生态水力学在水利工程生态环境效应模拟调控中的应用

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生态修复在水利水电工程建设中的应用李娜

发布时间：2021-05-13T10:33:32.133Z 来源：《基层建设》2020年第30期作者：李娜[导读] 摘要：我国水利水电工程在防洪、发电、农田灌溉等方面发挥了巨大的作用，进一步促进了我国工业、农业的快速发展，有效合理的利用了自然。

山东省淄博市萌山水库管理处山东省 255318摘要：我国水利水电工程在防洪、发电、农田灌溉等方面发挥了巨大的作用，进一步促进了我国工业、农业的快速发展，有效合理的利用了自然。水利水电工程给人们生产、生活带来巨大便利的同时，也给我国生态环境带来很大的影响，生态环境的改变给很多动植物生存造成严重威胁。因此，怎样使水利水电工程更好地服务于人们的同时，协调好生态环境做好环境保护也是人们面临的急需解决的问题。

鉴于此，文章重点针对生态修复在水利水电工程建设中的应用进行了分析，以供参考。

关键词：生态修复；水利水电工程建设；应用 1导言

目前，社会主义市场经济发展迅速，国民经济持续增长，人们的生活水平大幅度提升，水资源、电能等其他能源的消耗量逐渐增多。水利水电工程除了具有水运、发电的功能之外，还具有防洪、防灾，以及为城市居民提供生活用水的功能。但是，水利水电工程发展及规模的扩大也带来了一些负面问题，水利水电工程在运行中也会对生态环境造成破坏。因此，为保护生态环境平衡，需要根据实际情况，灵活应用生态修复技术推动水利水电工程生态建设，实现对水利水电工程周边生态环境的有效修复具有重要意义。 2生态修复技术的应用价值我国河流湖泊数量众多，在我国境内发展水利水电工程对经济发展有着促进作用，然而这种经济发展并不是可持续性的，会受到环境的影响。从社会角度来看，建立水利水电工程的优势较高，比如能够维护社会稳定、促进社会发展等。但是从环境保护角度来看，该工程的建设会对周边环境的生态系统造成破坏，影响自然和谐发展。因此，工程技术人员不仅需要重视水利水电工程建设过程中的生态环境保护，同时也要借助生态修复技术加强水利水电工程的水土保持工作，让水利水电工程为社会发展提供更好服务的同时，也能对当地的生态环境形成良好的保护。

水利工程生态环境效应研究

水利工程在人类社会中发挥着重要的作用，它可以调节水资源的分布和利用，保障人

民的生产生活需求。随着社会经济的发展，水利工程建设给生态环境带来了一定的影响，

如水库建设会改变河流的水文情势，阻断河流的生态通道，影响生物的迁徙和繁衍，而大

规模的水利灌溉也会导致土壤盐碱化和土地生态系统的失调。水利工程的发展必须与生态

环境效应研究相结合，寻求更加科学的水资源利用方案，保护生态环境，实现生态和谐。

1.水利工程对生态环境的影响

在水利工程建设过程中，常见的影响包括水质改变、水量调节、水生态系统破坏等。

水库兴建后改变了原有河道格局，富集了许多有毒物质，如富集的有机物和矿物质，以及

造成水体的重金属含量增加。水库大坝的修建会导致下游水文生态系统受到影响，降低了

水体的氧化还原能力，加剧了富营养化，破坏了自然的平衡。水库修建后也会改变原有生

物多样性，许多湿地生态系统被淹没，许多动植物栖息地被破坏，从而影响生物的迁徙和

繁衍。

大规模的水资源开发与利用也会对生态环境造成影响。大量的水资源开发用于灌溉，

频繁的用水导致土壤盐碱化和土地生态系统的失调，这不仅影响了农产品的质量和产量，

也影响了水土资源的可持续利用。水利工程的建设不仅仅要考虑经济效益，更要考虑对生

态环境所带来的影响，走可持续发展的道路。

水利工程生态环境效应研究的深入，对于制定水利工程项目的环保规划和措施至关重要。它有助于实现水资源的可持续利用。通过对水利工程对生态环境的影响进行研究，可

以有效地预测水利工程建设对生态环境的影响，并采取相应的环保措施，以减轻水利工程

三峡大坝通船模拟过程所含的物理知识

在这篇文章中，我将会详细探讨三峡大坝通船模拟过程所含的物理知识。我会从如何通过水闸控制水位开始，逐步深入讨论水压、浮力和船舶运动等方面的物理原理。

1. 三峡大坝通船模拟过程

三峡大坝是世界上最大的水利枢纽工程之一，其通船模拟过程涉及复杂的物理原理。在通船模拟过程中，水闸的开启和关闭是关键步骤。通过控制水闸的开合，可以调节水位，从而使船舶能够安全通过。这涉及到水的流体力学，液体在封闭管道中的流动是受到压力和阻力相互作用的结果。这种流体动力学的原理是三峡大坝通船模拟过程的基础。

