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探索生态水利工程设计在水利建设中的应用

作者: 发布时间:2020-01-04 15:23:39 阅读: 52 次

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探索生态水利工程设计在水利建设中的应用

 

摘要:生态水利工程设计致力于实现人类社会发展与生态系统保护的协调建设,本文从分析生态水利工程概念与规划设计重点入手,以某水利工程建设实例为依托,围绕生态健康评价、行洪治理工程设计、排水河道治理工程、生态修复策略四个层面,探讨了生态水利工程设计在水利建设中的具体应用,以供参考。

关键词:水利建设;生态水利工程;规划设计

 

引言:据中国水网的统计结果显示,2018年全国水利建设投资金额高达6872.7亿元,目前已陆续建成23项重大水利工程,在灌溉、防洪、发电、航运等方面发挥了关键作用。生态水利工程具有综合性特质,在保障水利建设功能发挥的基础上,致力于借助生态理念与环保措施实现水利工程效益的提升与可持续发展。

1生态水利工程概念与规划设计重点分析

1.1生态水利工程概念

生态水利工程以系统论作为理论基础与出发点,囊括了水利工程学、生态学等学科原理,同时还实现了科研技术成果与现代管理手段的密切结合,致力于使水利工程的经济、社会与生态效益得到全面发挥。在生态水利工程的建设过程中,要求严格遵循生态理念推进工程整体的协调、循环建设,更大限度降低对周边水文、生态环境的影响,体现出可持续发展理念,进一步提高水利建设的综合效益[1]

1.2规划设计重点分析

通常情况下,水利工程建设的影响主要涵盖自然与社会环境两个层面,从自然层面入手涵盖水文、水体、地质、泥沙等因素,从社会层面入手体现在生物、文物与移民等方面。基于生态水利工程设计理念进行水利建设主体的规划设计,主要需把握以下三个重点问题:其一是水温调控方面,在此可利用RSS软件进行水温控制效果评估,通过预先模拟水利建设对所在区域的生态系统与社会环境造成的影响,收集到有关温度变化的数据,以此为依据进行解决措施的设计。其二是生态系统保护角度,需针对拟建工程周边的原始森林、湿地等生态系统进行调研分析,在水利建设过程中进行取料、用地等指标的把控,避免对生态系统与地质结构造成破坏作用。其三是水库淤积计算,可采用数学与物理模型进行库区淤积情况的计算,以“水流运动”、“河床变形”与“水流挟沙力”为例,其计算公式分别为:


2生态水利工程设计在水利建设中的具体应用探讨

2.1工程实例分析

以我国中部某城市为例,该市地处华北平原北部,其东、北部分别与两大直辖市接壤。在地貌方面,该市处于平原凹陷区,平均高程约为13m,地势起伏较大。在气候方面,该市属于温带大陆性季风气候,全年平均气温在11.9°C左右,全年平均日照时数约为2660h,年平均无霜期为183d,年平均降水量为554.9mm,降水主要集中在6-8月。在河流水系方面,该市境内分布有10条主要行洪河道,河道与提防的总长度分别为,穿堤建筑物为处;同时该市还包含10条排沥河道,河道、提防全长分别为。在水利工程建设方面,该市境内主要包含五大水系的干流与支流,提防全长为,在地势低洼等因素的影响下导致该市洪涝灾害较为严重,在多年治理下市内已完成防洪河道、扬水站、闸涵等水利工程的建设,然而当前水资源供需矛盾、防洪标准较低、水生态环境恶化等问题仍较为严峻,对于生态水利工程建设提出了较高的要求。

2.2生态健康评价

当前该市的水生态环境恶化形势最为严峻,主要体现在河道干涸、水质恶化、生物多样性丧失等方面,在此基于生态水利工程设计理念设立水量、水质与生境三项评价指标,采用加权平均法完成生态健康评价的计算,其具体评价标准如表1所示。

1 生态健康评价标准

指标设置

评价标准

水量指数

水质指数

生境指数

健康

80-100

水量丰沛,流动性强

清洁

物种丰富

基本健康

60-80

6个月以上过流

尚可

物种较丰富

亚健康

40-60

季节性过流

轻度污染

物种一般

病态

20-40

汛期过流

中度污染

物种较少

接近崩溃

<20

常年干旱

重度污染

物种单一

从该市境内的四大河系中选取7条河流进行现状评价,可以发现其中有3条河流处于亚健康状态,2条河流处于病态,1条河流接近崩溃,其余排水河道均处于亚健康与病态状态之间。

