给水工程设计原则模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇给水工程设计原则，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

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水利工程的发展是符合我国国情发展的基本要求，是关乎我国民生的基础工程。由于我国特殊的地理环境，较为复杂的施工环境，使得水利工程的施工必须研究出合适的施工技术。水利工程对地基的要求较为严格，水是水利工程的直接接触点，地基的巩固才能保证水利工程的坚固，其次，水利工程建筑物必须要具有抗裂性、防渗性等。水利工程的施工过程中要严格遵守施工技术的规范，保质保量，避免事故的发生。水利工程施工的最佳时期为枯水期，在枯水期进行施工，将会有利于增快施工的进度，减少一些不利于施工的因素。水利工程的施工技术是水利工程的保障，因此，在水利工程施工技术和设计原则上都很值得深入研究。

1、水利工程的施工技术

1.1 土方工程施工技术

土方工程的施工是水利工程的基础施工，是其稳定性的基础。根据水利工程的施工技术的不同，土方施工的类型是多样的，常见的有水中填土式土方工程、干填碾压式土方工程等。从目前我国在水利工程施工技术上的发展及应用上，干填碾压式土方工程的利用范围最广。

对于土方工程施工，其质量要求是很严格的，工程的强度要达到国家的规定，堤坝的稳定性要高、抗渗性要强。土方工程的施工要求首先是土料的选择，在实际的土方施工中，很多的劣质土料出现，例如膨胀土、碎石土等，这些都严重的影响着土方工程的准确施工。优质的土料是要符合施工要求，适合机械的施工，并且其压实参数具有合理性。在土方施工过程中要严格把控好铺土、土方平整、洒水、压实等基础过程。在土方工程施工中，防渗墙的技术在基础修筑时的得到广泛的推广和使用。造墙的技术多采用冲击或者反循环钻机，抓斗挖掘等，这些新技术的应用逐渐的完善着水利工程的施工技术，从而保证着施工墙体的稳定性。

土方工程施工的质量需要各个环节的相互配合，高质量的土料、高性能的机械设备、高技术等都是水利工程修筑物坚固的重要保障，严格控制好每个工序，保证水利工程修筑物的质量。

1.2 混凝土坝工程施工技术

混凝土坝现在也是我国水利工程中常见的一种施工方式，主要的是应用于水容量较大的水利工程。混凝土坝工程主要是方式包括混凝土的浇筑、混凝土的碾压及其混凝土的装配等。近几年，我国在混凝土坝工程施工上有着较大的突破和发展，最主要的是凸显在高拱坝上。我国的混凝土坝工程所需的混凝土骨料的人工生产系统已经发展到国际水平，人工生产系统上额配备较为先进的破碎轧制系统。

我国混凝土的运输水平也得到快速的发展，很多的混凝土工程施工在混凝土运输上使用更加便捷、高速的机械设备，例如，缆式起重机、塔带机等。为满足大坝混凝土浇筑的高强度需求，在混凝土工程施工的基本工序上逐渐的提高，比如，混凝土的搅拌、仓面作业等都配备高效率、高技术的施工机械设备。混凝土的正确温度控制也是保证混凝土工程坚固的重要措施，现在的大型混凝土工程，主要应用于温度控制的方法是风冷骨料技术，针对不同的水利施工项目，要选取合适的温度控制技术。

在混凝土工程完成以后，还需要关注的是混凝土裂缝的问题，是现代我国混凝土修筑应大力探究的方面。混凝土的裂缝问题出现最主要的根源的地基的施工。地基的施工不能满足混凝土施工的要求，就会造成修筑物沉降不均匀，结构的设计不合理等问题，混凝土施工的地形约束也会造成混凝土的裂缝出现。为减少混凝土的裂缝现象，现在我国采用最多的是补偿收缩混凝土，针对于不同的施工环境，就要运用不同给的补偿收缩方法，例如外掺氧化镁进行温度变形补偿、低热微膨胀混凝土筑坝技术等。

根据混凝土裂缝的不同类型特点及其产生的相关原理，运用不同的方法进行改进，做好混凝土的搅拌、运输、浇筑等工序，降低混凝土的存储温度和水化热温度升高，减少混凝土出现裂缝的概率，有效的保障混凝土坝施工的稳定性。

1.3 基坑排水的工程施工技术

水利工程的修筑物在很多情况下是会受到雨水、地下水等多种因素的影响。因此，基坑的排水施工是修筑物的后期保障，是施工的必备工序。在现实的水利工程施工中，任何一个修筑物都是离不开基坑排水的，做好施工的基坑排水，有利于增强地基的抗承载能力，有效的避免地基遭到严重的破坏。施工的地基排水工作不到位，将会给工程的施工带来很大的难题，同时也会降低修筑物的质量，从而产生各种安全隐患问题。在水利工程的基坑排水施工时要密切的注意一些相关的问题，比如，地基开挖的深度、地下水水位的高度、施工的环境等问题，这些都会对基坑排水施工效果造成影响。

2、水利工程设计的原则

水利工程的特殊作业要求表明其设计原则的重要性。水利工程的设计原则是在水利工程施工之前建立的，其建立的前提是在专业的考察人员进行实地考察后，根据施工现场的工作环境，地形特点，水流量的大小以及水利工程施工的主要目的，综合各个因素建立水利工程设计原则。对水利工程进行设计，主要是从设计的风格以及设计的原则进行主要的衡量，设计的原则为主，但是设计的风格也是后期修筑物坚实的基础。我国的水利工程设计原则，既要考虑细节上的问题，也要注重宏观的发展，要实现两者的完美结合，在细节方面，要加大原则的控制，在宏观的方面，要尽量的贴合设计的原则。

3、结论

水利工程是现在我国重点发展的一项基础施工，首先应当加强对水利施工技术的研究，在其合理、科学的研究下，实施到具体的项目中，在施工的过程中逐渐的把握水利施工技术研究的路径，两者相互结合，使我国的水利施工技术更加完善。水利工程的施工要根据我国地理的多元性进行具体的施工设计，制定不同的施工方案，设计不同的施工原则，并严格的执行，只有这样，才能保障我国水利工程施工事业的快速、稳定发展。

【参考文献】

[1]袁忠于.浅议顶管施工技术在水利建设工程中的应用[J].水利建设与管理，2012，11（4）：34-36.

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中图分类号：S276 文献标识码：A 文章编号：

随着城市的快速发展，基础设施建设步伐也必须跟上城市发展的脚步，城市中的市政道路给排水工程就显得越来越重要。城市排水工程设计，应从城市近、远期发展考虑，根据管段所在区域与周边区域的关系，地表水系、污水处理厂位置，结合排水现状及规划的雨水、污水排放方向，并考虑排水区域内上、下游管段的衔接、汇水服务面积的划分道路的竖向设计、用地标高等。多数城市排水规划都滞后于城市建设，因此，对市政排水工程设计进行研究具有重要的意义。

一、市政排水工程设计原则

排水工程设计应在城市排水工程专项规划指导下进行，根据专项规划的设计成果对所实施的市政排水项目进行优化设计在设计中应遵循以下要求：

（1）布置管渠系统，划分汇水流域面积，确定排水方向及出路。

（2）安排好控制点的高程 应根据城市道路竖向设计，保证汇水面积内的水都能自流排出。

（3）正确采用设计数据，污水排放量标准设计降雨重现期、地面集水时间和径流系数，暴雨强度公式的采用等。

（4）管道的设计坡度和埋深根据设计规范、道路纵坡和外部排水条件确定，在满足排水要求的前提下尽可能减少管渠埋深。

二、近期与远期结合

排水工程设计既要考虑近期城市建设的要求，又要考虑城市发展后上、下游的衔接及排水需要。雨水、污水管道的管径、管道埋深等问题，是排水工程设计近期与远期衔接的关键；如果管道的管径设计偏大或偏小，埋深过深或较浅，将直接影响到排水系统的正常运行。

三、实例分析

3．1项目概况

该城市地势坡度较缓，坡向东北，常年主导风向为西南风，该区的暴雨强度公式为 q=1686(1+0.77lgp)/(t+8)0.72,径流系数￠=0.6，在城市的东部有一条从西南至东北的河流，还有一条在城市的中部，由西南到东北的铁路，将城市分成两个区，其中Ⅰ区的人口密度为380人/公顷，污水量标准为140升/人・日，Ⅱ区的人口密度为 430人/公顷，污水量标准为130升/人・日。该城市共有三家工厂，在Ⅰ区有丙一家工厂，在Ⅱ区有甲、乙两家工厂。综合工业企业与公共建筑的排水量和水质资料地质资料、受纳水体水文资料、城市气温资料、城市各区中各类地面与屋面的比例（%）等技术参数。设计出水水质：污水处理后，其水质至少达到二级处理标准，应当满足：SS 40mg/l；COD 60mg/l；BOD30mg/l。

2.2 排水工程设计要点

2.2.1污水工程方案

（1）合流制排水系统：该系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统。这种系统是在临河岸边建造一条截流干管，同时在合流干管与截流干管相交前或相交处设置溢流井，并在截流干管下游设置污水处理厂。

