绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇生态工程论文范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。
第二,水利工程在施工过程中会对该区域的地理环境产生影响。土壤的品质会被改变,一系列地理因素会在施工中被改变。水利工程可以利用间坝蓄水与打通河道等一些手段来确保当地的农用田地正常使用,避免了一些自然灾害对其的负面影响,洪涝干旱等会造成非常大的破坏。雨水可以让土壤中水分充分互补,实现自我调节,这样很大程度上来使当地的土壤肥沃的程度得以加大。当水利工程施工完毕后,由于上游存在很多的泥沙以及其他沉淀物,水库的水位会有所上升,进而致使附近的地下水位也上涨,以此为基础,环境就要发生变化,如气温的上升导致水快速蒸发,水库周边土壤的含水量会增加,这样土壤盐碱化的现象就容易发生。
第三,水利工程实施中必然会对周边居民产生噪音污染,一般来说水利工程的实施地点在山区等地,在施工过程中需要进行路段的爆破和挖填等工作,不可避免的带给居民噪音困扰,影响人们的日常生活。第四,水利工程带来的环境问题,同时对当地居民也产生影响。水利工程还会对当地的空气质量有一定影响,这是因为施工中会使用一些材料,如石灰、水泥,这些基础的建筑材料在使用的过程中会根据山地的地貌特征有一定形变和挥发,这样就会对空气质量有影响。
2.水利工程中的环境措施
2.1准备前期工作在工程施工开始之前,施工单位要开始准备工作,对现场进行勘察和数据的收集工作都在其中,除此之外还要进行地质机构的考虑,自然资源的因素也要算在内,之后进行规划,规划要有科学性,要能改善周围的生态环境,尽可能的降低负面影响。
2.2增强环保意识环保意识要被提高,这是新时期对人们发展经济的新要求,施工单位要有环保意识,督促施工人员在是施工过程中也要注意环保观念,要把环保的理念渗入每个环节。施工中要把污染的风险降到最低,维持社会效益与生态效益的同时发展,不能偏激的倾向一面。再者,对开山炸石等方式则是能免则免,这样能有效的减弱噪音,施工后的废水在处理后才可以排放,不能直接排放,从而全方面的对环境污染的问题进行有效实施。
2.3完善监督管理制度建立一个监督管理制度,这是任何一项工程顺利实施的保证,施工单位要建立对于生态工程系统的管理制度。对工作人员的工作方法、行为进行约束。此外,生态补偿的机制要被建立,提前预测水利工程对周边环境造成的潜在问题,预防的工作要坐在前面。水利工程中的生态工程要坚持可持续发展战略,从而使生物资源减少的情况得到缓解,对周边的生态环境的影响要降到最低。
2.4生态工程系统的建立生态工程系统的建立可以减少水利工程在实施过程中对生态环境的影响和破坏。该系统的建立要考虑工程效益和生态效益,在此基础上对水利工程的施工单位要进行规范,施工单位利用生态资源的行为要有严格的规章制度,按准则办事。这样才能减少生态工程中的环境问题,对水利工程与生态环境的互相协助发展问题有所帮助。按照国家的相关法律法规规定,已经完工的水利工程要对环境实行监测管理,对相关工作人员的责任明细化,把责任落实到个人,这样可以更高效的实施管理,加之专业化的环境监测器材配备,把监测收到的数据与信息进行整合,仔细分析,从而保证生态环境的持续发展。
2.5分管施工单位要有生态保护意识各个分管的施工单位都应该在水利工程实施的过程中加强生态保护意识,准确掌握自己施工的范围与具体任务,在自己的施工环节要尽力去降低对周遭生态环境的破坏,每个人都应该有这种意识。
2.6重视综合利用要在水利施工过程中重视共生互补、综合利用。在施工过程中有很多问题,面对多种问题有多种解决措施,合理规划与协调,在自然环境与项目工程和谐共生的基础上,选择最佳的措施组合。
水利工程的建设对于地理环境的影响是一把双刃剑,有利也有弊。一方面,水利工程的建设,可以通过建坝蓄水等方式于当地的农田起到保护作用,可以使得旱涝干旱等自然灾害对农田的破坏得以避免,而且雨水的径流还可以实现土壤中水分的自我调节和互补,这能够改善土壤的肥沃程度。另一方面,在完成水利工程建设并投入运行之后,会在上游存在大量的泥沙沉淀物,这样就会导致水库的水位不断的上升,再加上周围环境的变化,水的蒸发会因为气温的升高而加快,这样就会使得水库周围土壤的含水量增加,这样就可能会造成土壤盐碱化的现象出现。
2)水利工程的施工产生的噪音会对当地居民的生活环境产生影响。
在进行水利工程建设的时候,施工地常常会是峡谷或者山区等地方,这就需要对某些路段进行爆破或者挖填,这样就必然会产生噪音对施工工作人员和周围居民造成袭扰,使得人们的生活受到影响。
2生态工程管理原则
2.1主体空间利用的原则
物种种群分布有两种模式,分别是平面分布和垂直分布。在水利工程施工中要确保物种种群不受影响,不要打破周边环境和物种原有的生态平衡。因此在进行水利工程施工的时候,就必须进行物质的分级,并建立多层次利用体系,在这个基础上相关部门根据生态系统内部物种的分布情况,总结经验提出了主体空间利用的原则。主体空间的应用可以使空间组织结构面临的障碍得到有效的处理,人们在进行水利工程施工的时候可以根据这一原则来使水利工程生态系统和建设格局相互适应,还要合理的规划土地、水流等资源,这样可以达到对生物结构层次的合理安排的目的。
2.2循环利用可再生原则
有效的降低水利工程的建设成本、实现生态效应的主要途径就是可再生循环利用,在进行水利工程施工的时候可以使用可循环利用材料,也可以使用可再生的原材料,这样可以充分的挖掘资源的价值能够达到处理、回收建筑垃圾再利用的目的,通过循环利用可再生原则可以使得生态环境得到切实的保护,变废为宝,进而在保护生态环境的同时还提高了经济效益。
2.3经济效益、社会效益和环境效益协调发展原则
在进行水利工程施工的时候,想要实现经济效益、社会效益和环境效益协调发展这一目标,就必须确保生态系统的平衡,不要打破生态环境,要通过科学发展观的理念来指导施工,以环境保护作为立足之本,这样就能够协调人和自然的关系,在确保生态环境不受破坏,工程质量得到保证的同时,还要处理好经济建设的问题。在进行水利工程施工的时候,可以发展生态用水,也可以适当的发展水利方面的旅游业,这样可以促进经济效益的提升,还能够确保生态环境的平衡,实现良性循环,这样也可以很大程度上的降低水利工程施工对生态环境的不利影响。
2.4物种共生原则
