生态工程基本原理大全11篇

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篇生态工程基本原理范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

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目前，随着全球经济的发展，具有全球性影响的环境问题日益突出。且日渐显复杂化和多样化，但总体来讲可以分为三类，即生态系统的破坏，对人类健康的直接影响和自然资源的日渐耗竭。随着2009年底哥本哈根气候大会的召开，环境问题愈受关注。而在生态水利工程设计中，要求我们水利工程设计人员必须把对环境问题的考虑加入到各个过程之中，以最大限度地减少环境影响，真正实现水利工程的可持续发展。

1、 生态水利工程设计的意义

生态设计是环境管理领域的一个新概念，它指每一环节都需要考虑其可能带来的环境影响，通过设计上的改进使水利工程建设的环境影响降为最低。在这一过程中，决策者应把环境问题看作和经济效益、公司形象等同样重要。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。水利工程结合生态建设，是一个发展的必然趋势。水利工程对于河流生态系统的威胁主要表现在两方面：一是自然河流的渠道化，包括将蜿蜒曲折的天然河流改造成直线或折线型的人工河流。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。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。因此，生态水利工程的设计要实现人水和谐的设计理念。

2、 生态水利工程设计原则

2.1工程安全性和经济性原则

作为一项综合性的工程，水利工程不仅要满足人类对于供水、防洪、航运等基本需要，同时也要适应生态可持续发展的要求。因此在进行设计的时候，要同时运用水利工程学及生态学的相关理论原理，才可以得到安全、稳定、耐久的水利工程。

而从经济学方面看的话，水利工程还需要兼顾经济的合理性，因为我们很难掌握自然生态环境发展演变的过程与结果，因此水利工程不大不小都会带有某种程度的风险。这就要求一方面在进行设计之初就做好对工程周边生态环境的长期定点监测及评估。另一方面，最大化地运用河流生态系统的自我恢复功能，选取获得经济上投入最小，却能赢得最大化效果的技术路线。

2.2保证水体内部环境的多样性

相关调查显示，一个地区的非生物环境的多样性能够影响其生活群落的多样性。也就是说，如果一个地区的自然环境种类多样，当地的生物种类也会日渐丰富，食物链的组成也将更复杂，这样生态系统对外界变化的适应能力和抵抗能力越强。如果我们兴建的水利工程致使该流域内的水体内部环境日趋单一化，那么，就会导致水生生物种类多样性的减少、食物链结构逐渐简化、生态系统日趋单一化，造成水体对外界变化的适应能力和抵抗能力降低，自然净化能力逐渐下降，并逐步丧失其基本功能。所以，在水利工程设计过程中，设计人员需要对河流的近期及远期的水文情况进行深入了解，掌握生物种类与生态环境间的关系，进而对设计草案组建数学模型，对其可行性、可操作性进行论证，从而保证水利设施的兴建能够拥有足够的丰富多样的环境，进而将对自然环境的影响降到最低。

2.3确保河流生态系统的自我修复功能

与传统水利工程相比，生态水利工程除了要保证传统水利工程的基本原则外，还需要在设计的时候，充分考虑保护生态系统的自我修复功能，也就是要维持生态系统的可持续性。而在这一方面，人工建筑物所起的作用则十分有限，只有自然因素经过长期的自然选择后所形成的生态圈才具备良好的自我修复功能，发挥其作用。所以，在生态水利工程设计时，应尽量避免绝对化的人为力量，应充分将人为力量与自然的影响进行有机结合，从而利用生态系统的自设计功能和自组织功能，从大自然中选择合适的物种，形成良好的合力结构。这样，不仅仅可以取得生态系统保护及恢复方面的成效，还能降低工程的建设成本，降低工程造价，获取更高的经济效益和生态效益。

3.生态水利的应用

3.1永兴二级水电站枢纽工程生态环境设计是湖南省水电设计院开展生态水利设计的典范工程

设计之初，技术人员就确立了“绿色工程和生态环境人性家园”的指导思想，把工程定位于生态旅游风景区和水利工程科普园。通过采用高技术手段设计了电站大鹏展翅的屋顶结构，改变了传统水电站大坝加高压线单调的外形，使其既体现了水工建筑物的特点和功能，又富有韵律感，与周边植被、地貌等自然环境相协调。对建筑材料特别注意采用当地天然材料，加快生态修复速度。各种绿化植物尽可能就地取材，对引进外来植物物种持慎重态度。尽量减少人工建筑物对周围生态环境的破坏，留出生态环境的过渡区域和生态物种的习惯性空间等等。电站竣工后其生态设计效果赢得各级领导的肯定，被人亲切称为“生态电站”和“绿色电站”。