此排水系统克服了原有排水系统将排除的混合污水不经处理就直接就近排入水体的缺点，但仍有部分混合污水未经处理直接排放，成为水体的污染源而使水体遭受污染，这是它的严重缺点。

（2）分流制排水系统：该系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。由于排除雨水方式的不同，分流制排水系统又分为完全分流制（具有污水排水系统和雨水排水系统）和不完全分流制（只具有污水排水系统）排水系统

2.2.2排水工程一般规定

（1）管道系统布置要符合地形趋势，一般宜顺坡排水，取短捷路线每段管道均应划给适宜的服务面积 汇水面积划分除依据明确的地形外，在平坦地区要考虑与各毗邻系统的合理分担。

（2）尽量避免或减少管道穿越不容易通过的地带和构筑物，如高地、河道、铁路、地下铁道等当必须穿越时，需采取必要的处理或交叉措施，以保证顺利通过。

（3）安排好控制点的高程。

（4）查清沿线遇到的一切地下管线，准确掌握它们的位置和高程，安排好设计管道与它们的平行距离，处理好设计管道与它们的竖向交叉。

（5）管道在坡度骤然变陡处，可由大管径变为小管径。当D=200~300毫米时，只能按生产规格减小一级。当 D≥400 毫米时，应根据水力计算确定，但减小不得超过二级。管道坡度的改变应尽可能徐缓，避免流速骤降，导致淤积。

（6）同直径及不同直径管道在检查井内连接，一般采用管顶平接，不同直径管道也可采用设计水面平接，但在任何情况下进水管底不得低于出水管底。

（7）流量很小而地形又较平坦的上游支线，一般可采用非计算管段，即采用最小管径，按最小坡度控制。

2.2.3设计步骤

根据确定的设计方案，进行管道设计，主要步骤如下：（1）在适当比例的、并绘有规划总图的地形图上，按地形并结合排水规划布置管道系统，规划排水区域。（2）根据管道综合布置，确定干支现在道路（或规划路）横断面和平面上的位置，确定井位及每一管段长度，并绘制平面图。（3）根据电算程序要求，确定控制管的高程、编号、管段长度，汇水面积及上游接管数。（4）进行水力计算，确定管道断面，纵坡及高程，并绘制纵断面图。

2.2.4雨水工程方案

（1）雨水管一般规定：1)重力流管道按满流计算，并应考虑排放水体水位顶托的影响。2)管道流时最小设计流速一般不小于0.75 米 /秒，如起始管段地形非常平坦，最小设计流速可减小到0.6米/秒。最大允许流速同污水管道一致。3)最小管径和最小坡度：雨水管与合流管不论在街坊和厂区内或在街道下，最小管径均为 300 毫米，最小设计坡度为0.002。

（2）雨水管道水力计算的设计数据：

1)设计充满度：雨水中主要含有泥砂等无机物质，不同于污水的性质，加以暴雨径流量大，而相应较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般不会很长，故管道设计充满度按满流考虑。

2)设计流速：为避免雨水所夹带的泥砂等无机物质在管渠内沉淀下来而堵塞管道，《室外排水设计规范》规定：满流时管道内最小流速应0.75m/s，明渠内最小流速应 0.4m/s。为防止管壁受到冲刷而损坏，影响及时排放，规范 规定，金属管道最大流速为10m/s，非金属管最大流速为5m/s。

3)最小管径和最小设计流速：雨水管道的最小管径为 300mm，相应的最小坡度为3。

4)最大埋深和最小埋深：a)必须防止管壁因地面荷载受到破坏，为此管顶部需有一定厚度的覆土。(b)必须满足街道连接管在衔接上的要求。这三个数值中的最大一个数值就是以管道的允许最小覆土厚度一般在干燥土壤中，最大埋深不超过 7- 8m，在多水、流砂、石灰岩地层中，不超过5m。

2.3 排水工程方案设计

从环境保护方面来看，采用截流式合流制的城市，水体仍然遭受污染，甚至达到不能容忍的程度。采用分流制的城市，初雨径流未加处理就直接排入水体，会对城市水体造成污染。尽管如此，分流制较灵活，适应社会发展的需求，一般又能符合城市卫生的要求，所以在国内外获得了较广泛的应用。

从造价方面看，合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低20%-40%，可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。

从维护管理方面来看，分流制系统可以保持管内的流速，不致发生沉淀。同时，流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。

经过各方面的比较，本项设计采用完全分流制排水系统，且地形坡度适中，以此采用截流式布置。

污水工程：根据实际地形，依据排水工程的一般规定，拟定两套排水方案，由于城市中部的坡度倾于北和南，不同处就在于污水干管为局部排放和整体排放两种走向。

管道的布置方案应在同等条件和深度下进行技术经济比较，选择最佳方案。两个方案的污水管道系统都采用截流式布置。

方案一：由于城市地形西南高，东北低，所以污水厂及出水口设在城市东北部，使所有污水尽量靠重力排出。主干管平行于河流布置，干管垂直于河流布置，有一处管线穿越铁路。

方案二：污水厂及出水口位置不变，Ⅰ区的局部地区依靠Ⅱ区的干管排出，主干管平行于河流布置，有两处管线穿越铁路。

电算数据及结果如下：

第一套总造价：1321.41万元无泵站

第二套总造价：1630.10万元无泵站

经过比较，第一套方案只穿一次铁路，且造价低，故选择第一套方案

雨水工程：

依据雨水管布置原则，就近排放，能通畅及时地排走城镇和工厂面积内的雨水。

3 结束语

城市市政排水工程的设计，应以排水专项规划为设计依据，在城市排水专项规划设计成果指导下进行 结合现状、近期、远期几者的关系，分析现有的资料和城市的发展，充分考虑近期、远期的结合，合理采用符合本项目工程的设计方案和设计参数，正确划分流域范围汇水面积，合理设计管径大小和管道埋深。市政排水工程的合理设计，是城市排水系统能够有效运行的前提，只有在排水工程合理设计的前提下，环境才能得到有效的保护，才能获得良好的社会效益。

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中图分类号：TV：文献标识码：A：文章编号：1673-9671-(2012)022-0192-01

随着生态文明建设步伐的不断加快，水利工程的设计和施工也越来越朝向生态化的方向发展，生态水利工程已经成为一个既定的概念映入人们的脑海，如何实现生态水利工程的设计是人们关注的重点。

1生态水利工程概述

为了使读者能够对生态水利工程有一个全面的认识，以下将分别从生态水利工程的分类、生态水利工程的功能以及生态水利工程的特点两个方面来对生态水利工程做概要说明。

1）生态水利工程的分类。为了消除水患以及开发水资源而修的水利工程需要修建水闸，堤坝等不同水工建筑物，来有效的实现其目标，其中生态水利工程可以进行如下分类：①按期服务的防洪水利工程，比如长江三峡工程等；②农田水利工程，比如小浪底工程等。

2）生态水利工程的功能。①生态水利工程可以提高河道的蓄水能力，满足人们的日常生活用水及农田用水。随着社会的发展以及人口的剧增，人们对于水资源的需求与日俱增，所以说个地方政府在河流都建立起各种水利工程控制，调节水量以及开发和利用水资源，从而可以提高河道的蓄水能力，满足人们的日常生活用水及农田用水；②生态水利工程具有非常显著的经济效益。除这两项最基本的功能外，水利工程还可以在汛期进行防洪，发电、发展航运，旅游以及养殖渔业等需求，显然经济效益会十分的显著；③生态水利工程具有很好的防洪排涝的功效。水是人类在生活和生产中必不可缺的珍贵资源。但其人类真正能利用的水却只占地球总水量中很小的一部分，并不能完全符合人类的需求，水的存在直接就推动了巨大的经济、社会双效益。对于生态而言，也同样具备了积极地作用，通过对水量的调节合理支配水资源，可以使河流长期的处在一个平稳的状态，有效防止旱汛不均问题所造成的断流或者是洪灾，而且可以使污水再蓄水库中有一个沉淀的过程，就干旱与半干旱为例，可以此地区生态环境得到良好的改善，使其充分地发挥了本身的调节功能，从而促进了经济和社会不断发展。只有在修建了水利工程的前提下，才能控制水流的平稳状态，防止旱涝灾害的发生，并通过对水量的分配和调节来满足人民生产生活的需要。

3）生态水利工程的特点。水是人类日常生活中不可缺少的珍贵资源，但其存在的并不能符合人类对它的需求，所以我们要想更好地节约水，利用水，就要修建生态水利工程。设计在修建生态水利工程是尤为重要的因素。其中生态水利工程的特点如下：①有很强大的综合性和系统性，统一流域及地区所组成了单项水利工程，它们相互联系，相互制约，既紧密又相互矛盾。水利工程与其他也与国民经济紧密相关，详细的综合分析才可以获得最佳方案；②建设水利工程，对环境也有影响，水利工程不仅对经济社会发生影响，而且也影响着江河湖泊以及生态环境，气候等。这种影响有利也有弊。设计规划时一定评估出利弊关系，使其消除弊端，充分发挥水利工程本身的积极作用；③建设水利工程的任务难度大，很难掌握自然条件下对施工建设的影响，其建筑比一般的建筑物更为复杂；④水利工程的效益具有不确定性，每一年的水文状况都不会完全相同，所以利害每年也不相同。因此，制定合理的水利工程机制，就必须统筹兼顾以减少不利影响，实现经济社会环境效益；⑤一般水利工程都是规模很大，难度大，因此所需要的资金也比较多，另外工期也长，所以工程施工时一定要充分考工程的实际环境和需求。