生态系统开放性的特征很明显,在一定生物集群范围内,物种的数量是恒定的不变的,但是在进行水利工程施工的时候,会使得生态系统和外部环境之间进行物质交换,这样就可能使得生态环境平衡被打破。在对生态环境现状进行细致的分析之后,要遵循物种共生的原则来进行水利工程的施工,这样能够使得工程和自然优势互补,还能够维护生态环境的稳定性,使得生物的多样性得以确保,还能够使得水利施工建设的生产发展得到满足,这样就能够使水利建设优化的积极作用得到发挥。
3提高水利工程施工生态工程环境措施
1)在进行水利工程建设的时候,要使施工对生态环境的破坏最小这样就可以实现生态环境保护和水利工程和谐发展的目标。
在水利工程建设过程中,要科学合理的进行施工方案的制定,在制定施工方案的时候要以保护施工地生态环境为前提,采用最合理的施工计划,这样才可以实现水利工程生态经济效益的最大化。
2)在进行水利工程施工的时候,要循环地使用施工中的各种材料和各种物品
并进行综合的利用,要尽可能的实现所有材料得到最大程度的利用,这样既能够保护水利工程施工地的生态环境,还能够使得水利工程的总成本降低,进而提高经济效益。
3)对于那些已经完工的水利工程项目和接近完工的工程项目
也要依据国家的相关规定来对施工地的生态环境进行严格的监测管理,要确保在整个施工期都能够有严格的环境监测,及时地发现施工中破坏生态环境的问题,进而采取对应措施来解决问题,这样才可以切实的保护生态环境,在施工过程中,要将相关环境保护人员的责任进行明确的划分,并配置最专业的监测设备来实现信息数据的收集,聘用最专业的人才来对信息数据进行整理和分析,这样才能够更好的保护生态环境。
4)工程区域系统和工程系统是构成生态工程系统的两部分
工程是工程系统的中心,而且要遵循经济规律,还要依照生态学原理的基础,并立足于运行的目标,进而使得生态工程系统结构的最优化得以实现,想要保证工程系统和生态系统正常的能量流动和物质循环,就必须具备好的生态工程系统结构,这样才可以确保生态系统和工程系统能够协调的发展,进而提高生态工程的效益。
5)在进行水利工程建设的时候,要有机的和生态环境建设结合。
通过工程建设和生态环境建设的有机结合,可以使得施工中生态环境的问题被解决,还能够取得比较好的经济效益。
2.水利工程中的环境措施
2.1准备前期工作
在工程施工开始之前,施工单位要开始准备工作,对现场进行勘察和数据的收集工作都在其中,除此之外还要进行地质机构的考虑,自然资源的因素也要算在内,之后进行规划,规划要有科学性,要能改善周围的生态环境,尽可能的降低负面影响。
2.2增强环保意识
环保意识要被提高,这是新时期对人们发展经济的新要求,施工单位要有环保意识,督促施工人员在是施工过程中也要注意环保观念,要把环保的理念渗入每个环节。施工中要把污染的风险降到最低,维持社会效益与生态效益的同时发展,不能偏激的倾向一面。再者,对开山炸石等方式则是能免则免,这样能有效的减弱噪音,施工后的废水在处理后才可以排放,不能直接排放,从而全方面的对环境污染的问题进行有效实施。
2.3完善监督管理制度
建立一个监督管理制度,这是任何一项工程顺利实施的保证,施工单位要建立对于生态工程系统的管理制度。对工作人员的工作方法、行为进行约束。此外,生态补偿的机制要被建立,提前预测水利工程对周边环境造成的潜在问题,预防的工作要坐在前面。水利工程中的生态工程要坚持可持续发展战略,从而使生物资源减少的情况得到缓解,对周边的生态环境的影响要降到最低。
2.4生态工程系统的建立
生态工程系统的建立可以减少水利工程在实施过程中对生态环境的影响和破坏。该系统的建立要考虑工程效益和生态效益,在此基础上对水利工程的施工单位要进行规范,施工单位利用生态资源的行为要有严格的规章制度,按准则办事。这样才能减少生态工程中的环境问题,对水利工程与生态环境的互相协助发展问题有所帮助。按照国家的相关法律法规规定,已经完工的水利工程要对环境实行监测管理,对相关工作人员的责任明细化,把责任落实到个人,这样可以更高效的实施管理,加之专业化的环境监测器材配备,把监测收到的数据与信息进行整合,仔细分析,从而保证生态环境的持续发展。
2.5分管施工单位要有生态保护意识
各个分管的施工单位都应该在水利工程实施的过程中加强生态保护意识,准确掌握自己施工的范围与具体任务,在自己的施工环节要尽力去降低对周遭生态环境的破坏,每个人都应该有这种意识。
2.6重视综合利用
要在水利施工过程中重视共生互补、综合利用。在施工过程中有很多问题,面对多种问题有多种解决措施,合理规划与协调,在自然环境与项目工程和谐共生的基础上,选择最佳的措施组合。
2.水利工程建设对于生态环境的影响
2.1消极方面的影响
水利工程的建设对于当地的生态环境必然会产生一定的消极影响,在水库建成后,下游河道的流量过程将会被改变,而水库在存蓄汛期洪水的同时也存蓄了非汛期的基流,这样则容易导致下游河道水位的降低甚至断流。除此之外,水利工程建成后周围将会出现很多生态环境问题,下游的天然湖泊容易面临干涸的威胁,入海口的位置将容易形成海水倒灌的问题,尤其对于航运业以及水产养殖等都会产生较为严重的消极影响。在水利工程建设完成之后,库区周围地区在水库蓄水后,输水渠两侧的水分大量渗入地下后,地下水的水位同时被抬高,则库区周围附近的土地就会被浸没从而导致土地的盐碱化、沼泽化等问题。
2.2积极方面的影响
由于我国水资源匮乏,而且地理分布不均匀,因此进行水利工程的建设将会大大改善我国水资源缺乏的现状。在水利工程建设中,跨流赵小宏绥化市水利水电勘测设计研究院黑龙江绥化152062域调水工程就是很好的例子,跨流域调水不仅在一定程度上可以缓解地区的水资源危机,也大大改善了因缺水地区经济发展缓慢的困境。在我国水利工程的建设中,南水北调工程作出了表率,这项庞大的工程建设完成之后取得了良好的效果,有效的解决了我国南北地区水资源严重分布不均的问题,在缓解了北方地区缺水危机,满足了工业生产用水需求的同时,也大大减少了水资源分布不均带来的生态环境问题。除此之外,大型的水利工程建设有抵抗沙涝的重要意义,例如三峡这样大规模的水利工程建设完成之后有效地解决了长江流域沙涝的问题,并且在建成后,由于库区聚集了大量的水资源,蒸发量也随之增多,水利工程设周边地区的空气湿度将会提高,这样不仅有利于周边植物的生长,也改善了周边地区的环境,起到保护生态环境的积极作用。
3.实现生态环境可持续发展的措施
3.1建立健全生态环境影响
