生态水利设计理念在水利工程设计中的应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：姚森宝（1989），男，汉族，广西玉林人，本科，工程师，现就职单位：广西天力建设工程有限公司，研究方向为水利水电建筑工程。-102-生态水利设计理念在水利工程设计中的应用 姚森宝1 田香桃2 1.广西天力建设工程有限公司，广西 桂林 541001 2.广西和川工程咨询有限公司，广西 桂林 541001 摘要：摘要：随着我国经济和人口的快速增长，对水资源的需求不断上升，水利工程的重要性也日益凸显。然而，传统的水利工程设计存在一些问题，例如过度关注水资源的开发利用而忽视生态环境保护等，导致一系列环境问题。为了解决这些问题，本文提出了五个生态水利设计理念在水利工程设计中的应用策略，包括坚持人与自然和谐共生、优化水资源配置、强化生态环境保护、创新设计方法、强化人才培养。这些策略有助于提高水利工程设计的质量，实现水资源与生态环境的和谐共生，促进水利事业的可持续发展。关键词：关键词：生态水利设计；水利工程设计；问题；应用 中图分类号：中图分类号：TV222 0 引言 水资源是国家战略性资源，水利工程对国民经济和社会发展具有重要意义。然而，在传统的水利工程设计中，过度关注水资源开发利用，而忽视了生态环境保护，导致水环境恶化、生态系统受损等问题。为解决这些问题，有必要将生态水利设计理念应用于水利工程设计中，实现水资源与生态环境的和谐共生。1 水利工程设计中的问题 1.1 水资源开发利用不均衡 作为人类生存和发展的基石，水资源的重要性不言而喻。然而，受地球自身特性和人类活动的影响，水资源在地理分布上呈现出显著的不均衡性。这种分布失衡导致部分地区水资源过度开发，与此同时，另一部分地区却面临水资源紧缺的困境。在过度开发的地区，各类水利工程纷纷涌现，大量水资源被开采，却忽视了生态环境的保护，从而引发了生态系统的破坏和水环境的恶化。而在水资源匮乏的地区，由于缺乏高效的水资源管理及利用手段，大量水资源被浪费或未得到充分利用，进而造成了国家水资源的损耗。1.2 生态环境保护不足 传统的水利工程设计往往过度关注水资源的开发与利用，却忽视了生态环境保护的重要性。在水利工程建设与管理过程中，部分工程为获取更多水资源，不惜对河道进行整治、改造与深挖，从而导致河流生态系统的破坏及河道生物多样性丧失。与此同时，在水资源调配方面，为了满足城市与工业的用水需求，大量水资源被转移与调配，从而导致农业用水与灌溉用水的减少，进一步影响到农业生产和生态环境的稳定。另外，由于传统水利工程设计未能充分考虑生态环境的保护与修复措施，部分工程在建成后无法有效维护与管理，从而加剧了生态环境的恶化1。1.3 工程设计水平参差不齐 鉴于水利工程设计人员技术水平的不尽相同，使得部分工程设计中出现诸多问题。一方面，部分设计人员因缺乏相关领域的专业知识和经验，可能无法全面评估工程的安全性，从而导致设计中存在安全隐患。这一问题在工程建设和使用过程中，可能带来不可忽视的安全风险。另一方面，由于设计人员技术水平的差异，使得部分工程设计的施工难度加大，施工过程中可能面临诸多技术难题和挑战，进而增大工程建设的风险和不确定性2。2 生态水利设计理念在水利工程设计中的应用策略 2.1 坚持人与自然和谐共生 生态水利设计是一种全新的水利工程设计理念，其核心在于尊重自然规律，保护和修复水生态环境，以实现人与自然的和谐共生。在过去，传统的水利工程建设往往过度关注水资源的开发与利用，而忽视了中国科技期刊数据库 工业 A-103-生态环境的需求，从而导致了一系列环境问题的出现。因此，生态水利设计的提出具有重要的现实意义。河道整治工程是生态水利设计的一个重要领域。传统河道整治工程设计主要关注排水能力和水流速度的提高，而忽视了河道自然形态和生态系统的平衡，这种设计理念容易造成河道淤积加剧、湿地减少、河岸退化等环境问题，破坏了河流的生态功能和生物多样性。为了解决这些问题，生态水利设计提出了采用生态护岸、湿地建设等手段，实现河道整治工程的生态化设计。生态护岸是一种新型的河道环境保护工程，其主要作用是保护河道岸线，提高水体自净能力，增加生态景观。生态护岸一般采用天然材料，如天然河石、竹子、草木等进行构筑，具有自然美观、生态环保、经济适用等优点。