2生态水利工程设计和修建中的注意事项

结合大量的生态水利工程的实践，笔者总结认为，生态水利工程在设计和修建中需要做好如下几个方面的注意事项。

1）修建的水利工程可以同时为多种目标服务的水利工程，而且在建设生态水利工程时一定要遵循生态学的原理，以及生态平衡的相关要求和相应的自然规律。

2）生态水利工程的修建要从保护生态的角度出发进行水利工程建设，必须要满足可持续发展以及良性循环的水利体系，从而达到人与自然能够和谐相处。

3）考虑到水利与生态系统之间的紧密联系。生态水利工程的建设可以使生态系统发生变化的关系。因此，在进行生态水利工程建设的过程，要对水资源进行合理利用和开发，在提高水资源利用效率的前提条件下，要采取有效举措来充分保证生态系统的稳定和生态系统自身的良性发，这同时也在要求，在进行生态水利工程修建时必须把人与水体当作为一个整体去考虑问题，同时也要兼顾到人与自然共同的需求。

4）合理的做好生态水利工程设计、规划、施工以及相应的工程运作机制控制工作。在有效完成以上工作的基础上，达到改善和优化生态系统的目的，同时使相关的自然资源可以得到持续和反复的利用，真正实现人类社会的可持续发展。

3生态水利工程设计的基本原则

生态水利工程的设计最显著的一个原则就是在设计时一定要凸显其生态性，这是生态水利工程的本质体现，除此之外，生态水利工程的设计还需要遵循协调性，系统性和安全性的原则，以下将分别给予详细的说明。

1）生态水利工程设计的基本原则之协调性原则。所谓的协调性原则，就是要确保水利工程要与周边环境协调统一，我们不要着急的去建设，而是要与周围环境实现和谐统一，只依靠人的力量是不可能控制自然的。与世界上没有两个相同的指纹一样，世界上是没有完全相同的两条河，每一条河都有自己独特的一面，所以我们在建设生态水利工程的时候，要具体问题具体分析，充分考虑周围环境因素，更好地控制水的时间与空间的分布，防止灾害发生，也为工农业及人们日常生活的正常需求提供了保障，如果违背了自然界的规律，那么灾难就会来临。

2）生态水利工程设计的基本原则之系统性原则。在设计整个生态水利工程的过程中，必须系统性的设计好，在设计时要充分考虑到自，然环境的易变性，不确定性，水域生态系统是在时间与空间不断收缩或不断发展的动态系统，河流生态系统属于一个开放的系统，随时都与周围生态系统进行物质循环以及能量传递。一条河流是不能孤立存在的，它在生态修复中必须与相邻的流域相互协调，必须从全局出发，综合的，系统的进行讨论，才能得到最佳方案。

3）生态水利工程设计的基本原则之安全性原则。在建设生态水利工程的时候，必须要从根本出发，考虑多方面因素，其中安全因素是非常重要的一环，生态水利工程作为一项综合性工程，有航运、防洪、发电以及抗旱等相关的功能需求，因此，在进行生态水利工程的设计时，必须要符合工程学的相关原理，同时还要符合工程力学以及水文学的相关规律，有效确保生态水利工程的各项安全。

人们对生态文明的追求，促使水利工程也不得不向生态化的设计方向发展，然而由于水利工程作为一项综合性的工程，其所要满足的功能需求比较多，而且涉及的面也比较广，所以在进行生态水利工程的设计时一定要严格遵循各项设计原则，这是有效发挥生态水利工程各种功能的重要前提。

参考文献

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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：（1）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；（2）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；（3）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；（4）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。

【参考文献】

[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，（24）：71-71.

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水利工程对经济与社会发展的巨大作用勿庸置疑。但是也必须看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的干扰【1】。水利工程对于河流生态系统的胁 迫主要表现在两方面：一是自然河流的渠道化。包括平面布置上的河流形态直线化，即将蜿蜒曲折的天然河流改造成直线或折线型的人工河流。包括河道横断面几何 规则化，即把自然河流的复杂形状变成梯形、矩形及弧形等规则几何断面。还包括河床和边坡材料的硬质化，即渠道的边坡及河床采用混凝土、砌石等硬质材料。二 是指自然河流的非连续化。筑坝是顺水流方向的河流非连续化，流动的河流生态系统变成了相对静止的人工湖，流速、水深、水温及水流边界条件都发生了重大变 化。库区内原来的森林、草地或农田统统淹没水底。陆生动物被迫迁徙。水库形成后也改变了原来河流营养盐输移转化的规律。由于水库截留河流的营养物质，气温 较高时，促使藻类在水体表层大量繁殖，产生水华现象。藻类蔓延遮盖住大植物的生长使之萎缩，而死亡的藻类沉入水底，在那里腐烂的同时还消耗氧气。溶解氧含 量低的水体会使水生生物“窒息而死”。由于水库的水深高于河流，在深水处阳光微弱，光合作用也弱，导致水库的生态系统比河流的生物生产量低，相对要脆弱， 自我恢复能力弱。河流泥沙在水库淤积，而坝下清水下泄又加剧了对河道的冲蚀，这些变化都大幅度改变了生境。由于靠水库进行人工径流调节，改变了自然河流年 内丰枯的水文周期规律，即改变了原来随水文周期变化形成脉冲式河流走廊生态系统的基本状况。最后，众所周知，不设鱼道的大坝对于洄游鱼类是致命的屏障。另 一类非连续化是由于河流两岸建设的防洪堤造成的侧向水流的非连续性。堤防妨碍了汛期主流与岔流之间的沟通，阻止了水流的横向扩展。堤防把干流与滩地和洪泛 区隔离，使岸边地带和洪泛区的栖息地发生改变。原来可能扩散到滩地和洪泛区的水、泥沙和营养物质，被限制在堤防以内的河道内，植被面积明显减少。鱼类无法 进入滩地产卵和觅食，也失去了避难所。鱼类、无脊椎动物等会减少，导致滩区和洪泛区的生态功能退化。

概况地讲，被改造过的河流生 态系统是由三个子系统组成。即：由动物、植物和微生物组成的生命系统，这是生态系统的主体。广义的水文系统，包括地表和地下水体、土地、气候系统等。再有 就是工程设施系统，这是人类改造河流的结果。后面两个子系统组成生境，是生命支持系统。由于水利工程系统改变了河流形态，水库调度运行又改变了原有的水文 规律，造成河流生态系统的生境变化，其结果可能造成河流生态系统生物群落多样性的下降，使生态系统退化。

对于水利工程对河流生态系统的胁迫，应该采取正视而不是回避的态度。传统意义上的水利工程学作为一门重要的工程学科，以建设水工建筑物为手段，目的是改造和控制河流，以满足人们 防洪和水资源利用等多种需求。现代科学发展使我们认识到，传统意义上的水利工程学在力图满足人的需求时，却在不同程度上忽视了河流生态系统本身的需求。而 河流生态系统的功能退化，也会给人们的长远利益带来损害。未来的水利工程在权衡社会经济需求与生态系统健康需求这二者关系方面，似应强调水利工程在满足人 类社会需求的同时，兼顾水域生态系统的健康和可持续性。从学科发展角度看，现在的水利工程学的学科基础主要是工程力学和水文学，水利工程规划设计主要对象 是水文系统，往往忽视生命系统的现状和未来风险等问题。学科的进一步发展应吸收生态学的理论及方法，促进水利工程学与生态学的交叉融合，用以改进和完善水 利工程的规划及设计理论，形成水利工程学的新的学科分支－生态水利工程学（Eco-Hydraulic Engineering）。生态 水利工程学作为水利工程学的一个新的分支，是研究水利工程在满足人类社会需求的同时，兼顾水域生态系统健康与可持续性需求的原理与技术方法的工程学【2】 【3】。生态水利工程的内涵是：对于新建工程，是指进行传统水利建设的同时（如治河、防洪工程），兼顾河流生态修复的目标。对于已建工程，则是对于被严 重干扰河流重点进行生态修复。

生态水利工程将与传统治污技术、清洁生产（生态产业）以及环境立法和资源管理一起，成为河流生态建 设的主要手段之一。图1表示了生态水利工程在河流生态建设中的地位。图中右侧表示人类活动对自然河流生态系统的干扰过程，左侧表示人类活动对扰的河流 生态系统的修复过程。

这里讨论的生态水利工程学的基本原则也是生态水利工程规划设计的基本原则，笔者试归纳为以下五项内容。

1．工程安全性和经济性原则

生态水利工程是一种综合性工程，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运以及旅游等需求，也要兼顾生态系统可持续性的需求。 生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安全、稳定和耐久 性。工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、干旱等自然力荷载。按照河流地貌学原理进行河流纵、横断面设计时，必须充分考 虑河流泥沙输移、淤积及河流侵蚀、冲刷等河流特征，动态地研究河势变化规律，保证河流修复工程的耐久性。

