生態修復與生態恢復的區別范文

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篇1

[關鍵詞]生態水利工程設計原則

生態水利工程學是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時,兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學。生態水利工程的內涵是:對于新建工程,是指進行傳統水利建設的同時(如治河、防洪工程),兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程,則是對于被嚴重干擾河流進行生態修復。生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產(生態產業)以及環境立法和資源管理一起,成為河流生態建設的主要手段之一。

一、水利工程與生態水利工程的區別

水利工程可以理解為人類通過工程措施或行為實現水資源的再分配和利用。水利工程最初的作用是防洪、提供穩定的水源、緩解或防止農作物旱澇漬災害、提供清潔能源(修建水電站)和水利旅游景點等,這主要體現了水利工程的資源性、經濟性與社會性。而生態水利工程則更強調水利工程的主要服務目標是生態。有學者認為生態水利工程的內涵是:對于新建工程,是指進行傳統水利建設的同時(如治河、防洪工程),兼顧河流生態修復的目標;對于已建工程,則是對被嚴重干擾的河流進行生態修復。筆者認為生態水利工程是現代水利的標志,至少應包括以下兩個方面的科學內涵:①生態水利工程的開發應有明確的生態服務目標與功能。在設計階段,應當將生態系統健康過程的維持置于重要位置,并作為設計的制約因子,使水利工程能滿足適宜的生態水文過程要求。②生態水利工程應強調工程選址、布局、施工過程的環境友好性與經濟性。防止在工程實施過程中產生巨大的環境成本和經濟成本,實現社會經濟與生態保護的雙贏。

二、生態水利工程規劃設計的基本原則

2.1工程安全性和經濟性原則

生態水利工程既要符合水利工程學原理,也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律,以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。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,動態地研究河勢變化規律,保證河流修復工程的穩定性。對于生態水利工程的經濟合理性分析,應遵循投入最小而經濟效益和生態效益最大的原則。

2.2保持和恢復河流形態的空間異質性原則

有關生物群落研究的大量資料表明,生物群落多樣性與非生物環境空間異質性存在正相關關系。非生物環境的空間異質性與生物群落多樣性的關系反映了非生命系統與生命系統之間的依存和耦合關系。一個地區的生境空間異質性越高,意味著創造了多樣的小生境,能夠允許更多的物種共存。反之,如果非生物環境變得單調,生物群落多樣性必然會下降,生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化,造成生態系統的某種程度的退化。

2.3生態系統自設計、自我恢復原則

生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性。自組織的機理是物種的自然選擇,某些與生態系統友好的物種,能夠經受自然選擇的考驗,尋找到相應的能源與合適的環境條件。在這種情況下,生境就可以支持一個具有足夠數量并能進行繁衍的種群。依靠生態系統自設計、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,從而實現設計。成功的生態工程經驗表明,人工與自然力的貢獻各占1/2。在利用自設計理論時,需要注意充分利用鄉土物種。引進外來物種時要持慎重態度,防止生物入侵。

2.4流域尺度及整體性原則

河流生態修復規劃應該在流域尺度和長期的時間尺度上進行,而不是在河段或局部區域的空間尺度和短期的時間尺度上進行。所謂“整體性”是指從生態系統結構和功能出發,掌握生態系統各個要素間的交互作用,提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法,而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題,也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。水域生態系統是一個大系統,其子系統包括生物系統、廣義水文系統和工程設施系統。

2.5反饋調整式設計原則

生態系統和社會系統都不是靜止的,在時間與空間上常具有不確定性。除了自然系統的演替外,人類系統的變化及干擾也導致了生態系統的調整。這種不確定性使生態水利工程設計呈一種反饋調整式的設計方法。是按照“設計一執行(包括管理)一監測一評估一調整”流程以反復循環的方式進行的。在這個流程中,監測工作是基礎。監測工作包括生物監測和水文觀測,需要在項目初期建立完善的監測系統,進行長期觀測。同時還需要建立一套河流健康的評估體系,用以評估河流生態系統的結構與功能的狀況及發展趨勢

三、生態水利工程設計應遵循的理論與技術路線

3.1應以生態水文學與工程水文學作為工程設計的基礎,進行水文過程的分析與計算。

因為生態水利工程的服務對象比較廣,往往同時涉及濕地、林業、草原、農業、畜牧業和江河湖泊等生態用水和工業、城鎮、消防、居民等經濟生活用水,所以只有弄清生態目標對水資源的時空要求規律,生態水利工程的設計才能建立在科學的基礎上。如由黑龍江農墾勘測設計研究院進行規劃設計的“兩江一湖”(黑龍江、烏蘇里江和興凱湖)干流沿岸灌區工程,其中提水灌區的開發與設計就是從生態水文學與工程水文學相結合的角度,充分考慮了在非灌溉期或灌溉空隙時間為濕地補水和利用灌區尾水給退化濕地進行補水的可行性,并對工程措施的技術經濟可行性進行了充分論證,屬于生態水利工程設計的一個實踐。

3.2識別工程可能影響的關鍵生態敏感目標。

生態水利工程的設計應當能準確識別受工程直接或間接影響的生態目標,并在工程規劃階段予以充分考慮。但當前許多水利工程的設計很少或沒有考慮流域生態敏感點。如三江國家級自然保護區濕地的水資源主要來自降水、上游來水(如別拉洪河和濃江)以及烏蘇里江和黑龍江洪水期倒灌補充,所以上游來水的減少,會影響保護區濕地的水文過程。水文測驗資料分析結果顯示:由于別拉洪河上游開挖了許多人工排水渠道(如新開挖的別拉洪大排干),使上游來水直接排人撓力河和烏蘇里江,沒有經下游保護區進入烏蘇里江。致使別拉洪流域流經三江國家級自然保護區的徑流總量比1978年以前減少了約70%;撓力河流域在上游修建的龍頭橋水庫在非汛期(1～5月,l0～l2月)不向下泄流,根據多年水文數據分析,非汛期8個月的平均流量為4.22m3/s,經初步計算,與水庫修建前相比,每年約減少下泄水量8700萬m3,嚴重影響了下游的撓力河國家級濕地自然保護區。

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關鍵詞：生態水利工程設計原則

一、水利工程對河流生態系統的影響

在社會生產過程中水利工程對經濟與社會有著巨大的作用，同時也要看到水利工程對河流生態系統造成了不同程度的影響。人類整治河道修筑堤壩等活動人為的改變了河流的多樣性、連續性和流動性，使水域的流速、水深、水溫、自水流邊界、水文規律等自然條件發生重大改變。這些改變對河流生態系統造成的影響是不容忽視的。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面，似應強調水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統的健康和可持續性。

二、生態水利工程

從學科發展角度看，現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學，水利工程規劃設計主要對象是水文系統，往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學理論及方法，促進水利工程學與生態學的交叉融合，用以改進和完善水利工程的規劃及設計理論，形成水利工程學新的學科分支——生態水利工程學。生態水利工程學作為水利工程學的一個新的分支，是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學。生態水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統水利建設的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程，則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態修復。生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產（生態產業）及環境立法和資源管理一起，成為河流生態建設的主要手段之一。

三、生態水利工程的規劃設計原則

1、工程安全性和經濟性原則

生態水利工程是一項綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發電、航運等需求，也要兼顧生態系統的可持續性。生態水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律，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、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，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，動態地研究河勢變化規律，保證河流修復工程的耐久性。

對于生態水利工程的經濟合理性分析，應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態演替的過程和結果事先難以把握，生態水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規劃設計中進行方案比選，更要重視生態系統的長期定點監測和評估。另外，充分利用河流生態系統自我恢復規律，是力爭以最小的投入獲得最大產出的合理技術路線。

2、提高河流形態的空間異質性原則

一個地區的生境空間異質性越高，就意味著創造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環境變得單調，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化，造成生態系統某種程度的退化。由于人類活動，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，引起河流生態系統的不同程度退化。生態水利工程的目標是恢復或提高生物群落的多樣性，但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進魚類、鳥類和其他生物物種，生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性，使其符合自然河流的地貌學原理，為生物群落多樣性的恢復創造條件。

在確定河流生態修復目標以后，就應該對于河流進行生物調查、地貌歷史和現狀進行勘查和評估，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。關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上，確定環境因子與生物因子的相關關系，必要時建立某種數學模型。河流環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、水溫、泥沙、營養鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括：調查單個生物因子的基本需求，評估各種生物因子的相互關系和制約條件，對于“關鍵種”或標志性生物的環境因子進行分類和評估。在眾多的環境因子中，識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環境因子，在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地的設計。

3、生態系統自設計、自我恢復原則

生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性。自組織的機理是物種的自然選擇，也就是說某些與生態系統友好的物種，能夠經受自然選擇的考驗，尋找到相應的能源和合適的環境條件。

將自組織原理應用于生態水利工程時，生態工程設計與傳統水工設計有本質的區別。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，生態工程設計是一種“指導性”的設計，或者說是輔設計。依靠生態系統自設計、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，從而完成設計和實現設計。成功的生態工程經驗表明，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施控制。而設計生態水利工程時，要求工程師必須放棄控制自然界的動機，樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術控制自然界是不可能的。人們要善于利用生態系統自組織、自設計這個寶貴財富，實現人與自然的和諧。需要強調的是，地球上沒有兩條相同的河流，每一條河流的特點都是各不相同的。因此，每一項生態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價值，尋求最佳的生態工程方案。

自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質、土壤、地貌、水文特征等生態因子，也取決于生物的種類、密度、生物生產力、群落穩定性等多種因素。在利用自設計理論時，需要注意充分利用鄉土種。引進外來物種時要持慎重態度，防止生物入侵。

4、景觀尺度及整體性原則

河流生態修復規劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續性的基礎上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態修復效率要高。小范圍的生態修復不但效率低，而且成功率也低。整體性是指從生態系統的結構和功能出發，掌握生態系統各個要素間的交互作用，提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法，而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題，也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。

景觀則是指生態學中的景觀尺度。景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。為什么在景觀的大尺度上進行河流修復規劃？首先，水域生態系統是一個大系統，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，形成自然河流生態系統。而人類活動和工程設施作為生境的組成部分，形成對于水域生態系統的正負影響。水域生態系統受到脅迫時，需要對于各種脅迫因素之間的相互關系進行綜合、整體研究。其次，必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點，這些特點決定了生物種群的基本生存條件。水域生態系統是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態系統。再者，河流生態系統是一個開放的系統，與周圍生態系統隨時進行能量傳遞和物質循環，一條河流的生態修復活動不可能是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態修復活動進行協調。最后，河流生態修復的時間尺度也十分重要。河流系統的演進是一個動態過程。每一個河流生態系統都有它自己的歷史。河流生態修復是靠時間做工作的。有研究指出，濕地重建或修復需要大約15~20a的時間。因此對于河流生態修復項目要有長期準備，同時進行長期的監測和管理。

5、反饋調整式設計原則

生態系統的成長是一個過程，河流修復工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統有序性及內部穩定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態系統的演替，即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代替也需要若干年的時間，期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。

生態水利工程規劃設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構，力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統。在河流工程項目執行以后，就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發展，可能出現多種可能性。

意識到生態系統和社會系統都不是靜止的，在時間與空間上常具有不確定性。除了自然系統的演替以外，人類系統的變化及干擾也導致了生態系統的調整。這種不確定性使生態水利工程設計不同于傳統工程的確定性設計方法，而是一種反饋調整式的設計方法。是按照“設計—執行（包括管理）—監測—評估—調整”這樣一種流程以反復循環的方式進行的。在這個流程中，監測工作是基礎。監測工作包括生物監測和水文觀測。評估的內容是河流生態系統的結構與功能的狀況及發展趨勢。常用的方法是參照比較方法，一種是與自身河流系統的歷史及項目初期狀況比較，一種是與自然條件類似但未進行生態修復的河流比較。

在反饋調整式設計過程中，提倡科學家、管理者和當地居民及社會各界的廣泛參與，通過對話、協商，以尋求共同利益。提倡多學科的交流和融合，提高設計的科學性。

參考文獻：

［1］董哲仁.水利工程對生態系統的脅迫［J］.水利水電技術，2003，（7）：1~5.