评价体系为了在水利工程建设的过程中保护生态环境的可持续发展,必须要建立健全生态环境影响体系。在进行水利工程施工之前,工程师应当认真勘察并且记录施工地区的周边环境,然后对于日后建设以及建成后将会产生的影响作出科学全面的评估分析。水利建设的工程师在设计环节中应当坚持保护生态环境的原则,不断完善防治手段来减轻水利工程建成后将会带来的消极影响。在制定科学的生态环境影响评估体系需要注重水利工程建设对经济和生态环境这两个方面的评估结果,力求实现经济效益发展、生态环境保护与水利工程发展三者的协调共同发展。在建立健全生态环境影响评价体系的过程中个,工程师和相关科技人员应当充分考虑社会、环境、经济、人民等多方面的因素,认真评估生态环境的实际价值,从而做出水利工程建设的可行性方案,不断完善生态环境影响评价体系。
3.2注重水利工程的建设规划与选址
在水利工程的建设设计环节中,由于河流的流域状况将会发生很大的改变,因此在水利工程的设计环节需要对河流进行重新的规划评估,在坚持生态环境可持续理念的前提下,保证河流流域规划的合理性与严谨性。在水利工程建设的前期,尤为重要的是选址工作,尽管水利工程的建设多多少少会给周边地区的环境以及人民的生活带来影响,但是工程师应当尽量选择对于生态环境影响较小的地区,并且降低移民率。这就需要工程师和相关科技人员在水利工程设施的建设初期做好水利工程的建设规划与选址工作,并且做好合理的评估与估计,将可能造成的影响降到最小,最大程度的提升水利工程建设的积极作用。
关于生态水利工程设计理念的运用,其具有非常强的地域性特征,因为不同的地理区域气候状况以及生态环境各不相同,所以应该针对不同的服务目标,制定不同的设计策略。但是由于生态设计理念的应用在我国的起步较晚,并且相关的工程实践以及研究工作开展的较少,所以在评价指标以及评价方法方面还不够完善,实际操作性不强,缺乏地域性特征。因为在水利工程建设项目中涉及到力学工程,所以国家对于水利工程在稳定性和安全性方面规范了强制性的标准,但是却没有对生态服务目标有明确的标准,所以生态设计理念在具体实施的过程中缺乏相关的依据,发展的进程比较缓慢。
1.2设计人员和生态科技工作者的合作机会比较少,相关机制尚未完善
水利工程设计人员在流域生态需水规律的基础上进行设计的意识较弱,尚未把生态服务目标当作常规设计要素进行考虑的意识普及。水利工程可行性研究阶段,环境影响评价工作一般介入比较迟,大多数是在确认水利工程可行性研究方案之后才进行环境影响评价,又由于目前我国环境评价管理制度和环境影响评价咨询市场尚不规范、不完善,环境评价单位主要替业主考虑,而相对地,对生态目标考虑就较少,更有甚者,有的隐瞒工程生态影响的真正后果,造成很多水利工程的负面影响太过突出,而生态效益却不显著。水利工程设计人员和生态环境科技工作者合作的机会和机制较少,生态水利工程的开发和设计也相对滞后。
1.3在协调方面,生态水利工程和原有水利工程设施存在一定的困难
随着我国经济建设的快速发展,很多区域的水资源出现了短缺以及分配不合理的现象,尤其是在自然保护区以及大型水库的周边区域,需要重新进行设计。但新的生态水利工程是在原有水利工程设施的前提下进行改造与优化,需涉及的因素很多。大都分是需要依靠原有水利工程设施,对一些分水工程与蓄水工程进行科学合理地配置、重新调整水的去向或是对区域来水量进行重新分配等。原来水利工程设施的服务对象和功能必然会受生态水利工程的介入的影响,比如:原来工程的防洪灌溉功能、排水标准、发电效能等,更有甚者,会对原有水利工程的安全运行造成一些风险。因服务目标和功能的差异是原有水利工程和生态水利工程最为显著的差异,所以在开发生态水利工程的同时,有必要适度调整原有水利工程的服务目标和功能。因此,生态水利工程设计需要系统全面考虑的问题是怎样实现生态水利工程和原有水利工程设施的协调运行。
1.4生态水利工程设计中,相关的生态水文测验资料不够充分
水文过程对生态过程的正负影响机理的分析若不能从水文测验站的观测资料去分析,在生态系统的自组织规律的基础上,就很难寻求生态水利工程的技术参数、设计理论和方法。相对而言,我国目前的水文测验工作比较落后,水文测验站尚未适应目前生态水利工程设计对资料的需求。目前,我国还未正式开展有关生态水文站方面的设计和布局,相关报道在国内也很少有。
2生态水利工程设计应遵循的理论和技术路线
2.1以工程水文学和生态水文学为工程设计的基础
若要为生态水利工程的设计提供基础,必须重视工程水文学和生态水文学的结合。由于生态水利工程的服务对象很广,一般同时涉及畜牧业、林业、湿地、农业、草原以及江河湖泊等生态用水与城镇、工业、居民、消防等经济生活用水,因此,若要生态水利工程的设计建立在科学的基础上,首先必须弄清生态目标对水资源的时空要求规律。
2.2对工程可能影响的关键生态敏感目标进行分析
受工程直接或间接影响的生态目标应当能够由生态水利工程的设计准确识别,同时在工程规划阶段给予充分考虑,这是生态水利工程设计理念应该遵循的重要理论。一项水利工程设计需要考虑的因素众多,从生态性的角度出发,就应该对关键的生态敏感目标进行分析,分析工程的修建会影响到哪些区域的生态平衡,区域内气候环境以及各项生态因素的变化,会对水利工程的运行造成影响。尤其是大型水库的设计,要对上游地区的自然降水、洪水期倒灌以及径流等各项因素进行分析,由此来对水库的蓄水能力以及水量的运用进行合理设计。对于水库建设后,泄水量的变化会对下游区域的生态环境可能带来的生态环境变化进行分析,从而为生态设计提供充分的参考依据。
2.3生态水利工程的设计应当和环境工程设计进行有机结合
对于生态水利工程的设计,如要实现水量和水质同步科学配置的目的,应充分吸收环境科学和工程的理论与技术。生态设计理念的出发点就是在水利工程中将环境工程中的理论进行实践,水利工程发挥经济效益和社会效益的同时,还应增强生态效益的作用表现。现阶段,我国的水污染现象比较严重,因此,在生态水利工程设计理念中应有机结合水污染。所以在设计的过程中,要对当地的生态环境进行详细的考察,然后有针对性的制定设计方案,降低水污染所带来的危害,提高水利工程的生态效益。因此,生态水利工程与水污染控制工程的结合是今后生态水利工程的一个重要发展方向。
1.1鼓励参与性原则
案例教学的展开要保证学生参与的积极性。学生是学习的主体,是知识的接受方,学生掌握知识的程度关系到实际课堂教学实际效果。案例教学的主体是学生,充分发挥学生的主观能动性,让学生积极参与进来,例如针对非点源性水污染问题,让学生自己设计具体生态工程措施来尝试解决,并进一步分析在实施过程中,运用到的生态工程原理,通过案例分析提高学生综合运用知识的能力。
1.2案例选取典型性和真实性原则