对于生态水利工程的经济 合理性分析，应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握，生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中需要进 行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。另外，充分利用河流生态系统自我恢复规律，是力争以最小的投入获得最大产出的合理技术路线。

2.提高河流形态的空间异质性原则

有关生物群落研究的大量资料表明，生物群落多样性与非生物环境的空间异质性（spacial heterogeneity）存在正相关 关系。这里所说的“生物群落”是指在特定的空间和特定的生境下，由一定生物种类组成，与环境之间相互影响、相互作用，具有一定结构和特定功能的生物集合 体。一般所说的“生物群落多样性”指生物群落的结构与功能的多样性。实际上，生物群落多样性问题是在物种水平上的生物多样性。

非生物环境的空间异质性与生物群落多样性的关系反映了非生命系统与生命系统之间的依存和耦合关系。一个地区的生境空间异质性越高，就意味着创造了多样的小生 境，能够允许更多的物种共存。反之，如果非生物环境变得单调，生物群落多样性必然会下降，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化，造成生态系统的某种 程度的退化。

河流生态系统生境的主要特点是：水－陆两相和水－气两相的联系紧密性；上中下游的生境异质性；河流纵向的蜿蜒性；河 流横断面形状的多样性；河床材料的透水性等。水－陆两相和水－气两相的紧密关系，形成了较为开放的生境条件；上中下游的生境异质性，造就了丰富的流域生境 多样化条件；河流纵向的蜿蜒性形成了急流与缓流相间；河流的横断面形状多样性，表现为深潭与浅滩交错；河床材料的透水性为生物提供了栖息所。由于河流形 态异质性形成了在流速、流量、水深、水温、水质、水文脉冲变化、河床材料构成等多种生态因子的异质性，造就了丰富的生境多样性，形成了丰富的河流生物群落 多样性。所以说，提高河流形态异质性是提高生物群落多样性的重要前提之一【4】。

由于人类活动，特别是大规模治河工程的建设，造 成自然河流的渠道化及河流非连续化，使河流生境在不同程度上单一化，引起河流生态系统的不同程度的退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样 性，但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其它生物物种，生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河 流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。

在确定河流生态修复目标以后，就应该对于河流地貌历史和现状进行勘查和评估。 包括河流与相关湿地、湖泊的形状与构成、水下地形勘测、水位变化幅度、河流平面弯曲度、河流横断面形状及河床材料、急流与深潭比例、河床的稳定性及淤积及 侵蚀状况等，建立河流地貌数据库。河流生物调查，包括植物、鱼类、鸟类、两栖动物和无脊椎动物等的物种分布地图以及规模和存量，建立生物资源数据库。遥感 技术和地理信息系统（GIS）是水文、河流地貌和生物调查的有力工具。

关键的工作步骤是在以上两种调查工作的基础上，确定环境因 子与生物因子的相关关系，必要时建立某种数学模型。河流环境因子包括河流河势、蜿蜒度、横断面形状及材料、流速、水位、水质、水温、泥沙、营养盐的迁移转 化、水文周期变化等。研究的内容包括：调查单个生物因子的基本需求，评估各种生物因子的相互关系和制约条件，对于“关键种”或标志性生物的环境因子进行分 类和评估。需要强调的是，在众多的环境因子中，识别那些对于系统的结构和功能具有重要意义的环境因子，在此基础上进行河流地貌学设计和生物栖息地设计。

3．生态系统自设计、自我恢复原则

有关生态系统的自组织功能的讨论始于上世纪60年代，以后有不同学科的众多学者涉足这个领域。以各种不同形式构成的自组织功能，是自然生态系统的重要特征。

生态学用自组织功能来解释物种分布的丰富性现象，也用来说明食物网随时间的发展过程。生态系统的自组织功能表现为生态系统的可持续性。自组织的机理是物种 的自然选择，也就是说某些与生态系统友好的物种，能够经受自然选择的考验，寻找到相应的能源和合适的环境条件。在这种情况下，生境就可以支持一个能具有足 够数量并能进行繁殖的种群。自组织功能原理与达尔文的进化论有相似之处，只是研究的尺度不同而已。达尔文的进化论研究是在地球生物圈所有种群的尺度上进行 的，而自组织功能是在生态系统中种群之间发生的。

生态系统的自组织功能对于生态工程学的意义是什么呢？& nbspH.T.Odum认为：“生态工程的本质是对自组织功能实施管理。”（1989）【5】。Mitsch认为：“所谓自组织也就是自设计” （2004)【6】。将自组织原理应用于生态水利工程时，生态工程设计与传统水工设计有本质的区别。像设计大坝这样的人工建筑物是一种确定性的设计，建 筑物的几何特征、材料强度都是在人的控制之中，建筑物最终可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不同，生态工程设计是一种“指导性”的设计，或 者说是辅设计。依靠生态系统自设计、自组织功能，可以由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成设计和实现设计。成功的生态工程经验表明，人 工与自然力的贡献各占一半【7】。

我国古代传统哲学注重人与自然的和谐相处，老子主张：“人法地，地法天，天法道，道法自然”。 反映了一种崇尚自然，遵循自然规律的哲学观。在建筑理念方面，提倡“工不曰人而曰天，务全其自然之势”（《管氏地理指蒙》），“虽由人作，宛自天开” （《园冶》），都提倡一种效法自然，依靠自然的思想。国际生态学界一些学者认为，系统生态学的哲学理念应该追溯到公元前11世纪中国的周代。其中“阴阳五 行”、万物竞争共存和相生相克等哲学思想，体现了促进与抑制，成长与腐朽，合成与异化之间的平衡与转化，这些正是现代生态学的哲学基础。

传统的水利工程设计的特征是对于自然河流实施控制。而设计生态水利工程时，要求工程师必须放弃控制自然界的动机，树立新的工程理念。因为依靠人力和技术控 制自然界是不可能的，这种一厢情愿的企图最终往往归于失败。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富，实现人与自然的和谐。需要强调的是，地球 上没有两条相同的河流，每一条河流的特点都是各不相同的。因此，每一项生态水利工程必须因地制宜，充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值，寻求最佳的生 态工程方案。

自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子，也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时，需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度，防止生物入侵。

要区分两类扰的河流生态系统。一类是未超过本身生态承载力的生态系统，是可逆的。当去除外界干扰即卸荷以后，有可能靠自然演替实现自我恢复的目标。另 一类是被严重干扰的生态系统，它是不可逆的。在去除干扰即卸荷后，还需要辅助以人工措施创造生境条件，再靠发挥自然修复功能，有可能使生态系统实现某种程 度的修复。这就意味着，运用生态系统自设计、自我恢复原则，并不排除工程师和科学家采用工程措施、生物措施和管理措施的主观能动性。转贴于 4．景观尺度及整体性原则

河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。

所谓“整体性”是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。

这里说的“景观”（landscape）是指生态学中的景观尺度。关于生态学的尺度问题，O’Neill，认为：“生态学不可能建立在单一的时空尺度 上，它应该适应所有尺度的调查研究。”（1986）【8】。按照这种观点，尺度和层次成为生态学发展的关键。目前生态学理论把生物圈划分为11个层次， 依次是生物圈、生物群系、景观、生态系统、群落、种群、个体、组织、细胞、基因和分子。景观的尺度如何掌握？景观尺度包括空间尺度和时间尺度。

为什么在景观的大尺度上进行河流修复规划？首先，水域生态系统是一个大系统，其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。一条河流的广义水文 系统包括从发源地直到河口的上中下游地带的地下水与地表水系统，流域中由河流串联起来的湖泊、湿地、水塘、沼泽和洪泛区。广义水文系统又与生物系统交织在 一起，形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为生境的组成部分，形成对于水域生态系统的正负影响。水域生态系统受到胁迫时，需要对于各种胁迫因素 之间的相互关系进行综合、整体研究。如果仅仅考虑河道本身的生态修复问题，显然是把复杂系统简单割裂开了。

其次，必须重视水域生 境的易变性、流动性和随机性的特点，表现为流量、水位和水量的水文周期变化和随机变化，也表现为河流淤积与侵蚀的交替变化造成河势的摆动。这些变化决定了 生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。生态系统的变化范围从生境受到限制时期的高 度临界状态到生境扩张时期的冗余状态。

再者，要考虑生境边界的动态扩展问题。由于动物迁徙和植物的随机扩散，生境边界也随之发生 动态变动。Gosselink(1990)在研究水域生态系统物种管理的尺度问题时认为，对于给定需要修复的物种，考虑的范围应是这个物种的分布区 【9】。举例来说，为便于理解，可以借用“流域”这个概念，比如一个地区野鸭的种群也有一个“鸭域”。所谓“鸭域”的范围应该包括物种个体在恶劣的条件下 迁徙到的任何地方以及支持此物种的生态系统。这个范围的边界，应划定在某特定物种经常利用的一个很大的空间内。如果进一步扩展，还应该包括所谓“临时生 境”，指在自然界对于物种产生胁迫的时期，成为该物种的避难所的地区。如果这个地区有若干种标志性动物，那么物种管理的范围边界将是这些物种“域”的包络 图。另外，还要考虑流域之间的协调问题。考虑到河流生态系统是一个开放的系统，与周围生态系统随时进行能量传递和物质循环，一条河流的生态修复活动不可能 是孤立的，还需要与相邻的流域的生态修复活动进行协调，

