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生态修复工程设计范文1
论文摘要：阐述水利工程与水域生态的关系，介绍了生态水利规划的基本原则：工程安全性与经济性原则；提高河流形态的空间异质性原则；生态系统自设计与自我恢复原则；景观尺度与整体修复原则；反馈和调整设计原则。
1水利工程对河流生态系统的影响
在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用，同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性，使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面，似应强调水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统的健康和可持续性。
2生态水利工程
从学科发展角度看，现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学，水利工程规划设计主要对象是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学理论及方法，促进水利工程学与生态学的交叉融合，用以改进和完善水利工程的规划及设计理论，形成水利工程学新的学科分支——生态水利工程学。生态水利工程学作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学。生态水利工程的内涵是：对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时（如治河、防洪工程），兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程，则是对于被严重干扰河流重点进行生态修复。生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产（生态产业）及环境立法和资源管理一起，成为河流生态建设的主要手段之一。
3生态水利工程的规划设计原则
3.1工程安全性和经济性原则
生态水利工程是一项综合性工程，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运等需求，也要兼顾生态系统的可持续性。生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时，必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征，动态地研究河势变化规律，保证河流修复工程的耐久性。
对于生态水利工程的经济合理性分析，应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握，生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，充分利用河流生态系统自我恢复规律，是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。
3.2提高河流形态的空间异质性原则
一个地区的生境空间异质性越高，就意味着创造了多样的小生境，能够允许更多的物种共存。反之，如果非生物环境变得单调，生物群落多样性必然会下降，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化，造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动，特别是大规模治河工程的建设，造成自然河流的渠道化及河流非连续化，使河流生境在不同程度上单一化，引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性，但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种，生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。
在确定河流生态修复目标以后，就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估，建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统（GIS）是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上，确定环境因子与生物因子的相关关系，必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。研究的内容包括：调查单个生物因子的基本需求，评估各种生物因子的相互关系和制约条件，对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分类和评估。在众多的环境因子中，识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子，在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。
3.3生态系统自设计、自我恢复原则
生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种的自然选择，也就是说某些与生态系统友好的物种，能够经受自然选择的考验，寻找到相应的能源和合适的环境条件。
将自组织原理应用于生态水利工程时，生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计，建筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中，建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同，生态工程设计是一种“指导性”的设计，或者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能，可以由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明，人工与自然力的贡献各占一半。
传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时，要求工程师必须放弃控制自然界的动机，树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控制自然界是不可能的。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富，实现人与自然的和谐。需要强调的是，地球上没有两条相同的河流，每一条河流的特点都是各不相同的。因此，每一项生态水利工程必须因地制宜，充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值，寻求最佳的生态工程方案。
