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生態(tài)水利工程的規劃設計原則
在社會(huì )生產(chǎn)過(guò)程中水利工程對經(jīng)濟與社會(huì )有著(zhù)巨大的作用,同時(shí)也要看到水利工程對河流生態(tài)系統造成了不同程度的影響。下面是YJBYS小編整理的生態(tài)水利工程的規劃設計原則,希望對你有幫助!
工程安全性和經(jīng)濟性原則
生態(tài)水利工程是一項綜合性工程,在河流綜合治理中既要滿(mǎn)足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運等需求,也要兼顧生態(tài)系統的可持續性。生態(tài)水利工程既要符合水利工程學(xué)原理,也要符合生態(tài)學(xué)原理。生態(tài)水利工程的工程設施必須符合水文學(xué)和工程力學(xué)的規律,以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內,能夠承受洪水、侵蝕、風(fēng)暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學(xué)原理進(jìn)行河流縱、橫斷面設計時(shí),必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征,動(dòng)態(tài)地研究河勢變化規律,保證河流修復工程的耐久性。
對于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟合理性分析,應遵循風(fēng)險最小和效益最大原則。由于對生態(tài)演替的過(guò)程和結果事先難以把握,生態(tài)水利工程往往帶有一定程度的風(fēng)險。這就需要在規劃設計中進(jìn)行方案比選,更要重視生態(tài)系統的長(cháng)期定點(diǎn)監測和評估。另外,充分利用河流生態(tài)系統自我恢復規律,是力爭以最小的投入獲得最大產(chǎn)出的合理技術(shù)路線(xiàn)。
提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則
一個(gè)地區的生境空間異質(zhì)性越高,就意味著(zhù)創(chuàng )造了多樣的小生境,能夠允許更多的物種共存。反之,如果非生物環(huán)境變得單調,生物群落多樣性必然會(huì )下降,生物群落的性質(zhì)、密度和比例等都會(huì )發(fā)生變化,造成生態(tài)系統某種程度的退化。由于人類(lèi)活動(dòng),特別是大規模治河工程的建設,造成自然河流的渠道化及河流非連續化,使河流生境在不同程度上單一化,引起河流生態(tài)系統的不同程度退化。生態(tài)水利工程的目標是恢復或提高生物群落的多樣性,但是并不意味著(zhù)主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進(jìn)魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)和其他生物物種,生態(tài)水利工程的重點(diǎn)應該是盡可能提高河流形態(tài)的異質(zhì)性,使其符合自然河流的地貌學(xué)原理,為生物群落多樣性的恢復創(chuàng )造條件。
在確定河流生態(tài)修復目標以后,就應該對于河流進(jìn)行生物調查、地貌歷史和現狀進(jìn)行勘查和評估,建立河流地貌數據庫和生物資源數據庫。遙感技術(shù)和地理信息系統(GIS)是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。關(guān)鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上,確定環(huán)境因子與生物因子的相關(guān)關(guān)系,必要時(shí)建立某種數學(xué)模型。河流環(huán)境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質(zhì)、水溫、泥沙、營(yíng)養鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括:調查單個(gè)生物因子的基本需求,評估各種生物因子的相互關(guān)系和制約條件,對于“關(guān)鍵種”或標志性生物的環(huán)境因子進(jìn)行分類(lèi)和評估。在眾多的環(huán)境因子中,識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環(huán)境因子,在此基礎上進(jìn)行河流地貌學(xué)設計和生物棲息地的設計。
生態(tài)系統自設計、自我恢復原則
生態(tài)系統的自組織功能表現為生態(tài)系統的可持續性。自組織的機理是物種的自然選擇,也就是說(shuō)某些與生態(tài)系統友好的物種,能夠經(jīng)受自然選擇的考驗,尋找到相應的能源和合適的環(huán)境條件。
將自組織原理應用于生態(tài)水利工程時(shí),生態(tài)工程設計與傳統水工設計有本質(zhì)的區別。像設計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設計,建筑物的幾何特征、材料強度都是在人的控制之中,建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復工程設計與此不同,生態(tài)工程設計是一種“指導性”的設計,或者說(shuō)是輔助性設計。依靠生態(tài)系統自設計、自組織功能,可以由自然界選擇合適的物種,形成合理的結構,從而完成設計和實(shí)現設計。成功的生態(tài)工程經(jīng)驗表明,人工與自然力的貢獻各占一半。
傳統的水利工程設計的特征是對于自然河流實(shí)施控制。而設計生態(tài)水利工程時(shí),要求工程師必須放棄控制自然界的動(dòng)機,樹(shù)立新的工程理念。因為依靠人力和技術(shù)控制自然界是不可能的。人們要善于利用生態(tài)系統自組織、自設計這個(gè)寶貴財富,實(shí)現人與自然的和諧。需要強調的是,地球上沒(méi)有兩條相同的河流,每一條河流的特點(diǎn)都是各不相同的。因此,每一項生態(tài)水利工程必須因地制宜,充分尊重每一條河流的自然屬性和美學(xué)價(jià)值,尋求最佳的生態(tài)工程方案。
自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質(zhì)、土壤、地貌、水文特征等生態(tài)因子,也取決于生物的種類(lèi)、密度、生物生產(chǎn)力、群落穩定性等多種因素。在利用自設計理論時(shí),需要注意充分利用鄉土種。引進(jìn)外來(lái)物種時(shí)要持慎重態(tài)度,防止生物入侵。
景觀(guān)尺度及整體性原則
河流生態(tài)修復規劃和管理應該在大景觀(guān)尺度、長(cháng)期的和保持可持續性的基礎上進(jìn)行,而不是在小尺度、短時(shí)期和零星局部的范圍內進(jìn)行。在大景觀(guān)尺度上開(kāi)展的河流生態(tài)修復效率要高。小范圍的生態(tài)修復不但效率低,而且成功率也低。整體性是指從生態(tài)系統的結構和功能出發(fā),掌握生態(tài)系統各個(gè)要素間的交互作用,提出修復河流生態(tài)系統的整體、綜合的系統方法,而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問(wèn)題,也不僅僅是修復單一動(dòng)物或修復河岸植被。
景觀(guān)則是指生態(tài)學(xué)中的景觀(guān)尺度。景觀(guān)尺度包括空間尺度和時(shí)間尺度。為什么在景觀(guān)的大尺度上進(jìn)行河流修復規劃?首先,水域生態(tài)系統是一個(gè)大系統,其子系統包括生物系統、廣義水文系統和人造工程設施系統。廣義水文系統又與生物系統交織在一起,形成自然河流生態(tài)系統。而人類(lèi)活動(dòng)和工程設施作為生境的組成部分,形成對于水域生態(tài)系統的正負影響。水域生態(tài)系統受到脅迫時(shí),需要對于各種脅迫因素之間的相
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