最后，河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过 程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。需要对历史资料进行收集、整理，以掌握长时间尺度的河流变化过程与生态现状的关系。河流生态修复是靠时间作工作 的。有研究指出，湿地重建或修复需要大约15到20年的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备，同时进行长期的监测和管理。

需要说明的是，对于规划、评估、监测这些不同的任务，工作对象的空间尺度可能是不同的。监测工作应该在尽可能大的尺度内进行。比如修复一块湿地以吸引鸟 类，经过一年或者更长的时间均告失败。这就需要考虑是否有质量更好的生境吸引了候鸟而改变了它们的迁徙路线，监测工作可能在大陆的范围内开展。而评估工作 可能在跨流域的尺度上进行。规划工作的尺度可能是流域或河流廊道。所谓“河流廊道”（River corridor）泛指河流及其两岸与 生物栖息地相关的土地，也有定义其范围为河流与对应某一洪水频率的洪泛区。至于河流修复工程项目的实施，一般在关键的重点河段内进行。

5．反馈调整式设计原则

生态系统的成长是一个过程，河流修复工程需要时间。从长时间尺度看，自然生态系统的进化需要数百万年时间。进化的趋势是结构复杂性、生物群落多样性、系统 有序性及内部稳定性都有所增加和提高，同时对外界干扰的抵抗力有所增强。从较短的时间尺度看，生态系统的演替，即一种类型的生态系统被另一种生态系统所代 替也需要若干年的时间，期望河流修复能够短期奏效往往是不现实的。

生态水利工程设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求 最终形成一个健康、可持续的河流生态系统【10】【11】。在河流工程项目执行以后，就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期 的目标发展，可能出现多种可能性。最顶层的理想状态应是没有外界胁迫的自然生态演进状态。在河流生态修复工程中，恢复到未受人类干扰的河流原始状态往往是 不可能的，可以理解这种原始状态是自然生态演进的极限状态上限。如果没有生态修复工程，在人类活动的胁迫下生态系统的进一步恶化，这种状态则是极限状态的 下限。在这两种极限状态之间，生态修复存在着多种可能性。针对具体一项生态修复工程实施以后，一种理想的可能是：监测到的各生态变量是现有科学水平可能达 到的最优值，表示生态演进的趋势是理想的。另一种差的情况是，监测到的各生态变量是人们可接受的最低值。在这两种极端状态之间，形成了一个包络图。一项生 态修复工程实施后的实际状态都落在这个包络图中间。

意识到生态系统和社会系统都不是静止的，在时间与空间上常具有不确定性。除了 自然系统的演替以外，人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整。这种不确定性使生态水利工程设计不同于传统工程的确定性设计方法，而是一种反馈调整式 的设计方法。是按照“设计－执行（包括管理）－监测－评估－调整”这样一种流程以反复循环的方式进行的。在这个流程中，监测工作是基础。监测工作包括生物 监测和水文观测。这就需要在项目初期建立完善的监测系统，进行长期观测。依靠完整的历史资料和监测数据，进行阶段性的评估。评估的内容是河流生态系统的结 构与功能的状况及发展趋势。常用的方法是参照比较方法，一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较，一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比 较。评估的结果不外乎有几种可能：1）生态系统大体按照预定目标演进，不需要设计变更；2）需要局部调整设计，适应新的状况；3）原来制定的目标需要重大调整，相应进行设计。

在反馈调整式设计过程中，提倡科学家、管理者和当地居民及社会各界的广泛参与，通过对话、协商，以寻求共同利益。提倡多学科的交流和融合，提高设计的科学性。

Design Principles of Eco-hydraulics Engineering

Abstract :The concept of eco-hydraulic engineering is proposed.

It integrates the technology of hydraulic engineering with ecology.

Based on the analysis of stress of hydraulic engineering on river

ecosystem the requirements for ensuring healthy ecosystem and

sustainable development for river are suggested.These requirements

include the principles in five scopes: engineering safety and

economy， spatial heterogeneity of river morphology， self-design

and self-restoration of ecosystem， landscape scale and integrated

river ecosystems restoration and design methodology process based

on feedback and adjustment.

参考文献

【1】董哲仁，水利工程对生态系统的胁迫[J]，水利水电技术，2003年7期，

P1-5

【2】 ASCE River Restoration Subcommittee& nbspon Urban Stream Restoration，

Urban stream Restoration[J]，Journal of Hydraulic Engineering ASCE，

July 2003， pp 491-493

【3】董哲仁，生态水工学的理论框架[J]，水利学报， 2003年第1期P1-6

【4】董哲仁，河流形态多样性与生物群落多样性[J]，水利学报，2003年第11期，

P1-7

【5】Odum， H. T. 1989. Ecological engineering and self-organization[D].

Pages 79-101. In: W. J. Mitsch and S. E. Jorgensen， eds.， Ecological

Engineering: An Introduction to Ecotechnology. Wiley， New York.

【6】 Mitsch W. J.& Jorgensen S E.， Ecological Engineering and Ecosystem

Restoration[M]. PP 134-137， Published by John Wiley& Sons， Inc.，

Hoboken， New Jersey， 2004

【7】董哲仁，荷兰围垦区生态重建的启示[J].中国水利，2003年11A期，P45-47

【8】O’Neill， R.V.， D.L.DeAngelis， J.B. Waide， and T.F.H.Allen. 1986.

A Hierarchical Concept of Ecosystems[M]. Princeton University Press，

Princeton， NJ.153pp

【9】Gosselink，J.G.， 1990， Landscape Conservation in a forested Wetland

Watershed[J]. Bioscience 40:588-600

【10】 Mitsch， W.J. and J.G.Gosselink. 2000. Wetland[M]， 3rd ed. Wiley，

New York.920pp.

【11】董哲仁河流生态恢复的目标[J].中国水利，2004年第10期，P1-5

篇6

前言：我国是水利大国，水资源极为丰富，在没有进行水资源的科学利用时，不受控制的水不但不会为社会的发展提供有力支持，甚至造成灾害。通过对水利工程的建设，我国逐渐加强了对自然水资源的利用，为社会生产和经济发展都带来了极大的益处。水利工程在建设中需要从多方面考虑建设效益的问题，这样才能够保证该工程建设的科学性。水利工程的建设主要是以对自然状态下水资源的科学利用为主要目的，但是在建设的过程中出现问题就会降低工程建设对社会进步的收益，这就要求在现代水利工程的设计中，需要根据社会发展的新需求，对设计要求进行调整，以保证水利工程能够充分发挥出其经济效益和社会效益。

1、水利工程设计的重要性

水利工程在人类的发展过程中起着十分重要的作用，不仅保障着人们的生命和财产的安全，同时也为经济发展起到了积极的推动作用。水利工程的建设，使人们在防洪、灌溉、发电、供水、航运、养殖和旅游等众多领域都享受到了水利工程所带给我们的安全作用和经济作用。同时，水利工程建设可以有效的均衡不同地区水源的问题，从而促进植被和生物的生长。进行水利工程建设，能够使人类与水实现和谐相处，使水利工程在服务过程中保证了生态系统的平衡发展，这也是未来水利工程发展的趋势。

2、水利工程设计的原则

2.1以人为本的原则

现代水利工程设计应以人为本，以人为中心，以工程安全为基础，做到人与自然和谐统一，设计者应该把更多的情感融入到自然生态环境中去，从而营造出高品位的景观和环境。

2.2安全第一，经济合理的原则

现代水利工程是一种综合性、系统性工程，水利工程应满足防洪、供水、发电、航运、旅游等要求，还应考虑生态环境的可持续性。现代水利工程的设计应满足相关的规范要求，确保水利工程设施的安全性、稳定性和耐久性。现代水利工程设计应遵循风险最小和效益最大原则，做到经济合理。例如现代城市环境水利工程的设计，除应满足一般的防洪要求外，还是城市的重要景观，工程建成后将会有大量的游人进入，因此，在工程设计中既要满足人们亲水、嬉水的要求，同时还要确保人们的生命安全。

2.3坚持生态化和自然化的原则

以人与自然和谐统一始终是可持续发展的长远设计主题，在保护原有自然景观和遵循自然规律的基础上，考虑工程、景观以及生态要求的条件下，充分发挥自然环境优势，采取因地制宜，将自然景观和人文景观高度结合，体现人与自然的融合。