案例教学过程中,案例的选择很关键,①必须遵循案例的典型性原则。案例教学是为了让学生更好的掌握生态工程学的教材内容,所选案例不能脱离教材本身的知识点,案例具有典型性,并具有较好的实施效果。②案例必须是真实存在的。这是由生态工程学科的应用性与实践性等特点所决定的。比如在生态工程原理教学中,针对小流域综合治理问题具体案例,讲解效益协调统一原理的运用,典型的是我国甘肃省陇南县的“九子登科”模式,通过“山顶戴帽子,山腰系带子,坡地修台子,地埂锁边子,荒山荒沟栽苗子,山脚种果子,沟底穿靴子,见缝插针钉扣子,秋田盖罩子”一系列措施,在考虑到生态效益和环境效益的同时,又兼顾到经济效益,起到了明显的效果,各种措施的结果是建立一个稳定、持久、高效的生态系统。让学生从实际案例中体会到生态工程原理的实施效果,进一步加深学生对原理的理解和掌握。
1.3案例的启发性
要发挥培养学生能力的作用就必须使教学具有启发性,要求教学案例提供不完全信息,同时针对案例所提出的问题要具有启发性,并对学生的讨论进行引导,起到开拓学生的思维,激发学生探索兴趣的作用。如在讲授生态工程的生态位原理时,例举“家鱼共生混养”生产模式这一生态位理论应用的典型案例。要求学生以四大家鱼混养为例,说明它们的栖居水层和主要的食物来源,启发其思维,使学生更深入地理解家鱼共生混养模式是基于不同的鱼类所处的水层和取食不同,不会发生生存资源的激烈竞争,提高了资源(空间、食物等)的利用效率和生态系统的生产力,从而强化学生对生态位原理在生态工程中应用的理解。同时,在授课时请学生分别进行阐述和讨论,便可较为明晰地使学生理解和掌握相关知识。
2生态工程学案例设置的主要内容
生态工程学的教学内容主要分为生态工程原理、生态工程设计、农业生态工程、环境生态工程、林业生态工程、景观生态工程、城市生态工程等六部分,其中相对比较适合设置为教学案例的专题内容如下:
2.1生态工程原理
生态工程原理是实施生态工程的重要理论基础。生态工程原理着重讲述了生态学原理、经济学原理、工程学原理三大部分。针对这方面的内容,可以设置为案例的题材较多,例如:生态位原理中的稻田养鱼、家鱼共生混养;限制因子原理和耐性定律中的水体富营养化控制、重金属污染植物修复;食物链原理中的食物链加环、生物调控;效益协调统一原理中的“九子登科”模式等。这些原理方面的案例可以使学生充分理解和掌握生态工程的理论体系和基础,是生态工程原理及应用的关键和核心。
2.2生态工程设计
生态工程作为一门应用性的学科,离不开设计。生态工程设计主要介绍了生态工程设计的原则、基本程序、技术路线、具体的设计案例等方面的内容。可以结合污染水体修复工程设计来进行讲解和讨论,例如:白洋淀非点源污染控制的生态工程设计、温州横河水体治理示范工程设计等。
2.3农业生态工程
农业生态工程着重讲述了农业生态系统概念、类型及模式、农业生态工程技术、装配农业生态工程等内容。该方面的内容可以设置为案例的题材较多,如:生态农业、立体农业、生态果园工程模式、桑基鱼塘模式、稻田养鱼等。可以让学生充分认识不同的农业生态工程模式的应用案例,从而激发学生的兴趣。
2.4环境生态工程
环境生态工程主要介绍了目前环境问题、污染生态工程、湿地生态工程等方面的内容。可以结合目前的主要污染问题和应对措施实例来进行案例分析,如:温室效应、水土流失、污水土地处理技术、受损水体生态修复工程、固体废弃物处理生态工程、退化湿地的生态恢复与重建等,让学生理解生态工程在解决具体环境问题方面的作用,起到促进学生学习的效果。
3生态工程教学案例的应用
生态工程课程教学中运用案例教学法是课程自身的特点决定的,其目的十分明确,即服务于课程教学,促进学生对知识的理解、掌握和运用,提高课程教学质量。既要鼓励学生积极参与,也要考虑到案例的典型性、真实性和启发性。激发学生对生态环境问题和现象的兴趣,并具备运用所学知识来解决实际问题的能力。如在讲解典型生态工程设计案例时,以白洋淀非点源污染控制的生态工程为例,让学生预先查阅文献资料,并针对非点源污染问题提出自己的建议和看法,并运用生态工程技术设计初步的控制方案,在课堂上与师生共同交流讨论,这样不但培养了学生探索知识的能力,也锻炼了学生解决问题的能力,最重要的是使学生真正认识和理解了生态工程在治理具体污染环境问题上的作用和效果;在讲授林业生态工程部分时,以我国林业生态工程为例,要求学生提前搜集我国十大林业生态工程相关信息资料,在课堂上与学生进行交流,既可以使学生深刻认识我国林业工程建设的迫切性和取得的成果,又可以从不同类型的林业生态工程对具体环境的改善来进一步认识林业生态工程原理;另外,在讲解到城市生态工程部分,以城市生态恢复工程的典范———清溪川复原工程为例,要求学生搜集韩国首尔清溪川复原前的图片,列举清溪川复原前主要存在的生态环境问题,阐述复原的紧迫性和复原后对生态环境改善的程度;同时与学生交流和讨论清溪川的复原工程中,韩国政府具体实施了哪些工程,这些工程分别针对哪些环境问题,最终具体实施效果如何。通过这些实际案例的分析,培养和启发学生分析问题和解决问题的能力。
1水利工程对河流生态系统的影响
在社会生产过程中水利工程对经济与社会有着巨大的作用,同时也要看到水利工程对河流生态系统造成了不同程度的影响。人类整治河道修筑堤坝等活动人为的改变了河流的多样性、连续性和流动性,使水域的流速、水深、水温、自水流边界、水文规律等自然条件发生重大改变。这些改变对河流生态系统造成的影响是不容忽视的。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。
2生态水利工程
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,形成水利工程学新的学科分支——生态水利工程学。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。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)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。
3生态水利工程的规划设计原则
3.1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。
3.2提高河流形态的空间异质性原则
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,造成生态系统某种程度的退化。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、鸟类和其他生物物种,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,就应该对于河流进行生物调查、地貌历史和现状进行勘查和评估,建立河流地貌数据库和生物资源数据库。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。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的设计。