［2］董哲仁.生態水工學的理論框架［J］.水利學報，2003，（1）：1~6.

［3］董哲仁.河流形態多樣性與生物群落多樣性［J］.水利學報，2003，（11）：1~7.

［4］MitschW.J.，JorgensenSE.EcologicalEngineeringandEcosystemRestoration［M］.2004：134~137.

［5］董哲仁.荷蘭圍墾區生態重建的啟示［J］.中國水利，2003，（11A）：45~47.

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［7］GosselinkJ.G.LandscapeConservationinaforestedWetlandWater－shed［J］.Bioscience，1990，40：588~600.

篇3

概況地講，被改造過的河流生態系統是由三個子系統組成。即：由動物、植物和微生物組成的生命系統，這是生態系統的主體。廣義的水文系統，包括地表和地下水體、土地、氣候系統等。再有就是工程設施系統，這是人類改造河流的結果。后面兩個子系統組成生境，是生命支持系統。由于水利工程系統改變了河流形態，水庫調度運行又改變了原有的水文規律，造成河流生態系統的生境變化，其結果可能造成河流生態系統生物群落多樣性的下降，使生態系統退化。

對于水利工程對河流生態系統的脅迫，應該采取正視而不是回避的態度。傳統意義上的水利工程學作為一門重要的工程學科，以建設水工建筑物為手段，目的是改造和控制河流，以滿足人們防洪和水資源利用等多種需求?，F代科學發展使我們認識到，傳統意義上的水利工程學在力圖滿足人的需求時，卻在不同程度上忽視了河流生態系統本身的需求。而河流生態系統的功能退化，也會給人們的長遠利益帶來損害。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面，似應強調水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統的健康和可持續性。從學科發展角度看，現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學，水利工程規劃設計主要對象是水文系統，往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學的理論及方法，促進水利工程學與生態學的交叉融合，用以改進和完善水利工程的規劃及設計理論，形成水利工程學的新的學科分支－生態水利工程學（Eco-HydraulicEngineering）。生態水利工程學作為水利工程學的一個新的分支，是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學【2】【3】。生態水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統水利建設的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程，則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態修復。

生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產（生態產業）以及環境立法和資源管理一起，成為河流生態建設的主要手段之一。圖1表示了生態水利工程在河流生態建設中的地位。圖中右側表示人類活動對自然河流生態系統的干擾過程，左側表示人類活動對擾的河流生態系統的修復過程。

這里討論的生態水利工程學的基本原則也是生態水利工程規劃設計的基本原則，筆者試歸納為以下五項內容。

1．工程安全性和經濟性原則

生態水利工程是一種綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發電、航運以及旅游等需求，也要兼顧生態系統可持續性的需求。生態水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律，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、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，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，動態地研究河勢變化規律，保證河流修復工程的耐久性。

對于生態水利工程的經濟合理性分析，應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態演替的過程和結果事先難以把握，生態水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規劃設計中需要進行方案比選，更要重視生態系統的長期定點監測和評估。另外，充分利用河流生態系統自我恢復規律，是力爭以最小的投入獲得最大產出的合理技術路線。

2.提高河流形態的空間異質性原則

有關生物群落研究的大量資料表明，生物群落多樣性與非生物環境的空間異質性（spacialheterogeneity）存在正相關關系。這里所說的“生物群落”是指在特定的空間和特定的生境下，由一定生物種類組成，與環境之間相互影響、相互作用，具有一定結構和特定功能的生物集合體。一般所說的“生物群落多樣性”指生物群落的結構與功能的多樣性。實際上，生物群落多樣性問題是在物種水平上的生物多樣性。

非生物環境的空間異質性與生物群落多樣性的關系反映了非生命系統與生命系統之間的依存和耦合關系。一個地區的生境空間異質性越高，就意味著創造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環境變得單調，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化，造成生態系統的某種程度的退化。

河流生態系統生境的主要特點是：水－陸兩相和水－氣兩相的聯系緊密性；上中下游的生境異質性；河流縱向的蜿蜒性；河流橫斷面形狀的多樣性；河床材料的透水性等。水－陸兩相和水－氣兩相的緊密關系，形成了較為開放的生境條件；上中下游的生境異質性，造就了豐富的流域生境多樣化條件；河流縱向的蜿蜒性形成了急流與緩流相間；河流的橫斷面形狀多樣性，表現為深潭與淺灘交錯；河床材料的透水性為生物提供了棲息所。由于河流形態異質性形成了在流速、流量、水深、水溫、水質、水文脈沖變化、河床材料構成等多種生態因子的異質性，造就了豐富的生境多樣性，形成了豐富的河流生物群落多樣性。所以說，提高河流形態異質性是提高生物群落多樣性的重要前提之一【4】。

由于人類活動，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，引起河流生態系統的不同程度的退化。生態水利工程的目標是恢復或提高生物群落的多樣性，但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進魚類、鳥類和其它生物物種，生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性，使其符合自然河流的地貌學原理，為生物群落多樣性的恢復創造條件。

在確定河流生態修復目標以后，就應該對于河流地貌歷史和現狀進行勘查和評估。包括河流與相關濕地、湖泊的形狀與構成、水下地形勘測、水位變化幅度、河流平面彎曲度、河流橫斷面形狀及河床材料、急流與深潭比例、河床的穩定性及淤積及侵蝕狀況等，建立河流地貌數據庫。河流生物調查，包括植物、魚類、鳥類、兩棲動物和無脊椎動物等的物種分布地圖以及規模和存量，建立生物資源數據庫。遙感技術和地理信息系統（GIS）是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。

關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上，確定環境因子與生物因子的相關關系，必要時建立某種數學模型。河流環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、水溫、泥沙、營養鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括：調查單個生物因子的基本需求，評估各種生物因子的相互關系和制約條件，對于“關鍵種”或標志性生物的環境因子進行分類和評估。需要強調的是，在眾多的環境因子中，識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環境因子，在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地設計。

3．生態系統自設計、自我恢復原則

有關生態系統的自組織功能的討論始于上世紀60年代，以后有不同學科的眾多學者涉足這個領域。以各種不同形式構成的自組織功能，是自然生態系統的重要特征。

生態學用自組織功能來解釋物種分布的豐富性現象，也用來說明食物網隨時間的發展過程。生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性。自組織的機理是物種的自然選擇，也就是說某些與生態系統友好的物種，能夠經受自然選擇的考驗，尋找到相應的能源和合適的環境條件。在這種情況下，生境就可以支持一個能具有足夠數量并能進行繁殖的種群。自組織功能原理與達爾文的進化論有相似之處，只是研究的尺度不同而已。達爾文的進化論研究是在地球生物圈所有種群的尺度上進行的，而自組織功能是在生態系統中種群之間發生的。

生態系統的自組織功能對于生態工程學的意義是什么呢？&nbspH.T.Odum認為：“生態工程的本質是對自組織功能實施管理?！保?989）【5】。Mitsch認為：“所謂自組織也就是自設計”（2004)【6】。將自組織原理應用于生態水利工程時，生態工程設計與傳統水工設計有本質的區別。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，生態工程設計是一種“指導性”的設計，或者說是輔設計。依靠生態系統自設計、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，從而完成設計和實現設計。成功的生態工程經驗表明，人工與自然力的貢獻各占一半【7】。

我國古代傳統哲學注重人與自然的和諧相處，老子主張：“人法地，地法天，天法道，道法自然”。反映了一種崇尚自然，遵循自然規律的哲學觀。在建筑理念方面，提倡“工不曰人而曰天，務全其自然之勢”（《管氏地理指蒙》），“雖由人作，宛自天開”（《園冶》），都提倡一種效法自然，依靠自然的思想。國際生態學界一些學者認為，系統生態學的哲學理念應該追溯到公元前11世紀中國的周代。其中“陰陽五行”、萬物競爭共存和相生相克等哲學思想，體現了促進與抑制，成長與腐朽，合成與異化之間的平衡與轉化，這些正是現代生態學的哲學基礎。

傳統的水利工程設計的特征是對于自然河流實施控制。而設計生態水利工程時，要求工程師必須放棄控制自然界的動機，樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術控制自然界是不可能的，這種一廂情愿的企圖最終往往歸于失敗。人們要善于利用生態系統自組織、自設計這個寶貴財富，實現人與自然的和諧。需要強調的是，地球上沒有兩條相同的河流，每一條河流的特點都是各不相同的。因此，每一項生態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價值，尋求最佳的生態工程方案。

自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質、土壤、地貌、水文特征等生態因子，也取決于生物的種類、密度、生物生產力、群落穩定性等多種因素。在利用自設計理論時，需要注意充分利用鄉土種。引進外來物種時要持慎重態度，防止生物入侵。

要區分兩類擾的河流生態系統。一類是未超過本身生態承載力的生態系統，是可逆的。當去除外界干擾即卸荷以后，有可能靠自然演替實現自我恢復的目標。另一類是被嚴重干擾的生態系統，它是不可逆的。在去除干擾即卸荷后，還需要輔助以人工措施創造生境條件，再靠發揮自然修復功能，有可能使生態系統實現某種程度的修復。這就意味著，運用生態系統自設計、自我恢復原則，并不排除工程師和科學家采用工程措施、生物措施和管理措施的主觀能動性。