2. 水压

在三峡大坝通船模拟过程中，水压是一个重要的物理概念。水压是指水对容器壁或物体表面产生的压力。当水闸开启时，水位下降，船舶会受到不同方向的水压力。通过掌握水压的原理，可以更好地理解船舶在水中的运动规律。

3. 浮力

另一个重要的物理概念是浮力。浮力是指物体在液体中受到的向上的

支持力，它是由液体的压力差产生的。在三峡大坝通船模拟过程中，

船舶的浮力和重力之间的平衡关系至关重要。只有当浮力大于或等于

船舶的重量时，船舶才能浮在水面上，从而顺利通过水闸。

4. 船舶运动

我们要深入探讨船舶在三峡大坝通船模拟过程中的运动规律。船舶在

水中运动受到水的阻力和流体动力学的影响。了解船舶的运动规律不

仅可以帮助我们更好地掌握通船模拟过程中的物理知识，还可以为船

舶设计和运输提供参考。

总结回顾

通过以上对三峡大坝通船模拟过程所含的物理知识的探讨，我们深入

理解了水闸控制水位、水压、浮力和船舶运动等物理原理。这些物理

知识不仅是三峡大坝通船模拟过程的基础，也是我们理解水利工程和

浅谈水利工程生态环境效应研究

摘要：水利工程建设有助于保障我国经济的可持续发展，在一定程度上为人们

提供了极大的便利。水利工程的建设与生态环境有着直接的联系，在建设水利工

程的过程中，必须重视生态环境的保护，避免对生态环境造成不可挽回的严重后果。实现水利工程的生态环境效应是当今社会工程建设不可忽视的一项内容，是

确保工程完善、进步的关键。本文旨在分析水利工程的生态环境效应，从而对其

进行科学化、合理化地预测和评估，进而实现水利工程的可持续化发展。

关键词：水利工程；生态环境

水利工程是一项可循环使用的清洁型能源资源，在当今社会的发展过程中占

有十分重要的地位。水利工程借助自然环境实现能源来开发，由于受到污染程度

较小，所以逐渐被人们重视和使用。不过，需要注意的是，水利工程的建设必须

保护对生态环境实施有效的维护，通过本文对水利工程生态环境效应的研究和分析，从而为我国水利工程的健康发展提供保障。

一、针对水利工程生态环境效应的相关研究

（一）水利工程生态环境效应的研究现状

所谓水利工程生态环境效应，是指大量水利工程项目的建立会对生态环境的

内部体系造成一定的影响，致使生态环境内部体系的各个系统结构要素遭受到水

利工程的阻碍，并由此形成了正负两极的反应。

与其他的发达国家相比，我国水利工程的建设起步较晚，且其中存在着种种

不利因素。我国针对水利工程生态环境效应的研究理论呈现出丰富化的发展趋势，且研究方法较为多样化，但是，可以真正应用到实际生活中的适用性理论研究还

是较少，如何真正实现水利工程生态环境效应的良好发展，已经成为我国乃至世

水利工程生态环境效应研究

【摘要】

水利工程在改善人民生活条件的也对生态环境造成了一定的影响。本文从水利工程对生态环境的影响、对生态系统的影响、对生物多样

性的影响、生态环境保护对策和生态恢复技术等方面展开研究。通过

对这些方面的分析，提出了有效的生态环境保护对策和生态恢复技术，以实现水利工程与生态环境的良性互动。本文探讨了水利工程生态环

境效应研究的启示，指出了未来研究的方向，并对整个研究进行了总结。通过本文的研究，可以更好地认识水利工程对生态环境的影响，

为今后相关研究和实践提供参考和借鉴。

【关键词】

关键词：水利工程、生态环境效应、生态系统、生物多样性、生

态保护、生态恢复、研究、环境保护、水资源管理、生态平衡

1. 引言

1.1 研究背景

水利工程是指利用水资源的工程设施和技术手段，包括水库、水坝、引水渠等，为解决灌溉、供水、发电等问题而建设。随着经济发

展和人口增长，水资源的需求量不断增加，水利工程建设也日益频繁。水利工程建设对周围生态环境可能会产生一系列影响，如水资源的调

节和利用、水质的改变、生物栖息地的破坏等。

在过去的研究中，人们已经发现了水利工程对生态环境的影响是

复杂多样的。一方面，人类通过水利工程可以实现水资源的高效利用，提高农田灌溉效率，增加粮食产量，推动经济发展。但水利工程也会

带来一些负面影响，如河流生态系统的破坏、湿地的消失、渔业资源

的减少等。

为了更好地了解水利工程对生态环境的影响，并提出相应的保护

和恢复措施，开展水利工程生态环境效应研究显得尤为重要。通过系

统分析水利工程对生态环境的影响，可以为相关政策的制定、工程设

水利工程中的水力学原理与应用研究

水力学是涉及流体运动和它们在物理环境中的行为和影响的学科，这个学科在水利工程中十分重要。从水电站到水泵站，从水

坝到航行设施，水力学原理在种种水利工程实践中被广泛应用。