通过采用生态护岸设计，可以减少河道整治工程对生态环境的破坏，提高河道的生态功能，增加河流的景观价值。除了生态护岸之外，湿地建设也是生态水利设计中的重要手段。湿地是一种具有重要生态系统服务功能的自然生态系统，可以有效地净化水质、调节洪水、涵养水源等。在河道整治工程中，通过人工湿地和天然湿地的建设，可以有效地保护河道生态环境，实现河道的生态修复和生态保护。人工湿地建设需要精细化控制设计参数，以保证湿地的高效性和稳定性。在人工湿地设计中，还应该注意植被选择、水生生物栖息环境等因素，以增加湿地的生态价值。天然湿地则可以通过生态修复的方式进行建设，通过对水体入口、出口和流动路径的调整，改善流域的水文条件和水质状况，促进湿地自然修复和生态系统的恢复。在实际的工程应用中，生态水利设计已经得到了广泛的应用。例如，在长江流域的中小河流整治工程中，生态水利设计被广泛应用，采用生态护岸、湿地建设等手段，保护河道生态环境，实现河流的生态修复和生态保护。另外，在我国西北干旱地区的人工林带建设中，也采用了生态水利设计的理念，通过灌溉和水源涵养等措施，促进林业的发展，提高生态系统服务功能3。2.2 优化水资源配置 水资源作为人类发展的关键资源之一，其分布在全球范围内呈现出显著的不均衡性。因此，为了实现全球水资源的合理配置和利用，跨流域水资源调配工程应运而生。这种工程通过构建跨流域调配通道或实施跨流域引水，旨在保证水资源的平衡分配，同时推动地区经济社会发展，提高水资源利用效率。举例来说，我国南水北调工程是一项具有代表性的跨流域水资源调配工程，通过引水调配，将长江、汉江、黄河等流域的水资源调配到华北地区，解决了该地区长期以来的水资源短缺问题。除了跨流域水资源调配工程外，优化水资源配置、提高水资源利用效率也是实现水资源合理利用的重要途径。生态水利设计理念在水利工程设计中的应用，正是优化水资源配置的一种实践方式。传统的水利工程建设往往过度关注水资源的开发和利用，而忽视了生态环境的需求，从而导致了一系列环境问题的出现。因此，生态水利设计理念强调了尊重自然规律，保护和修复水生态环境，以实现人与自然的和谐共生。在实际的水利工程设计中，生态水利设计理念已经得到了广泛应用。例如，在长江流域的中小河流整治工程中，采用了生态护岸、湿地建设等手段，保护河道生态环境，实现河流的生态修复和生态保护。此外，南水北调工程在建设过程中也充分考虑了生态保护问题，通过建设多功能水利枢纽、湿地保护等措施，实现了水资源的保护和利用的双重目标。生态水利设计理念在水利工程设计中的应用，不仅能够优化水资源的配置，还能够推动地区经济社会发展和生态环境的保护。以南水北调工程为例，该工程在满足华北地区水资源需求的同时，还为中部地区、东部地区和西部地区等其他地区提供了大量的水资源，促进了全国范围内的水资源均衡分配和利用。此外，生态水利设计还有助于生态系统的恢复和生物多样性的保护，提高水资源的利用效率和可持续性4。2.3 加强生态环境保护 随着现代社会的进步，对水资源的需求逐年增长，人们对于水利工程建设的需求也日益增强。然而，传统的水利工程建设往往过度关注水资源的开发与利用，而忽视了生态环境的需求，从而导致了一系列环境问题的出现。因此，新的生态水利设计理念应运而生，旨在在水利工程设计中加强生态环境保护，降低对生态环境的负面影响。在水库建设过程中，生态水利设计理念可以应用于多个方面，以减轻工程对生态环境的影响。例如，筑坝过程中采取减缓水土流失的措施，有助于保护当地土壤和植被，避免水土流失带来的环境问题。同时，在水库运行期间，合理调节水位、排中国科技期刊数据库 工业 A-104-放水库淤泥等措施有助于维持下游河流的生态平衡，保障河流生态系统的稳定。除了水库建设，生态水利设计理念在其他水利工程建设中亦具有广泛应用。例如，在河流整治工程中，采用生态护岸、湿地建设等手段有助于保护河道生态环境，实现河流的生态修复和生态保护。在水闸设计中，通过采用不同类型的泄洪设施，可以降低水库泄洪对下游生态环境的影响。实际应用中，生态水利设计理念不仅有助于保护生态环境，还为当地经济社会发展带来了新的机遇。以南水北调工程为例，通过建设多功能水利枢纽、湿地保护等措施，实现了水资源的保护和利用的双重目标。这些措施不仅推动了华北地区的经济社会发展，还为中部地区、东部地区和西部地区等其他地区提供了大量的水资源，促进了全国范围内的水资源均衡分配和利用。