4．景觀尺度及整體性原則

河流生態修復規劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續性的基礎上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態修復效率要高。小范圍的生態修復不但效率低，而且成功率也低。

所謂“整體性”是指從生態系統的結構和功能出發，掌握生態系統各個要素間的交互作用，提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法，而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題，也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。

這里說的“景觀”（landscape）是指生態學中的景觀尺度。關于生態學的尺度問題，O’Neill,認為：“生態學不可能建立在單一的時空尺度上，它應該適應所有尺度的調查研究。”（1986）【8】。按照這種觀點，尺度和層次成為生態學發展的關鍵。目前生態學理論把生物圈劃分為11個層次，依次是生物圈、生物群系、景觀、生態系統、群落、種群、個體、組織、細胞、基因和分子。景觀的尺度如何掌握？景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。

為什么在景觀的大尺度上進行河流修復規劃？首先，水域生態系統是一個大系統，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。一條河流的廣義水文系統包括從發源地直到河口的上中下游地帶的地下水與地表水系統，流域中由河流串聯起來的湖泊、濕地、水塘、沼澤和洪泛區。廣義水文系統又與生物系統交織在一起，形成自然河流生態系統。而人類活動和工程設施作為生境的組成部分，形成對于水域生態系統的正負影響。水域生態系統受到脅迫時，需要對于各種脅迫因素之間的相互關系進行綜合、整體研究。如果僅僅考慮河道本身的生態修復問題，顯然是把復雜系統簡單割裂開了。

其次，必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點，表現為流量、水位和水量的水文周期變化和隨機變化，也表現為河流淤積與侵蝕的交替變化造成河勢的擺動。這些變化決定了生物種群的基本生存條件。水域生態系統是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態系統。生態系統的變化范圍從生境受到限制時期的高度臨界狀態到生境擴張時期的冗余狀態。

再者，要考慮生境邊界的動態擴展問題。由于動物遷徙和植物的隨機擴散，生境邊界也隨之發生動態變動。Gosselink(1990)在研究水域生態系統物種管理的尺度問題時認為，對于給定需要修復的物種，考慮的范圍應是這個物種的分布區【9】。舉例來說，為便于理解，可以借用“流域”這個概念，比如一個地區野鴨的種群也有一個“鴨域”。所謂“鴨域”的范圍應該包括物種個體在惡劣的條件下遷徙到的任何地方以及支持此物種的生態系統。這個范圍的邊界，應劃定在某特定物種經常利用的一個很大的空間內。如果進一步擴展，還應該包括所謂“臨時生境”，指在自然界對于物種產生脅迫的時期，成為該物種的避難所的地區。如果這個地區有若干種標志性動物，那么物種管理的范圍邊界將是這些物種“域”的包絡圖。另外，還要考慮流域之間的協調問題?？紤]到河流生態系統是一個開放的系統，與周圍生態系統隨時進行能量傳遞和物質循環，一條河流的生態修復活動不可能是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態修復活動進行協調，

最后，河流生態修復的時間尺度也十分重要。河流系統的演進是一個動態過程。每一個河流生態系統都有它自己的歷史。需要對歷史資料進行收集、整理，以掌握長時間尺度的河流變化過程與生態現狀的關系。河流生態修復是靠時間作工作的。有研究指出，濕地重建或修復需要大約15到20年的時間。因此對于河流生態修復項目要有長期準備，同時進行長期的監測和管理。

需要說明的是，對于規劃、評估、監測這些不同的任務，工作對象的空間尺度可能是不同的。監測工作應該在盡可能大的尺度內進行。比如修復一塊濕地以吸引鳥類，經過一年或者更長的時間均告失敗。這就需要考慮是否有質量更好的生境吸引了候鳥而改變了它們的遷徙路線，監測工作可能在大陸的范圍內開展。而評估工作可能在跨流域的尺度上進行。規劃工作的尺度可能是流域或河流廊道。所謂“河流廊道”（Rivercorridor）泛指河流及其兩岸與生物棲息地相關的土地，也有定義其范圍為河流與對應某一洪水頻率的洪泛區。至于河流修復工程項目的實施，一般在關鍵的重點河段內進行。

5．反饋調整式設計原則

生態系統的成長是一個過程，河流修復工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統有序性及內部穩定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態系統的演替，即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代替也需要若干年的時間，期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。

生態水利工程設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構，力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統【10】【11】。在河流工程項目執行以后，就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發展，可能出現多種可能性。最頂層的理想狀態應是沒有外界脅迫的自然生態演進狀態。在河流生態修復工程中，恢復到未受人類干擾的河流原始狀態往往是不可能的，可以理解這種原始狀態是自然生態演進的極限狀態上限。如果沒有生態修復工程，在人類活動的脅迫下生態系統的進一步惡化，這種狀態則是極限狀態的下限。在這兩種極限狀態之間，生態修復存在著多種可能性。針對具體一項生態修復工程實施以后，一種理想的可能是：監測到的各生態變量是現有科學水平可能達到的最優值，表示生態演進的趨勢是理想的。另一種差的情況是，監測到的各生態變量是人們可接受的最低值。在這兩種極端狀態之間，形成了一個包絡圖。一項生態修復工程實施后的實際狀態都落在這個包絡圖中間。

篇4

關鍵詞：生態水利工程；規劃設計；原則

中圖分類號：TV 文獻標識碼：A 文章編號：

一、建設生態水利工程的必要性

水利工程指具有防洪、排澇、河道整治、發電、灌溉、供水、航運、生態環境等單一功能或多種功能的興利除害的工程，這就是傳統的水利工程。傳統的水利工程規劃設計主要對象是水文系統，往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。生態水利，就是按照生態學原理，遵循生態平衡規律的法則和要求建立起來的滿足良性循環和可持續利用的水利體系，生態水利工程不僅需要滿足工程本身的生態設計要求，又要滿足整個流域水系的生態要求，或者說在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求。生態水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統水利建設的同時（如防洪、河道整治工程），兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程，則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態修復。生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產和環境立法和資源管理一起，成為河流生態建設的主要手段。建設人類美好的生存環境和社會持續發展，需要生態水利工程。

二、當前生態水利工程設計工作面臨的困難

1、生態水利工程設計缺乏基于不同區域的評價標準和設計方法

生態水利工程對于工程的服務目標具有明顯的地域性區別，因為對于不同地區的生態環境來說它們都具有自己的特點，所以生態水利工程每個地區也應該具有不同的特點，必須因地制宜的進行設計和規劃。對于我國的生態水利工程建設來說也有了一些大體的方法和設計標準，但是對于不同地區的工程來說就沒有具體的設計指標和參考模式。因此，對于我國現階段的生態水利工程的設計和建設來說還具有很大的問題，最主要的就是缺乏針對于不同地區生態環境特點的把握以及因地制宜的不同設計方案。

2、生態水利工程設計工作的目標和標準的確定比較難

對于生態水利工程來說其建設的目標和任務與原有單一的水利工程建設來說有所不同，它更加注意維護和保證生態環境的健康和發展，主要任務和目標就是實現人類和生態系統的和諧相處。所以基于這種特殊的任務，生態水利工程建設的第一步就是確定好設計的目標和建設標準，對于工程要達到的標準都要有一個具體的量化。目前我國的生態保護工作的目標還都處于定向描述的階段，沒有明確的目標和標準，也沒有具體量化的一些要求，所以這也就給工程的預期目標和標準的建設以及工程的建設質量都帶來了一定的困難。

3、生態水利工程設計缺少生態水文測驗資料

對于工程的建設來說，一些前期必備的資料是必不可少的，生態水利工程建設依然如此。生態水文的測驗資料是生態水利工程設計的關鍵和重要參考內容。如果不能從水文測驗站的觀測資料去分析水文過程對生態過程的正負影響機理，就很難基于生態系統的自組織規律尋求生態水利工程的設計理論、方法與技術參數。當前，我國水文測驗工作相對落后，水文測驗站還不能適應當前生態水利工程設計對資料的需求。有關生態水文站方面的設計與布局在我國還未正式開展，國內也少有報道，不過我國已經提高了對這方面工作的重視程度，經過一段時間的努力也會有一定的發展的。

4 生態水利工程設計技術人才匱乏、高水平的設計不易

不管對于什么類型的工程來說，人才都是工程建設中必不可少的關鍵組成部分。實現生態水利工程是水利工程和生態學的有機結合，需要生態水利工程的設計人員不僅具備水利工程設計的知識和經驗，還要具備生態保護和生態恢復學的理論和知識。以往的人才培養目標和方向，使兩者分屬于不同的學科與專業，具有兩方面綜合知識和設計能力技術人才匱乏，加之生態水利工程的實踐活動的經驗缺乏，可以參考與借鑒的設計項目有限，難以保證生態水利工程的設計水平和質量。

三、生態水利工程基本設計規劃原則

1、工程安全性和經濟性原則

生態水利工程是一種綜合性工程，既要滿足人類的需求，同時也要考慮可持續發展的要求。另外，生態水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律，以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。

從生態水利工程的經濟上分析，應準尋風險小效益大的基本原則，由于生態系統的演變方向是隨機的，生態水利工程規劃具有一定的風險，這需要在規劃設計中進行方案比選，更要重視生態系統的長期定點監測和評估。另外，應該合理的利用生態系統的恢復能力，力爭以最小的投入獲得最大收獲的規劃路線。

2、生態系統自設計、自我恢復原則

生態系統的自組織功能是其重要特征。生態學用自組織功能來解釋物種分布的豐富性現象，也用來說明食物網隨時間的發展過程。生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性。自組織的機理是物種的自然選擇，也就是說某些與生態系統友好的物種，能夠經受自然選擇的考驗，尋找到相應的能源和合適的環境條件。在這種情況下，生境就可以支持一個能具有足夠數量并能進行繁殖的種群。自組織功能原理與達爾文的進化論有相似之處，只是研究的尺度不同而已。達爾文的進化論研究是在地球生物圈所有種群的尺度上進行的，而自組織功能是在生態系統中種群之間發生的。依靠生態系統自設計、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，從而完成設計和實現設計。成功的生態工程經驗表明，人工與自然力的貢獻各占一半。

3、景觀尺度及整體性原則

河流生態修復規劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續性的基礎上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態修復效率要高。小范圍的生態修復不但效率低，而且成功率也低。所謂“整體性”是指從生態系統的結構和功能出發，掌握生態系統各個要素間的交互作用，提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法，而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題，也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。

同時，必須重視水域和生態環境的易變性、流動性和隨機性的特點，表現為流量、水位和水量的水文周期變化和隨機變化，也表現為河流淤積與侵蝕的交替變化造成河勢的擺動。這些變化決定了生物種群的基本生存條件。水域生態系統是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態系統。生態系統的變化范圍從生境受到限制時期的高度臨界狀態到生境擴張時期的冗余狀態。