3.3生态系统自设计、自我恢复原则
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。
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。
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。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。
3.4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。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。
景观则是指生态学中的景观尺度。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。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。其次,必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点,这些特点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。再者,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。河流生态修复是靠时间做工作的。有研究指出,湿地重建或修复需要大约15~20a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。
3.5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。
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。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。
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。
参考文献:
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2城镇化建设中山体土壤生态修复问题
2.1采石过程破坏城市生态景观
2012年末,中国城镇化率达到52.57%,相比于西方发达国家均在95%以上,美国是97%,中国城镇化水平仍然较低,但当前正处于高速增长时期。大规模的城市建设产生了对石料、石材、石灰岩、石英砂等资源的大量需求,在城市周边山体,形成了大量废弃采石场和巍耸的高陡岩石边坡。以深圳为例,城市化初期1953km2的国土面积一度拥有669家采石场,其中3000m2以上456座,边坡总面积超过1000hm2。无序开采曾对城市生态景观造成了严重破坏,给城市和人居环境带来了安全隐患。海南省三亚市是旅游岛建设的重点城市,目前周边有49个废弃的采石场,总面积达250×104m2,其中荔枝沟Ⅱ号采石场面积6.3×104m2,正处于城市发展中央区,边坡高陡,岩石,曾给当地城市景观和生态文明带来严重破坏。这些采石场亟需政府整治和覆绿,但城市岩石边坡,土壤破坏彻底,缺乏水肥土等植物生存的基本条件,土壤生态修复难度极大[12,16],已成为我国城镇化生态文明建设的研究热点和工程难点[15-20]。
2.2城市山体岩石边坡特征
(1)城市岩体边坡成型特征:从城市岩体边坡成型特征看,①城市房建工程需用大量石料耗材,考虑运输成本,以就地取材为主的采石场,大多以城市中央为轴心,散乱分布在城市近郊或城乡结合部,地势较陡峭、岩体外露的高丘或山地。②采石场石壁、山体宕口多为爆炸成型,采用垂直开采方式,自上而下挖掘,机械与人工结合环形开挖,石壁坡面凹凸不平。边坡坡度在80~90°之间,形成巨大的高低不平的断崖层面,甚至倒坡,岩体相对高度多在80~130m。③为方便石材、石料运输,废弃采石场多呈半环形边坡。坡面受炸药震力作用,局部多有裂痕或节理,但整体岩层结构并未破坏,石壁稳固和安全。(2)岩体边坡立地环境:从边坡环境特征看,采石场立地条件恶劣,高陡石壁坡面缺少平台或平台窄小,残存土壤极少,原生植被破坏,缺乏植被赖以生存的土壤。因此,必须从工程措施上,多途径解决回填种植土问题。同时,采石场环形开采的微地形环境,造成石宕内小气候差异性,形成阴阳坡,坡面温度、蒸发量、辐射热等差异显著,石壁阳坡夏季温度可达50℃以上,阴坡低5~10℃。在南方亚热带气候生物循环旺盛条件下,应利用采石场生物小气候特点,在土壤生态修复和种植养护技术上,加以优势利用。(3)水土流失趋向:从水土保持学特征看,采石场选址确定后,首先采用大型推土机和挖掘机,将土层推平运出,直见结实的岩石层。因此,岩体边坡早期存在水土流失,并出现高峰,但土层清场后,随着采石深度的下移,水土流失趋势减弱。而废弃采石场即使暴雨也只有水的流失,几乎没有土的流失。而且环形盆底容量很大,遇渍水也可通过周边渗漏,对下游区域不构成水土冲刷威胁,保障了下游农田和人居安全。(4)岩体边坡剖面形态:从土壤发生学特征看,采石场边坡不具有完整的剖面特征,腐殖质层(O层)、表土层(A层)及淋溶淀积层(B层)基本被机械铲除,只剩残余的弱风化层(BC)和母岩层(C层)。我们从深圳和三亚观察到由花岗岩母质发育的城市岩体边坡,其周边残留体剖面乔灌植被覆盖良好,表土层(A层)深1~1.5m,风化层(B层)厚度3~4m,母岩层(C层)埋藏在5~6m以下。现状岩体边坡,90%为C层,BC层很薄。因此土壤生态修复过程中,必须靠外来土源输入,既要修接纳槽体,又要全面挂网锚固,工序复杂,工程成本较高,现市场价格达350~400元m-2。但在城市生态文明建设的推动下,技术市场需求仍然广阔。(5)岩体边坡力学性质:从岩体结构力学特征分析,采石场岩体多为近直立的花岗岩高边坡,岩体强度较高。受爆炸及开挖等外力卸荷作用影响,岩体内产生大量节理、裂隙,原生或构造节理张开。在各种节理裂隙作用下,岩体被切割成大块状,坡面岩体结构较破碎,具有危岩落石发生的可能。岩体破坏模式主要为倾倒、坠落及局部崩(滑)塌破坏,造成边坡局部失稳,形成大面积碎石流,采用工程防护措施时应注意这一特点。这增加了城市环境安全治理和生态施工的技术难度。因此,相对于其他山体边坡,特别是道路创伤边坡,采石场岩石边坡生态修复的难度更大。