2.3行洪治理工程设计

以流经该市的某条支流为例,在该市境内河道全长为,其下又划分为两个河段,长度分别为,其中河段1为行洪河道,而河段2处的河槽更大行洪能力低于,对于周边村庄、农田构成较大威胁。在此基于生态水利工程理念进行河段2的治理,该河段的河道长度为、河道深槽宽、提距为,河道两岸被路面、建筑物占压无法进行展提,经由现场实勘后拟定两种设计方案:其一是在市区东部开挖新河道,使直流洪水绕过市区泄入下游,只利用新河道行洪,但该方案占地面积较广、土方开挖量过大,将对当地的农田与自然生态环境造成一定破坏作用;其二是保留原有河道的行洪功能,将新河道开挖的规模进行缩小,采用钢筋混凝土在两岸修建防洪墙,减少土地侵占面积与土方开挖量,并将原有提防进行加固处理、针对提顶进行绿化设计,发挥经济与环保的双重效益。

2.4排水河道治理工程

该市境内主要涵盖3条主要排水河道,基于生态水利工程设计理念进行骨干排水河道的统一治理。以排水河道A为例,其控制排水面积为,河流全长为,其治理问题主要体现在排涝标准差、排水出路不畅两个层面。对此采用机五自十标准进行设计,设计流量为,在保持该河道原有规划设计方案的基础上,在位于倒虹吸位置的分洪道右提处增设排水闸,使涝水得以有效排出。同时依照纵坡、底宽的标准进行河道治理,针对原有5座跌水闸进行改造加固,并新建3座跌水闸。在此基础上,针对河道主槽进行扩挖,并将两岸原有提防进行加固设计,以此使得A河道的泄流能力得到显著提高,符合设计标准。

在开展河道治理工程的过程中还应当综合考虑生态效益与经济效益等因素,利用专项投入资金进行配套工程建设,扩大水利工程建设的辐射面与受益范围,针对原有淤塞严重的灌溉渠道进行治理,保障渠水运输的通畅性,解决灌溉用水的流失与浪费问题。由于水利工程建设受季节性因素影响较为明显,建设项目的提出、上报、主管部门批复等环节耗时较长,极易造成工期后延等问题,因此还需注重把握兴修水利更佳时期,避免对农民耕作造成影响。此外,还需强化对生物系统多样性的考量,注重将工程区的保持与恢复纳入到水利建设要求中,加强对临近工区生态系统的保护,注重确保自然河流的渠道化与非连续化,避免破坏生物栖息环境,确保生态系统的多样性与平衡性。

2.5生态修复策略

在水利建设的最终环节,还应当基于生态修复策略进行生态修复总目标的设计,依托南水北调、域外水引调、河渠水系连通等方法实现河流生态功能的有效修复。例如针对水质稍差但生态基流较好的河流,应采取上游地区水资源保护措施,注重调节各河段的生态基流量,配合生境修复策略优化河道水质,使其水面的景观环境得到有效恢复。同时还应依据生态恢复功能进行河段区域的划分,大体可分为水质净化、水体连通、生境维持、生态保护四个区域,采取生态补水措施强化水体的连通功能,通过开展生态清淤工程、生态绿化工程改善河道生态环境,在此基础上着重加强对岸上污染源的治理、加强对入河排污量的控制,配合建设人工湿地等方式提高水体的自净能力。还可以在河道处进行植草绿化、创设绿色景观带,引入资金技术手段进行水利风景区的建设,打造横跨整座城市的绿色廊道与森林湿地生态走廊,在强化生态环境保护的基础上进一步强化经济效益[2]

结论:总而言之,当前生态水利工程设计已成为水利建设领域的主流趋势,务必要严格遵循生态环保理念实现对区域河流生态、水体与生物系统的有效保护,借助河道改造、堤岸工程建设、流域尺度调整等手段强化生态系统的完整性,确保水利建设与生态系统实现良好衔接,进一步提高水利工程建设的综合效益。

参考文献:

[1]李仲阳.浅议水利工程规划设计与生态水利工程规划设计的基本问题[J].建材与装饰,2017,(40):261-262.

[2]鲁继红.浅谈小型水利工程规划设计中的生态水利设计思路[J].门窗,2017,(4):139.