水力学的原理根植于自然界的物理现象，如重力、压力、运动学、涡流等。在水力学中，我们需要掌握这些物理现象的基本原

理以及它们在实际应用中的具体应用。例如，在水力学中流体运

动的基本方程：连续性方程、动量方程、能量方程都是很重要的。

在应用中，水力学原理被广泛地运用于各种水利工程项目中。

一种应用是在水电站的设计中，设计工程师需要将水流与转子的

叶轮转动连接起来，将水流的动能转化为机械能。在这种情况下

我们要使用转子和叶片的流体力学的原理，来增加能量的转化率。

另一个应用是在水泵站的设计中，水泵可以将液体从低处抽上

来或者送到高处，这主要依靠泵的运动。水泵的运动就和水力环

境中流体力学原理有关。一般，我们需要了解速度和压力之间的

关系，以及泵的几何形状对于在泵内流动的液体的影响。

还有一个重要的应用是在航行设施中。这里的水力学被应用于

考虑船舶的流线型设计，以及船体结构的稳定性。船体的形状，

以及船舶尾部形状的改变，都可以提高船体的航行表现。另外门

级和船闸系统也是需要水力学原理在其中发挥作用的。

总的来说，水力学原理在水利工程中扮演着一个非常关键的角色。工程师们要了解水流的性质，应用这些原理和技术来设计和优化水利工程设施，以满足各种需求。随着技术的不断推进和义务的不断增加，水力学原理将在未来的水利工程中被更广泛地使用和发展。

水利工程生态环境效应分析

水利工程是指通过人工改造河流湖泊等水体的特定区域，以满足人类需求的建筑工程。随着社会的发展和经济的增长，水利工程的建设显得越来越重要。但是由于水利工程建设涉及到自然生态环境的改变，因此在建设前需进行生态环境评价。本文旨在探讨水利工程生态环境效应的分析。

一、生态环境评价的必要性

水利工程建设需要大量的资金、土地和人力等资源，而且会对周围的生态环境造成一定影响。因此，在水利工程建设前必须进行生态环境评价，既要评估其可能带来的正面效应，也要分析其可能带来的负面效应，以保证工程建设的可持续性。

二、正面效应

1. 保障灌溉用水

水利工程建设可以满足农业、城市及工业生产等用水需求，保障社会经济的发展。尤其是在干旱或半干旱区，水利工程的建设对于保障灌溉用水至关重要。

2. 调节水文循环

水利工程的建设可以促进河流流量的调节和洪水的防控，并提高水域水文循环的平衡性，有助于维护水环境的稳定性和生态系统的可持续性。

3. 促进土地利用

水利工程的建设可以开辟土地资源利用，增加了农牧业和水产品产业的可持续发展的可能性，提高了经济效益。

三、负面效应

1. 河流生态系统的破坏

水利工程建设通常涉及河道的编筑、淤积及其他人工干预措施等，造成河流的生态改变，尤其是泥沙的流动受到影响，这对于生物多样性而言是非常危险的。

2. 洪水和旱灾风险的增加

虽然水利工程的建设可以缓解降雨和洪水造成的损失，但它们可能加剧其它区域的洪涝问题。当河流深刻改变，河岸和下流地区的土壤会变得干燥，淹水风险增加。同时，在水库中旱期水位往往很低，使得水族有可能枯竭。

水利工程施工中生态工程的环境措施问题分析

第二，要制定切实有效的处理规划和项目管理机制。在水利工程项目建设前期，要严格按照拟建工程的要求和计划完成工作，在拟建工程项目的过程中，要对工程的工况特征和基本条件进行多元化分析，确保地质结构和自然资源能得到
的最优化。第三，要积极遵循可循环利用要求，提升资源节约和生态环境保护项目的实效性，在实践机制建立过程中，对自然资源的利用效率进行统筹分析【１】。
，
利工程施工项目建立和运行过程中，要积极落实更加切实有效的环境控制机制，确保处理效果的最优化。本文从水利工程施工申
生态工程控制要点出发，对其中存在的问题Βιβλιοθήκη Baidu以及对应解决措施展开了讨论，旨在为项目管理人人员提供有价值的参考建议。
关键词：水利工程施工；问题；解决措施
三、水利工程施工中生态工程的环境优化措施
在工程项目建立过程中，要积极落实更加有效的处理机制和控制措施，从根
本上保证水利工程施工生态工程的环境问题得以有效解决，一定程度上推进工程项目的可持续发展进程。第一，要从思想意识层面提升认知，环境保护问题最重要的就是要从根本上认知重要性，无论是工程项目的管理人员还是施工人员，都要树立环保意识，企业要积极落实相应的环保教育培训，提升项目参与人员专业能力的同时，也要对施工建设项目的生态环境保护问题给予高度重视。在水利工程项目施工建设过程中，要减少不必要的开山炸石操作，不仅能减少噪声污染，也能一定程度上减少固体废弃物的数量，提升工程项目的整体运行效果。另外，要积极落实更加有效的水资源管理模型，在净化处理后，减少空气污染问题，从根本上解决水利工程

