生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)基本原則的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用

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 生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)基本原則的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用

　　　 　　　摘要:水利工程建設(shè)和運(yùn)行對(duì)一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展是具有巨大作用的。但是同時(shí)也必須看到水利工程對(duì)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(guān)鍵詞: 生態(tài)水利工程 設(shè)計(jì) 　　這里討論的生態(tài)水利工程學(xué)的基本原則也是生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本原則，試歸納為以下五項(xiàng)內(nèi)容。 　　一、水利工程安全性和經(jīng)濟(jì)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(huì)需要，包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)以及旅游等需要，同時(shí)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(xué)原理，二要符合生態(tài)學(xué)原理。生態(tài)水利工程的工程設(shè)施和工程施工要符合水文學(xué)和工程力學(xué)的規(guī)律，以確保工程設(shè)施的安全、穩(wěn)定和耐久性。工程設(shè)施必須在設(shè)計(jì)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，能夠防止洪水、侵蝕、風(fēng)暴、冰凍、干旱等自然力的侵襲。按照河流地貌學(xué)原理進(jìn)行河流縱、橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，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(shì)變化規(guī)律，保證河流修復(fù)工程的長(zhǎng)久性。 　　二、提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則。相關(guān)生物群落的文獻(xiàn)，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(zhì)性存在正相關(guān)關(guān)系。這里所說(shuō)的生物群落，是指在相應(yīng)的空間和相應(yīng)的生境下，由一定的生物種群組成，與環(huán)境之間進(jìn)行相互的影響、相互的作用，具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)和特定功能的集合生物體。一般所說(shuō)的生物群落多樣性，指生物群落的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的多樣性。實(shí)質(zhì)上，生物群落多樣性的問(wèn)題是在物種水平上的這個(gè)平臺(tái)的生物多樣性。非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性與生物群落多樣性的關(guān)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(guān)系。一個(gè)地區(qū)的生生物空間異質(zhì)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(diào)，生命族群的多樣性必然會(huì)出現(xiàn)降低，生命族群的性質(zhì)、密度和比例等都會(huì)發(fā)生極大改變，進(jìn)而使生態(tài)系統(tǒng)更加退化。 　　三、生態(tài)系統(tǒng)的自我設(shè)計(jì)、自我恢復(fù)原則。有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的自我組織能力的探討開(kāi)始于上世紀(jì)60年代，此后有很多學(xué)科的眾多學(xué)者涉及這個(gè)領(lǐng)域。以多種不同形式構(gòu)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(xué)用自我組織能力來(lái)解釋物種分布的豐富性復(fù)雜性情況，同時(shí)也是用來(lái)表明食物網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)間的發(fā)展過(guò)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(jìn)化物種的自我選擇，也就是說(shuō)，一些與生態(tài)系統(tǒng)友好的物種，能夠經(jīng)受的住自然世界選擇的考驗(yàn)，來(lái)找到一種相應(yīng)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(gè)能夠具有相應(yīng)數(shù)量并能進(jìn)行繁殖的物種種群。自我組織揮舞功能原理與達(dá)爾文的進(jìn)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(fù)規(guī)劃和進(jìn)行都應(yīng)該具有總體性和綜合性及整體性而且要本著長(zhǎng)期的和保持可持續(xù)性的原則基礎(chǔ)上進(jìn)行。在總體性綜合性及整體性尺度上開(kāi)展的河流生態(tài)修復(fù)效率要高。小范圍的局部生態(tài)修復(fù)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(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，掌握生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)要素間的交互的關(guān)系，提出恢復(fù)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(fù)問(wèn)題，也不僅僅是恢復(fù)單一動(dòng)物或恢復(fù)植被。這里提的景觀是指生態(tài)學(xué)中的景觀尺度，關(guān)于生態(tài)學(xué)的景觀尺度問(wèn)題, 我認(rèn)為：生態(tài)學(xué)不應(yīng)該建立在單一的時(shí)空尺度上，它應(yīng)該適用所有尺度的調(diào)查研究。按照這種看法，尺度和層次成為生態(tài)系統(tǒng)學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵。目前生態(tài)學(xué)理論把生物圈劃分為十一個(gè)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(gè)體、組織、細(xì)胞、基因和分子共十一個(gè)。景觀的尺度如何掌握？景觀尺度包括空間尺度和時(shí)間尺度。 　　五、反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)的原則。就生物的發(fā)展來(lái)看是有一個(gè)逐步螺旋漸進(jìn)過(guò)程，河流進(jìn)行修復(fù)的工程需要一個(gè)時(shí)間。從歷史漸進(jìn)發(fā)展角度看，自然界的生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)化往往要有數(shù)百萬(wàn)年。發(fā)展進(jìn)化的過(guò)程是結(jié)構(gòu)很復(fù)雜、生物群落很多樣，同時(shí)系統(tǒng)的有序及內(nèi)部的穩(wěn)定都是有所變動(dòng)的，同時(shí)從自身發(fā)展看對(duì)外界的免疫力都有所增強(qiáng)。從較短的時(shí)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(shí)間，期望河流恢復(fù)能夠在較短時(shí)期奏效往往是不可能的。生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，力求最終形成一個(gè)健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)。在河流工程項(xiàng)目按照設(shè)計(jì)執(zhí)行以后，就開(kāi)始了一個(gè)自然生態(tài)演替的動(dòng)態(tài)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程并不一定按照設(shè)計(jì)預(yù)期的目標(biāo)發(fā)展，可能出現(xiàn)多種可能性。最頂層的理想狀態(tài)應(yīng)是沒(méi)有外界脅迫的自然生態(tài)演進(jìn)狀態(tài)。在河流生態(tài)修復(fù)工程中，恢復(fù)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(jìn)的極限狀態(tài)上限。如果沒(méi)有生態(tài)修復(fù)工程，在人類活動(dòng)的脅迫下生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)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(fù)存在著多種可能性。針對(duì)具體一項(xiàng)生態(tài)修復(fù)工程實(shí)施以后，一種理想的可能是：監(jiān)測(cè)到的各生態(tài)變量是現(xiàn)有科學(xué)水平可能達(dá)到的最優(yōu)值，表示生態(tài)演進(jìn)的趨勢(shì)是理想的。另一種差的情況是，監(jiān)測(cè)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(gè)包絡(luò)圖。一項(xiàng)生態(tài)。在反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)過(guò)程中，提倡科學(xué)家、管理者和當(dāng)?shù)鼐用窦吧鐣?huì)各界的廣泛參與，通過(guò)對(duì)話、協(xié)商，以尋求共同利益。提倡多學(xué)科的交流和融合，提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性。