工程设计

2019-08-18 16:35栏目:王中王一码免费公开
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随着全球环境恶化程度的加深,生态环境越来越受到各行各业的关注,并在不同领域中都提出了生态概念。而水利工程作为一项综合性较强工程,它在给人们生活带来巨大方便的同时,也在不同程度上为自然环境造成了损害。因此,水利工程设计中综合考虑生态因素,成为了必然发展趋势。作为水利工程设计人员,在设计时,不仅要符合水利工程设计原理,还需融入生态因素,实现人、水资源共同和谐发展。本文以保护生态环境为理念,在水利工程设计中融入生态学原理,并在引入生态水利工程概念基础上,探究生态水利工程设计原理,促进水利工程与生态环境的和谐发展。

生态水利工程;概念;设计原则

0.前言

水利工程作为一项综合性工程,其修建主要目的是为了开发使用水资源及消除水害。根据服务对象将水利工程进行划分,水利工程主要存在目的有防洪、农田、水力、港口与航道、排水与供水、环境及海图围垦等工程,即集发电、灌溉、供水和防洪为一体综合性服务工程项目。修建水利工程需对鱼道、水闸、渡槽、渠道、堤、坝、进水口和溢洪道等建筑物进行修建来实现既定目标,而水利工程的修建在给人们生活带来利益的同时,也不可避免存在诸多不利影响,对生态环境造成不同程度的损害。因此,设计水利工程时务必要统筹兼顾环境、社会、经济等因素,保持水利工程建设与生态环境的平衡,以可持续发展观为导向,引进生态水利工程概念,探究生态水利工程设计原则,促进人与自然和谐共处。

1.生态水利工程的概念

随着生态环境被人们日益重视,生态学概念已被逐步引用到各行各业。生态水利工程作为一门正在发展探索新学科,它是在水利工程学科基础上发展,主要探究的是水利工程建设在合理利用水资源和满足人们各类需求前提下,统筹兼顾生态健康及可持续发展,并以结合生态学理论、原理和技术方法来确保生态、经济、社会效益的和谐共存。[1]生态水利工程大体包括四个内容:生态水利工程在开发水利途中,要首先考虑生态系统,以不影响当地生态环境为导向,将水利工程结合到当地生态系统里,将水利工程看作生态系统中不可或缺重要部分;由于传统水利工程在建设途中,会严重影响着当地生态环境,基于此生态水利工程建设在进行时,要防止建设途中对生态环境的相关影响;在生态水利工程施工完毕并投入运行后,要按照当地生态规律调节控制水资源,避免强制性打破原有生态规律现象发生,这要求生态水利工程运行不仅要满足实际情况,还需综合考虑当地的生态规律以及水利资源的调配方法;在选择生态水利工程建设地址时,要将对生态系统的影响大小放在首要地位,选址选在对生态系统有着较小影响作用的地方,如此一来就可减少建设途中和今后生态水利工程在运行时对生态系统影响程度。

2.生态水利工程的设计原则

2.1安全、经济性原则

生态水利工程作为综合性、复杂性工程,治理河流时,要在符合水文学、工程学规律基础上,确保工程建设耐久、安全和稳定。建设生态水利工程要以设计规范为标准,严格遵守,保证工程能抵抗侵蚀、冰冻、干旱、洪水等灾害。[2]对生态水利工程进行设计时,要以河流断面为设计依据,并统筹兼顾河流泥沙冲刷能力和运输能力,探索河流变化中规律特征,确保生态水利工程耐久和持续性。因无法事前把握生态演替过程,工程设计具备风险性,故而设计要遵守风险最小、利益最大设计原理,利用经济工具分析生态水利工程,以检测和评估生态系统为基础,结合河流生态体系自复能力,设计投入最少,产出最大技术方法。