水利工程技术在生态保护中的应用研究

随着人类社会的不断发展和城市化进程的加快，水资源面临的压力越来越大。同时，生态环境也面临着严重的威胁。在这种情况下，水利工程技术的应用成为了保护生态环境、优化水资源配置的重要手段之一。本文将就水利工程技术在生态保护中的应用进行研究。

一、背景

水利工程技术是利用水力原理、机械原理和材料科学等方面的知识，进行水利工程的规划、设计、施工、管理和运营的技术。随着人们对水资源和生态环境保护意识的不断增强，水利工程技术的应用变得越来越普遍。目前，水利工程技术已经广泛应用于江河湖泊管理、水库建设、防洪工程、水利林业、水土保持、土地资源开发、水资源利用等领域。

二、水利工程技术在生态保护中的应用

（一）生态修复工程

生态修复工程是指通过物理、化学或生物技术等手段，对现有的生态系统进行治理和恢复，以达到改善水环境和生态环境的目的。生态修复工程通常包括水土保持、水生态修复、生物修复、再生水处理等方面。其中，水土保持是保护地球表面土壤不被水侵袭和保持水和土壤的关系以及整个生态系统的一种生态改良技术。

（二）水资源管理

水资源管理是指通过对水资源使用的合理规划、科学管理和保护，保障经济社会可持续发展和生态环境健康的一种技术。实现水资源可持续利用的关键在于深入分析，细致研究水循环与地下水资源的开发和利用方式，以及如何减轻水资源的危机。水资源管理的核心思想是提高水的利用效率和节约用水，减少水的浪费，以达到生态保护的目的。

（三）水生态工程

水生态工程是一种集生态学、水文学、水力学、环境学、地理学、土防学、土

水利工程生态环境效应研究综述

水利工程是利用水资源进行开发和利用的一种工程，其建设对生态环境有着重要的影响。本文将综述水利工程对生态环境的影响，并探讨其中的生态环境效应。

一、水利工程对生态环境的影响

1. 水资源调控：水利工程可以对水资源进行调控和分配，实现水资源的合理利用。通过水利工程的调控，可以解决干旱地区的缺水问题，保障农业灌溉和城市供水。然而，过度的水资源调控也会导致水体的过度开发和过度利用，对水生态环境造成不可逆转的破坏。

2. 水域生态系统：水利工程建设会对水域生态系统造成一定的影响。例如，大坝的修建会改变河流的水流速度和水位，影响河流的生态平衡。水库的蓄水会淹没大片的土地和植被，破坏原有的生态系统。此外，水利工程还会对鱼类和水生动物的栖息地造成破坏，影响水域生态系统的稳定性。

3. 水土保持：水利工程对水土保持起到重要的作用。通过水利工程的建设，可以有效地防止土壤侵蚀和水土流失，保护土壤资源，维护生态平衡。例如，修建水库可以防止山洪暴发，减少土壤冲刷和泥石流的发生，保护周边地区的生态环境。

二、水利工程的生态环境效应

1. 生态修复：水利工程在建设过程中，可以采取一系列的生态修复措施，如植被恢复、生态湿地建设等，以减轻对生态环境的破坏，并实现生态系统的恢复和重建。

2. 水生态系统保护：水利工程建设应注重水生态系统的保护，合理规划和设计水利工程，减少对水生态系统的影响。例如，可以设置鱼道、水生植被保护区等，保障水生物种的生存和繁衍。

3. 水资源可持续利用：水利工程建设应注重水资源的可持续利用，合理分配水资源，避免过度开发和浪费。同时，应加强水资源的管理和保护，提高水资源利用的效率和水质的保护，以实现水资源的可持续利用。