自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子，也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时，需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度，防止生物入侵。
3.4景观尺度及整体性原则
河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。
景观则是指生态学中的景观尺度。景观尺度包括空间尺度和时间尺度。为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划？首先，水域生态系统是一个大系统，其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起，形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分，形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时，需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究。其次，必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点，这些特点决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。再者，河流生态系统是一个开放的系统，与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环，一条河流的生态修复活动不可能是孤立的，还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调。最后，河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出，湿地重建或修复需要大约15~20a的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备，同时进行长期的监测和管理。
3.5反馈调整式设计原则
生态系统的成长是一个过程，河流修复工程需要时间。从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统有序性及内部稳定性都有所增加和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代替也需要若干年的时间，期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。
生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后，就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展，可能出现多种可能性。
意识到生态系统和社会系统都不是静止的，在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外，人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法，而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行（包括管理）—监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中，监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法，一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较，一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。
在反馈调整式设计过程中，提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与，通过对话、协商，以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合，提高设计的科学性。
参考文献：
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生态修复工程设计范文2
关键词： 水利工程；水环境修复工程；产学研
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）19-0277-02
0 引言
现代水利是生态水利，为了培养有社会责任感及环境保护意识的工程技术人才，必须对水利工程硕士进行生态环境保护方面的教育[1~4]。然而，目前水利高等教育在生态工程与水利工程相结合的领域，明显滞后于水利建设的需要[2~4]。在水利建设中已大力提倡建设生态河道、生态灌区；污染水体的治理已明确划归水利部门承担的时候，许多水利类院校的课程体系中还没有涉及水环境水生态方面的理论课及实践课[3，4]。从产学研角度考虑，工科专业的培养目标应该以社会需求、企业需要为导向，加强与生产单位的联系，建立合作联动机制，协作解决实际问题[5~7]，故在水利工程硕士生中开设水环境修复课程很有必要。
《水环境修复工程》课以工程学的概念和方法为基础阐述了湖泊水库、河流、地下水等水体修复工程基本概念、原理和工程步骤。内容涵盖污染物在水体的迁移转化规律；环境修复技术基本原理、工程设计原则和步骤；植物修复、微生物修复、化学修复、物理修复等具体修复技术等。本文以作者在水利工程专业硕士生一年级中开设《水环境修复工程》课二年来的实践为基础，解析了该门课程开设面对的问题，阐述了为提高教学效果所做的一系列做法。
1 开设的必要性
随着可持续发展的理念日益深入人心，水利行业已从过去的工程水利发展到现代的生态水利、资源水利、环境水利；治水思路转变为实现人与自然和谐发展。目前，水资源短缺和水环境恶化是制约中国经济社会可持续发展的主要问题，新的历史形势赋予水利行业新的使命：除了传统的防洪排涝外，还应解决水污染的问题。相应地，不少地方水利局转制为水务局,其职能发生了改变，从以往单纯建造水利工程，出现什么问题解决什么问题，到现在强调治水中人与自然的和谐相处，注重水资源保护和水环境改善。这一系列观念上、工作方针上的巨大变化，对水利高等教育人才培养体系带来了深刻的影响。不少水利专家认为水利专业课程设置也应作出相应调整，将过去以防洪排涝发电设施的设计建造为主，拓展到水体污染控制与修复等方面[1，3，4]。
