一、水利工程對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

1.對(duì)水質(zhì)的影響

水利工程建成后，庫(kù)區(qū)水流速度變緩，水中的溶解性礦物質(zhì)減少，溶解氧量下降，水體富營(yíng)養(yǎng)化可能性增大。進(jìn)入庫(kù)區(qū)水體的建設(shè)垃圾和工農(nóng)業(yè)廢水，其含污染物種類多、成分相對(duì)復(fù)雜、難降解，而庫(kù)區(qū)流態(tài)又不利于水中污染物擴(kuò)散，導(dǎo)致庫(kù)區(qū)水體水質(zhì)的污染。

2.對(duì)土壤的影響

水利工程建設(shè)可以保護(hù)工程沿岸及下游農(nóng)田免受洪水沖刷，減緩?fù)寥狼治g，改善土壤水分狀況。但水利工程也可能引起水庫(kù)周邊地下水位上升，氣候變化，蒸發(fā)量加大，進(jìn)而將可能導(dǎo)致或加劇庫(kù)區(qū)周圍土壤鹽堿化現(xiàn)象。

3.對(duì)生物多樣性的影響

傳統(tǒng)水利工程建設(shè)使自然河流及沿岸渠道化、人工河網(wǎng)化、島嶼化，壓縮了野生生物生存空間，降低了河流及其沿岸生境多樣性;筑壩建庫(kù)，導(dǎo)致河流的不連續(xù)化，破壞河流水生生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重影響水生生物生存與繁殖;水利工程建設(shè)可能引發(fā)的水體污染，不僅危及河湖水生生物生存，也惡化河湖沿岸生物的生存環(huán)境。以上影響均將導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降及生物多樣性降低。

二、建設(shè)生態(tài)水利工程實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

水資源是基礎(chǔ)性及戰(zhàn)略性的自然資源。在世界各國(guó)水資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)都日益受到關(guān)注，人們已經(jīng)意識(shí)到只有更加科學(xué)地、綜合地利用水資源、減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，才能實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。而生態(tài)水利工程是一種兼顧水利工程功能及對(duì)環(huán)境資源可持續(xù)利用的新興水利工程，它從生態(tài)環(huán)境的全局著手，把科學(xué)規(guī)劃、河流綜合管理以及污染防治技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，在開發(fā)利用水資源、滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求的同時(shí)，兼顧生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。生態(tài)水利工程不僅高效開發(fā)利用水資源，同時(shí)，也妥善保護(hù)環(huán)境資源，維護(hù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)關(guān)系的和諧統(tǒng)一。

生態(tài)水利與傳統(tǒng)的水資源利用存在著本質(zhì)的不同。傳統(tǒng)的水資源開發(fā)利用是粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式下的產(chǎn)物，其特點(diǎn)是只顧及眼下，不考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)，只注重經(jīng)濟(jì)效益，不看重生態(tài)價(jià)值，為追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展，不惜犧牲生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。由此，造成了當(dāng)今日益加劇的生態(tài)環(huán)境問題，嚴(yán)重威脅人類生存與發(fā)展。這種“涸澤而漁，焚林而獵”的資源利用方式，必然代之以協(xié)調(diào)有序的、可持續(xù)利用方式。而生態(tài)水利正是這樣一種可持續(xù)的資源利用模式，它通過對(duì)流域水文系統(tǒng)綜合整治與管理，充分發(fā)揮水系的資源功能、生態(tài)功能、環(huán)境功能，使全流域安全保障性、生態(tài)適宜性都得以維持或不斷改善，支持流域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

三、生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)原則

1.安全可靠與經(jīng)濟(jì)合理原則

從安全角度出發(fā)，生態(tài)水利工程建設(shè)、施工須符合水文學(xué)、工程力學(xué)相關(guān)規(guī)定，確保設(shè)施的規(guī)范性;河流縱、橫斷面規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，要全面考慮河流泥沙輸運(yùn)、河床侵蝕沖刷特性及河勢(shì)變化趨勢(shì)，以確保河流修復(fù)改造工程的安全穩(wěn)固性和持久性。從工程的經(jīng)濟(jì)因素考慮，應(yīng)本著投入小、風(fēng)險(xiǎn)小、收益大的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.維持或恢復(fù)河流形態(tài)空間異質(zhì)性原則