水利工程中的水力学原理与水流力学分析

水利工程是指通过调节、利用、研究水资源的工程技术，以确保水

资源的合理开发和利用。水力学原理和水流力学分析是水利工程设计

和水文学研究的重要内容。本文将探讨水利工程中的水力学原理和水

流力学分析的相关知识。

1. 效应和水力学原理

在水利工程中，水力学原理是研究流体的运动规律和力学特性的学科。它涉及的基本概念包括：流体的密度、速度、压力、流量和流动

的稳定性。根据伯努利方程，我们可以计算在给定点上流体的总能量。此外，阿基米德原理是水力学原理中的另一个重要概念，它解释了浮

力对于浸入液体中的物体的作用。

2. 水流力学分析方法

在水力学原理的基础上，水流力学分析是水利工程设计过程中的重

要环节。它包括研究水流动态特性、水流力学参数和水流的运动模式。水流力学分析可以运用于水闸、泵站、堰坝、河道等各种水利工程中。而研究水流动态特性时，常用的水流力学分析方法包括流量测量、压

力测量和图像分析等。

3. 水流力学分析在水利工程中的应用

水流力学分析在水利工程中具有广泛的应用。其中最常见的应用是

设计和优化水流通道，如水闸和泵站的水道设计，以确保流体的稳定

和有效的水力传输。另外，在水利工程的水质调控方面，水流力学分

析也起着重要的作用。通过分析水流的运动模式和特性，可以优化污

水处理工艺和净水系统，提高水质的处理效果。

4. 水力学原理和水流力学分析的挑战

在水利工程中，水力学原理和水流力学分析也面临着一些挑战。首先，水流力学分析需要大量的准确的实验数据和模型验证。此外，复

杂的水流条件和不可预测的自然灾害也会给水力学原理和水流力学分

物理知识在水利工程中的应用

水利工程是利用水资源进行水文调节、水利工程建设和管理的综合性工程。物理知识在水利工程中有着广泛的应用，涉及到水的运动、水的力学性质、水的热力学等方面。本文将从水力学、流体力学、热力学等角度探讨物理知识在水利工程中的应用。

一、水力学在水利工程中的应用

水力学是研究水的运动规律和水力现象的学科。在水利工程中，水力学的应用非常广泛。首先，水力学可以用来研究水流的流速、流量、水位等参数，从而帮助工程师设计合理的水利工程。例如，在水库的设计中，需要通过水力学的方法来确定水库的蓄水容量、泄洪能力等。其次，水力学还可以用来研究水流对工程结构的作用力，从而帮助工程师设计稳定的水利工程。例如，在堤坝的设计中，需要通过水力学的方法来确定水流对堤坝的冲刷力，从而设计出抗冲刷的堤坝结构。

二、流体力学在水利工程中的应用

流体力学是研究流体运动规律的学科。在水利工程中，流体力学的应用也非常重要。首先，流体力学可以用来研究水流的流动方式和流动特性，从而帮助工程师设计合理的水利工程。例如，在渠道的设计中，需要通过流体力学的方法来确定渠道的横截面形状和坡度，从而保证水流的顺畅。其次，流体力学还可以用来研究水流对工程结构的压力分布，从而帮助工程师设计稳定的水利工程。例如，在水闸的设计中，需要通过流体力学的方法来确定水闸的尺寸和结构，从而保证水闸的正常运行。

三、热力学在水利工程中的应用

热力学是研究能量转化和能量传递规律的学科。在水利工程中，热力学的应用也不可忽视。首先，热力学可以用来研究水的蒸发和冷却过程，从而帮助工程师设计合理的水利工程。例如，在农田灌溉的设计中，需要通过热力学的方法来确定灌