同时，生态水利设计理念也有助于生态系统的恢复和生物多样性的保护。例如，在南水北调工程建设过程中，采取了一系列的生态保护措施，保护了许多珍稀濒危的动植物，促进了生态系统的恢复。此外，生态水利设计还能提高水资源的利用效率和可持续性，为未来人类社会的发展提供了保障。2.4 创新设计方法 引入新技术和新理念对于提升水利工程设计水平具有至关重要的作用，尤其是将生态水利设计理念与信息化技术相结合，实现水利工程设计全过程的数字化和智能化，将对设计质量和可持续发展产生深远影响。生态水利设计理念注重水与生态环境的协调发展，在水利工程设计中兼顾生态保护、水资源利用效率和社会经济效益。信息化技术的应用有助于这一理念的实施。通过数字化技术，可以精确获取并分析工程所在地的地形、地貌、地质等数据，为生态环境影响评价和工程设计提供科学依据。例如，利用地理信息系统（GIS）可以精准刻画水资源的空间分布，为合理配置水资源提供支持，同时也可以对生态系统进行动态监测和模拟，有效预测工程建设可能带来的影响，从而采取相应的保护措施。结合人工智能技术，可以实现水利工程设计的智能化。以生态修复工程为例，设计人员可以利用人工智能算法分析不同生态修复方案的效果及成本，模拟其对周边生态环境的影响，从而选择最优方案。此外，智能化的模拟和预测技术也可应用于水利工程的水文预报、生态系统恢复效果预测等方面，为工程设计决策提供科学依据。如湖南省某水利规划设计院引入了 BIM（Building Information Modeling）技术，将其应用于生态水利工程设计中。通过 BIM 技术，设计师在数字模型中模拟整个工程的设计、施工和运营情况，实现各个环节的智能协同。在某生态湿地修复工程中，设计师通过 BIM 技术模拟了湿地植被的生长情况、水质净化效果等，为工程设计和后续管理提供了宝贵的参考数据，确保了修复工程的生态效果和可持续性5。2.5 强化人才培养 提升水利工程设计人才培养质量，是提高水利工程设计水平的关键举措。面临日益增长的水利工程建设需求，我国必须构建一支高水平的设计团队。为此，专业培训、引进国外先进技术等手段，有助于增强设计人员的设计技能和创新能力。首先，应加大设计人员的专业培训力度，持续提高其水利工程设计知识与技能。例如，举办研讨会、论坛、讲座等活动，邀请国内外知名专家和经验丰富的设计师进行交流与分享。同时，组织实践性的设计竞赛、模拟设计等活动，锻炼设计人员的实际操作能力，提升创新意识和问题解决能力。此外，结合行业特性，制定职业技能培训计划，提供专业化培训课程，以提升设计人员的业务水平和职业素质。其次，引进国外先进技术和经验，有助于拓展设计人员的视野和思维。在全球化背景下，水利工程建设已成为国际合作与交流的重要领域。引进国外先进技术，可在设计理念、工艺和管理等方面取得突破，提升我国设计水平和创新能力。如，借鉴美国的 BIM 技术，提高我国水利工程设计的数字化和智能化水平。同时，利用国际合作机会，派遣设计人员赴国外学习交流，拓宽知识领域和思维方式。最后，关注设计人员综合素质的提升，培养团队精神和实践能力。水利工程设计工作综合性强、涉及面广，设计人员须具备丰富的知识技能，以及较强的团队协作能力。因此，在培训过程中，要注重培养设计人员的实践能力和团队精神。3 结语 生态水利设计理念在水利工程设计中的应用，有助于解决传统水利工程设计中的问题，实现水资源与生态环境的和谐共生。为实现这一目标，需在工程设计中充分考虑生态环境需求，优化水资源配置，加强中国科技期刊数据库 工业 A-105-生态环境保护，创新设计方法，培养高素质设计人才。这将为我国水利工程设计提供有力支持，促进水利事业的可持续发展。参考文献 1 江泽 宇,暴 占军,辛旭 东.生 态水 利工 程建设 理 念在 河道 规划 设计中 的 应用 J.黑 龙江 水利 科技,2023,51(09):125-127.2方草.生态水利工程建设理念在滨水景观设计中的探索以广元市坪雾坝滨江绿带公园景观设计为例J.水电站设计,2023,39(01):4-7.3李陆基.绿色理念在水利工程设计中的应用评生态水利工程学J.人民黄河,2021,43(09):171.4付海波.生态水利设计理念在城市河道治理工程中的应用J.河南科技,2019(11):82-84.5王孟.生态水利设计理念在城市河道治理工程中应用J.城市建设理论研究(电子版),2018(12):159.