再者，要考慮生境邊界的動態擴展問題。由于動物遷徙和植物的隨機擴散，生境邊界也隨之發生動態變動。

最后，河流生態修復的時間尺度也十分重要。河流系統的演進是一個動態過程。每一個河流生態系統都有它自己的歷史。需要對歷史資料進行收集、整理，以掌握長時間尺度的河流變化過程與生態現狀的關系。河流生態修復長期的工作。有研究指出，濕地重建或修復需要大約15 到20 年的時間。因此對于河流生態修復項目要有長期準備，同時進行長期的監測和管理。

4、反饋調整式設計原則

生態系統的成長是一個過程，河流修復工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統有序性及內部穩定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態系統的演替，即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代替也需要若干年的時間，期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。

生態水利工程設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構，力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統。在河流工程項目按照設計執行以后，就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發展，可能出現多種可能性。最理想狀態應是沒有外界脅迫的自然生態演進狀態。在河流生態修復工程中，恢復到未受人類干擾的河流原始狀態往往是不可能的，可以理解這種原始狀態是自然生態演進的極限狀態上限。如果沒有生態修復工程，在人類活動的脅迫下生態系統的進一步惡化，這種狀態則是極限狀態的下限。在這兩種極限狀態之間，生態修復存在著多種可能性。針對具體一項生態修復工程實施以后，一種理想的可能是：監測到的各生態變量是現有科學水平可能達到的最優值，表示生態演進的趨勢是理想的。另一種差的情況是，監測到的各生態變量是人們可接受的最低值。在這兩種極端狀態之間，形成了一個包絡圖。一項生態修復工程實施后的實際狀態都落在這個包絡圖中間。

意識到生態系統和社會系統都不是靜止的，在時間與空間上常具有不確定性。除了自然系統的演替以外，人類系統的變化及干擾也導致了生態系統的調整。這種不確定性使生態水利工程設計不同于傳統工程的確定性設計方法，而是一種反饋調整式的設計方法。是按照“設計－執行（包括管理）－監測－評估－調整”這樣一種流程以反復循環的方式進行的。在這個流程中，監測工作是基礎。監測工作包括生物監測和水文觀測。這就需要在項目初期建立完善的監測系統，進行長期觀測。依靠完整的歷史資料和監測數據，進行階段性的評估。評估的內容是河流生態系統的結構與功能的狀況及發展趨勢。常用的方法是參照比較方法，一種是與自身河流系統的歷史及項目初期狀況比較，一種是與自然條件類似但未進行生態修復的河流比較。評估的結果不外乎有幾種可能：（1）生態系統大體按照預定目標演進，不需要設計變更；（2）需要局部調整設計，適應新的狀況；（3）原來制定的目標需要重大調整，相應進行設計。

結束語

生態水利工程是一門將生態學和工程學很好的結合在一起的一門學科，也是將人與自然和諧相處的思想很好的運用于實際的學科。因此在生態水利工程的設計過程中，提倡科學家、管理者和當地居民及社會各界的廣泛參與，通過對話、協商，以尋求共同利益。提倡多學科的交流和融合，提高設計的科學性。

參考文獻：

[1]宮玉煥.對生態水利工程規劃設計基本原則的探討[J].黑龍江科技信息，2013（04）

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關鍵詞：生態水利工程；規劃；設計；方法

中圖分類號： G322 文獻標識碼： A

引言

生態水利工程在河流綜合治理中既要滿足防洪、灌溉、發電、航運等需求，又要兼顧水域生態系統健康與可持續性的需求。同時，生態水利工程必須符合水文學和河流動力學的規律，其所采用的標準應在規范規定的設計標準范圍內。生態水利工程只要承受住外來侵蝕、冰凍、風暴、洪水等自然力荷載，就能確保工程設施的安全、穩定和耐久。

1、生態水利工程設計的理論和技術路線生態學的發展使人們對于河流治理有了更深入的認識,水利工程不但要滿足人類社會防御洪水的需求,還要對河流生物多樣性進行維護,由此使生態工程技術和理論在一定程度上得到了發展。生態水利工程規劃設計應該遵循以下理論與技術路線。

1.1、水文過程的分析與計算要以工程水文和生態水文為基礎目前，生態水文學應用于工程設計的情況還比較少，但其實應當重視結合工程水文學與生態水文學,因為這樣能夠為生態水利工程的設計提供一定的基礎。掌握生態目標對水資源的時空要求與規律,可以使生態水利工程的設計有一定的科學性。

1.2、識別工程可能影響的關鍵生態敏感目標的因素 生態水利工程的設計在工程規劃階段，應該充分考慮保證其可以準確的識別受工程直接或間接影響的生態目標。但在目前的一些水利工程的設計中，比較少甚至沒有對流域生態的敏感點進行全面考慮。

1.3、有機的結合生態水利工程的設計與環境工程設計生態水利工程的設計應該利用環境科學與工程的理論和技術有用的部分,有機的結合水污染防治工程，實現水質與水量同步科學配置。由于水利工程作用的水量通常比較大，并且具有明顯的季節性變化,因此會增加生態水利工程的設計與實施的挑戰與阻力。對于水田排水溝渠可以利用人工溝渠濕地對有機污染物質進行降解,充分利用其生長季節蓄水。人工溝渠在蓄水情況下,如果溝渠兩坡生長有水生植被,那么對水質處理就會有比較明顯的效果?？梢哉f，生態水利工程與水污染控制工程的結合是生態水利工程未來一個重要的發展趨勢。 

2、生態水利工程規劃與設計的主要方法

2.1多樣化布置堤線布置及堤型選擇河流形態的多樣化是生物物種多樣化的前提，河流形態的均一化、規則化，會在一定程度上影響生物多樣性。所以，針對有關情況，應當注重以下要點：在堤線布置原則中，補充說明應該盡量保留或恢復其分汊散亂或蜿蜒性狀態，也就是保留或恢復河灣、急流、濕地和淺灘，同時保留江河湖泊原本的形態。 在布置堤防間距時，對行洪和生態保護要求與土地開發利用之間的矛盾要合理的進行處理，遵循宜寬則寬的原則，使河漫灘和河槽不但可以滿足設計洪水行洪要求，還可以為生物的生長提供棲息地，使淺灘寬度和植被保持一定的空間，發揮河流的自凈化功能。堤型的選擇除了要滿足工程滑動穩定和滲透穩定等的條件之外，還要與生態恢復或保護技術要求相結合，盡量采用當地緩坡和材料，保持河流的側向聯通性，為植被生長發育創造良好的條件。2.2、河流斷面設計自然河流的橫、縱斷面有多樣性的變化的特點。在淺灘與深潭相間的情況下，采用非規則斷面，并在設計規范中，要使河道盡量要做到河床的非平坦化。這樣可以增加與生物的親和力，避免由于規則斷面而導致流場的均一化，同時其有助于協調自然風景。在設計中，需要推廣使用一些與非規則斷面有關的水力學計算方法和計算機軟件包以及配套的實用工具。2.3、岸坡防護水陸交錯帶是水域中植物繁茂發育地，它的存在至關重要。它為動物提供了的棲息、產卵、覓食的地方，同時也是水生、陸生動植物的生活遷移區。而在河流整治工程中，對生態系統影響最大的是水陸交錯帶的岸坡防護結構。所以，在對岸坡防護工程的設計是，應該重視人與自然和諧的生態建設要求，在滿足工程安全的前提下，選擇與周圍自然景觀協調的結構形式，保證景觀和生態的護岸形式的多樣化。在典型的岸坡防護結構中，要盡可能使用多孔混凝土構件和自然材質制成的柔性結構以及具有良好反濾和墊層結構的堆石，盡量避免使用如混凝土、漿砌塊石等的硬質不透水的材料，為植物生長，兩棲類動物、魚類以及昆蟲的棲息與繁殖創造良好的條件。2.4、景觀建設水利工程設施要創造一種人與自然親近的和諧環境，讓公眾廣泛參與，并對兒童進行水環境保護教育。例如河流小型博物館、水生態公園等。在城市水域整治的景觀建設中，要注意保留江河湖泊天然的美學價值，避免將水流置于過多的亭臺樓閣等混凝土與砌石形成的人工環境之中。

2.5、工程施工在工程施工中，要避開動植物發育期進行施工，重視施工期對生物棲息地的保護和恢復。對于特殊區域的物種，在進行施工時，要采取一些輔助保護的措施，例如它處養育的方法。取料場開挖后應進行適當處理，要求平整地形、合理設置排水以及改善有利于植被生長的條件，同時還要滿足環境和美觀方面的要求。料場區應與周圍景觀相一致，進行植被恢復。水利工程設計要尊重規劃建設區域內的河流的地形地貌原理，開展河流縱斷面及橫斷面上的設計，充分的考慮到河流內泥沙的運輸移動、沉淀淤積、河床侵蝕及沖涮等較為顯著的河流特點，確保所修復的河流工程的持久耐用性。2.6、工程管理應該做好前期的養護和后期的管理，這些管理主要包括監測、維護以及評估，同時積累經驗和數據。這樣可以保障工程效果，降低施工環境對生態系統的沖擊，并延長生態工程的壽命。

3、提高生態水利工程規劃與設計科學合理性的措施

3.1、完善并統一生態水利工程設計標準與規范

為了適應生態水利工程的需要，根據一些已經成功的生態水利工程設計實踐的經驗和相關的研究成果，結合區別特殊性和差別化，抓緊對現有的水利工程設計的相關規范和規程進行修改，增加生態水利工程設計的內容，編制完善生態水利工程設計的專門規范，統一全國的生態水利設計標準。

3.2、加強設計基礎資料的真實與完善

水利工程設計受到生態、地質、環境等基礎資料影響，基礎資料的詳實與否會影響到設計質量。因此，要對水利工程設計基礎資料進行嚴格審查、復核，追求資料的真實性與可靠性。在水利、農業、林業及環保等環境與生態監測點應適當地增加生態觀測內容，也可以根據資金和工程的需要增設相應的生態觀測站點，以積累資料，保證資料的真實性，為以后的生態水利工程設計提供可靠的數據。

3.3 生態水利工程設計要考慮整體性原則

整體性的原則主要是從生態系統結構主體出發，掌握生態系統與各個生態因素的相互作用，提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法，而不是僅僅考慮水文系統的修復問題。生態水利工程設計不僅要考慮生態系統有機環境的大環境及工程周邊整體的水域系統，還要考慮所用材料和施工設施建成后的使用和后期的維護與管理，因此，生態水利工程的設計要充分考慮工程及生態環境等各方面的因素進行整體性設計。

結語

總而言之，水利工程的設計必須嚴格遵守基本規程規范，不斷提高水利工程設計的技術水平和設計人員的事業心和責任感。只有這樣，水利工程設計才能有更好的發展前景，才能更好地為社會服務。