水利工程调度运用方案导则

一、导言

水利工程调度是指通过计算机科学、水文学、水力学等知识和技术手段，对水利工程的水

文情况和水库库容进行全面分析和预测，进行合理的水位、流量等调度，以实现对水的调

控和利用。水利工程调度对于保障国家水资源的合理利用，水库调度的安全性和生态环境

保护都至关重要。因此，对水利工程调度运用方案的导则需提出详细的规定和要求，以确

保水利工程调度的科学性和安全性。本文拟就水利工程调度运用方案导则进行详细的规定。

二、水利工程调度运用方案的基本原则

1、科学性原则

水利工程调度运用方案应基于可靠的水文数据和水库特性，采用科学的方法和模型进行预测、分析和决策。应综合考虑各种因素，包括水文情况、环境要求、工程设施特点等，全

面分析问题，确保科学、准确、可靠。

2、实用性原则

水利工程调度运用方案应具有实际可操作性，能够根据工程实际条件和需要进行有效的调控。应克服理论和实践之间的脱节，确保调度方案的合理性和有效性。

3、安全性原则

水利工程调度运用方案应注重安全，确保水利工程调度操作的安全性和稳定性。应考虑水

库调度的长期安全和短期灾害防范，并采取相应措施，防止意外事故的发生。

4、灵活性原则

水利工程调度运用方案应具有一定的灵活性，能够根据实时数据和实际情况进行调整。应

结合工程实际情况，随时对调度方案进行修正和调整，以适应不同的自然环境和需求变化。

5、信息化原则

水利工程调度运用方案应借助现代信息技术手段，提高信息化水平。应建立完善的水文监

测网络，加强对水文数据的采集、传输和管理，借助计算机模拟和分析技术，提高水利工

水利工程规划中生态环境设计的重点

水利工程规划中生态环境设计是指在水利工程建设过程中，考虑并保护生态环境，合

理利用水资源，减少对环境的污染和破坏，推动生态保护和可持续发展的一系列措施。

1. 水生态系统保护：水生态系统是水资源的重要组成部分，是维持生物多样性和生

态平衡的重要环境。在水利工程规划中，需要充分考虑水生态系统的保护，采取措施减少

对生态系统的影响。在水库建设中，可以设置生态涵养区，保护并营造适宜生物生存繁衍

的生态环境。

2. 水土保持措施：水利工程建设往往会对土地产生较大的影响，引起水土流失、水

质污染等问题。在规划中需要考虑采取相应的水土保持措施，包括植被覆盖、坡面整治、

水土保持林网等，减少水利工程对土地的破坏，保持水土资源的稳定。

3. 环境生态修复：水利工程建设完成后，往往会对周边的环境带来一定的破坏。为

了修复被破坏的生态环境，规划中要考虑进行环境生态修复，包括修复湿地、插植绿化植物、改善水体生态等措施，促进水利工程周边的生态系统恢复。

4. 水资源合理利用：水利工程建设是为了合理利用水资源，满足社会经济发展的需求。但在规划中，要考虑水资源的合理利用，避免浪费和过度开发，充分保护好水资源的

生态系统功能。

5. 水文学与水力学研究：在水利工程规划中，需要进行相关的水文学和水力学研究，掌握水资源的情况和水流的特性，为设计和规划提供科学依据。这样可以更好地保护水资

源和生态环境，并减少工程给环境带来的影响。

6. 生态环境监测与评估：在水利工程建设完成后，需要对工程的生态环境影响进行

监测与评估。通过监测与评估，可以及时了解工程对周边环境的影响情况，采取相应的调

水利工程中的工程仿真与模拟技术在工程设计中的应用

水利工程中的工程仿真与模拟技术在工程设

计中的应用

水利工程是指利用水资源，以满足人类生产、生活和生态环境需求为目的的一系列工程建设。它的设计与建造需要依靠准确可靠的技术手段，以确保工程的安全性和可持续发展性。随着科技的不断发展，工程仿真与模拟技术在水利工程设计中的应用越来越广泛。本文将介绍工程仿真与模拟技术在水利工程设计中的应用实例，从而说明它的重要性和优势。

一、水力学仿真与模拟技术的应用

水力学是研究水的运动规律和相互作用的学科，对于水利工程设计起着重要的指导作用。工程仿真与模拟技术可以通过模拟水的流动过程，预测工程中的水动力学效应，为工程设计提供依据。例如，在水坝设计中，通过利用计算流体力学(CFD)方法，可以对水体在水坝下游的流动情况进行模拟，帮助工程师评估水坝对下游水体的影响，从而确定适当的泄洪方式和泄洪参数。

二、水文学仿真与模拟技术的应用

水文学是研究水文过程及其规律的学科，对于水利工程设计具有重要意义。工程仿真与模拟技术可以通过模拟降雨、径流和蓄流等水文过程，预测水库、河道和排水系统的水位和液流情况，为工程设计提供参考。例如，在水库设计中，通过运用水文模型，可以模拟不同降

雨情景下的径流过程，并根据模拟结果评估水库的蓄水容量和泄洪能力，从而确定正确的设计参数。

三、结构力学仿真与模拟技术的应用

结构力学是研究结构受力和变形规律的学科，对于水利工程设计至

关重要。工程仿真与模拟技术可以通过模拟结构受力和变形的过程，

预测工程的结构响应和安全性能，为工程设计提供保障。例如，在水

闸设计中，通过利用有限元分析方法，可以对水闸的开闭过程进行模拟，评估水闸的承载能力和安全性，提前发现潜在问题并进行修正，

生态水利在水利工程中的应用管连霞

发布时间：2021-09-08T08:04:54.877Z 来源：《防护工程》2021年16期作者：管连霞

[导读] 随着社会经济发展，人们对水利水电工程有了多维度、多角度、多价值的需要和要求。水利水电工程建设可能会造成环境问题，影响自然生态。提升水利水电工程建设效率，更好地保护环境，重构生态系统是技术人员研究重点。基于此，本文笔者根据多年工作经验对生态水利在水利工程中的应用进行简要探讨。仅供业内同行参考。