2.3城市高陡岩石边坡土壤生态修复技术体系
(1)城市岩体边坡土壤生态修复技术:实践表明,岩体边坡视角景观特别是俯视景观太差,生态修复技术难度太大。主要采取:①应以生物遮挡为主,辅以全面覆盖;②以种植苗木为主,结合灌草种子坡面混播;③充分利用边坡及坡底平台,种植高大乔木,以促早成林,发挥绿色遮挡效果;④坡面纵向间隔2m沿等高线设置植生槽,回填营养土;⑤充分利用槽内土壤资源栽植大苗木,建好植生带。(2)V型槽+挂网喷混技术模式:针对80~90°坡度和土肥水皆无的城市高陡岩体边坡的特殊性,单用挂网喷草或喷混植生技术效果很差。采用V型槽技术加挂网喷混植生技术模式,将工程措施与生物技术紧密结合,在垂直坡面上创造植物生长的微环境或植生带。V型槽的作用:①V型槽由钢筋混凝土现浇,深度约80cm,面宽约70cm,并与坡面成45°,2m间距等高线布设,主要功能是接纳回填土和营养土;②分层切割坡面铁丝网和喷植层重力下垂拉力,减少灾害性拉力崩塌;③充分利用V型槽有限土壤资源,种植大苗,建立多层次植物生长带。(3)V型槽技术模式的工艺流程[12]:包括:坡面乱石清理挂铁丝网锚杆固网构筑钢筋混凝土V型槽(搭设脚手架钻孔锚杆制作绑扎钢筋安装模板浇筑混凝土)槽内回填种植土喷混植生(种植基材配置喷基底土层喷播种子无纺布覆盖)V型槽栽种大苗植物带建滴灌系统养护。(4)垂直岩体坡面喷混植生关键技术:南方80~90°岩石坡面推广喷混植生,宜采取:①挂双层铁丝网,并用长、短锚杆固网;②在有机基材混合料中添加粘结剂,为降低成本,粘结剂可用国产胶粉,甚至可用硅酸盐产品替代;③在网下垫草把或喷PE(聚乙烯)丝,可增加喷植层孔隙度和粘结力;④保障喷混层厚度10~15cm,可分2~3次喷基底,待物料凝结后再喷,以避免泻底;⑤在喷播灌草种过程中,宜加入少量藤本种子,以加快覆绿,并攀缘局部倒岩。(5)V型槽种植带建植技术:根据深圳、广州南沙、海南三亚8个岩体边坡治理工程实践认为:①在回填土中加入营养基质,由腐殖质土、禽畜有机肥、复合肥、蘑菇肥及保水剂等组成,创造良好的根际土壤肥力环境;②针对南亚热带和热带气候特点,种植带建植坚持生物多样性,强调以豆科、灌木、常绿及乡土植物为主的原则(表2),增强植物的适应性和抗逆性;③加大藤本植物配置比例,组成乔、灌、藤、草人工生物群落;④提倡高密度种植,大苗、袋苗移栽。槽内分两排进行种植,内侧种植爬藤类,间距20cm;外侧间隔50cm栽植灌木袋苗,每米段栽植苗木株数5~7株,主栽苗木为台湾相思、小叶榕(Ficusmicrocarpa)、勒杜鹃(Bougainvilleaglabra)等,藤本植物包括爬山虎(Parthenocissusplanch)和葛藤(Puerariaphaseoloides)。(6)节水滴灌养护技术:水肥管理是V型槽及边坡植物生长的安全保障。V型槽种植和喷混施工完成后,原工作台、架拆除,养护工作困难,且不安全。因此,采用节水滴灌技术势在必行。节水滴灌系统由高压抽水泵站,蓄水池,PC(聚碳酸酯)主管、分管及滴水支管组成。蓄水池多设在山顶,以增加下泄压力,或自流灌溉,直接将水滴送入植物根际。必要时可添加水溶性复合肥,水利用率高、工作方便,非常适合采石场边坡水肥调节。同时做好缺苗修补、雨后追肥、防治病虫鼠害等。养护2~3年,即可依靠自然雨水维护植被生长。
2林业生态工程学案例设置的主要内容
2.1生物群落建造工程
生物种群的合理选择与匹配是建造人工生态系统的前提,生物群落建造工程主要是把种群按一定的时空顺序定植在复合生态系统之中。林业生态工程的主要种群可以是乔木,也可以是灌木,甚至是草类。在这方面,农田防护林建设、防沙基干林建设、荒漠植物优化配置、梭梭无灌溉造林、乡土树种在城市中的营建技术与模式以及“三位一体”的防护体系等内容可以设置为专题案例,这些案例的讲解可以为林业生态工程学的学习奠定基础,触发学生学习的兴趣。
2.2环境改良工程
人工复合生态系统主要在非森林环境中建造,为了保证植物正常生长发育,必须改良当地的立地条件,达到改地适树的目的。在干旱区一些严重退化的困难立地条件下,不采用环境改良或治理工程,就很难建造稳定的人工复合生态系统。这方面的内容可以设置为专题案例的题材较多,例如:保水剂在干旱区造林中的应用、暗管排盐、荒漠区集水造林、沙地造林采用的人工沙障、固定活化沙丘的草方格等,可以为学生充分认识到干旱区生态环境改良对林业生态工程建设起到的重要作用。
2.3食物链工程
食物链工程可以有效地利用绿色植物产品或加工剩余物转化成经济产品,主要包括生产性食物链与“减耗”性食物链。在环境恶劣的干旱区受条件限制,食物链简单、产能较低,但是也有一些地域特色的食物链工程取得了较好的示范,可以提高生态系统的总体效益,例如:人工释放赤眼蜂控制杨二尾舟蛾、梭梭接种药用植物肉苁蓉、无叶假木贼等荒漠药用植物种植、经济型防护林建设和林下养殖等。
3林业生态工程学案例教学模式
3.1选择合适的林业生态工程教学案例
一个好的林业生态工程案例是开展好案例教学的前提,典型的林业生态工程学案例应具有以下4个特点:(1)针对明确的教学目标和案例设置的作用,案例分析能够很好地阐明课程教学的原理和理论,有助于对原理和理论的理解;(2)案例内容要能够反映林业生态工程中比较成熟的技术以及新动向;(3)围绕林业生态工程案例提出的问题恰当而且有教学意义,能够引起学生的兴趣,最好是能够结合教师的课题或实习中涉及到的林业生态工程项目或问题开展案例教学与分析;(4)通过查资料、咨询、现场观摩等多种途径,设置的案例要使学生能够比较容易获得案例所涉及的知识内容和体系,例如城市林业建设案例。城市林业建设是城市绿化的一个重要内容,而且林学专业的学生比较熟悉,因此可以针对城市林业建设中的大树移植、树种优化配置、园林施工等内容设立专题,既可以突出教学内容,又可以激发学生的兴趣。
3.2林业生态工程学案例讨论设计
林业生态工程学授课老师要在课前设计讨论题,先把一些简单的问题提出来,可以帮助学生初步熟悉案例教学内容,消除紧张情绪,进而切入案例模式,引导学生很快进入案例讨论状态,比如:防护林、农田防护林的概念等。林业生态工程学的老师还应在相关理论讲授之前将案例发给学生,督促学生认真阅读案例内容并进行小组讨论,在阅读理解案例的基础上查阅相关资料,确定发言的角度和观点并撰写案例讨论发言提纲。对于一些较抽象、复杂的知识,可以用案例教学中的实物、照片或视频等方式先解释现象,然后再通过设计由浅入深、层层递进地引导,让学生在直观、简单的讲解过程中寻找答案,比如:干旱区防护林树种的优化配置、防护林网的间距的确定、景观尺度上的防护林体系规划等问题。在案例讨论过程中,还要根据学生了解的情况对问题进行必要的调整。