生態(tài)系統(tǒng)群落多樣性與生境多樣性呈正相關(guān)關(guān)系，而一個(gè)區(qū)域的非生物環(huán)境空間異質(zhì)性越強(qiáng)則往往其生境多樣性越大。傳統(tǒng)的河道治理工程使天然河道渠道化，致使河流生境單一化，導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)退化。生態(tài)水利工程的根本目的之一，即在于保護(hù)和恢復(fù)河流乃至流域的生物多樣性。因此，在生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先對(duì)河流演變歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查評(píng)估，確定河流生態(tài)修復(fù)目標(biāo)，明確保護(hù)目標(biāo)制約因素，對(duì)保護(hù)物種關(guān)鍵生態(tài)因子進(jìn)行分類和評(píng)估，并確定生物對(duì)生態(tài)因子適宜范圍，必要時(shí)利用數(shù)理模型對(duì)不同情境下的非生物環(huán)境要素進(jìn)行模擬。

3.利用生態(tài)系統(tǒng)自組織能力進(jìn)行設(shè)計(jì)

生態(tài)系統(tǒng)有自組織功能，生態(tài)學(xué)用以解釋生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡特征，也可用來解釋生物群落的動(dòng)態(tài)演替過程。生態(tài)工程設(shè)計(jì)是一種“引導(dǎo)性”或者說是一種“觸發(fā)性”的設(shè)計(jì)，生態(tài)工程主要依靠生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能，而設(shè)計(jì)工作，旨在為生態(tài)系統(tǒng)的這種內(nèi)秉功能建設(shè)或恢復(fù)適宜的條件，包括演替初期一定的群落組成及水文特征、水質(zhì)、土壤、地貌等生態(tài)因子。

4.景觀尺度及整體性設(shè)計(jì)原則

河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)或重建應(yīng)該是在大時(shí)空尺度上的，以保證河流生態(tài)修復(fù)的高效性。空間范圍小修復(fù)或重建成效低，工程收益有限;河流生態(tài)修復(fù)的時(shí)間尺度亦同等重要，需要搜集、整理河流歷史演變歷史資料，以充分了解大時(shí)間尺度河流變化過程及其對(duì)生態(tài)過程的相互關(guān)系。河流的生態(tài)修復(fù)或重建非短期過程，需要較長(zhǎng)時(shí)間方能實(shí)現(xiàn)。整體性原則則是指應(yīng)在綜合考慮生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)與功能，了解生態(tài)系統(tǒng)各組成要素間互相作用的基礎(chǔ)上，選擇、制定修復(fù)或重建河流生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)、有效的方法，而不只著眼于水文系統(tǒng)或單一物種及河岸帶植被的修復(fù)或重建問題。

5.遵循反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則

生態(tài)系統(tǒng)群落演替是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，該過程未必會(huì)按預(yù)期方向進(jìn)行，而人類的干擾也引起生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)反饋。在規(guī)劃設(shè)計(jì)工作完成后，還要對(duì)后續(xù)工作及工程實(shí)施效果進(jìn)行跟蹤，具體過程為“規(guī)劃設(shè)計(jì)－執(zhí)行－監(jiān)測(cè)－評(píng)價(jià)－調(diào)整反饋－…”，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修正，循環(huán)往復(fù)直至達(dá)預(yù)期效果。在這樣一種反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)過程中，鼓勵(lì)管理者、科學(xué)家、公眾及社會(huì)各界的積極參與，通過指導(dǎo)、建議與協(xié)商，尋求共同利益。提倡多學(xué)科的交融，提升設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

四、當(dāng)前生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作存在的主要問題

1.缺少針對(duì)性的設(shè)計(jì)方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

每一個(gè)生態(tài)水利工程的具體服務(wù)目標(biāo)都會(huì)因時(shí)因地不同，這就要求生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)要因時(shí)因地而異。當(dāng)前，尚缺乏具體的、有針對(duì)性的生態(tài)水利工程功能評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)，缺少足夠的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，使得生態(tài)水利工程建設(shè)目標(biāo)不夠明確、針對(duì)性不足。

2.水利工程設(shè)計(jì)者與生態(tài)科技人員缺乏合作

水利工程設(shè)計(jì)必須要遵循生態(tài)學(xué)原理、遵循流域生態(tài)需水規(guī)律，但是在具體設(shè)計(jì)工作中，水利工程設(shè)計(jì)者與生態(tài)科技人員尚缺乏真正意義的合作，部分設(shè)計(jì)人員對(duì)工程生態(tài)服務(wù)功能考慮不足，對(duì)工程設(shè)計(jì)方案生態(tài)可行性研究較少，對(duì)設(shè)計(jì)方案生態(tài)影響評(píng)價(jià)工作重視程度不夠，導(dǎo)致許多水利工程的生態(tài)效益不明顯，甚至是產(chǎn)生很多的不利影響。