2.2河流环境多元化原则

河流中存在不同类型植物与动物,只有保障河流环境多元化才能确保生物维持多样化。生态环境多样化不仅包含河流形状,还包括土壤情况。河流的生态系统主要由气、水相结合,具备纵向渗透性和横向生物多样性,而水陆与水气间密切关系组成了生态环境系统,因河流系统的异质性,使得水文脉冲、水质、水深、水温、流速和流量处在不断变化中。[3]又因河床材料的异质性,使得生态环境具备多样性特点,进而河流周围生物群落在朝着多样化方向不断发展。而科学技术发展的突飞猛进,扩大了水利工程建设规模,大规模河流治理工程,导致河流走向了渠道化、非连续化、单一化发展道路,生物群落种类在日益减少,河流生态系统在逐步退化。基于这种情况,生态水利工程要将生物维持多样化看作设计原则,并在设计途中,保护河流原有多样化物种和生态环境,降低河流渠道化、非连续性特征,确保生物群落生存环境良好。

2.3生态系统修复原则

河流在与周围乡村、城市、森林、田地构成生态系统的同时,自身也为河流生态体系。基于这种背景,河流是生物生存重要场所,河流生态系统不仅包括生物系统和水文系统,还包含人造工程设施系统等。河流始发地到终点站所有地带地下水和地表水构成了水文系统,水文系统与生物系统一起构成河流自然生态系统。此外,人类活动和人类工程设施会对水域生态系统造成一定影响,一旦水域生态体系遭到危害,就需整合性探究各类影响因素,在充分利用河流自身修复能力、整个水域修复能力基础上,清晰掌握生态系统中各要素特点,根据要素间共同作用来归纳河流系统综合修复方案。

2.4生态系统自我恢复原则

生态系统自我恢复力主要表现在适应生态发展上,即为适应生态环境,在生态环境选择中存活物种,寻找能促进其生存的能源条件和生存环境。根据生态系统自我恢复力,自然界在选择适应生态发展物种基础上,构建合适生态体系。对此,生态水利工程设计要有效控制河流,结合生态理念,以自然观念为导向,促进河流其自我修复力的充分发挥,确保人与自然和谐共处,并根据建设地址实际状况,参照河流自然、美学价值来制定设计方案。具体设计中,要以大尺度景观作为基础,避免短时期、小尺度景观,大尺度对河流自我修复有着重要影响,而小尺度景观对河流自我修复不利。[4]景观整体性要求着眼于生态系统结构与功能,掌握不同生态体系各要素间作用,来提出整体性、综合性修复河流生态系统设计方案。

2.5反馈调整原则

设计生态水利工程虽在结构上与河流生态系统相统一来确保生态系统可持续发展,但具体执行中,却不可一味按照既定目标来执行,要根据自身特性来不断发展。河流生态在修复中难免会遭受人类干扰,对此可采取监控技术,监控生态变量,促进生态走向良好发展方向。因生态、社会系统在时间和空间上都存在不确定,且生态系统不仅会受到自然系统影响,还会受到人类系统影响,生态水利工程设计发生转变成为了必然,要求采取反馈调整方法,按照既定流程来设计。 生态水利工程建设中监测要贯穿始终,成为工作开展基础,并按照完整历史数据和监测资料来有效评价,追踪河流生态结构与功能,预测发展方向。评价中可采取参数比较方法,可通过比较河流初期状况,或其他条件类似生态水利工程,来得出评价结果。

综上所述,随着人们对环境保护的日益重视,生态理念被融入到了各行各业。由于传统水利工程建设重点放在了人类生活便利上,忽视了对生态环境的负面影响。对此,生态水利工程概念的提出成为了必然,它转变了传统水利工程设计理念,在水利工程建设中融入了生态学原理,讲究的是人与自然的和谐发展,并以可持续发展观为导向,制定生态水利工程设计原则。

[1]贾振周,崔方方,王宇英,杨冰.浅论生态水利工程的基本设计原则[J].中国科技财富,2011,:71-71.

[2]武庆玲,刘春秀.生态水利工程设计初探[J].轻工设计,2011,:123-123.

[3]王光林,廖强.试论生态水利工程的基本设计原则[J].中国科技博览,2012,:201-201.

[4]武丹.试论生态水利工程的基本设计原则[J].华章,2012,:300-300.

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