水利工程建设在为人类社会带来福祉的同时，也往往对生态系统产生各种负面影响，近年来这种影响引起了各方的关注[8]。大家认识到，疏导河流、修筑闸坝和大规模引水等，会改变地形地貌，影响到水生态环境。水利工程的生态影响问题，实质上是人与自然的关系在水利工作上的具体体现。目前国内外普遍认同水利工程在改变自然的同时，不能以破坏生态为代价，保护水生态环境就是保护人类社会可持续发展的基础，水利工作者必须承担起水利建设与生态保护双重任务[1~4]。故为了培养有社会责任感及环境保护意识的高级人才，必须在水利工程硕士生中开设生态环境类课程。
2 需要解决的问题
在水利工程专业硕士生中开设《水环境修复工程》需要解决很多的实际问题,列举如下：①由于没有开设先修课程，学生们普遍缺乏基础知识：水利工程专业大部分硕士生的本科专业为水利水电工程，小部分为水文水资源；传统水利学科主要从水的物理变化角度来研究水体，尚未开设化学类及生物、生态类课程，而这些课程恰恰是水环境修复课所必须的先修课程，故学生们对于对于微生物在污染物降解中的具体作用等重要而基本的问题无法体会。②目前缺少水环境修复工程的相关的教材，特别是适合水利工程专业学生的水环境修复工程教材。③由于条件所限无法开设水环境修复工程实验课程：水利专业实验室目前普遍缺少水污染方面的实验条件，并且课时也不够。
3 产学研分析
3.1 《水环境修复工程》课程与产学研的有机结合 《水环境修复工程》课程与产学研的有机结合主要体现在三个方面[5~7]。一是教学单位要和治水的相关部门及相关机构相结合，对学生的教学要和实际的水环境修复工程、水资源管理实践相结合。二是学生和教师要主动地、广泛地关注和参与全国范围内的重大水事活动、治水实践、课题研究和项目实施，要加强与企业的合作,建立稳定的校内与校外实习基地，保证学生以工程训练、素质教育为目标的社会实践活动的质量。三是密切注意科技发展动态，及时将各企业中的水环境修复工程新知识、新技术、新工艺、新标准等编入教材和讲义并引进课堂，使学生尽早地参与科技开发和创新活动。
生态修复工程设计范文3
【关键词】生态水利工程；工程设计；生态环境保护；问题；措施
生态水利工程设计对我国的经济社会发展起着巨大作用，更是生态环境免遭严重破坏的有力保障之一。当前，我国水利工程建设在提供相应服务的同时，却给流域内的生态环境带来了一定破坏。针对此类问题，科学合理地开展工程设计，有助于避免水利建设给生态环境造成负面影响，由此促进水利工程建设良性发展。
1 生态水利工程的内涵
生态水利工程与传统的水利工程之间，存在着较大差异。水利工程是以实现水资源的再分配与充分利用为根本目的，诸如提供水源、旱涝保收、防洪防灾、建设水利景点等等；而生态水利工程则是兼顾生态环境保护的一种水源利用措施，其不以破坏资源环境为代价来实现经济利益，这种方式也包含着对破坏流域环境的已建水利工程实施生态修复工作。
在设计生态水利工程的过程中，应当体现出生态服务功能。依据流域水文特征，在工程的布局、定位、施工中兼顾工程的经济性与环保性，进而在生态环保的同时实现经济利益最大化。
2 生态水利工程设计的主要问题
2.1欠缺规范的设计与评价方法
生态水利工程往往形式多样，具有地域、人文等各自特征，因而需要因地制宜地实施建设。目前，国家就水利工程已经颁布了相关的评价方法，但其在指导生态水利工程建设的实践上却欠缺评价力度，且该领域的科研成果并不丰富。而国家制定的这些工程设计与评价方法中，大多具有强制性特征，不能体现工程的个性化，也不能结合具体的工程状况来显效。虽然这样的技术规范标准有助于维护工程建设的安全性与稳定性，但是在实现水利工程的生态目标方面却不尽合理。
2.2生态水利工程运行难度大
现实中，很多生态水利工程需要通过改造原工程的设施、分配原工程的流域水量来实现新的建设目的。这种改造优化方式，会给那些原工程所赋予的服务内容带来影响，甚至有可能危害到原水利工程的整体安全性。由此，如何兼顾水能资源利用与生态环境保护、如何避免新旧两个目标之间冲突，就成为生态水利工程设计的一大现实问题。
2.3技术人员欠缺生态环境保护意识
生态水利工程设计所涉及的工作人员中，大部分都缺乏必要的生态环保意识，不能将环境保护、需水规律等进行综合考量，加之当前我国的环境影响评价体系还不健全，环境评价的实效性较低，这些都导致生态环境保护在水利工程建设的过程中难以有效落实。
2.4欠缺生态水文测验资料
当前，我国生态水利工程的水文测验资料数据不够全面，相关的文献资料也不能满足工程设计需求，它们无法给工程设计提供必要的资料依据。同时，基于我国地域性差异明显，除了具体的河流地貌之外，生态水利工程设计往往需要考虑冰冻、旱涝、风暴等诸多因素，这就更需要精确的数据以支撑工程实际操作，并维护长久性的生态修复。目前，我国生态水文站的建设还很滞后，这无疑也加大了水文勘查的难度。
3 生态水利工程设计的相关措施
3.1强化生态保护意识
对国家可持续发展的生态系统建设而言，强化相关人员的生态环境保护意识非常关键。建设中不能仅限于水利工程的眼前利益、只顾开采利用现有资源，而忽视了生态环境的重要性以及向人们灌输生态工程知识。生态水利工程的设计实施，一定要保证相关工作人员掌握必要的生态学知识，科学、稳步地推动水利工程进展，平衡环保与工程进度，从而让可持续发展的水利工程造福千万人民。
3.2重视水体系统的自我修复
设计和建设生态水利工程，要依据当地的水文和环境特征，在实地调查及测量的基础上，由工程设计人员合理地规划施工。这就要求工作人员详细掌握有关生态水利工程的流域状况，遵循河流周边的环境及物种现状，通过分析和设计来促进该流域水体系统的自我修复。一定要与传统水利工程设计方式相区别，即不过分强调控制和挖掘资源，而应当在符合自然规律的前提下综合考虑生态环境的合理保护，进而实现人与自然的和谐统一。
3.3加强技术整合
工程设计中，要加强生态水利工程相关技术的研究与推广，整合各项技术以及相应的技能人才、机械设备。一方面，需要通过教育培训来提高技术人才的综合素质，避免因人才或技术匮乏而影响了工程进展，还可以与科研院所加强联系，培养出高精尖生态水利技术人才，为推动国家生态工程的进步打好基础。另一方面，要重视生态水文环境的调查，设置适宜的技术参数，做好测量与数据收集工作，并充分利用高新生产设备，整合文献资料，为工程建设提供准确的水文数据。
4 结语
综上所述，水利工程这一国民经济的基础产业，为了能够更好地提供水利服务、可持续地发挥自身价值，应当兼顾生态环境保护的要求，不以破坏资源坏境为代价而盲目开发、运行。当前我国水利工程建设还存在较多问题，如欠缺规范的设计和评价方法、生态水利工程运行难度大、技术人员欠缺生态环境保护意识、欠缺生态水文测验资料。针对这些问题，从强化生态保护意识、重视水体系统的自我修复、加强技术整合等方面着手，以促进生态环境与水利建设二者的和谐发展。
参考文献
[1] 刘正茂，赵庆良；浓江流域湿地水文站建设方案研究[J]；水利发展研究；2010年12期.