參考文獻：

篇6

關鍵詞：水利工程 工程設計 生態理念

中圖分類號：TV85 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0058-02

人類強烈干擾下墊面環境，使得全球水循環受人工側支的影響越來越明顯，導致水資源量分配不均。人類干擾下墊面環境中有一項重要內容是水利工程。當水利工程加劇了區域或流域水資源自然分配的不均一性時，容易導致一系列生態環境問題的出現，如修建水庫或過量引提河流水資源導致河道下游缺水或斷流、水生生物減少或水體自凈能力下降、水體功能發生變化；濕地因生態流量減少而退化；大量引水導致水源水量減少，水質下降，維持原來水域食物網穩定的能力下降等。在種種水利工程所引發的生態環境問題不斷出現、并嚴重危及區域經濟社會的可持續發展時，人們開始全面、深入地審視水利工程給人類及生態所帶來的效應。正是在這種背景下，生態水利工程被人們提上了議程。如何基于生態目標進行水利工程的設計，當前還有許多問題需要探討。筆者結合工作實踐，就有關生態水利工程設計方面的相關問題進行闡述。

1 水利工程與生態水利工程的區別

水利工程可以理解為人類通過工程措施或行為實現水資源的再分配和利用。水利工程最初的作用是防洪（如：修建防洪堤、水庫）、提供穩定的水源（如：修建水庫、打井）、緩解或防止農作物旱澇漬災害（如：修建提水泵站、排水溝、灌溉渠道等）、提供清潔能源（修建水電站）和水利旅游景點（如：修建水庫、人工湖泊等）等，這主要體現了水利工程的資源性、經濟性與社會性。而生態水利工程則更強調水利工程的主要服務目標是生態。有學者認為生態水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統水利建設的同時（如：治河、防洪工程），兼顧河流生態修復的目標；對于已建工程，則是對被嚴重干擾的河流進行生態修復。筆者認為生態水利工程是現代水利的標志，至少應包括以下兩個方面的科學內涵：生態水利工程的開發應有明確的生態服務目標與功能。在設計階段，應當將生態系統健康過程的維持置于重要位置，并作為設計的制約因子，使水利工程能滿足適宜的生態水文過程要求。生態水利工程應強調工程選址、布局、施工過程的環境友好性與經濟性。防止在工程實施過程中產生巨大的環境成本和經濟成本，實現社會經濟與生態保護的雙贏。這是生態水利工程最難以操作的一個內容，同時又是最為關鍵的一個方面，需要基于系統的多目標決策方法與技術進行科學比選。

2 生態水利工程設計面臨的主要問題

（如圖1）水利工程必然會干擾水量與水質的時空變化過程，而生態水利工程防止了工程作用下的生態過程發生根本性變化。嚴格來講，基于一個流域，天然的水文過程對維持其流域的生態過程是最好的。流域內由于人類的存在，使資源按最有利于人類發展的方向配置，這正是最初水利工程設計的出發點。生態水利工程充分考慮了生態的自組織規律，試圖在開發、設計、施工和運行管理過程中充分降低或規避對生態的負面影響，但事實上，生態水利工程從開發到工程實體付諸使用還面臨著諸多的問題。

2.1 缺乏基于不同區域的生態水利工程設計方法與評價標準

生態水利工程對服務目標具有特定性和地域性。由于生態系統存在地理區域的差異，因此決定了具體的生態水利工程也具有因地制宜的特征。當前，對生態水利工程的功能有一些理論評價指標和評價方法。但對于一個具體的生態水利工程實踐缺少可操作性的評價方法與標準。這與當前水利工程對生態影響的科學研究工作開展得較少和相應科研成果積累較少有關。水利工程由于涉及工程力學的穩定性與安全性，因此國家對水利工程結構建筑物執行了一系列的強制性標準，但缺少足夠的技術標準來規范工程的生態服務目標。

2.2 水利工程設計人員與生態科技工作者缺少合作的機會與機制

水利工程設計人員基于流域生態需水規律來進行設計的意識不強，將生態服務目標作為常規設計要素考慮的意識還不普及。在水利工程可行性研究階段，環境影響評價工作往往介入較晚，大部分是在水利工程可行性研究方案確認后才進行環境影響評價，加上當前我國環境評價管理制度與環境影響評價咨詢市場還不完善、不規范，環境評價單位替業主考慮得較多，對生態目標考慮得相對較少，有的甚至隱瞞工程真正的生態影響后果，導致許多水利工程的生態效益不明顯，負面影響相當突出。水利工程設計人員與生態環境科技工作者缺少合作的機會與機制，生態水利工程的開發與設計相對滯后。

2.3 生態水利工程與原有水利工程設施難以協調運行

在一個流域內，新的生態水利工程可能要在原有水利工程設施的基礎上進行改造和優化設計。如白洋淀濕地供水工程、扎龍濕地補水工程、洪河國家自然保護區水資源恢復工程等生態水利工程，均要借助原有水利工程設施，合理科學地配置一些分水工程和蓄水工程對區域來水量進行重新分配或對水的去向進行重新調整等。生態水利工程的介入必然會影響原來水利工程設施的服務對象與功能，如原來工程的防洪排水標準、發電效能、灌溉功能等，甚至會給原有水利工程的安全運行帶來一些風險。由于原有水利工程與生態水利工程最為顯著的差異是服務目標與功能的差異，因此有必要在開發生態水利工程的同時，對原有水利工程的服務目標與功能進行適度調整。所以，如何實現生態水利工程與原有水利工程設施的協調運行，是生態水利工程設計應全面系統考慮的問題。

3 生態水利工程設計應遵循的理論與技術路線

就生態水利工程的設計原則與理論，我國已有學者進行了卓有成效的探討。如董哲仁曾提出生態水利工程的五項基本原則。筆者根據自身的工作實踐與經驗認為生態水利工程設計還應遵循以下3個方面的理論與技術路線。

3.1 應以生態水文學與工程水文學作為工程設計的基礎，進行水文過程的分析與計算

重視生態水文學與工程水文學的結合，這樣才能為生態水利工程的設計提供基礎。因為生態水利工程的服務對象比較廣，往往同時涉及濕地、林業、草原、農業、畜牧業和江河湖泊等生態用水和工業、城鎮、消防、居民等經濟生活用水，所以只有弄清生態目標對水資源的時空要求規律，生態水利工程的設計才能建立在科學的基礎上。如由黑龍江農墾勘測設計研究院進行規劃設計的/兩江一湖（黑龍江、烏蘇里江和興凱湖）干流沿岸灌區工程，其中提水灌區的開發與設計就是從生態水文學與工程水文學相結合的角度，充分考慮了在非灌溉期或灌溉空隙時間為濕地補水和利用灌區尾水給退化濕地進行補水的可行性，并對工程措施的技術經濟可行性進行了充分論證，屬于生態水利工程設計的一個實踐。

3.2 識別工程可能影響的關鍵生態敏感目標

生態水利工程的設計應當能準確識別受工程直接或間接影響的生態目標，并在工程規劃階段予以充分考慮。但當前許多水利工程的設計很少或沒有考慮流域生態敏感點。如：三江國家級自然保護區濕地的水資源主要來自降水、上游來水（如：別拉洪河和濃江）以及烏蘇里江和黑龍江洪水期倒灌補充，所以上游來水的減少，會影響保護區濕地的水文過程。水文測驗資料分析結果顯示：由于別拉洪河上游開挖了許多人工排水渠道（如：新開挖的別拉洪大排干），使上游來水直接排入撓力河和烏蘇里江，沒有經下游保護區進入烏蘇里江。致使別拉洪流域流經三江國家級自然保護區的徑流總量比1978年以前減少了約70%；撓力河流域在上游修建的龍頭橋水庫在非汛期（1～5月，10～12月）不向下泄流，根據多年水文數據分析，非汛期8個月的平均流量為4122 m3/s，經初步計算，與水庫修建前相比，每年約減少下泄水量8700萬m3，嚴重影響了下游的撓力河國家級濕地自然保護區；在三江平原早期實施的防洪治澇工程中，有的地方跨流域排水，如1988年修建完成的濃鴨截洪總干使濃江中游的洪河國家級自然保護區濕地減少了730 km2的地表徑流匯入，使其水資源明顯退化[4]，這些均與當時沒有考慮生態敏感點有直接的關系。

3.3 生態水利工程的設計要與環境工程設計進行有機結合

生態水利工程的設計應當充分吸收環境科學與工程的理論與技術，實現水量與水質同步科學配置的目的。當前尤其是應與水污染防治工程進行有機結合，由于水利工程作用的水量一般較大且具有明顯的季節性變化，使生態水利工程的設計與實施存在較大的挑戰與阻力。如：黑龍江省扎龍濕地補水工程，雖然實現了連續幾年的補水，但由于水質不符合濕地水質要求，導致濕地水域中底棲生物明顯減少，部分物種消失，一些遷徙水禽不在此處停留。為了減少旱田排水挾帶泥沙或污染物進入下游湖泊或天然濕地，可以在進入湖泊或濕地的過渡帶設計生態處理溝渠或氧化塘。而水田排水溝渠可以在植物生長季節充分蓄水，利用人工溝渠濕地對有機污染物質進行降解。在缺水地區種植水稻，特別是在開采地下水種植水稻的地區，應當進行以水量高效利用與水質凈化為目的的生態水利工程設計。而這種設計思路來源于水污染的自然穩定塘處理理論與工藝。因此，生態水利工程與水污染控制工程的結合是今后生態水利工程的一個重要發展方向。

參考文獻

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篇7

關鍵詞：生態；水利工程；概念；基本原則；分析

中圖分類號： TV 文獻標識碼： A 文章編號：

改革開放以來，特別是近些年來我國水資源利用形勢日益嚴峻，但人們對水資源的需求程度卻在不斷高漲。在這樣的背景下我國水利工程獲得了迅猛復發展，水利工程建設對于緩解水資源緊張形勢，對于保證人們的生產生活具有重要意義。

隨著生態文明建設的不斷深入，人們逐漸認識到了保護環境的重要性，在長期的生產實踐中逐漸意識到了協調好經濟建設與保護環境，兩者的關系的重要性。傳統的水利工程建設只是單純地追求經濟效益，卻沒有關注到社會效益，環境效益。在可持續發展理念深入人心的今天，在水利工程中實現經濟效益與社會效益的雙豐收，實現生態水利工程建設是時展的要求，也是施工企業實現長遠發展的必然選擇。

