生態(tài)水利工程設計基本原則的現(xiàn)實應用

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 生態(tài)水利工程設計基本原則的現(xiàn)實應用

　　　 　　　摘要:水利工程建設和運行對一個國家的經濟和社會發(fā)展是具有巨大作用的。但是同時也必須看到水利工程對河流環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)和水生物也是造成了不同程度的影響。 　　　關鍵詞: 生態(tài)水利工程 設計 　　這里討論的生態(tài)水利工程學的基本原則也是生態(tài)水利工程規(guī)劃設計的基本原則，試歸納為以下五項內容。 　　一、水利工程安全性和經濟性原則。生態(tài)水利工程是一種綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足社會需要，包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運以及旅游等需要，同時也要兼顧生態(tài)的可持續(xù)性發(fā)展。生態(tài)水利工程一要符合水利工程學原理，二要符合生態(tài)學原理。生態(tài)水利工程的工程設施和工程施工要符合水文學和工程力學的規(guī)律，以確保工程設施的安全、穩(wěn)定和耐久性。工程設施必須在設計規(guī)范的標準內，能夠防止洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力的侵襲。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，要充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等特性，綜合全面的研究河勢變化規(guī)律，保證河流修復工程的長久性。 　　二、提高河流形態(tài)的空間異質性原則。相關生物群落的文獻，大量資料表明，生物群落的多樣性與非生物環(huán)境的空間異質性存在正相關關系。這里所說的生物群落，是指在相應的空間和相應的生境下，由一定的生物種群組成，與環(huán)境之間進行相互的影響、相互的作用，具有相應結構和特定功能的集合生物體。一般所說的生物群落多樣性，指生物群落的形態(tài)結構與功能的多樣性。實質上，生物群落多樣性的問題是在物種水平上的這個平臺的生物多樣性。非生物環(huán)境的空間異質性與生物群落多樣性的關系客觀的反映了，非生物系統(tǒng)與生物系統(tǒng)之間的依存和連帶關系。一個地區(qū)的生生物空間異質性越高，就意味著創(chuàng)造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種生命共同存在。相反，如非生物環(huán)境變得單調，生命族群的多樣性必然會出現(xiàn)降低，生命族群的性質、密度和比例等都會發(fā)生極大改變，進而使生態(tài)系統(tǒng)更加退化。 　　三、生態(tài)系統(tǒng)的自我設計、自我恢復原則。有關生態(tài)系統(tǒng)的自我組織能力的探討開始于上世紀60年代，此后有很多學科的眾多學者涉及這個領域。以多種不同形式構成的自我組織能力，是自然界生態(tài)系統(tǒng)的重要特性。生態(tài)學用自我組織能力來解釋物種分布的豐富性復雜性情況，同時也是用來表明食物網絡隨時間的發(fā)展過程而發(fā)展。生態(tài)系統(tǒng)的自組織能力表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。自我組織的原理是生物進化物種的自我選擇，也就是說，一些與生態(tài)系統(tǒng)友好的物種，能夠經受的住自然世界選擇的考驗，來找到一種相應的能源和合適的環(huán)境，在這種情況下，生物環(huán)境就可以支持一個能夠具有相應數(shù)量并能進行繁殖的物種種群。自我組織揮舞功能原理與達爾文的進化論是一脈相承的，只是研究的角度和方法不同而已。 　　四、總體性和綜合性及整體性原則。河流生態(tài)系統(tǒng)的修復規(guī)劃和進行都應該具有總體性和綜合性及整體性而且要本著長期的和保持可持續(xù)性的原則基礎上進行。在總體性綜合性及整體性尺度上開展的河流生態(tài)修復效率要高。小范圍的局部生態(tài)修復不但效率低下，而且成功率也低下。所謂“整體性”是指從生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能出發(fā)，掌握生態(tài)系統(tǒng)各個要素間的交互的關系，提出恢復河流生態(tài)系統(tǒng)的整體、綜合的辦法，而不是僅想到河道水文的恢復問題，也不僅僅是恢復單一動物或恢復植被。這里提的景觀是指生態(tài)學中的景觀尺度，關于生態(tài)學的景觀尺度問題, 我認為：生態(tài)學不應該建立在單一的時空尺度上，它應該適用所有尺度的調查研究。按照這種看法，尺度和層次成為生態(tài)系統(tǒng)學發(fā)展的關鍵。目前生態(tài)學理論把生物圈劃分為十一個積層，依次是生物圈、生物群系、景觀、生態(tài)系統(tǒng)、群落、種群、個體、組織、細胞、基因和分子共十一個。景觀的尺度如何掌握？景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。 　　五、反饋調整式設計的原則。就生物的發(fā)展來看是有一個逐步螺旋漸進過程，河流進行修復的工程需要一個時間。從歷史漸進發(fā)展角度看，自然界的生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展進化往往要有數(shù)百萬年。發(fā)展進化的過程是結構很復雜、生物群落很多樣，同時系統(tǒng)的有序及內部的穩(wěn)定都是有所變動的，同時從自身發(fā)展看對外界的免疫力都有所增強。從較短的時間尺度看，生態(tài)系統(tǒng)的交替，即一種形態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)被另一種形態(tài)系統(tǒng)所代替也需要若干年的時間，期望河流恢復能夠在較短時期奏效往往是不可能的。生態(tài)水利工程設計主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結構，力求最終形成一個健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)。在河流工程項目按照設計執(zhí)行以后，就開始了一個自然生態(tài)演替的動態(tài)過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發(fā)展，可能出現(xiàn)多種可能性。最頂層的理想狀態(tài)應是沒有外界脅迫的自然生態(tài)演進狀態(tài)。在河流生態(tài)修復工程中，恢復到未受人類干擾的河流原始狀態(tài)往往是不可能的，可以理解這種原始狀態(tài)是自然生態(tài)演進的極限狀態(tài)上限。如果沒有生態(tài)修復工程，在人類活動的脅迫下生態(tài)系統(tǒng)的進一步惡化，這種狀態(tài)則是極限狀態(tài)的下限。在這兩種極限狀態(tài)之間，生態(tài)修復存在著多種可能性。針對具體一項生態(tài)修復工程實施以后，一種理想的可能是：監(jiān)測到的各生態(tài)變量是現(xiàn)有科學水平可能達到的最優(yōu)值，表示生態(tài)演進的趨勢是理想的。另一種差的情況是，監(jiān)測到的各生態(tài)變量是人們可接受的最低值。在這兩種極端狀態(tài)之間，形成了一個包絡圖。一項生態(tài)。在反饋調整式設計過程中，提倡科學家、管理者和當?shù)鼐用窦吧鐣鹘绲膹V泛參與，通過對話、協(xié)商，以尋求共同利益。提倡多學科的交流和融合，提高設計的科學性。