[2] 董哲仁；试论生态水利工程的基本设计原则[J]；水利学报；2011年10期.
[3] 朱灵峰，张玉萍，邓建绵，吴波，明海涛，王哲；河流修复技术应用现状及生态学意义[J]；安徽农业科学；2009年07期.
生态修复工程设计范文4
关键词：人工湿地；环境保护；设计
随着巢湖市与合肥市区域经济的快速发展，环巢湖城镇群正在迅速形成。特别是是毗邻巢湖的合肥滨湖新区的规划建设，对巢湖城镇产业与旅游发展影响深远。但是在经济持续快速发展、城市化进程加快及居民收入水平提高的同时，也产生了环境承载的超负荷运转状态，同时由于管理措施不到位，农村生活污水和养殖污染物大量排入河道，农业面源污染量大，造成湿地局部污染严重，水土流失加剧，破坏了湿地景观和生物多样性，造成湿地生态系统的破坏，导致湿地功能的不健全，破坏了湿地生态系统的良性循环，湿地生态修复工程迫在眉睫。
1 工程概况
花塘河位于巢湖北岸，位于巢湖市忠庙街道和黄麓镇之间，花塘河是忠庙街道和黄麓镇行政区划分解线。花塘河是一条的农业灌溉及行洪河道，干流总长约6.66km，流域集水面积约44km2，汛期行洪流量约70m?/s。花塘河流域北部山脉较多，属于典型的扇形流域，南部较平坦，河网、水塘密布，水流流向复杂。2007年，巢湖流域耕地面积约48万ha，化肥施用量29万t（折纯），种植业总氮、总磷流失量分别为10352t和601t。根据巢湖流域种植业总氮、总磷流失率，花塘河流域面积约44km?，初步估算花塘河流域种植业年总氮、总磷流失量分别约为76t和4.4t，花塘河入河污染量不可小视，因此恢复花塘河河口湿地建设势在必行。
2 环境工艺设计
2.1 设计处理规模
2.1.1 处理水来源
本次花塘河河口生态湿地工程处理水来自花塘河河水和一座新建污水处理厂尾水。其中一期工程将结合占地情况先对花塘河河水进行深度处理，二期继续对污水处理厂尾水进行深度处理。
2.2.2 花塘河河水水量
（1）河道暴雨流量估算
由于花塘河的流量无实测值，因此按照暴雨强度公式进行推算。综合径流系数取0.4（郊区一般取0.3-0.6），暴雨重现期取1年，设计暴雨强度取43.11L/（s. ha）。
雨水量按下列公式计算：
Q= Ψ× q × F
其中：Q―雨水流量（L/s）
Ψ―综合径流系数，取 0.4，
q ―设计暴雨强度（L/s ・ ha）
F―汇水面积（ha）
由于花塘河无暴雨强度公式，而该区区位接近合肥，故借鉴合肥市暴雨强度公式，即：
3600×（1 +0.76lgP）
q = ──────────────（L/s ・ ha）
（t + 14）× 0.84
式中：P ―设计重现期，取 1 年，
t ―降雨历时（min），按t=t1+m・t2计算，
t1―地面集水时间（min），视距离长短、地形坡度和地面铺盖情况而定，一般采用5～15min；确定后为常数，本工程中取15min。
m―折减系数，暗管折减系数m=2，明渠折减系数m=1.2，在陡坡地区，暗管折减系数m=1.2～2；管渠确定后为常数。本工程中m取1.5。
t2―管渠内雨水流行时间（min）。
根据统计，花塘河流域汇水面积44km?，雨水在河道里流行时间取110min。计算降雨历时为180min，估算得出花塘河暴雨洪峰流量为76m?/s。
（2）枯水流量和平水流量的推求
考虑到小河流径流资料的短缺，需要参考参证站的相关水文资料，为了估算该河流的枯水流量和平水流量，选取花塘河临近区域1952年到2009年的日雨量资料，通过P-III型频率曲线适线的方法，取变差系数CV与偏态系数CS为CV=2.5CS，得到的适配曲线如图1所示，适配情况良好。
图1 花塘河年径流量频率曲线
根据转换关系得到的枯水流量和平水流量为枯水年流量：
Q90%=KP×Qp= 0.21×12865346= 2701723 m?/y
平水年流量：
Q50%=KP×Qp= 0.53× 12865346= 6818633 m?/y
根据上面估算的花塘河来水流量，工程设计进水量为800m?/h，日处理量为19200m?，年处理水量为7008000m?>河道平水年流量6818633 m?。
2.2.3 污水处理厂尾水量
按照《居巢区中庙北部片区控制性详细规划》中规划要求，在中庙地区规划建设一座污水处理厂，规模为1.2万t/d（合500m?/h），污水处理厂出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）规定的一级A排水标准。该部分污水深度处理纳入人工湿地建设二期工程中，人工湿地建设暂不考虑二期工程需求。
2.4 设计进出水水质
（1）设计进水水质
根据花塘河河口水质取样检测结果，工程设计进水水质指标如表1所示。
（2）工程出水水质
按照《巢湖流域水污染防治“十二五”规划》目标要求，本工程设计目标出水水质达到地表水Ⅲ类标准（GB3838-2002），主要指标如表2所示