生態水利工程概述

生態水利工程主要是研究如何在水利工程建設中實現經濟效益與環境效益雙豐收，協調兩者關系的學科。與傳統的水利工程技術相比而言，它不再是單純地追求經濟效益，而是要實現人與自然的和諧相處。生態水利工程是一門新興學科，它是在生態文明建設的推動下發展起來的一門專門規范水利工程的學科。生態水利工程是一門多學科，跨領域，綜合性強的學科。傳統的水利工程技術雖然也是多學科的交叉，但是其中并無生態環境方面的學科，與此相反，生態水利工程卻是結合了部分生態學的理論基礎和環境工程學的學科。

生態水利工程的主要任務是協調水利工程的經濟效益與環境效益，用專業手法來對擬建水利工程造成的傷害進行預防，對已建水利工程項目的造成的損壞的處理和恢復。具體而言，就是要做到：為擬建的項目提供減輕環境影響的設計方法；對已建項目恢復生態環境提供專業技術；對水體進行專業化測評，為污染水體的防止提供專業方法。通過提供以上技術，水利施工過程中可以有效地恢復有原來水利工程建設造成的環境污染，對水體的自我凈化，區域氣候的調節，事故的預防具有重要意義。

我們對生態水利工程的探討可以從實際應用與技術應用，這兩個角度來進行考察。筆者認為從實際應用角度來觀察生態水利工程就可以發現這一技術是對傳統舊式生態水利工程的改造。在水利工程建設中生態水利工程要求盡量減少使用混凝土等人工產品，要減少水利工程對自然河道的渠道化。在建設過程中要最終實現周邊整個生態環境不發生變化，不破壞水體本身的狀態。從技術角度來考察生態水利工程就可以發現該工程實現了環境治理工藝與水利施工技術的有效結合，在施工過程中結合施工現場的實際特點，同時借鑒國內外先進經驗，最終創建了一套具有自身特色的理論體系。高經濟效益與低環境成本是生態水利工程的最為顯著的一個特點。

生態水利工程的關鍵點

生態水利工程是我國未來水利工程建設的必然選擇，做好生態水利工程建設對于我國水利事業的發展，保護環境具有重要意義。筆者結合多年的施工經驗，認為要想實現生態水利工程必須要把握以下幾個關鍵點：一是生態水利工程的目標是多元化的；二是在水利工程建設的時候要時刻注重環境保護；三是要科學設計生態水利工程的設計，規劃與施工等工作；四是要充分認識到水利系統與生態系統兩者之間的關系。

生態水利工程目標多元化，主要指的是在修建水利工程的時候不能單純地考慮經濟效益，還必須要考慮到生態系統的維護，在建設中要遵循生態學的規律，遵循水利工程的建設規律。時刻注重保護環境，無論是在水利工程建設還是后期運行過程中，工作人員必須要堅持可持續發展的理念。在建設過程中要滿足人與自然和諧相處的要求，要實現水利系統的良性循環?？茖W做好生態水利工程的設計，規劃與施工。生態水利工程中對環境污染最為嚴重的就是水利工程建設，在生態水利工程中實現科學設計與規劃是減少環境污染的重要措施。充分認識水利系統與生態系統之間的關系。水利系統是生態系統的一部分，兩者之間是相互影響的，完善優化水利系統是保證生態系統正常運行的關鍵。

生態水利工程的基本原則

在詳細論述了生態樹立工程的概念以及需要注意的關鍵點之后，我們就來向詳細論述生態水利工程需要堅持的基本原則。筆者認為在生態水利工程建設過程中必須要堅持以下五個原則：一是要追求經濟性與安全性；二是水利系統的環境多樣性；三是周邊流域的生態系統不被整體破壞；四是要建立及時有效的反饋機制；五是河流系統要具備自我修復功能。

（一）追求經濟性與安全性。生態水利工程中最為重要的就是安全。在水利工程中保證安全施工，保證水利工程的質量是做好生態水利工程的關鍵。在設計過程中，設計人員要對水對建筑物的侵蝕作用，泥沙的搬運和堆積等作用要有清醒地認識。只有在保證水利工程的安全性的前提下，才能談得上實現水利工程的其他功能。經濟性是生態水利工程的又一個重要特征，生態水利工程與傳統水利工程的一個顯著區別就是生態水利工程要比傳統的水利工程更加節省成本。在生態水利工程建設中必須要對經濟合理性進行全面科學的分析，要堅持投入最小，經濟效益與生態效益最大的原則。

（二）水利系統環境的多樣性。生物學家經過對地區生物系統進行科學的考察，發現生態系統環境的多樣性是生物物種多樣性的重要原因，說白了就是自然環境日益多樣化，那么生物物種就會越來越多，生態系統抵抗外力的能力也將得以增強。如果生態系統環境單一，那么生物物種也將會減少，食物鏈結構也將日趨簡單。生態系統的單一化會對生態系統抵抗外力的能力造成影響。外界對生態系統的影響也將越來越大。同理水利系統也是這樣的特點。在水利工程建設中實現水利系統環境的多樣性有助于增強水利系統的抵抗外力的能力，最終達到保護經濟效益的目的。

（三）周邊流域生態系統不被整體破壞。生態水利工程周邊的生態系統具有整體性，在傳統的水利工程建設中，往往把水體分成功能不同的區域，沒有用整體的觀點對生態系統進行觀察，在建設過程中嚴重破壞了周邊流域生態系統的整體性。在今后的發展中水利人員要充分考慮查到生態系統各要素之間相互連接的關系，在建設過程中要盡量避免對水體原始狀態的破壞，要維持好生態系統的整體性。

（四）建立及時有效的反饋機制。生態水利工程的最終目標是要建設一個健康的可持續的河流生態系統，要想實現這個目標就必須要建立及時有效的反饋機制。生態水利工程建設過程中，水利人員要建立生態系統評估與水利設施運行的反饋機制，生態水利工程的一個顯著特點就是實現了對生態系統的實時監控，并及時反饋。

（五）注重自我修復功能的完善。生態系統的另一個顯著特點就是自我修復功能。水利人員在建設過程中要嚴格按照生態系統的規律來對水系統進行優化，要與自然界的有機結合。我們追求人與自然的和諧相處，就要客觀評價人力。在建設過程中切不可把人力絕對化。

隨著生態文明建設的發展，實現水利工程的創新成了人們的必然選擇。生態水利工程越來越成為人們關注的焦點，同時也成了水利工程企業追求的主要目標。本文詳細介紹了生態水利工程的概念以及要堅持的原則。

參考文獻：

[1]董哲仁.水利工程對生態系統的脅迫[J].水利水電，2005（10）.

篇8

[關鍵詞] 礦區 生態環境

[中圖分類號] X826 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-9-196-2

基金項目：2012年中央級公益性科研院所基本科研業務費專項資金資助。

自治區位于祖國的西南邊疆，平均海拔高度在4000 m以上，素有“世界屋脊”和“世界第三極”之稱。其主體即青藏高原，是我國典型的高寒脆弱區，地處世界最大的成礦帶之一，阿爾卑斯―喜馬拉雅成礦帶的東段，地質構造獨特，成礦條件優越，蘊藏著豐富的礦產資源，優勢礦產資源包括鉻、銅、鉬、鉛、鋅、鐵、金、銀、鹽湖資源等，多數為國家緊缺的礦種，是我國重要的礦產資源戰略儲備基地。目前，已發現的礦種有101種，有查明資源儲量數據的礦種41種，礦產地近3000處。其中，鉻、銅和鹽湖鋰礦資源儲量居全國首位，鑒于鉻、銅以及鹽湖中的鋰、鉀等均為我國最主要的緊缺礦產，礦產資源的戰略意義尤為凸顯。

長期以來，礦產業發展落后，與其資源地位極不相稱，但近年來，自治區礦業發展速度較快，在國民經濟和社會發展中的地位越來越重要。礦產開發管理薄弱，多數礦山屬于盲目投資建設、盲目開采，采礦方式原始，采礦工藝落后，大多露天開采零星分散礦產，而且只采富礦，資源利用效率和效益很低。這種粗放的礦產資源開發方式帶來了諸多的生態環境問題，制約了礦區資源的可持續發展與利用。隨著對的礦產資源開發力度的加大，礦山跡地環境問題日益突出。粗放式礦山開發遺留的大量礦山跡地，帶來一系列的環境問題急需解決。礦山跡地也稱礦山廢棄地、采礦廢棄地、礦區廢棄地等，是指為采礦活動所破壞的，未經治理而無法使用的土地，包括露天采礦場、排土場、尾礦場、塌陷區以及受重金屬污染而失去經濟利用價值的土地等。本研究選取自治區的那曲地區為研究區域，試圖闡明高寒脆弱區礦產資源開發對土壤、植被和水體的生態效應，為高寒脆弱區礦產資源開發生態保護和生態修復提供理論和技術支撐。

1研究區概況

那曲地區位于83°55'-95°5'E和29°55'-36°30'N之間，岡底斯山―念青唐古拉山主脊分水嶺以北，昆侖山、唐古拉山以南，西與阿里地區為界，東緣與昌都地區毗鄰，總面積達45多萬平方公里。這里是長江和怒江的發源地，為青藏高原腹地。在綜合自然區劃上屬羌塘高原高山草原帶和怒江上游高山灌叢草甸帶。那曲是一個具有地熱資源、水利資源、湖泊資源、礦產資源豐富的地區，現已發現著名的藏北、藏南兩大超基性巖帶，蘊藏著豐富的與超基性巖有關的各種礦產，特別是我國急缺的礦種：金、鉻、銅、鉬、硼。目前，礦山已成為那曲地區社會經濟發展的六大特色的支柱產業之一，成為了那曲地區重要的經濟增長點。礦山的發展，還帶動了那曲地區交通、能源等基礎設施建設的發展。但同時也應看到，在大力發展礦產資源的同時，對當地的生態環境造成了很大的破壞，由于那曲處于高寒生態脆弱區，生態一旦破壞，恢復起來相當緩慢，甚至不可逆，所以很有必要對這一地區礦產資源開發的生態環境效應進行評價和研究，為高寒脆弱區礦產資源開發的生態保護和生態修復提供理論和技術支撐。

2研究方法

利用較高分辨率遙感數據，對選取的典型礦產資源開發區內的主要地物進行判讀，并指出環境破壞程度不同的區域；然后根據遙感信息判讀結果，在不同破壞方式和破壞程度的區域進行實地監測研究。

為了調查礦產資源開發對地形地質、土壤理化性質、植物多樣性與生物量的影響，在那曲那木切砂金礦附近，選擇未退化草地、退化草地和礦區草地，取1m×1m草地樣方進行調查，記錄草地類型、物種組成、植被蓋度、地形、草地退化程度等，測定土壤含水量，同時取0～30cm的表層土壤樣品以備室內分析，采用刈割法獲取植物樣方地上部分，取回實驗室后置于65℃下烘干后稱重，得到地上生物量；使用根鉆獲取群落根系，用淘洗法將根系與土壤分離，在65℃下烘干后稱重，得到地下生物量。共取得有代表性的草地樣方和土壤樣品各30個，分別代表未退化草地、退化草地和礦區草地。

