生态型水利设计原则

生态型水利设计原则探析
郁庆松
（昆明市东川区水电勘测设计院）
1引言
我国水力资源总量居世界首位，开发前景广阔。

水力能源总量在我国能源组成中仅次于某处于第二位，水力能源也是我国现有能源中唯一可以大规模开发的可再生能源，是一种清洁能源。

因此，在未来较长一段时间内水利水电建设仍是国民经济的重要基础产业。

水利工程具有防洪、供水、灌溉、发电等作用，这对社会经济发展起到重大支撑作用。

但同时我们也看到，水电建设对生态环境也会带来一定的负面影响，这些负面影响已经成为水电开发的限制性因素。

水电工程结合生态建设，是水电事业发展的必然趋势。

我国原有的水电建设方针是在考虑安全、技术可行、经济合理的前提下兼顾生态环境问题。

而现代水电建设需要把生态环境问题放在重要的位置，要求从规划决策、勘测设计、施工建设、运行管理等各个阶段和环节，优先考虑生态环境问题，以达到资源开发利用与生态环境保护的双赢。

我国水资源总量并不丰富，水资源有以下三方面特点：①人均占有量低，建设节水型社会将是必然趋势；②我国年内年际雨水分配不均，降雨主要集中在汛期，常年有连续丰水或者干旱，因此水利工程必须在生态保护的前提下增强水库的调控能力；③降雨量地区分布不均，水土资源不相匹配，长江及以南地区土地面积小，受气候影响雨水充沛，长江以北地区土地面积大，但是降雨量少，因此水利工程还需满足水资源的南北调配功能，即具有调水功能。

在分析生态型水利工程设计原则之前，我们先分析一下水利工程对生态环境的影响，依次来看出生态型水利工程设计对生态环境可持续发展的必然性。

2水利工程对生态环境的影响
2.1对水体的影响
一般来讲，水利工程都是修建在天然河道上，随着其修建河流长期演化而成的生态环境将会受到很大的破坏，使河流局部形态非连续化和中一化，改变了其多样性的特点，水利工程的修建也会改变河流的自然形态，导致局部河流水深等变化，使下游的水文泥沙发生变化，由于河流的水文、泥沙是影响河流生态环境的原动力，水库建成后内部水面宽、水流迟缓，当水体受太阳辐射时由于水面的反射率小于路面的反射率，水面辐射值降低，水库内将具有特殊的水温结构，而水温的变化则将会影响内部鱼类的繁殖，同时还将会影响内部水质，水利工程的修建将会导致局部水流降低，既使得水气界面交换速率及污染物迁移扩散能力降低，导致水质自净能力下降。

并会使水体的沉降作用增强，因而水体内重金属沉降加速增大污染，对水体产生了很严重的破坏。

2.2对气候的影响
正常情况下，大气环流控制地区性气候状况，但区域内大、中型水库及灌溉工程建成后，原先的陆地面积必定改变，对局部小气候会产生一定的影响，主要表现在对降雨、气温、风等的影响。

2.3对降雨量的影响
水利工程的建成将会使降雨量有所增加，这是由于修建水库将会形成辽阔的水域，在阳光照射下，水的蒸发量增加，所以会导致降雨量增加。

同时，也会导致降雨地区分布发生变化，降雨分布发生改变的原因是水库低温效应，一般水的蒸发量加大，空气变得湿润。

有些地区的降雨量有所减少，而附近其他区域降雨则有所增加，一般来说，地势高的迎风面降雨增加，而背风面降雨则减少。

降雨时间的分布也会受到影响，一般来说，夏季水面温度低于气温，大气对流减弱，降雨量减少；但冬季水面较暖，大气对流作用增强，降雨量增加。

2.4对气温的影响
水利工程建成以后，工程的下垫面由陆地面变为水面，与空气间的强度和能量交换方式都发生改变，从而导致气温发生变化，年平均气温整体升高，水利工程的建设对气温的影响不是十分明显，但也是不可忽略的。

2.5对土壤的影响
水利工程对土壤环境的影响是利弊参半的，区域内通过筑堤建库、疏通水道等可保护农田免受洪水等淹没及冲刷等灾害，并可通过对天然径流与地表径流间的相互调节使得土壤内水分及土壤内的营养成分得到改善。

但在浸没区，因土壤中的通气条件很差，而造成土壤中的微生物活动减少，肥力下降，影响作物的生长，从而形成土地浸没。

还会由于水位上升引起地下水位上升，土壤出现沼泽化、潜育化，过分湿润致使植物根系衰败，呼吸困难，甚至导致死亡。

2.6对水文的影响
水利工程修建后使下游河道的流量发生改变，从而对周围环境造成影响。

水利工程不仅存蓄了汛期洪水并且还将非汛期的基流截留了，使下游河道水位大幅度下降甚至断流，并引起周围地下水位下降，从而破坏了生态环境。

水利工程可能会导致下游湖泊或池塘因为断绝水的来源而干涸；下游地区的地下水位下降；当水库下游河道水位大幅度下降以至断流时，势必造成水质的恶化；因河流流量减少，使得河流自净能力降低；同时水库渗漏也将导致其周围水文状况发生变化。

3生态型水利设计原则
3.1安全性
摘要：随着我国经济建设的飞速发展和科学研究技术的突飞猛进，水利工程被广泛的应用于生活的各个领域，它在防洪、发电、灌溉
等方面起到了巨大的社会与经济作用，同时它也对经济的发展起到了极大的促进作用。