2.5 工艺流程
依据可行性研究报告，经与建设方讨论、沟通，确定采用水平潜流人工湿地与表流人工湿地湿地串联的工艺方案，前处理工艺采用稳定塘工艺。具体工艺如图2所示：
生态修复工程设计范文5
关键词：水利工程设计；生态环境；设计原则
中图分类号： TV文献标识码：A
随着现代工程技术手段的不断发展，人类对河流进行了大规模的开发利用，兴建了一大批各种各样的水利工程。这些水利工程一方面给社会带来了巨大的经济效益和社会利益，另一方面也极大地破坏了人类赖以生存的自然资源和生态环境。因此，如何兴利弊害，充分发挥水利工程为人类造福的优势，减免其对生态环境的不利影响，是广大水利工作者必须考虑的问题。
1.水利工程设计对生态环境的影响
在以往的水利工程设计时，往往单纯考虑一时的经济效益，忽视了对当地生态环境的影响问题，致使自然环境和生物群落受到破坏，局部地区出现生态危机，进而危害人类。如：闸坝阻断河流，影响鱼类回游、产卵区的规模和数量和水生物生长、繁殖和发育；盲目围垦湿地，破坏重要鸟类、兽类栖息地；超采地下水引起地面沉陷、开裂或海水入侵；对水资源开发利用缺乏统一规划和管理，使骨干河道断流或上游引水、下游干旱，造成干旱灾害搬家，土地次生盐碱化，荒漠化；修建闸坝后，水质、水量改变，影响自然景观，阻碍水运通航；因水环境改变而造成的地质灾害，过度围垦湖泊及河道滩地，缩小行洪断面和减少洪水容蓄场所，以致洪水决堤漫溢成灾，如库岸崩塌、黄土湿陷以及水库诱发地震等。总之，人类实施的一系列水利工程改变了河流的多样性、连续性和流动性，使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变，这些改变对河流生态系统造成了严重影响。因此，未来的水利工程设计要权衡社会经济需求与生态系统健康需求二者的关系，使二者相辅相成，实现可持续发展。
2.水利工程设计时保护生态环境应遵循的原则
目前, 在水利工程的规划设计规范中, 都要求进行环境影响评价, 并需进行严格的审批。对此应予以充分重视并加强此方面工作。1997 年水利部的《江河流域规划编制规范》(SL201- 97) 中也提出了对江河流域治理开发规划方案进行环境影响评价, 要求从宏观上识别、预估、分析其对生态环境的有利和不利影响, 研究减免不利影响的对策和措施并纳入规划方案。因此，水利工程设计时应从以下几个方面综合考虑，实现生态环境保护。
2.1 水利工程设计与生态环境保护相结合
水利工程设计要坚持人与自然的和谐共处，正确处理工程与人类、自然和环境保护的关系，把对环境的不利影响减少到最小程度，保证生态系统和经济系统的相互协调和良性发展。水利工程设计要以科学发展观为统领，从宏观上识别、预估、分析其对生态环境的有利和不利影响，按照生态环境效益与社会经济效益协同发展原则，建设生态水利工程。
2.2工程安全性和经济性原则
工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时，必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征，动态地研究河势变化规律，保证河流修复工程的耐久性。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握，生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，充分利用河流生态系统自我恢复、修复规律，力争以最小的投入获得最大的产出。
2.3提高河流形态的异质性原则
水利工程设计的目标是恢复或提高生物群落的多样性，重点是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。因此，在水利工程规划设计前，应该对河流进行生物调查、对地貌历史和现状进行勘查和评估，建立河流地貌数据库和生物资源数据库。遥感技术和地理信息系统( GIS) 是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上，确定环境因子与生物因子的相关关系，必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、深泓、泥沙、凹凸岸冲刷、营养盐的迁移转化、水文周期变化等。在众多的环境因子中，识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子，在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地的设计。
2.4生态系统自设计、自我恢复原则