使用樣方調查數據統計物種數并計算Shannon-Wiener指數作為群落物種多樣性的表征。Shannon-Wiener指數（H）的計算方法為： 式中ni為第i個物種的株（叢）數，N為樣方各物種株（叢）總數。

3礦產資源開發的生態環境效應

目前礦產資源開采生態環境效應的研究主要集中在水體、土壤（地質）、大氣、植被和人類健康等5個方面。（1）礦產資源開采對水環境的影響主要體現為：地表河流和地下水污染，如礦山場濾液和有害物質流入河流，改變水質、硬度和pH值等；地下水水源枯竭。（2）礦產資源開發不僅破壞地質結構，導致地面沉降、地面塌陷和裂縫，還可能引起崩塌、滑坡和泥石流等地質災害；另外，礦產資源開發導致地表植被破壞和土壤的，引起土地沙化和水土流失[1]，有些礦產資源開發過程中還會形成土壤的重金屬污染；（3）礦山開采后，長期暴露地表的固體廢棄物在空氣、水、太陽能和生物等的共同作用和影響下，將發生物理的和化學的變化，并使固體廢棄物風化解體，形成碎屑、粘土和溶解物3類風化物質。這些物質在風力作用下，將產生風化揚塵，污染礦區大氣環境。（4）礦區植被的破壞主要是由于礦山工業廣場的建設、廢棄物堆放、開山修路、地面塌陷與露天采礦剝離引起的。礦區的建設和生產改變了土地養分的初始條件，從而使植被生長量下降[2]。（5）礦山開采所引發的粉塵以及水體和土壤中的重金屬污染都會影響人體健康[3]。

那曲礦產資源開發環境效應的特殊之處在于地處高寒脆弱區，生態環境脆弱，一旦破壞很難恢復。因此，有必要對研究區域內礦產資源開發造成的環境效應進行分析，為進一步的評價提供依據和對策。通過實地調查和遙感圖像的解譯與判讀，在礦產資源開采活動中，對環境的影響主要表現在對區域地質地貌、土壤、生物多樣性和生物量的影響。

3.1對區域地質地貌的影響

在采挖的過程中造成地面不均沉降，常引起地層變形，局部塌陷、生成不規則裂縫，此外大量廢渣的堆放不僅占用大量土地，且形成局部人工地貌，破壞地表結構，易引起滑坡、地震、泥石流等次生地質災害，對礦區生態壞境和工作人員的生命和健康造成威脅。且很多礦區開采之后沒有治理和恢復地貌，任由廢礦和廢渣堆放，嚴重破壞了地表景觀和當地的生態環境。露天開采在礦區形成眾多大大小小的露天采坑，其中小者一般深幾米至十幾米不等，長和寬一般為20～40m，而大者深可達數十米，長達數百米。采坑開挖邊坡高度2.5～30m不等，坡度一般在60°～85°，個別地段呈近直立狀態，崩塌隱患嚴重。地面露天開采占用和擾動地表面積規模大，棄土棄渣數量多，這又為水土流失的形成提供了基礎。

3.2對土壤的影響

采礦采挖的過程最直接的影響就是對土壤的影響，礦區的土壤大部分都會遭到毀滅性的影響，此外，產生的廢液、廢渣、廢氣會污染當地土壤環境，通過對礦區土樣進行分析，發現土壤礦化度、酸堿度和重金屬含量明顯大于周邊地區，污染嚴重，且土質退化嚴重，極易造成土壤貧瘠和風沙化。通過對未退化草地、退化草地和礦區草地土壤樣品的分析，表明礦區土壤的堿解氮、全氮、有機質、速效鉀、速效磷、粉粒和黏粒的含量低于未退化草地和退化草地，而砂粒含量則相比偏高。其中下降最為明顯的是堿解氮和全氮，僅有未退化草地的約40%，退化最不明顯的是速效鉀，分別為未退化草地的82%和退化草地的95%。礦區由于人工開挖表層土壤和礦渣占壓地表植被，優良河谷草場破壞殆盡，砂卵礫石。有機質含量高的河谷草甸土表層土壤，經過采金沖洗以及風化、侵蝕等作用，棄渣土層中的大量粘（壤）質成分、有機質成分隨之流失，其毛細作用大大降低，土壤肥力降低、土質惡化。另外，礦渣中重金屬含量較高，重金屬隨尾礦砂進入礦區周邊土壤，土壤中絕大多數金屬污染物都難以溶解，其生物有效性較低，植物難以吸收利用。同時由于受到因采礦引起水土流失的影響，礦區下游草場也受到影響，導致下游草地土壤沙化，草場退化。礦區地處高寒高海拔區，生態環境脆弱，生態系統的抗干擾能力弱，植被一經破壞，自然恢復極其困難。因此，在自然狀態下，露天開采對植被的破壞往往是不可逆轉的，由于露天開采造成的植被破壞很難恢復到原始狀態。

3.3對植被和生物多樣性的影響

采礦活動破壞了地表結構和土壤水體環境，也破壞了地表的植被，使植被面積減少，礦區周圍群落的結構和功能發生變化，造成生境破碎和生物多樣性受損，進而影響礦區植被群落的演替和生物多樣性的構成。相比未退化草地，礦區草地的單位面積物種數降低了51%，Shannon-Wiener指數降低了39%，蓋度降低了46%，生物量降低了34%。

4礦區生態保護與恢復建議

目前，我國礦區的生態重建主要在采礦造成的四種破壞類型上進行，即露天采礦場、廢石場（排土場）、尾礦場（包括采煤中產生的矸石山）和地下開采造成的塌陷區。不同破壞類型的生態重建方式也有一定的區別。高寒脆弱區因其獨特的高原氣候和特殊的自然條件，其礦山跡地的環境治理有別于一般區域的治理經驗。由于礦山礦體埋藏較淺，礦山多以地面露天開采為主，極少數為地下硐采，如砂金礦、鉻鐵礦、鐵礦、銅礦、鉛鋅礦等，尤以砂金礦和鉻鐵礦露天開采留下的礦山跡地規模最大。粗放式礦山開發遺留的大量采坑和棄土棄渣等引發了一系列嚴重的社會及環境問題，增加了生態恢復難度[4]。針對于礦產資源開發引起的生態環境問題提出以下建議：

4.1生態安全戰略對策，實施整體保護戰略，建設國家生態公園

基于生態環境地位的重要生態環境的脆弱性和生態環境問題日趨突出的綜合考慮，提出對生態環境應實施整體保護和重點開發的生態安全戰略，把那曲的部分地區建成具有國際影響和世界水平的我國國家級生態公園。把國家生態公園的性質、任務及其管理的體制與機制的研究納入國家科技發展戰略。

4.2加大現有自然生態系統保護的力度

在國家生態公園框架下，對現有自然生態系統特別是關鍵、特殊自然生態系統類型實施重點保護的對策。加大高原高寒天然草地以及江河源區水源涵養和原始林保護的力度。

4.3加強實施生態安全戰略的科學研究

重點開展如下內容的研究： 在生態環境不穩定性與敏感性評價與研究基礎上，開展生態安全格局、生態系統健康診斷、生態功能效益價值判斷的研究；研究生態安全等級劃分和生態環境變化允許值的判定；建立生態安全評價指標體系和生態安全預警系統。

4.4礦業結構調整與優化

礦業結構關系到資源的合理利用，礦業環境的有效保護，礦業的可持續發展以及不同類型礦業企業的地位與作用由于自然地理交通能源條件較差，基礎設施落后，礦業開發工作起步晚，起點低，部分礦山規模過小，設備簡陋，技術落后，資源浪費的現象嚴重，致使礦業開發成本加大，礦業開發受到嚴重限制因此，要積極利用市場機制，通過聯合開發的辦法，提高礦業開發水平，積極引進和推廣先進技術和工藝方法，提高礦業開發的效益，降低礦業開發成本，提高礦業開發的科技含量，對落后的采礦技術和選冶工藝要進行限制，加快自治區礦業開發的步伐逐步清理關閉生產工藝落后資源利用水平低下以及資源保證程度不足亂采濫挖浪費資源的礦山企業，減少企業數量，提高企業質量實現從粗放到集約的轉變嚴格禁止工藝落后破壞環境浪費資源的區外礦業企業向區內轉移，確保有效保護和合理開發利用礦產資源。

4.5建立和完善法規建設，健全監督管理體系

按照社會主義市場經濟的要求，針對礦山環境保護的特點，在國家出臺的礦山環境保護法律法規體系和技術標準體系下，針對實際情況，完善并制定相關實施辦法，努力使礦山環境保護工作走上法制化制度化規范化和科學化的軌道，如礦山地質環境恢復保證金制度就很好地遏制了礦山業主的破壞行為大力查處破壞生態和污染環境的礦山企業，突出解決群眾反映強烈的區域性生態破壞問題，遏制礦產資源開發過程中生態破壞和環境污染嚴重的趨勢，改變礦山亂挖濫采浪費資源的現狀，協調好礦產資源開發與環境保護的關系，為礦業經濟作為支柱產業，實現高起點、規?；?、規范化發展打好基礎。

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篇9

關鍵詞：礦山；地質環境；恢復與保護；治理

Abstract: The mine ecological environment pollution and destruction is very serious, geological disaster ground subsidence, collapse, landslide, debris flow, water pollution, mine earthquake and other improper mining, to the state caused serious economic losses and endanger the safety of life and property. Do a good job of mine environmental geological environment is imminent, this paper mainly analyzes the protection of mine geological environment governance.