管连霞

江苏科弘岩土工程有限公司江苏扬州 225600

摘要：随着社会经济发展，人们对水利水电工程有了多维度、多角度、多价值的需要和要求。水利水电工程建设可能会造成环境问题，影响自然生态。提升水利水电工程建设效率，更好地保护环境，重构生态系统是技术人员研究重点。基于此，本文笔者根据多年工作经验对生态水利在水利工程中的应用进行简要探讨。仅供业内同行参考。

关键词：生态水利；水利工程；应用

水利水电工程施工建设过程中，主要有土层扰动、道路铺设、管道挖埋、电力传输等过程，必然会产生自然植被挖掘、沉积土壤扰动、树木林苗损毁等问题，这会对水利水电工程项目区域的自然生态造成严重影响，特别是在脆弱区域和环境恶劣区域，水利水电工程建设带来的扰动可能会迅速放大，如果不能及时处理，很容易导致整个区域生态恶化，甚至造成生态灾难，不但不利于水利水电工程建设，还会造成水利发展、公共安全、生态环境威胁。水利水电工程建设需要机械、人员、设备、原材料的大量聚集，由此产生大量的生产废水和生活污水，如果不能及时处理或有效降解，将会通过地表径流和地下水进入区域水系中，在短时间内造成项目区域水资源的严重污染和恶化，特别是高分子材料在水体中性能稳定、危害程度大，产生累积和聚集效应，导致严重的生态问题。

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生态水力学在水利工程生态环境效应模拟调控中的应用

发表时间：2018-12-13T09:26:18.187Z 来源：《建筑模拟》2018年第27期作者：丁一桐[导读] 生态水力学是水力学、生物学以及生态学的交叉学科，其研究的重点主要包括水动力对水生态系统的作用机制以及水生态健康的水力调控技术。

丁一桐

华北水利水电大学河南省郑州市 450046摘要：生态水力学是水力学、生物学以及生态学的交叉学科，其研究的重点主要包括水动力对水生态系统的作用机制以及水生态健康的水力调控技术。除此之外，水动力条件对物质生物地球化学过程的影响、生态系统中物种构成、生态功能效应、水生态系统演变对水力的影响等都属于生态水力学研究的内容。本文将深入探讨生态水力学在水利工程生态环境效应模拟调控中的应用。

关键词：生态水力学；水利工程；生态环境效应；模拟调控

前言：近些年来，社会用水需求量的增加以及水污染的日益严重使得水利事业受到了较大的影响。为了实现水资源的高效应用，我国加大了水利工程的建设力度，如水电工程、水库等。而工程建设必然会对周边生态环境带来一定的影响，为了将负面影响控制到最低，有必要加强对生态水力学的研究，为工程生态环境效应模拟调控提供帮助。

1.生态水力学概述

生态水力学是20世纪90年代兴起的一门交叉性学科，致力于研究水动力学和水生生态系统动力学之间的相互作用[1]。实际上，生态水力学是环境水力学的一个分支，其研究范围覆盖了生态流量、水环境、生境修复等多个方面。目前，生态水力学领域每两年会召开一次国际性大会，且形成了专业的国际学术期刊。结合生态水力学的发展来看，其研究内容大致可以概括为两个方面：其一，水文情势和水动力条件变化对水生态系统的影响。例如，人类的水利工程建设活动会对自然河流的能量场、生物场等产生破坏，进而对生源要素在河流中的生物地球化学行为造成影响，最终结果就是河流生态系统的功能以及其中的物种构成会发生一定的变化[2]。其二，生态系统演变对水力情势的影响，如河流岸边带植被格局的演变对河流水动力产生的影响等。生态水力学进行上述两个方面研究的目的是为水利工程建设提供服务，使水工建筑物设计和建造中选择合适的技术，最大程度的避免建造活动对生态系统带来了的不利影响。基于此，生态水力学的研究满足于生态水工的实际需求。生态水力学在水利工程生态环境效应模拟调控中发挥着重要的作用，为了应对能源危机，世界各国都在加快进行能源开发的探索，我国现阶段的能源战略是大力发展水电。原因在于我国水电储量丰富，拥有巨大的开发潜力。目前，我国水电开发需要解决关键性问题主要包括两个方面，分别是移民和生态环境保护，而基于水电开发的生态环境效应和调控技术则是生态水力学研究的重要内容。结合近些年国外水电开发生态环境研究方面的成果来看，该领域研究的重点包括三个方面：其一，水动力对生物的作用机制以及生态系统效应。其二，工程运行对河流生态系统的净损益。其三，工程生态优化设计和运行技术。结合研究中遇到的难点来看，水电开发中生态水力学研究的关键点集中在响应机理、模拟方法、调控技术以及体系构建等方面[3]。