2.4人工景观与自然景观相结合的原则

人工景观设计是现代水利工程的重要内容，景观设计应当充分考虑原有天然景观的类型、分布和特点，将人工景观与天然景观融为一体，真正体现人与自然和谐相处设计理念。

2.5合理利用水资源的原则

作为城市景观的现代水利工程，要保证工程景观功能的正常运行，蓄水是实现这一功能的重要手段，因此，在设计时应充分考虑水资源的合理利用，从而减少水资源的浪费。

3、现代水利工程设计要点

3.1采取设计监理体制

要想从根本上提高水利工程设计审核工作的有效性，就必须在工程设计中，采取设计监理体制。采取设计监理制，则能够对设计的整个过程实施有效的控制及监控，促进设计方不断改进自身设计水平，提高自身设计能力，保证工程质量。从而能够在工程设计中，能够对工程设计工作的全过程实施动态跟踪、监理，从根本上控制工程设计的质量，提高设计工作的效率。

3.2注重美学研究，营造景观工程

水利工程设计应重视美学研究与景观设计，这将会给水利工程带来良好社会、经济和环境在内的综合效益。人类已经从原始水利阶段、工程经济水利阶段进入生态经济水利阶段，水利工程的设计必须与维护生态和保护环境相协调。

3.3注重科学性和可持续性

在进行工程设计之前，工程的设计单位及设计人员必须对工程所处区域的生态环境进行全面、细致的研究，保证在设计的时候可以通过相应的方法策略解决好工程与环境协调这一问题，保障资源利用的合理性。设计人员必须摒除传统世俗的审美及评判标准，避免病态空间的构建和国务装饰问题的发生，在减少视觉污染的同时，使整个工程设计的科学性和可持续性得到有效提升。

3.4生态及美学因素

水利工程设计要对各种生态环境理论和相应的生态技术进行充分的考虑与运用，以便于实现对水量和水质科学配置的同步化，将工程设计与生态环境设计进行有效结合。在保护生态环境的同时，将工程结构的建设与环境相结合，充分利用环境因素，将水利工程的建设的应用变得更加现代化和实用化。

3.5凸显文化品味和文化内涵

不同于传统的水利工程建设，现代水利工程从某一角度上看已经成为城市景观的组成部分，其文化品味与城市的品味结合在一起，水利工程设计的文化品味和文化内涵能够有效提升城市的文化气息。因此在工程设计的过程中，设计人员需要对城市的人文风俗、自然文化等进行相对深入的了解和感知，以便于通过相应的建筑小品、景观和水域等的布局与规划，使整个水利工程的文化品味与城市的文化气息融合在一起。

3.6设计中要强化质量管理，确保整个设计质量水平

设计单位在进行管理时，要树立质量管理理念，将质量问题当做最根本的问题看待。紧紧围绕着顾客需求进行设计，不断提高项目设计质量，通过全方位质量控制来推动发展。设计单位在编制施工组织的过程中，要尽量做到具体详尽，为施工单位的工作提供完整可靠的信息，以防后期阶段发生一些本来可以避免的纠纷。与此同时，编制的概算也要尽可能完整以及准确，关于项目单价的确定，要结合当地的具体实际进行计算，这样才能使工程造价得到有效控制。

3.7加强施工的机制和观念创新

项目施工管理创新方案确定组织机构，明确了母、分公司的体制，并相应建立起了现代企业管理制度，创新的方案基本具备了。但这一方案的有效运行还需要有创新的机制，方能使这一创新方案具有极强的生命力。创新的机制就是要使项目经理部及分公司不断增强市场的竞争能力，牢牢占有自己的市场，不断开拓和占有潜在的市场。项目施工管理不断创新的关键是企业高层管理者给予足够的重视，加大人才的培养、引进和凝聚，切实加强创新意识，以创新的思维方式对企业进行管理，即以市场的需求为出发点，要深刻认识项目施工管理创新的紧迫性、重要性、艰巨性和长期性。施工企业应将项目施工管理的创新放在企业发展战略的高度上来定位，并将创新工作切实落到实处，要根据时代要求和遵循创新原则去提出创新方案。

4、结语

总而言之，水利工程设计工作是保证水利工程可以顺利进行的基础，也是保证水利可以获得更多的经济效益的保证。水利工程在进行施工的时候，安全是非常重要的，这就需要在进行工程设计的时候对工程的细节也进行很好的控制。水利工程的设计工作可以受到很多因素的影响，在设计的时候要能够克服出现的问题，保证水利工程设计工作可以顺利完成。笔者衷心希望，以上关于对我国现代水利工程设计的探究能够被相关负责人合理的吸收和采纳，进而更好的发挥水利工程的作用，为我国人民群众谋福利。

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中图分类号：TV文献标识码： A

水利工程建设是国民经济发展的一项基本内容，对于推动农业、水利水电以及社会经济等方面都具有很大的作用。同时，水利工程属于一种改造自然的工程，其影响了自然河流的多样性、流动性以及连续性，会在一定程度上影响河流生态系统的自然发展状况，在当前自然生态环境恶化加剧的形势下，如何协调水利工程发展需求和自然河流生态环境之间的关系就显得尤为重要。

1工程安全性和经济性原则

生态水利工程是一项综合性工程，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运等需求，也要兼顾生态系统的可持续性。生态水利工程既要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的工程设施必须符合水文学和工程力学的规律，以确保工程设施的安个、稳定和耐久性。工程设施必须在设计标准规定的范围内，能够承受洪水、侵蚀、风暴、冰冻、十旱等自然力荷载

对于生态水利工程的经济合理性分析，应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握，生态水利工程往往带有一定程度的风险，这就需要在规划设计中进行方案比选，更要重视生态系统的定期定点监测和评估。

2 河流形态的空间异质性原则

一个地区具备空间异质性，是指在这个地区的空间中，可以存在着多种不同种类的生物物种，这就意味着该地区的生态环境状况良好，有利于自然生态循环的发展。若该地的空间异质性较差，就会降低生物群落的多样性，使得生物物种减少，生物群落密度变小，这自然就会使生态系统环境恶化。为此，在进行水利工程的设计中，必须要考虑到河流形态的空间异质性。

目前，很多大型水利工程建设都对自然河流的生态系统造成了不同程度的破坏，这不仅会使河流中的生物物种减少，也会引起水质变化，继而造成严重的环境破坏。为了改变这种情况，除了要加强人工种植或养殖来增大生物群落的多样性，还要做好生态水利工程建设的设计工作，尽可能地保持河流的原始面貌，保存其自然空间的异质性，降低人工水利工程对生物群落多样性的不利影响。

3 生态系统自设计、自我恢复原则

生态系统可持续发展，指的是生态系统自身组织功能的表现形式，即生态系统的自组织。自组织的意思是指某个系统按照相互默契和相互协调的原则，各自尽其自己的责任做好分内之事的同时又能和对方形成协调的有序结构。生态系统自组织的主要机理是指系统中物种的自然选择，即生态系统之内的物种或者某些与该生态系统有一定友好关系的物种，在自然环境下寻找到能够为自己提供相应的能源和资源，并适合自己生存的自然环境。因此，在进行生态水利工程设计时，一定要遵循生态系统的自组织原则，不要试图人为地去对自然环境进行改变甚至是控制，而是要利用生态系统的自组织和自设计的功能，让海洋生态系统或者江河生态系统中的物种对其生存环境进行自然选择，以求实现人与自然和谐共生的最终目的。在设计一项生态水利工程时，都要将这一原则考虑进去，尊重河流和物种的自然属性和自然选择，从而制定和寻找到最佳的生态水利工程设计方案。

4 景观尺度及整体性原则

河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长时期和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和局部范围内进行。小范围的生态修复小但效率低，而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或河岸植被。

一般来讲，景观尺度由空间尺度与时间尺度两部分构成。在河流生态修复过程中，由于水域生态系统是一个极其复杂的生态循环系统，其并不单单指河流中的生态系统，还包括其周边或其他相关的生态系统，这些水文系统与生物系统相互交织，共同决定了水域生态系统的稳定。因此，在对河流水域生态系统进行修复时，必须要从整体空间考虑，协调进行修复。

5 反馈调整式设计原则

生态水利工程规划设计主要是模仿成熟的河流生态系统的结构，力求最终形成一个健康、可持续的河流生态系统。在河流工程项目执行以后，就开始了一个自然生态演替的动态过程。这个过程并不一定按照设计预期的目标发展，可能出现多种可能性。

除了自然系统的演替以外，人类系统的变化及干扰也导致了生态系统的调整，这种不确定性使生态水利工程设计不同与传统工程的确定性设计方法，而是一种反馈调整式的设计方法，是按照“设计―执行(包括管理) ―监测―评估―调整”这样一种流程，以反复循环的方式进行的。在这个流程中，监测工作是基础。监测工作包括生物监测和水文观测，评估的内容是河流生态系统的结构与功能的状况及其发展趋势。常用的方法是参照比较方法，一种是与自身河流系统的历史及项目初期状况比较，一种是与自然条件类似但未进行生态修复的河流比较。

6结语

本文主要论述分析了在生态水利工程建设的设计中应当遵循的几种设计原则，这些设计原则是从保护河流生态系统环境出发的。不可否认，水利工程建设对于改造自然，提高社会生产水平有着重要意义，但在兼顾社会发展的同时，也必须要注意到水利工程建设对生态环境的影响，以促进人与自然的和谐相处，共同发展。