3.3引导学生对问题进行讨论
教师要使讨论的专题案例成为课堂教学的补充,就要注意引导学生紧扣要讨论的专题案例主题内容发展,还要避免将讨论变成老师或一个学生的讲座或偏离主题,尽量调动主动性、参与性差的学生的积极性,加强与学生的互动,提高课堂气氛。林业生态工程学是一门偏应用的交叉学科,涉及的相关学科内容较多,要对设置的案例进行广泛的考虑并认真选取较为恰当的细节,在对案例讨论中可能出现的情况和问题进行估计和预测的同时,还要请教研组的老师和优秀的学生来参与评论,教师要准备好记录以备总结和改进。
3.4注重课后总结
课后总结应该包括几个方面:(1)评价讨论课或专题案例进行的情况,评估每一个案例设置是否合适,是否起到了促进教学的目的,是否还要修正或完善;(2)评估学生对案例设置的看法和反应,总结学生视角下有待改进的地方;(3)评价学生在案例教学过程中的互动情况,学生是否积极参与,同时还要肯定和表扬有独到的见解、辩论精彩的学生,以便激发学生的热情。专业教师在讨论课后,要由浅入深地对本次案例教学内容进行小结,应针对讨论中出现的问题进行分析和评论,使学生加深对知识难点、重点的理解,达到解决问题和掌握技术的目的。就拿荒漠药用植物种植这个例子来讲,案例结束后的总结可以涉及到防沙治沙、开发荒山荒地、药用植物产品开发等和学生创业有关的问题,这样就可以更加引起学生浓厚的兴趣。
1.1重视治理和开发水利工程在进行开发的过程中,要将景观建设和滨河区域开发作为一个有机融合点,并且以河道整治为基础,努力创造出合理的人居环境,使现代化城市特征能够更好的与生态景观相互融合,借此提高城市环境和生活质量。
1.2坚持可持续发展原则在进行生态设计的过程中要积极考虑与自然生态的和谐程度,要重视生态环境的保护,使生态环境能够处于一个稳定的状态下,并使其得到发展,目前生态化的发展都以生物多样性为基础,要正确的处理好自然资源和开发建设之间的关系,重视科学规划,在布局、发展等方面进行拓展。
1.3坚持以人为本任何工程、景观、环境的服务对象都为人,在这一过程中要强调好人的参与性与亲和性,水利工程在功能应用上还要进一步拓展,并将娱乐、生态保护等多种因素相互结合,最大程度的发挥水利资源的优势。
1.4提高水利资源的优势性水利资源要想得到发挥就必须和生态性相互结合,并且根据不同方式的结合对水利工程利用中存在的问题进行互补,同时在优势项目的应用中要注重生态控制,尤其是景观建造上要积极靠近自然生态,减少人为建筑的应用。
2案例分析
平昌县,位于四川东北部、米仓山南麓,东接万(源)宣(汉),南抵达(县)渠(县),西邻仪(陇)营(山),北连通(江)巴(州)。全县幅员2229m2,辖44个街道办、乡镇,12个居委会,486个行政村,3960个村民小组,总人口105万人,其中农业人口86万人,耕地面积57.5万亩。平昌县境内水资源丰富,通、巴河天然落差33m,支流中50km2以上河流19条,境内河长341km,水能理论蕴藏量3.32万kW。县境降水,主源于太平洋暖气流夹带的大量水图1平昌景观改造图吉林水利生态、景观与水利工程融合的河道规划设计研究袁晓平2015年1月汽,在大巴山的阻滞和抬升作用下形成地形雨;年降水夏多,冬少,常出现冬春偏旱,夏秋偏涝现象。在本文中针对平昌县的滨河改造项目进行分析,改造位置西起规划的巴河二号桥,东至渭子溪,南至新光工业区沿岸滨河地段。就目前改造中所面临的问题主要有以下几个方面。(1)由于城市多为临河而建所以,两岸人口稠密,并且每有进行过区域规划,使滨河区域不能凸显城市特色,同时大部分建筑已经达到使用寿命,需要拆除。现有跨河桥梁以成为危桥,需要拆除。(2)滨河防洪堤采用花岗岩砌块堆砌。岸线形式与河道走向相同,但亲水性较差,并且景观效果易受到影响。(3)滨河区域植物缺少地方特色,驳岸与水面高差大,布置空间狭小。(4)河岸景观和城市环境相互脱节,不能形成统一整体,降低了整个城市的美观性。
3平昌县城城市水景规划
针对以上问题,我们要以整体景观规划为基础,以提高滨河景观实用性为主,形成了滨水游憩的设计形式,使整体景观结构朝着生态多样性和城市文化多样性的方向进行发展,首先将通河桥至巴河桥之间的城市区域相互连通形成城市的核心区域,并且结合城市的文化和生态特色进行休闲、生态、景观带的改造。并将通河大桥、巴河大桥以及巴河3号、4号桥相互连通形成鹰岩新貌、游船码头、梦回古街、春花烂漫园以及城市生态走廊五大特景观节。同时将滨河区域的防洪性和水利工程的休息、景观作用和城市水景相互结合。具体景观改造如下(见图1):鹰岩新貌:该区域位于河流三角州地带,将其作为城市的景观集中区域,并形成平昌新貌的主体设计思想。游船码头:该区域商业最为集中,通过景观改造对其进行区域整合,使其成为具有统一风格的商业街景区域。梦回古街:该区域凸显平昌县城的历史文化,将周边古街道进行重新规划,并且滨河景观相互融合。春花烂漫园:平昌县区域气候四季适宜。花成为了四季景观中最为重要的组成部分,进行这一部分的改造,可以使市民在进行游览的过程中,体现出花文化,并且让花文化进入到生活之中,使景观设计成为绿色健康的生活部分。城市生态走廊:这一区域人口稠密,可以进行规划和应用的绿地较少,所以在这一部分处理中,使用钢结构修建一条空中走廊,以提高景观的观赏性和空间利用效率。另外要着重体现出市民在休闲过程中的需求,建设城市生活广场,并将周边茶馆、酒吧、商铺等进行完善,同时通过景观小品、雕塑等设计体现出平昌地区的民俗文化。河堤景观在改造过程中还要加强堤防护岸的景观设计,可以保留原有的堤防形式。但是在其上部进行美化和包装,多使用彩绘、浮雕的形势将传统文化和地方特色应用到改造当中,对临河区域的栏杆界面和灯具进行布置,形成统一配套的景观特性,最大程度的提高视觉特性。使地方防护能够成为新的景观。(见图2)
4水利工程和景观融合的可行性