3.缺乏生態(tài)水文測(cè)驗(yàn)資料

生態(tài)水文測(cè)驗(yàn)資料是生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一，能夠幫助分析評(píng)價(jià)生態(tài)過程受水文過程的影響情況。缺乏水文資料，生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作就難以有效的設(shè)計(jì)理論、方法與技術(shù)參數(shù)進(jìn)行。目前，我國(guó)的水文測(cè)驗(yàn)工作相對(duì)仍不完善，生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)人員不能獲得足夠的水文基礎(chǔ)資料，是致使生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作未能很好地進(jìn)行的主要原因之一。

五、改善生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀的主要措施

(1)依靠工程水文學(xué)與生態(tài)水文學(xué)進(jìn)行生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)水利工作者與生態(tài)科技人員間的合作

生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)要有機(jī)的將工程水文學(xué)與生態(tài)水文學(xué)相結(jié)合，科學(xué)制定水利工程生態(tài)功能目標(biāo)。在設(shè)計(jì)中，既要重視對(duì)水利工程社會(huì)經(jīng)濟(jì)服務(wù)目標(biāo)，又要保障生態(tài)目標(biāo)對(duì)水資源的需求，才能提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性，從而實(shí)現(xiàn)水利工程社會(huì)經(jīng)濟(jì)服務(wù)功能與生態(tài)保護(hù)功能的和諧統(tǒng)一。生態(tài)水文學(xué)與工程水文學(xué)是生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)的重要理論基礎(chǔ)，基于對(duì)生態(tài)水文知識(shí)一定認(rèn)識(shí)高度基礎(chǔ)上的設(shè)計(jì)，才可能使水利工程建設(shè)對(duì)生態(tài)的不利影響因素得到更加全面、有效地控制，進(jìn)而才可能實(shí)現(xiàn)水利工程的生態(tài)服務(wù)功能目標(biāo)。生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作具有鮮明的跨學(xué)科特性，水利科學(xué)與生態(tài)科學(xué)在該項(xiàng)工作中的地位均舉足輕重。水利工程設(shè)計(jì)人員與生態(tài)科技人員在設(shè)計(jì)中的全過程交流反饋，是科學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)生態(tài)水利工程價(jià)值的基礎(chǔ)。

(2)明確生態(tài)敏感目標(biāo)，豐富設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料，科學(xué)進(jìn)行生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)

生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)首先要明確設(shè)計(jì)的內(nèi)容和目標(biāo)，設(shè)計(jì)過程中要清楚地認(rèn)識(shí)到工程直接或間接影響的生態(tài)目標(biāo)，在工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段充分考慮到對(duì)生態(tài)目標(biāo)各方面的不利影響，在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中有針對(duì)性的調(diào)整、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以避免或減緩工程的不利生態(tài)影響，使不利生態(tài)影響最小化;同時(shí)水利工程設(shè)計(jì)方案須符合水利建設(shè)的實(shí)際，保證水利工程的正常進(jìn)行。設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)資料的充分搜集十分重要，應(yīng)盡可能的搜集已有水文、生態(tài)等基礎(chǔ)觀測(cè)資料及研究成果，相關(guān)專業(yè)科技人員應(yīng)注重溝通與資料的共享。

(3)生態(tài)水利工程結(jié)合環(huán)境工程設(shè)計(jì)

生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)要吸收環(huán)境科學(xué)理論與技術(shù)，對(duì)水量與水質(zhì)進(jìn)行同步科學(xué)配置，盡量將生態(tài)水利工程與水污染防治工程相結(jié)合。可依具體工程建設(shè)區(qū)域及水量變化過程進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體工程實(shí)施方案應(yīng)考慮水量季節(jié)變化，使生態(tài)水利工程能夠更好的建設(shè)、運(yùn)用。同時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)以水資源高效利用與凈化水質(zhì)為目的的生態(tài)水利工程，如以減小土壤鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)為目的適度開采地下水進(jìn)行水稻種植，以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化為目的的人工濕地工程等，實(shí)現(xiàn)水利工程生態(tài)服務(wù)功能與水污染控制功能的兼?zhèn)洹Ｉ鷳B(tài)水利工程是現(xiàn)代水利的標(biāo)志，其功能定位決定其應(yīng)具備的科學(xué)內(nèi)涵。水利工程建設(shè)應(yīng)有明確的生態(tài)服務(wù)目標(biāo)與功能，工程的選址、布局、施工等環(huán)節(jié)，都須注重生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的可行性，使工程在建設(shè)和運(yùn)行過程中能夠?qū)崿F(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的雙贏。

作者：李維俊 單位：內(nèi)蒙古水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院