参考文献

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1概述

生态水利工程是水利工程中的重要分支，主要结合可持续发展理念，研究为满足人们需求，确保生态水域健康，对水利工程技术进行合理运用。不只是采用传统建设理论，还要恢复建设完成的水利工程生态，时刻关注对河流生态性的修复。严格遵循生态水利工程规划设计原则，对生活环境不断改善，进而有力促进经济社会的发展。

2生态水利工程

2.1生态水利工程内涵。水利工程在传统中是由水文、水力及结构力学等多个学科组成比较完整的工程力学体系。不仅对人类行为影响水域的程度提高关注程度，也对人与自然的和谐发展更加重视。有机结合环境工程及生态理论，进而形成具有较强综合性的跨学科领域体系。

2.2生态水利工程分类.在实际中根据水利工程用途，可将生态水利工程分为农田及防洪水利工程两类，如小浪底是农田水利工程，三峡工程是防洪水利工程。

2.3生态水利工程特点。生态水利工程所需建设经费较多，相对于普通水利工程，具有较长工期、较大建设规模及难度等特点，具有不确定的经济和生态效益。生态水利工程与环境具有比较密切的关系，不管是对生态环境、气候及经济社会发展，水利工程对其的影响都很大，其相互作用难免存在不足之处，但在水利工程规划过程中，应充分发挥水利工程的优势，重视其不足之处并尽可能采取有效措施予以消除。其综合性与系统性特点使水域之间产生一定的联系，也具有一定制约，使水利工程与经济发展建立联系。

2.4河流生态系统对水利工程的影响。在社会生产中，水利工程对于社会及经济发展都具有重要推动作用，但在建设过程中不可忽视水利工程破坏生态环境的程度。使河流连续性、多样性及流动性的到一定程度的改变，也改变了水域水深、水温、流速等情况。针对破坏生态环境的水利工程应予以高度重视，在建设中应满足社会经济及生态环境的实际需求，从而确保水域环境的可持续发展。

3生态水利工程规划原则

一是反馈调整式原则。水利工程修复所需时间较长，生态系统成长比较漫长，但针对不同情况，生态系统也需不同的恢复时间，若时间较短恢复河流生态是无法实现的，若时间较长，生态系统结构在进化中将增加复杂性及多样性，在一定程度上使稳定性增加，对外抵抗力也明显提高。通常生态水利工程设计原则应实现对较为成熟的自然界河流生态体系尽可能模拟后，再建设水利生态系统。投入建设的水利工程已实现生态系统的自然演替，但其发展可能不是按照设计计划进行，可能向着可能性较多的方向发展。通常外界对最高层不能胁迫是最理想的演替，但在实际中，若对生态系统的恢复施工中，难以避免受到很多因素的影响。自然界生态系统演替是以不受干扰的状态为上限，若没有修复水利生态工程，系统将不断恶化甚至不能修复，这是生态系统演替过程中的下限。在两个极限之间，生态系统恢复存在的可能性较多。任何生态恢复系统都无法恢复到最佳的自然生态状态，只能尽可能减少所受的危害，使其发展向着良好的生态方向。生态系统与社会系统不管是在时间还是空间上，都存在不断变化性。不仅系统逐渐更替，生态系统状态也会受到人类行为状态的干扰。生态水利工程设计受这种非静态特征的影响，与传统工程设计方法存在明显差别，采用反馈调整式设计原则，遵循设计—执行—监测—评估—调整的流程。监测是基础，在监测工作中水文及生物监测是主体。因此建立的监测系统在确立项目时应完善，将监测贯穿项目施工的整个过程。在阶段性评估中善于应用数据集资料，实现预期评果。评估对象主要是河流生态系统结构或功能，主要采用参照比较法进行评估。该方法应用便捷，具有较高的效率及较广的普及性。二是景观尺度及整体性原则。以长远的发展观点而言，尽竟可能选择具有较大尺度的景观区域开展河流生态修复规划与管理，基于可持续发展理念，若选择较小尺度，短期内在局部分散的范围内进行，不具有较高的效率及较高的成功率。但若在较大尺度的景观上修复生态河流，可明显提高工作效率，实现预期良好的目标。此外，还应严格遵循整体性原则，将生态系统结构功能作为关键，深入了解生态系统中要素之间的关系，有针对性的提出河流生态系统修复方法，对水域和生态环境特点提高重视。对动态扩展的生境边界予以充分考虑，因迁徙的动物和随机扩散的植物将动态影响生境边界的变化。控制好修复河流生态的时间尺度，由于都需要较长时间，更要做好充分准备。三是生态系统自设计与恢复原则。生态系统的典型特点就是自组织功能，生态学采用自组织功能对丰富的物种分布进行解释，可证明对时间变化食物网也不断变化。生态系统可持续性是其自组织功能的主要表现，物种以自组织机理为自然选择，物种与生态系统具有比较和谐的关系，能够接受自然选择考验，对适应其发展的良好环境也能找到。基于此情况，生物环境对具有足够繁殖数量的种群提供相应支持。自组织功能原理类似于达尔文进化论，只是在研究尺度方面存在差别。四是经济性与安全性原则。分析经济效益应掌握风险不断降低，逐渐获得更大效益的原则。因随机性是水域环境生态系统演变的一个主要特点，这在一定程度上对于生态水利工程规划的风险性具有决定性作用，需要在初选生态水利工程方案过程中进行比较研究，注重长远利益，高度重视评估监测水域生态环境。还要将投入的经费不断降低，对生态系统恢复力充分利用，获得较高的经济和生态效益。生态水利工程不只是满足可持续发展要求，还要满足人们具体要求，使生态水利工程达到耐久性、安全性、稳定性，与客观的科学发展规律相符。

4结论

综上所述，作为新兴学科的生态水利工程，其目标是实现社会经济发展与自然环境的平衡。因此在实际施工过程中，严格遵循有关原则，实现人与自然的和谐统一。只有不断吸取先进的技术并提高创新性，才能有利促进生态水利工程建设的发展，为农业发展发挥十分重要的作用。

作者:周林 单位:五常市供水公司

参考文献:

[1]邵蕾，李丽.浅谈生态水利工程的规划设计基本原则[J].民营科技，2013，11.

[2]禹博.论生态水利工程的基本设计原则[J].河南水利与南水北调，2014，10.

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中图分类号： F323.213 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2017.06.029

农村水利灌溉工程不仅在旱季能用来灌溉农作物，还能在雨季排洪抗涝，如何做好农田水利灌溉工程，规划设计好取水方式尤为重要，本文就农田水利灌溉工程的规划设计做细致分析。

1设计标准

河流的径流量会随一年四季的变化而持续处于变化之中，同时农作物对应的种类以及种植面积都将会发生较大的改变，这种改变将造成灌溉用水量的大幅度变化。因此，灌溉工程既要保证规划设计的标准，也要保障规划设计的科学性，又要满足灌溉用水量随气候和灌溉面积的变化而变化。目前，我国的灌溉设计最常见的有以下两种：

灌溉设计保证率，首先应该调查当地灌溉工程的规模，清楚当地农作物的种植种类，最重要的是当地的水源情况，这些是确定灌溉设计保证率的关键因素。

抗旱天数，了解当地的气候条件，确定旱季的时间周期，摸排了解灌溉设施的供水能力，保证满足农作物的供水需求，才能确定抗旱天数。

2灌溉渠系的规划设计

2.1总体规划布局

要结合当地的水资源、地势、发电能力、饮水情况等诸多方面的因素，系统地做出合理的统筹规划，因地制宜做出科学的规划设计，实现更好的管理和工程高效施工。做好农田水利灌溉渠系规划设计。

2.1.1利用地形优势 旱季是灌溉农作物的关键时期，要达到自流灌溉的要求，首先要把灌溉渠道布置在地萁细叩牡胤剑以便提高水的流速，实现自流灌溉。到了雨季，排洪抗涝是首要任务，排水沟渠的布置要选择地势相对低的地方，便于农田内多余水量的排出，达到排洪抗旱的目的。由于排水的地势较低而灌溉渠道的地势较高，所以要分开修建。为了不影响全局基础又能有效照顾到局部，所以采取小片灌溉的方式是针对局部高地，采取小片提排的措施是针对局部洼地。在进行渠系布置时，尽量直、整、齐，减少交叉建筑物，这样可以节约渠系规划的成本。

2.1.2安全是主要原则 在农田水利灌溉工程施工过程中，保证安全是否顺利完成农田水利灌溉工程的前提，要做到减少挖方，尽量减少高填方，避免存在难工险段。在地形为山丘时，为避免渠道被破坏，在渠道布置时要尽可能避开小溪和河流，选择透水性极低甚至不透水的土质地带。避开风化岩石层，在满足灌溉要求的同时做好排洪、泄洪的措施。

2.1.3综合利用 因各个地方地势条件不同，在山丘进行渠道布置时，首先要考虑水源和供电设施，提高水土资源利用率，真正实现多种用途和一水多用。使用集中落差的渠道布置方式是最可行的，如果在平原地区，地势较为平坦，基本没有太大的起伏和落差，灌溉模式可以选择河井相结合的方法。