但是在看到水利工程给人类带来方便的同时，
我们也必须意识到它对生态环境造成的影响。

从分析我国水资源特点着手，分析了水利工程对生态环境的影响，阐述了生态型水利设
计的原则。

关键词：生态型水利；生态环境；设计原则
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广东科技2012.10.第19期
广东科技2012.10.第19期
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面的因素也越来越多，在预测环境逐渐复杂的过程中，不可避
免地出现了大量的不确定性信息。

在常规的负荷预测方法中对这些因素的考虑往往不够全面，甚至将它们忽略，显然这样做所得到的预测结果并不能适应不确定性的影响，与未来的情况有着较大的偏差。

为此，近年来对电力负荷预测的不确定性方法研究成为了电力负荷预测中的一个研究热点，通过多年来的不懈努力，特别是各种新的理论和方法的引入，为电力负荷预测不确定性因素的处理提供了有效的预测工具，例如模糊预测方法、灰色预
测方法、
人工神经网络预测法、专家系统方法等，它们的引入在电力负荷预测中已经取得了很大地进展。

3.2模糊预测方法
模糊预测方法与常规的预测方法不同，模糊预测方法不是
通过对历史数据的分析去直接建立负荷与其他因素的函数关系式，而是考虑了电力负荷与多因素的相关，将负荷与对应环境作为一个数据整体进行加工，得出负荷变化模式及对应环境因素特征，从而将待测年环境因素与各历史环境特征进行比
较，得出所求的负荷增长率。

4结束语
随着电力市场的发展，负荷预测的重要性日益显现，并且对负荷预测精度的要求越来越高。

传统的预测方法比较成熟，预测结果具有一定的参考价值，但要进一步提高预测精度，就需要对传统方法进行一些改进，同时随着现代科学技术的不断进步，理论研究的逐步深入，以灰色理论、专家系统理论、模糊数学等为代表的新兴交叉学科理论的出现，也为负荷预测的飞速发展提供了坚实的理论依据和数学基础。

相信负荷预测的理论会越来越成熟，预测的精度越来越高。

参考文献：
[1]刘晨晖.电力系统负荷预报理论与方法.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1987.[2]伊瑞.电力负荷预测中的数学方法及应用研究[D].中南大学，2006年.
[3]赖晓平，
周鸿兴，田发中.电力系统短期负荷预测的混合模型神经元网络方法[J].电网技术，2000年01期.
（上接第100页）
生态型水利工程设计首要原则是必须满足工程的安全性、稳定性和耐久性，必须充分考虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等特征，动态地研究河势变化规律，保证河流修复工程的耐久性。

3.2经济性
跟其他工程建设一样，生态型水利工程也要进行技术经济
论证，保证技术的可行性和经济的合理性。

生态恢复工程的经济分析，应根据客观需要和实际经济支付能力，确定合理的生
态恢复目标。

在生态恢复工程中，
开发廉价、实用的技术，最合理的技术路线就是充分利用生态系统自我设计，自我修复的功能。

对“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，要在设计中进行多个方案比较。

生态型水利工程设计是否经济合理，更需要通过对河流生态系统的长期定点监测和评估来进行观察论证。

3.3空间异质性
大规模水利设施或电站体系的建设，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的退化。

生态型水利工程设计目标是恢复或提高生物群落的多样性，重点在于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。

3.4生态系统自我恢复性
生态型水利设计要善于利用生态系统自我恢复的特点，实现人与自然的和谐。

每一个河流生态系统都有自己的历史，水利工程设计者需要对其流域的历史资料进行收集、整理，以掌握长时间尺度的河流变化过程与生态现状的关系。

需要强调的是，因为地球上每一条河流的特点都是各不相同的，所以每一项生态型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。

3.5景观尺度及整体性
这里说的“景观”是指生态学中的景观尺度。

河流生态修复
规划和管理应该在大景观尺度、
长期的可持续发展的基础上进行。

对于规划、评估、监测这些不同的任务，工作对象的空间尺
度也可能不同。

监测工作应该在尽可能大的尺度内进行，
而评估工作可能在跨流域的尺度上进行，规划工作的尺度可能是流域或河流廊道。

至于河流修复工程项目的实施，一般在关键的重点河段内进行。

所谓“整体性”是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各要素之间的交互作用，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物种或修复河岸植被。

4结束语
随着我国经济建设的飞速发展和科学研究技术的突飞猛进，水利工程被广泛的应用于生活的各个领域，它在防洪、发电、灌溉等方面起到了巨大的社会与经济作用，同时它也对经济的发展起到了极大的促进作用。

但是在看到水利工程给人类带来方便的同时，我们也必须意识到它对生态环境造成的影响。

我国水资源人均占有量不足世界平均水平的1/3，降雨量年内年际以及南北地区分配不均，因此生态型水利工程设计一方面可以调配水资源，缓解汛期紧张、旱期缺水等现象，另一方面可以确保生态环境的可持续发展。

水利工程对生态环境中的水
体、
气候、降雨量、气温、土壤、水文和地质都有影响，因此生态型水利设计要具有以下几个原则：安全性；经济型；空间异质性；生态系统自我恢复性；景观尺度及整体性；反馈调整式设计性等。

只有将生态保护观念植入水利工程设计理念中，创造出具有环境保护特色的水利工程，才能确保人与自然的协调和可持续发展。

参考文献：
[1]董哲仁.试论生态水利工程的基本设计原则.水利学报.2004（10）.[2]顾庆尧.生态水利工程设计的初步探讨.水利科技与经济.2009（4）.
[3]陈琨，
姚中杰，姚光.我国实施水资源循环经济模式的途径.中国人口资源与环境.2003（5）.
水利建设
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