水利工程设计是一种“指导性”的设计，或者说是辅设计。要实现水利工程设计与生态环境协调发展，需要依靠生态系统自设计、自组织功能，由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明，人工与自然力的贡献各占一半。设计生态水利工程时，科技人员要放弃控制自然界的动机，树立新的工程理念，利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富，实现人与自然的和谐。在设计水利工程实施方案时，必须因地制宜，充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值，寻求最佳的生态工程方案。考虑的因素包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子，生物的种类、密度、生物生产力及群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时，需要充分利用乡土种，防止外来物种入侵。
2.5 反馈调整式设计原则
生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后，就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展，可能出现多种可能性。意识到生态系统和社会系统都不是静止的，在时间与空间上常具有不确定性。除了自然系统的演替以外，人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法，而是一种反馈调整式的设计方法。是按照“设计—执行( 包括管理) —监测—评估—调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中，监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测。评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法，一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较，一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。在反馈调整式设计过程中，提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与，通过对话、协商，以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合，提高设计的科学性。
2.6景观尺度及整体性原则
河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率高。整体性是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。水域生态系统是一个大系统，其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起，形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分，形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时，需要对于各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体研究；必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点，这些特点决定了生物种群的基本生存条件；河流生态系统是一个开放的系统，与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环，一条河流的生态修复活动不可能是孤立的，还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调；河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程，河流生态修复是靠时间做工作的，因此对于河流生态修复项目要有长期准备，同时进行长期的监测和管理。
3.结束语
在新形势下，如何树立和落实科学发展观，使水利工程建设与生态环境保护协调发展，是一项极为重要的课题。综上所述可知，笔者认为如果水利工程设计严格根据生态水利工程的基本原则进行，就能够有效的避免一些突况或者滞后影响事故的发生，就能够满足人类发展过程中的实际需求，同时还大大降低人类对自然环境造成的影响，进一步促进生态系统的稳定性，实现人和自然和谐相处，实现持续发展。
参考文献：
[1]庞英臣 水利工程对河流生态系统的不利影响及对策[J] 黑龙江水利科技，2010(5).