3.2生态水利工程应用应体现与环境有机结合

生态水利工程的设计应当充分吸收环境科学与工程的理论与技术，实现水量与水质同步科学配置的目的。当前尤其是应与水污染防治工程进行有机结合，由于水利工程作用的水量一般较大且具有明显的季节性变化，使生态水利工程的设计与实施存在较大的挑战与阻力。如黑龙江省扎龙湿地补水工程，虽然实现了连续几年的补水，但由于水质不符合湿地水质要求，导致湿地水域中底栖生物明显减少，部分物种消失，一些迁徙水禽不在此处停留。为了减少早田排水挟带泥沙或污染物进入下游湖泊或天然湿地，可以在进入湖泊或湿地的过渡带设计生态处理沟渠或氧化塘。而水田排水沟渠可以在植物生长季节充分蓄水，利用人工沟渠湿地对有机污染物质进行降解。在缺水地区种植水稻，特别是在开采地下水种植水稻的地区，应当进行以水量高效利用与水质净化为目的的生态水利工程设计。而这种设计思路来源于水污染的自然稳定塘处理理论与工艺。

结语：

生态水利工程的目标是促进生态学与水利工程的结合，要求工程不仅要满足人类社会生产发展需求，而且还要同时满足河流生态系统稳定性与生物多样性的需求。目前，生态水利工程设计由于经验积累问题上的不足，其发展较为缓慢，但是随着人们对人与自然的和谐发展认识的逐渐加深，生态水利工程的发展前景将不可限量。

参考文献：

[1]刘正茂.生态水利工程设计应遵循的理论与技术路线[J].水利发展研究，2012

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引言

水利工程是一项对自然界的地表水和地下水进行控制，管理，调配，保护，开发利用以达到除害兴利的目的而修建的工程。随着水利工程的发展，优于对环境的保护，生态水利工程应运而生。

1生态水利工程的基本设计原则

1.1安全性和经济性原则

从安全角度来看，生态水利工程的设计原则务必要符合水文学和工程力学的相关规定，确保工程的规范性，要考虑雨水腐蚀河床侵蚀冲刷的特性，确保工程的安全稳固和持久性。在经济方面要始终保持投入小，风险小，收益大的原则进行设计。

1.2空间异质性原则

空间异质性（spatialheterogeneity）是指生态学过程和格局在空间分布上的不均匀性及其复杂性，具体就是空间异质性一般理解为空间缀块性（patchness）和梯度(gradient)的总和。而缀块性则主要强调缀块的种类组成特征及其空间分布与配置的关系,比异质性在概念上更加具体，空间异质性的程度越高，意味着能允许更多的生物生存，这对于生态水利工程而言是十分重要的。

1.3生态系统自我恢复原则

与传统水利工程相比，生态水利工程还需要在设计的时候充分考虑保护生态的自我恢复原则也就是要维持生态系统的可持续性，因此不能一味用钢筋混凝土来建造而是要在大自然的基础上实现人造与“天造”的有机结合，这样不仅仅能取得生态的保护以及恢复方面的成效，还能够降低成本，降低工程造价，一举多得，实现更高的经济效益和生态效益。

1.4调整式设计原则

生态系统的调整是一个漫长的过程，生态的群落的演替，群落多样性的增加都是需要很长时间去完成的。生态水利工程设计主要是模仿成熟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以后，就开始了自然生态演替的动态过程。生态的演替是不可控的，它不一定朝着人们所想的方向去发展，它在时间和空间上都具有一定的不确定性，因此，对于调整型原则，提倡科研人员，管理者，当地居民等社会各方面广泛参与，共同对话，协商，以提高设计的科学性。