2.生态水力学在水利工程生态环境效应模拟调控中的应用研究 2.1生态水力学应用的基础在水利工程生态环境效应模拟调控中，水动力因子对生物的作用关系是生态水力学应用的基础，同时也是学科研究的基础，一般情况下，多采用实验室控制实验或是野外原位观测的方法开展研究活动[4]。首先，通过植物对水分的斜坡实验获得植物对水文过程的相应。例如，实验人员对在漓江某河段的野外植被进行了调查分析，选择了刺果酸模、水蓼以及益母草等三种当地分布较为广泛的草本植物作为研究对象。根据实验结果来看，在条件较为适宜的情况下，植物生物量增加和斯蒂生长曲线相符合。在淹水胁迫实验中，淹水时间若是超过30天，全淹组植株的死亡率达到50%。淹水实验为70天时，植株全部死亡。而半淹组植株在淹水50天后才出现少量的死亡。此外，轻胁迫组和对照组植株在70天后才开始出现死亡现象，且死亡率极低。如下图所示，反映了目标植物对淹没实验的一组典型相应曲线及有关参数。

图1 刺果酸模淹没胁迫曲线

图2 水蓼淹没胁迫曲线

其次，在研究水动力和鱼类作用关系时，由于传统实验方法无法满足实验要求，因此采用的新方法，即综合考虑实验生物的年龄、性别、体重以及体长等因素，构建生物活动空间和原型比尺模型，在此基础上结合野外声学标签观测，对实验结构进行验证。

例如，选取漓江光倒刺鲃作为实验对象，将从野外捕捞的光倒刺鲃送入到忒特定的环形水槽内驯养，为了保障其健康生长，在水槽内加装了供氧装置，每周换水一次，每日定量喂食，一个月后开始实验，实验项目包括静水实验和动水实验两部分，前者主要是观察鱼对河床底质的选择，后者则是探究水动力条件对鱼类行为的影响。在实验中，要观察鱼在不同底质下驻留的时间，尤其是动水条件下鱼主要活动区域驻留时间，并进行流速测量，之后将驻留施加转化为可能性，再将可能性转化为适应性，这样就可以获得水环境因子和生物适应性之间的相应关系。

2.2生态水力学模型

生态水力学模数值模型是水利工程生态效应定量评价和调控技术研究的重要手段，可以为工程生态效应分析以及调控方案的优化提供帮助。实际上，生态水力学模型反映的是水文动力模块和生态动力学模块以及两者之间时空耦合的过程。

其一，基于元胞自动机的岸边带植被演替模拟。水利工程运行会对河流水位造成影响，例如水库运行会在库内形成较大的消落带，并在坝下河道形成更宽的岸边带，水位变化会对岸边带植被格局造成影响，为了保障生态系统稳定，就需要对岸边带以及消落带植被格局在水库调节作用下的演替情况进行模拟预测。具体需要构建基于非结构元胞自动机植被模型，将其与二维水环境模型进行耦合，以此实现对全局变化下河流岸边带植被格局受到的影响进行模拟，同时通过水动力模块对水流因子进行模拟[5]。植物动态则采用基于非结构网格的元胞自动机模式模拟，将模拟结果反馈到水动力模块中。

其二，基于个体的鱼类动态模型。基于个体模式，和水动力模型进行耦合，重点研究水流条件变化下鱼类种群量及其分布情况受到的影响，形成耦合了二维水动力模块的鱼类动态模块以及基于个体的鱼类动态模块。水动力模型和鱼类动态模型最好采用同一套网络，这样可以避免空间耦合问题，将注意力集中在时间过程的耦合。在具体耦合过程中，水环境模型中输出的水环境因素模拟值会实时传递到鱼类动态模型。

其三，生物生境评价模型。栖息地模型是评价水电开发运行生态环境效应和生态修复措施的重要方法，因为栖息地的状态在很大程度上反映了生态系统的健康状况。传统的栖息地模型主要关注栖息地面积，对栖息地空间分布及其影响的考虑稍显不足。对此，可以引入景观生态学概念，构建全新的栖息地空间评价方法，对有效栖息地斑块进行定义，明确栖息地连通性指数。

结语：综上所述，将生态水力学应用到水利工程生态环境效应模拟调控中能够明确工程运行对水域生态系统造成的影响，进而为水域生态环境调控提供可靠依据。

参考文献：

[1]姜翠玲,王俊. 我国生态水利研究进展[J]. 水利水电科技进展,2015,35(05):168-175.

[2]阿不都赛麦提·阿不都克力木. 生态水力学研究浅述[J]. 传奇.传记文学选刊(教学研究),2013(04):54-55.

[3]康绍忠,霍再林,李万红. 旱区农业高效用水及生态环境效应研究现状与展望[J]. 中国科学基金,2016,30(03):208-212.