[2]田丰 水利工程建设与保护生态环境可持续发展[J] 辽宁工业大学学报(自然科学版)，2009，2.
生态修复工程设计范文6
关键字：城市建设；河道整治；水质；生态水修复
Abstract: in this paper the whole river water quality and water regulation in the urban construction guarantee the important meaning, and from the water quality problems, concrete research the urban ecological water repair engineering design and construction, and finally discusses the improvement for the water quality of the importance of the river regulation
Key words: the city construction; River regulation; Water quality; Ecological water repair
中图分类号：TV85 文献标识码：A 文章编号：
城市建设中河道整体整治与水质保证的意义
随着城市社会化、集中化及现代化的发展，水资源成为城市发展的主要载体，而长期城市化与工业化对城市河道生态水系统造成不良的影响，城市水生态建设引起人们极大的重视，不再局限于传统的水利建设。河道整体整治是城市水生态建设的最为长治有效的方法；也在城市及周边地区经济发展和生态保护中起着不可替代的作用。
城市河道整体整治主要是通过物理和景观治理法解决河道的功能性、水质、观赏性等综合问题；其中生态修复以及景观治理是其重点和主要追求目标。河道整体整治不仅给人带来“安全、舒适、优美”的水环境，还为各类生命提供了生存条件。同时重塑了河道两岸的自然景观，也净化了水体和周遭的环境；水是生命力的最贴切的表现，水景观不仅是自然景观体系中最为灵动的景观形态，更是城市中一道不可多得的亮丽风景线及生命长廊。水生态建设与塑形是人类文明发展的重要标志之一，回归自然是人们生活的最高精神境界；人类的生存与发展离不开水，城市河道成为了城市赖以生存的载体，更是城市生活品质的体现以及生命力的再现。
城市生态水修复工程设计与施工
目前我国城市河道的水体污染主要源于工业污水、生活污水以及生活垃圾污染。由于污染治理不到位，很多地区呈现透明度低、富营养化、水华、腐臭等严重的水质问题，不仅造成河道生态系统的不平衡，更影响人们的生产生活和城市的整体品质，也无法体现水景观价值。水质问题已然成为河道整体政治的核心问题，水资源的合理开发与利用是我们力所能及之事，水体污染的综合防治是当前的重中之重。长期的水质监测和模拟研究是做好城市水质建设工作的基础，坚持预防与治理相结合可以适当延缓水质的恶化趋势，而解决水质问题的根本在于建设完整的城市生态修复工程。
在设计城市生态水修复工程之前，我们需要全面了解相关河道的综合治理情况，主要从三个方面去了解：一是河道的基本情况，在过去未治理的河道主要是一些“直线型，三面光”的单一型河道，这类河道绿化率较低。二是污染分析，污染因素主要有截污不彻底、面源污染、河道淤积；然而水质的恶化既是水污染问题,也是水生态失衡问题；也即水生环境恶化易致使生态链断裂、生态网格结构破碎、生物多样性消失，接着造成河道生态系统能量流动能力降低，而物质循环规模也会降低等，当河道有机污染和化学污染更严重时，河道自净系统破坏导致河道生态系统失衡或崩溃。三是河道的治理现状，我们可以通过多河段水质模拟研究当前河道的综合治理情况。在设计时还要明确治理目标，城市河道要依据诚实的基本发展需要来实现河道治理，大多数河道治理目标无非是水清流畅、景美岸绿、繁荣宜居；同时河道治理必须遵循自然生态规律，所以在设计之时要考虑河道生态系统的稳定性，把握好系统内部能量流动和物质循环规模，并把过量的有机物和营养盐移出系统作为根本着眼点。