水利工程在城市建设中分类较多,从城市发展的角度上来看,水利工程和城市景观以及生态性相互融合建设是十分必要的,要根据城市水利工程中的生态为基础,并且集合常见的坝、堤防、护岸、水闸、水泵站等形式进行研究。在进行规划的过程中要注意如下几点问题。首先是水利工程在建设过程中会破坏原有的生态系统,其次是水利工程完成后的规划建设缓慢,难以形成景观、风景。另外是水利枢纽中景观元素得不到充分利用,景观形式得不到体现。尤其是城市建筑风格和水利枢纽景观不协调因素较多。以上几点都是未来水利工程建设过程中急需解决的问题。所以在景观、生态协调发展中要注意如下原则:一是功能优先原则,要在满足功能要求的前提下进行景观设计。二是整体性原则,要将水利工程与城市以及周围环境作为一个整体综合考虑。三是生态性原则,在进行景观设计时要充分考虑环境生态,要对生态进行恢复和重建。四是亲水性原则,水利工程景观是很好的亲水景观,要充分发挥水利工程的优势,打造亲水近水景观。
5水利工程与生态、景观中的设计特性
在水利工程的设计中要想将生态和景观融合,就要从以下两个方面入手。(1)以生态发展为基础。在滨河生态岸线的设计中要注意水利工程后期对生态环境的恢复,要将生态系统结构和功能性作为主要研究目标,保证设计出的景观小品能够最大程度的接近自然,并且恢复景观小品和植被种植中的生态景观设计,同时在水利工程中对生态的后续修复也要遵循以上几点。使自然景观能够被适当的保留和恢复,提高水利工程景观的观赏性。(2)在景观上,主要与城市的景观建设和休闲游憩功能相结合,打造亲水近水景观,主要有以下几点措施:一是结合城市周围的建筑、景观的建设情况综合考虑城市水利工程的建设,打造与城市景观协调一致的水利工程景观。二是在不妨碍水利工程功能要求的前提下,结合景观小品、休闲设施的建设打造具有休闲游憩、亲水近水功能的水利工程景观。三是对于水利工程建设区的景观美化建设,可以在建设区范围内建设相应的景观小品如廊架、座椅等,结合植物绿化进行景观建设,打造生态、景观水利枢纽区。
在社会进步的同时,由于人类活动的影响,造成生态环境受到了严重的破坏,尤其是水资源循环中存在明显的缺陷。在人类社会活动的影响下,生态环境在不同程度上发生改变,其中当属水利工程建设突出。水利工程建设很可能造成水资源分配不合理,甚至出现一系列生态环境问题,诸如河流出现断流、水生生物减少等问题,造成水体原本净化能力下降,同时污染地下水资源,难以有效维护水域食物链条的稳定。种种问题伴随着水利工程建设组建出现,在不同程度上危及着社会经济持续发展,迫切的需要进行完善和创新,推行更为环保的生态水利工程。
1水利工程建设中存在的问题
随着国民经济的健康持续发展,相应的带动了我国科技水平的发展,但是这种快速的经济发展成效是以牺牲环境获得的,经过大量的实践证明这种现象变得愈加突出,受到了社会各界的广泛关注。我国水利工程建设不仅需要满足人们用水需求,还需要满足水利供电和运输需求。但是水利工程建设中对周围生态环境造成了严重的破坏,面临着严峻的问题,有待改善[1]。
1.1生态水利工程建设标准不明确
我国是一个国土面积较大的国家,所以地域性问题尤为突出,在生态水利工程建设方面,需要充分考量地域差异问题进行完善和调整,为后续生态水利工程建设打下坚实的基础。生态水利工程建设需要结合生态学和工程学规律开展活动,不仅需要满足水利工程建设初衷,还需要能够承受严峻的自然环境的侵蚀,诸如风暴、干旱以及洪水等因素,结合河流地貌,确保生态水利工程具有实践性。
1.2生态水利工程缺少生态环境保护认知
由于生态水利工程建设起步较晚,生态工作人员以及水利工程建设人员之间的沟通合作机会较少,在不同程度上影响到生态系统的运作。当前我国多数水利工程设计方案主要是考虑到工程的安全性和经济性,很少会将生态环境因素纳入其中,重视程度普遍偏低。生态水利工程建设方面,由于起步较晚,所以相应的环境评价管理体系不健全,存在严重的缺陷,实践经验基础较为薄弱,以至于生态水利工程设计工作滞后[2]。
1.3生态水利工程同水利工程整合不充分
当前我国生态水利工程同水利工程整合力度不足,促使两者的整合应在传统水利工程基础上开展工作。所以,在当前水利工程建设的主要工作内容就是同生态水利工程进行整合,综合考量客观影响因素,做好生态水利工程设计规划。在原有水利工程建设基础上进行有机整合,不仅需要起到发电、防洪以及排水等功能,还需要保护生态环境不会受到影响和破坏。
2生态水利工程设计原则
2.1现代生态水利工程建设经济性和安全性原则
生态水利工程在设计方面,需要遵循相应经济性和安全性原则,其原有工程自身特性导致生态水利工程建设难度较大,在原有水利工程建设基础上实现生态水利工程设计,谋求长远发展,创在更大经济效益。生态水利工程建设需要统一规划和设计,满足生态水利工程的安全性和经济性原则,谋求生态环境同人类社会和谐发展[3]。
2.2生态水利工程设计满足水体生态系统净化原则
生态水利工程建设需要因地制宜,结合实际水文条件,综合各方面影响因素科学合理的设计工程,如果对环境的了解程度偏低,那么很可能出现河槽断面。所以为了保证生态水利工程设计合理,需要对实际地势情况以及水文条件进行调查和分析,灵活部署施工活动。与此同时,生态水利工程建设需要结合生态系统特点,有目的开展调查活动。传统水利工程设计过于侧重在河流控制方面,以至于存在较大局限性,所以在生态水利工程设计方面需要树立正确的科学观念,结合生态环境发展规律,有意识的进行规划和设计。与此同时,在生态水利工程建设方面,需要深入分析河流属性,对河流水量以及周围水文特征进行综合考量,保证生态水利工程建设的自然特点[4]。
2.3生态水利工程设计整体性原则
在水利工程涉及方面,需要从整体角度出发,基于生态系统结构,结合其发展规律客观分析其中存在的生态因素,进一步提出科学合理的生态系统修复方法,并非是简单的水文系统修复。生态系统本身可能会伴随着其他水文环境的变换而变换,所以应从整体角度进行考虑,从生态系统有机环境角度着手,对于其中存在的问题有针对性的进行解决。只有这样,生态水利工程设计才能更为科学合理,充分发挥其原有作用。总的说来,生态水利工程建设更符合可持续发展战略,对于人类社会可持续发展有着较为深远的影响,整合传统水利工程和生态水利工程,在满足水力发电、抗洪以及泄流等功能的同时,降低对生态环境的破坏,改善生态环境,创造更大的环保效益。
3结论
综上所述,生态水利工程设计规划受到影响因素较多,主要是基于生态系统整体角度进行设计,以传统水利工程为基础,力求在实现水利工程抗洪、发电以及泄水等功能的同时,降低对生态环境的影响。与此同时,需要充分考量水文特征以及自然发展规律,有针对性的进行设计规划,对于其中存在的问题及时进行解决,推动生态水利工程建设。
作者:谢琼花 单位:云南省红河州泸西县旧城镇水利管理站
参考文献
[1]霍凤双,王鸿飞.生态水利工程设计中亟待解决的问题和应对措施[J].黑龙江水利科技,2011,12(02):111-112.