水利工程建设中融入生态水利设计的理念能够有效保护生态的多样性及水域周围原本的生态样貌[3]。

3.2 实现经济效益与生态保护的双赢

水利工程在最初建设时是为了加强对水资源的利用，防止水灾害对人类生活造成破坏，为农业提供灌溉用水源。但是传统水利工程存在的问题是会破坏周围的生态环境，改变生物的生存环境。生态水利工程理念的融入，能够实现生态修复，建设环境友好型水利工程，在水利工程建设中通过勘查确定选址、布局、施工措施、河道路径等，在创造经济效益同时，实现环境保护的目标，实现双赢局面。

4 生态水利设计思路在小型水利工程规划设计中的应用

人类在改造自然的过程中要遵循自然的规律，小型水利工程融入生态设计思路就是尊重自然的表现，水利工程设计是复杂系统的工程，针对不同的水文环境、河道情况、生物多样性，需采用不同的生态水利设计思路。

4.1 小型水利工程建设不同建设环节中的应用

小型水利工程的建设环节包括辅助建筑物的建设、输水工程的建设、水源工程的建设，如果水利工程用于灌溉，还需考虑农田工程的建设。每个建设环节中都需要考虑对生态环境的影响。附属建物物主要是影响水渠的落差，使雨水多的季节能够平稳泄流，释放水能，而不至于由于雨水过多破坏周围环境。因此在附属建筑的规划设计时，要考虑跌水、陡坡等因素，根据不同地方的环境选择适合的方法与标准，例如台渠、土渡槽等。附属建筑物上增加下水槽、挡土墙、反滤层等，能够增加水利工程的安全性，实现对雨水的聚集与引流。输水工程是水利工程建设规划的重点，引水量与排水量是两个关键要素，确保灌水模数图能够合理编制，确定最大需水量及延续时间，采用平均排水法计算排水量。水源工程设计主要是对拦河坝的规划，河流中的泥沙是重点因素，由于泥沙量长期动态改变，需要在拦河坝上设计冲砂底孔，并合理设置拦河坝宽度，可以设置通过闸门灵活控制的冲砂孔，根据河床宽度变化，灵活使用保持河床稳定。对于用于农业灌溉的水利工程，需要重点考虑耕地占用率问题，在农田的布置上尽量采用规则造型。如果农田原本不规则，需先对农田进行规则改造后再进行生态水利规划[4]。

4.2 小型水利工程规划设计中重点影响因素分析

小型水利工程生态规划设计中需重点关注的影响因素包括自然因素、地质环境、水体自净能力等因素。水利工程建设需注重经济性与安全性，在遵循自然规律的基础上，按照规范进行工程建设，结合水文特征及工程力学概念，充分考虑到河流的地理地貌、泥沙堆积冲刷情况、水流的变动情况，将可能发生的自然灾害考虑其中，提高水利工程的安全性能。在生态水利工程建设中要综合评估水的自净能力，水流的周边环境是经过长期发展形成的，有固定的生态系统，一旦改变，其自行修改的功能将会被破坏，生态环境工程能够将工程与环境结合起来，促进生态系统的自我修复，维持水的自我净化能力。规划设计中要考虑到为生物生存繁衍留下足够的空间，生态水利工程是生物、水流、河道、堤坝的有机结合，在进行生态设计时，要进行科学合理布局，建立各物种和谐共生的水生态系统。在河堤坡脚位置的护底上布置多生物，在河流两岸布置绿树草丛，为鱼儿、鸟儿、虫儿打造多样的生态家园。

4.3 小型水利工程河道规划设计中的应用

小型水利工程河道规划设计分为生态护岸设计、平面设计、断面设计等。生态护岸又分为自然原型护岸、自然型护岸、复工阶级型护岸。自然原型护岸是在河道的两边种满绿色植物，运用这些植物的根部牢牢固定河道两边，让河道不因人工施工而变形，在河道小及坡度矮的农村地区经常使用这种方法。自然型护岸是指在堤底，运用一些绿色植物或石头石板等，加固河道。复式阶级型护岸分为三个阶级，分别为亲水平台以下的梯形网状框架、框架外植物、进水入的不生植物。梯形网关框架一般由硬质材料组成，其中放满石块可以用作鱼塘，框架外植物可以为杨柳等，这种分阶级式的河道更加牢固。此外，河道的设计还需综合考虑平面设计与断面设计，平面设计考虑的是河流的过流能力，传统的水利工程规划多以填埋、非法占用等手段，严重破坏生态环境，水域面积由于大大减小而排洪能力下降。在生态水利设计中，要充分考虑小型水利工程的泄洪能力，结合河道的实际参数进行规划设计，让其他物种能够拥有稳定安全的生存环境。河道的断面设计要考虑特殊时期，例如雨季或旱季，上下游的居民及其他生物的正常活动，根据雨季或旱季的特殊情况，设计水量与水位，让河道实现对水资源的正确引流与分流，提高水资源的利用效率。

4.4 将水利工程与生态学理论有机结合

不同的地域、不同的环境，对于小型水利工程的建设要求不同，地理环境上的差异往往决定了小型水利工程建设方案的差异性。而水利工程建设需充分结合当地环境进，才能实现经济与生态之间的平衡，因此，在进行小型水利工程规划设计时要对区域地理环境进行仔细勘查，掌握当地的水文环境，绘制相应的生态地理图，为小型水利工程规划设计提供依据。根据配套的评价方法与评价标准，融入生态工程设计理念，制定出符合当地实际的水利工程建设方案。生态化小型水利工程的建设需将生态学知识与水利工程结合起来，如果二者不能有效结合，则会在水利工程竣工投入使用之后事，对环境造成不可估量的破坏，例如，部分水利工程建设完成后，周边的生物群落发生的灭亡现象；部分地区由于水流计算不准确，导致水流动性降低，水失去了自动净化的能力，水质逐渐污染失去洁净能力；很多水利工程采用混凝土结构，导致水中生物的生存环境发生变化，而且由于水体无法自动净化，导致水中的鱼类等生物逐渐消失，破坏了河流原来的生态系统。为了避免上述对生态环境造成的破坏，小型水利工程的规划设计需综合运用水利工程学与生态学知识[5]。

4.5 提高规划设计人员的专业素养

由于生态水利设计需要综合多领域知识，因此对相关的规划设计人员也提高较高要求，不仅需要具备扎实的水利工程与生态工程的相关知识，而且还应具备相应的小型水利工程建设经验。实际上，水利工程的经济性与生态环境的保护性是矛盾的，工程设计人员只有发挥主观能动性，运用科学发展观的思想武器，才能克服矛盾困难，实现双赢平衡。为了进一步加强生态理念对水利工程的引领作用，在工程规划设计前，需组织相关工作人员进行生态环境保护的学习，让他们建立起生态保护的思想观念，将国内外水利工程成功的经验进行分享。在进行实际勘探考察中，要经常开展研讨座谈会，通过技术交流形式，共同讨论问题、解决问题。在工程设计队伍建设方面要综合水利工程人才与生态学专家，促进彼此的交流与合作。