2.2干、支渠的规划设计

结合当地的地形地貌对灌溉渠道的干、支渠进行有效的规划设计。对平原灌溉区的干、支渠规划设计进行系统的分析。平原地区耕地面积多，地势广阔，结合平原的地势情况和旱涝具体严重程度，对平原地区干、支渠的规划与设计做出行之有效的安排和部署。

3取水方式与规划设计

灌溉水源决定灌溉取水方式，在农田水利灌溉工程规划和设计中确定好取水方式非常重要。根据灌溉水源的地势等因素，有以下两种灌溉方式，即自流灌溉和提水灌溉。自流取水灌溉是以河流作为水源，进行有坝取水和无坝取水。在进行取水方式的设计时要考虑开渠建闸，引水地点水位的高低、地点和引水口的长度，方便农民对农田进行灌溉，同时还能节约工程成本。

3.1无坝取水

是否需要修建水闸是进行无坝取水的关键所在。如果不修建水闸，会使引水口无法控制水流量和流速，导致渠道在水的冲击下损坏，严重的还会淹没农田。需要结合实际情况来决定是否需要修建水闸，将引水角度掌握在30°～45°之间，这个角度能保证水流相对平稳流入渠道，引水口能够承受相对大的引水量。

3.2有坝取水

3.2.1溢沙坝 通过拦截河流提高水位，可以将雨季多余的水量排出。

3.2.2进水闸 进水闸是引水灌溉的根本，可以有效控制进水量，不让多余的水流入。

3.2.3排沙闸 泥沙流入渠道会造成渠道堵塞，排沙闸的作用就是有效防止和控制泥沙流入渠道。可以考虑修建沉沙槽、沉沙池等防止泥沙的设施。

3.2.4防洪堤 防洪堤的主要作用是在雨季防洪，保护城镇居民的人身安全和财产安全，平时还可减少拦河坝对上游的损失。

4结语

随着我国农业经济的不断发展，兴修农田水利灌溉工程是大力推进农村发展农业经济的基石，是“功在当代，利在千秋”的惠民工程。要综合实际情况，建设科学合理的农田水利灌溉工程，造福百姓，让更多的农民受益，从而提高我国的农业经济水平。

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目前我国在水利工程建设上，已经慢慢地倾向于生态型的水利工程建设，开始更多地关注水利工程的水域生态问题，并往可持续方向发展，将水利工程与环境立法、资源管理以及生态产业相结合，加强对生态系统的保护，提高水利工程的生态建设。

一、水利工程对生态系统的影响

随着经济的发展，人们对水利工程的建设也越来越重视，除了对经济和社会所产生的作用，同时人们也观察到水利工程对生态环境所带来的影响，尤其是对河流生态系统的破坏。水利工程的修建改变了河流的流动性、多样性以及连续性特点，改变了水域的水文规律、水深、水温、流速以及河流的水流边界等，这些改变都会严重影响到河流的生态系统。对此，在未来的水利工程建设中除了要考虑其经济效益以外，还要考虑到生态系统的需求，有效地结合二者，使水利工程在满足人们需求的同时，还符合生态系统和可持续发展的需求。

二、生态型的水利工程

目前，水利工程的基础学科是水文学和工程学两大类，所设计以及研究的对象主要是水文系统，对于存在的未来风险以及生态系统的现状往往容易忽略。对此，很多的企业为了在水利工程建设上取得更好地发展，有效地将水利工程学与生态系统相结合，根据生态系统的理论知识，来完善和改进水利工程的设计，从而使一种新水利工程出现，也就是生态型水利工程。生态型水利工程中不仅可以满足人们的需求，同时还可以促进经济的可持续发展，修复河流的生态系统。

三、水利工程的生态设计原则

（一）水利工程的经济性和安全性原则

由于生态型的水利工程属于综合性很强的水利工程，它不仅要满足人们的需求，比如灌溉、防洪、发电、航运以及供水等需求，同时还具有生态系统的功能，能够促进水利工程可持续发展。对此，生态型的水利工程必须要符合水利工程学和生态学原理，符合工程学和水文学的要求，具有一定的稳定性、耐久性以及安全性等特点，严格按照要求来设计水利工程设施，并将其规范，使其能够承受干旱、冰冻、洪水、风暴以及侵蚀等自然力的荷载。同时根据河流的具体地貌特征进行横纵断面的设计，在设计时还要考虑到河流的冲刷、侵蚀以及沙泥的运输等特点，按照河流的变化趋向进行研究，从而提高生态型水泥工程的耐久性。

认真分析水利工程中的合理性和经济性，按照获取最大效益，降低风险最小的设计原则。由于在水利工程中，往往存在很多潜在性的风险，这些风险都是难以预测和把握的，所以在进行设计规划的时候，可以将方案进行类比，择优选择，并做好工程项目的检测和评估工作，充分利用河流的生态系统的规律，促进水利工程的生态发展。

（二）生态系统的自我恢复和设计原则

在生态系统中，所呈现的可持续主要通过其自组织功能才得以表现的，而物种的自然选择则是通过自组织的机理来进行的，简而言之，就是在生态系统中与之较为友好的物种，同时在一定程度上能够承受来自自然选择的考验，并找到适合的环境和相关的能源。

在水利工程生态设计上运用这个自组织原理的时候，由于传统的水利工程与生态型水利工程在本质上存在着一定的差异，尤其像大坝这些较大的人工建筑物的设计是一项确定性的工程项目，所有关于建筑的资料和信息都是在人员掌控之中，并最终按照人们的预期目标进行设计。而生态型水利工程的设计则属于一种指导性的工程设计，当然也可以算得上是一种辅设计，通过生态系统的自组织和自设计功能，对于物种进行自由的选择，构建一个合理的结构，从而实现生态型水利工程的设计。

我国传统的水利工程设计主要是控制自然河流，而生态型的水利工程设计则是在设计的时候，放弃对自然界的控制，树立一个全新的设计观念，要学会善于利用自然界，有效地利用生态系统中的宝贵财富，使设计呈现出一种人与自然的和谐状态。但是必须要注意的是，在地球上是不存在相同河流的，每条河流都有属于它自己的特点。对此，在进行生态型水利工程设计的时候，一定要根据当地的实际情况，充分利用每条河流的自身特点、美学价值以及自然属性，制定最佳的设计方案。

在自设计理论中，其适用性主要还是根据具体的实际情况来进行的，根据生态系统中的水质、土壤、水量以及地貌等因子，同时还要考虑生物的密度、种类以及生产力等因素来进行自设计。充分利用自设计的理论知识和乡土种，在采用外来物种的时候，一定要进行严格的检查和审核，避免其他物种对生态系统的破坏。

（三）河流的空间异质性原则

如果一个地方的空间异质性较高的话，则说明该地可以制造很多的小生境，使很多的物种能够共存。相反，如果这个非生物环境比较单调的话，势必会造成物种的下降，从而导致生物物种的比例、密度以及性质等都会出现变化，在一定程度上导致生态系统的退化。目前在一些规模较大的工程建设中，由于人员活动较多，很容易导致河流的渠道化和不连续性，造成河流的生态环境变得单一化，退化其生态系统。建立生态型水利工程主要是为了提高和恢复该地的生物种类的多样化，而不是简单的进行植被种植或者是引进一些其他物种。对此，在进行水利工程的生态设计的时候，首先要做好其河流空间异质性的提高工作，符合当地河流的地貌原理，为生物物种的恢复提供一个条件。

（四）水利工程的整体性和景观尺度

在进行水利工程生态设计的时候，必须要对河流的生态恢复进行管理和规划，以可持续发展为基础，具有大景观尺度和长期性。在大尺度景观上进行的河流修复工作，其效率要比在小尺度景观上的效率要高得多，同时其成功率也相对地较高。生态系统的整体性主要是从其功能和结构上出发的，通过对生态系统中各要素之间相互作用的掌握，制定一个全面的、整体的方案。在水利工程中其景观尺度主要包含两个方面的内容，一个是时间尺度，一个是空间尺度，由于水域的生态系统是一个较为复杂的大系统，其中包含了很多其他系统，比如生物系统、水文系统等，由于这些系统相互作用并联系在一起，形成了一个巨大的自然河流水域生态系统，而水利工程的设计必定会给这个生态系统造成一定的影响。对此，在进行水利工程生态设计的时候，一定要对在工程实行过程所产生的负面影响进行研究和分析，同时还要根据当地的水域特点，构建一个开放系统，增强水利工程与周围生态环境的联系，加强流域之间的交流，提高其修复活动，并协调好其管理工作。

结束语

综上所述，要想做好水利工程的生态设计工作，必须要将水利工程学与生态学进行有效地结合，根据工程周围的环境以及河流特点进行全面的规范和设计，同时还可以借鉴其他国家优秀的设计方案和经验，从实际情况入手，构建一个合理的科学的生态水利工程，促进我国水利工程事业的发展。

参考文献：

[1]王光林.试论生态水利工程的基本设计原则[J].中国科技博览，2012，（9）