Key words: mine; geological environment; protection and restoration of governance

中圖分類號：F416.1 文獻標識碼：文章編號

前言

目前我國礦山環境問題較多，突出表現在五個方面，即采礦活動破壞了大量耕地和建設用地；采礦誘發地質災害；采礦使礦區水均衡遭受破壞，產生各種水環境問題；礦山開采中廢氣、粉塵、廢渣排放，產生大氣污染和酸雨；采礦破壞自然地貌景觀，影響整個地區環境的完整性。礦山開發中“三廢”的排放嚴重污染了礦山及周圍地區的地質環境；礦山開發誘發的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質災害十分普遍；采礦活動使礦區周圍水平衡系統遭受破壞。由此可見，我國礦山生態環境保護形式十分嚴峻！礦山環境治理工作勢在必行！

1礦山地質環境治理原則

1.1以人為本、防災減災。所有的地質災害，直接或間接的對礦山職工和礦區居民的生命財產安全構成威脅，因此礦山環境治理首先要保證礦區免遭礦山開發誘發的各種地質災害的危害，達到防災減災的目的。

1.2因害設防、綜合治理。針對礦山地質環境破壞的特點、方式、分布及危害程度，抓住重點和關鍵環節，因地制宜、因害設防，采取攔、排、護、整、填、植等方面的綜合治理措施對礦山環境進行治理。

1.3注重效益、分期實施。礦山地質環境治理工程應遵循生態社會效益優先的同時，爭取最大的經濟效益。區別不同的礦山地質環境問題，采取不同的治理措施。同時根據資金情況、礦山地質環境問題的危害大小、輕重緩急，分期、分階段進行治理。

1.4工程措施與生物措施相結合。礦山環境治理只有將工程措施與生物措施緊密結合，才能達到礦山環境治理的最終目標。各種工程措施只要配置合理，就能根治地質災害。但其缺點是投資過大，而生物措施恰好彌補工程措施的缺點，其投資較小，能改善小氣候的特點，使其廣泛應用于礦山環境治理中。

2礦山地質環境恢復與保護措施

近幾十年的礦業開采雖然對我國經濟發展起到了巨大的促進作用，但是也對礦山環境造成了嚴重的破壞。針對我國礦山環境現狀，加強我國礦山環境保護與治理，通過復合治理方式、攔、排、護、整、植等多種方式相結合的方法加快我國礦山環境治理與保護，對于我國生態環境保護有著重要的意義。

2.1加強礦業地質環境保護制度建設，推進我國礦山環境保護。為了更好的推進我國礦山環境保護工作的進行，首先有關部門要加強領導．通過對礦山環境保護制度的建設，促進我國礦山化境保護工作的實施。環境管理部門要充分認識到礦山環境保護工作的重要性，通過國家環境保護總局的監督職能、國土資源部具體環保工作的實施共同來履行我國地質環境保護與監督的工作，促進我國礦業地質環境保護與治理的實施。同時加強有關法規與制度的建設，從法律立法的角度，強化礦山環境保護工作的實施。

2.2加快我國礦業開發與環境保護人才培養，促進我國礦山地質環境保護工作的推進。礦山環境治理必須應用先進的科學技術來實施。加強科學技術在礦山環境保護中的應用，特別是要加強對礦山的綜合利用和尾礦、煤矸石、礦渣等開發利用的科研投入和生產開發研究工作。這樣既可減少環境地質問題，起到保護環境的作用，又可以避免資源浪費。另外還要通過高等教育專業人才培養以及對在職人員的再培訓等方式加快我國礦山地質環境保護人才培養，促進我國礦山地質環境保護的實施。

2.3加快礦業“三廢”回收利用技術的應用，促進礦山地質環境保護實施。在礦山開采過程中，對于“三廢”的回收、利用，對于礦山地質環境保護有著重要意義。通過采用先進的采選技術和加工技術，提高礦山資源利用率，對于加快我國礦山環境保護有著重要的推動作用。

2.4關于礦山地質環境綜合治理與防護的分析。在進行礦山地質環境治理與防護過程中要系統開展地質環境調查與研究，加強區內地質環境監測。建立政府引導，市場運作機制，治理區內環境。借鑒外國經驗，加強國際合作，比如日本菱刈金礦礦山開發復耕綠化，保護環境的成功經驗說明．高度機械化開采礦石，不僅節約人力以充分利用資源，還可以利用礦渣回填植樹造林綠化環境，真正實現礦區乃至當地經濟的可持續發展。加強科學技術研究和應用，推進礦山“清潔生產”，發展綠色礦業。加強礦山開采導致的滑坡、泥石流、地面塌陷，地裂縫等突發性地質災害的防御和治理的研究。

3我國礦山環境治理與恢復的政策創新

3.1明確礦山企業的環境主體責任。我國礦山環境治理與恢復的思路，應該轉變以政府為中心的治理模式，明確以企業為中心的治理模式。首先，礦山企業是礦山生態環境破壞的主要責任者。根據“誰污染、誰治理”的原則，企業應該成為礦山環境恢復與治理的主體。當然，在具體執行過程中，應該注意“誰污染，誰治理”是一個經濟原則，而不是技術原則，因為有些污染問題不是單個企業能夠從技術上治理的，而是一種經濟上的補償。第二，企業治理比政府治理具有更高的效率。因為企業清楚環境治理的成本與收益，以排污收費為例，理想的費率要求政府知道企業的邊際環境成本曲線和邊際收益曲線，而企業顯然沒有積極性將收益曲線告訴給政府，而政府要了解邊際外部成本也非常復雜，因此，考慮到企業的負擔，制定的排污費率比較低，也就導致一些企業“守法成本高，違法成本低”。第三，有利于促進企業進行技術革新。從表面上看，礦山企業為環境成本買單增加了企業的成本，而從長遠和綜合效益分析，企業的競爭力會更強。礦山企業不僅是生產者，而且也是技術創新的主要力量，如果不明確企業的治理主體責任，企業沒有積極性主動進行環境保護技術或資源節約技術創新，只有當企業意識到這種創新所帶來的利益超過其成本時，才是合理的。

3.2盡快建立礦山生態補償機制。生態補償作為一種保護生態環境的經濟機制，在我國已經逐步得到研究和實踐。2005年底通過的《國務院關于落實科學發展觀加強環境保護工作的決定》和國家“十一五”規劃綱要中都明確提出，要盡快建立生態補償機制。2007年8月，國家環?？偩殖雠_了《關于開展生態補償試點工作的指導意見》，將礦產資源開發的生態補償作為四個試點領域之一。建立礦產資源開發的生態補償機制，應該做好以下幾方面：第一，明確生態補償的主體。礦產資源開發生態補償，具有破壞主體明確、責任具體等明顯不同于其他領域生態補償的特點。因此，一般來講，礦產資源開發的生態補償主體就是礦山企業，應嚴格按照“誰破壞，誰治理”的原則，明確礦山企業的環境治理責任。第二，制定科學的補償標準。礦產資源開發造成的生態系統服務價值損失，是礦產資源開發生態補償的理論依據。為此，應加強開展礦產資源開發的生態環境損失評估研究，為制定科學合理的補償標準提供理論依據。另一方面，在實踐中，礦產資源開發的生態補償標準，可以通過機會成本法、替代成本法，甚至協商的方法進行確定.第三，創新生態補償的形式。在開展生態補償的過程中，其補償形式應該多樣化，既可以通過貨幣的方式對周邊居民進行補償，也可以通過土地復墾等方式恢復生態環境，還可以通過貨幣請政府或專業部門對環境進行恢復。

篇10

關鍵詞：園林規劃；豎向優化；設計；自然主體

“適宜”指的是合適、相稱，而“減量”秉承的是最小化原則。強調豎向設計的“適宜”和“減量”需要在評價的基礎上有的放矢、精確計算、進行設計，在達到設計目的的基礎上施以最小化的擾動，以實現對環境的保護和投入的最優化。同時，還應當堅持土方就地平衡的原則。土方的就地平衡就是要達到設計范圍內的土方平衡，盡量避免異地取土，審慎對待客土，這一原則在控制工程造價與生態環境恢復方面有重要的積極意義。

1設計要點

通過對風景園林規劃設計范圍整體進行生態敏感性評價后，劃分出的生態敏感區域內植被、地形等均不宜被擾動。無游憩等活動的區域也無需進行調整，維持現狀的存在具有更為積極的生態意義。但是其中部分坡度過陡、威脅到游覽安全的區域可進行適度的人工干預，使其處于安全的狀態，避免事故的發生。選址得出的生態敏感度較低、適宜建設的區域是提供游人活動的主要場所。在這些區域內，應根據空間營造、排水、栽植等設計需求，甄別出豎向需要優化或改造的范圍。如:排水不良的低洼地;地形過于平坦，無起伏變化，美感度不突出的區域等等。風景園林規劃設計中豎向設計的關鍵之一在于科學選擇豎向需要調整的范圍，并制定適宜的設計方案。適宜與減量也是景園環境與城市用地中豎向設計最大的區別所在。雖然城市環境中也強調對自然地形的利用，但是功能仍在設計處于絕對的優先地位。而景園環境中存在著大量的敏感地區，地形的擾動必須以保護為前提。同時，風景園林規劃設計目的在于展現場所特色，對道路的坡度、標高，以及建筑物等沒有嚴格的要求，而是強調隨形就勢、因高就低，因而豎向設計工作的“彈性”較大，便于系統內的平衡與優化。

2用例分析

豎向設計的結果最終由地表的形態呈現，因而與依附于地表存在的風景園林要素，如:道路、水系、建構筑物、場地、植物等關系極其密切。豎向設計需要滿足以上這些要素的設計需求，是風景園林規劃設計的重要組成部分。地形作為紐帶將上述風景園林要素相互動態關聯，并將系統性、動態性反映于土石方量的調配工作。在此結合江蘇•福岡友好櫻花園的豎向設計對這一工作的系統性加以闡釋。江蘇•福岡友好櫻花園位于江蘇省南京市鐘山風景名勝區明孝陵景區，始建于19%年，原有面積20畝。每年有大量中日友好人士前來櫻花園友誼交流，是南京著名的賞櫻處，也是江蘇與福岡兩省縣舉行友好活動的重要場所。由于年久失修，園內景觀呈現頹敗之勢，設施也己破敗，根據甲方要求，提升櫻花園景觀并擴大面積至60余畝(約40000平方米)。筆者隨導師參與了櫻花園景觀的提升工作，該項目的特點之一在于豎向設計，故在此作為案例加以展示。櫻花園位于鐘山南麓，本底為自然山地，園區內部北高南低，整體地形具有一定起伏，但局部場地平坦，缺乏空間變化。同時，園區內水系原為人工硬質駁岸，破損嚴重，不僅景觀效果不佳，而且硬質池底存在嚴重滲漏，池水難以存續，池塘、溝渠干涸:而東部場地積澇，導致櫻花長勢不良。針對以上問題，該項目的設計重點之一在于利用豎向設計重新梳理山水關系。首先從水系入手，設計破除了原有的硬質駁岸及池底，疏浚、整理了園區水系形態。采用HDPE膜結合覆土，在解決了水量存蓄的同時栽種水生植物。通過自然駁岸的打造，在營造跌水、漫灘的優美水景。其次，營造局部的微地形。在自然駁岸改造同時，利用產生的土方進行水系周邊微地形的營造，不僅解決排水不佳而導致的櫻花長勢不良的問題，還增加了空間層次，與整體山地大環境相呼應。

3結論

通過設立自然式道路排水暗溝，避免軟質場地由于地形營造而導致的園區內道路積水。該項目通過系統化豎向設計，同時實現了水系營造、地形營建、排水梳理、栽植優化的多目標綜合設計，可謂是“一舉四得”。

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