河道整治工程的设计重点在于施工组织与治理技术，施工工程的核心是水质治理，精髓在于将生态修复系统与城市人文、景观建设相结合。在施工过程中要严格把握五点内容：工期控制、人员调配、质量监测、施工技术、安全保障。关于施工工期要依据工程具体情况的需要，灵活地进行总进度安排，主要从施工计划编排、技术攻关、材料供应、安全生产、资金落实、后勤生活几个方面来保证整体进度。在此基础上，根据施工进程和节点需要安排施工人员；同时还要建立完整的质量保证体系（如三监制），主要从测量、材料、配料计量、工艺、质量检查、工程操作、沉降缝处理、外观等方面把好质量关。根据工程量的分布情况及现场实际条件，构建合理的施工技术方案；首先要进行施工总平面布置，并建立完整的施工网络，还要安排好施工期渡汛及排水措施，其中主要的施工方法主要有围堰、土方开挖、河道清淤、有纺土工布铺设、塘渣填筑、松木桩插设、干砌护脚平台、C20砼抹面与基础、砼供应与拌制、灌砌石砌筑等，要注意在各施工节点灵活运用各项技术。安保方面要严格遵守国家相关标准文件安全要求，针对本工程特点制定有效的安全措施；还要有定期的安全会议检查安全措施落实情况并倡导安全施工。
生态修复水工程的具体施工过程，涉及到河道内曝气技术、土地处理技术、稳定塘技术、微生物修复技术、植物修复技术及其组合工艺技术的应用，主要有以下几步：
第一步是水污染控制。所谓开源节流，对于城市河道这样一个开放的系统，污染源多种多样，多源于内部污染源，通过截污清淤措施可基本解决，而其他污染如有机污染则需要生物修复技术（如曝气增氧、生物滤床、微生物投放等）处理。第二步是水量和流态调节，主要是通过全面开源补流、稀释净化保证生活娱乐的需水量，综介调水使水体有序流动和适当置换，机械推流促进水体流动，调节水动力以提高河道纳污能力和自净能力，促进水质的活性发展。第三步是加强绿化，构建生态缓冲带；重塑绿色生物长廊不仅可以调节气候、涵养水源，还可以降解环境污染、防止土壤侵蚀，促进生态平衡。第四步是建造河道护岸，进行拆旧补新，改用具有耐久性、渗透性、亲水性、抗侵蚀性、抗冲性材料加固河岸，营造水陆交错的柔美生态岸线。第五步是改造河道形态结构，拓宽河道，修建多孔质岸坡，制造岸线，营造脉冲以保持连通性。第六步是控制水生物群的更替，在本土化原则下适当引进，促进生态系统健康运转。第七步是生态修复与景观、文化建设；一方面要通过恢复河道纵横断面、河床和边坡结构形式、水动力条件以改善水质；另一方面借助于生态恢复技术并加强河道绿化，提高水生态系统恢复与净化的能力。在此基础上整理河岸自然景观、人工景观及历史文化构建美好的护岸景观、生态长廊、开放空间、慢行系统，营造通过水系旅游景观和人文景观。
水质提升对河道整治的重要性
所谓道法自然，人、水与自然应是一个和谐的整体，这也是人类宜居山水之缘，人本身具有水性。尤其在城市河道整体整治过程中，科学合理的水面率为城市河流内水生物的生息、水生态的恢复创造条件；良好的水质即是优秀水文化的一种具体体现，不仅折射出人类生活方式的文明，还可以促进人水关系的协调。
目前我国有近七成的城市面临缺水，而且河道也受到不同程度的污染。由于城市地域较小，却多排污、自产水少，水质影响严重。在城市河道整治中，须采用多种形式通联水系，调活水体。部分城市按照“以动制静、以清释污”的要求建设了引入优质水的工程以改善城市水生态环境。还有一些城市因历史或工程建设原因，在河道整治过程中采用建设泵站和排设管道的办法解决断头浜问题，不仅充分发挥水泵的引清调水作用，还减少了动拆迁过程。当然还有部分城市河道整治中，极其注重生态学的意识与原理的运用，主要采用规划疏拓、调解水质、理顺水系、开挖人工湖泊来满足引清、调蓄、生态、景观的要求；既增加了蓄水量，又营造了一个良好的湿地生态系统。
水是一个城市的灵魂，以上实例说明水质提升在河道整治过程中起到了不可替代的作用。
结语：城市河道整治是一项系统科学化工程，其关键是水质治理，通过绿化建设，可促进河道生物的恢复，实现岸绿水秀以及河道水系生态化和生物多样性。
参考文献：
[1] 张雅卓.城市河道综合整治研究及思考[J]．水利发展研究，2009•6.