2生态水利的重要性

2.1满足人们对于水资源的需求

水是生命之源，1个人每天需要喝水2L，早晚洗漱需要6L左右，加上餐饮用水，洗澡，洗衣服，卫生间等，1a1个人大概需540L，也就是0.54t,按地球的人口来算，每天所要消耗的水资源是1个很庞大的数字。而生态水利在传统水利的基础上对水工物进行优化，使它更高效，更环保地服务于人们。如果不对水加以调控，那么人们所需要的水的来源将会成为巨大的问题，生态水利的优势在于其比传统水利更加注重于未来，在自然界和人们每日所需之间做出一种平衡。

2.2拯救被破坏的生态环境

随着工业的发展，地球的环境变得越来越不容乐观，从1984年英国科学家发现，到1985年美国科学家证实南极上空存在臭氧洞，人类环境问题已发展到当代环境问题阶段。在全球范围内出现了不利于人类生存和发展的征兆，比如酸雨，雾霾等。水资源短缺在全球范围内普遍发生，因为人类的活动，特别是大规模的治河工程，导致生态种类越来越单一化，水同样也是动物们的生命之本，而生态水利的目标就是恢复群落的生物多样性，我相信将来的某一天，在河流的两畔不再是钢筋水泥做成的大坝，而是被鸟语花香围绕着的人工建筑。

3结语

传统水利工程以建设水工建筑物为手段，改造和控制河流，满足人们防洪和水资源利用等多种需求，而随着人们时代的进步，人们意识到河流不仅仅是可供开发的资源，更是生命的载体。生态水利工程作为一门新兴学科，旨在寻求社会经济发展与自然环境保护的平衡点，随着人们对人与自然和谐发展认识的逐渐加深，生态水利工程的发展前景将不可限量。

参考文献

[1]李维俊.浅谈生态水利发展现状[J].内蒙古水利,2014(72).

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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

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篇（4）

在以往的水利工程学中，人们多侧重于自身的需求，对生态方面有所忽视，进而导致很多生态问题出现。人们在对这些生态问题反思与改进后，推出了生态水利工程。生态水利工程以可持续发展为理念，通过多种技术手段，改变以往粗放式的建筑方式，将水利工程和生态工程有效地融合在一起，实现人类社会与生态环境的共同发展。

1.水利工程的优势与不足之处

水利工程对于人类社会的发展具有重要意义，其优势重要体现在如下方面：一是水利工程能够大幅度提高水资源的利用率；二是在水利工程下，很多人工湖泊出现，对城市夏季高温有显著的调节作用；三是水利工程能够储备一定量的水资源，实现水资源的调用，满足人类社会的生产与生活需要；四是水利工程能够有效地减少水土流失的现象。

尽管水利工程给人类社会的发展作出了巨大贡献，但其也产生了诸多不利影响，主要表现为：一是水利工程给上游的生态环境带来一定影响，在建设的过程中，上游水面会升高很多，原本为陆地的部分可能会成为水库或湿地，陆地上的景观也会淹没；二是水利工程给下游的生态环境也带来严重的影响，下游很有可能出现浮游生物恶性繁殖的状况；三是水利工程会给自然生物带来严重的影响，影响其正常的繁衍。比方说，很多鱼类都在上游产卵，在水利工程的影响下，其无法到上游产卵，严重时会出现物种灭绝的后果；四是水利工程会给周边地貌带来很大影响，地质稳定性被破坏，使得自然灾害频发。除了这些以外，水利工程还会带来深层次的影响，如水文形势等。兴建的水坝改变河流的流速、水深等，水体自净能力有所下降，水体密度、水体温度都发生变化。倘若水坝位于上游，那么河道内径流量就会增加很多，径流的速度会降低，使得水体流体变化，甚至导致地壳运动更为活跃，引发洪水与地震等严重灾害。

2.生态水利工程的基本设计原则

（1）整体性原则

在对河流生态进行修复规划的时候，倘若只是在小范围内进行短时间修复，那么生态效率将难以提高，修复效果也大打折扣。所以，在设计生态水利工程的过程中，应从大景观的角度出发，只有这样，生态效率才能够被恢复，修复效果才比较理想。从整体的角度来看，这是依托于生态系统的结构与功能，在各种要素相互作用的基础上，制定出的河流生态系统修复的方案。该方案具有极强的综合性，并不简单的植被修复。生态学领域下的景观尺度涵盖时间与空间两方面。在河流修复的过程中需要采用大尺度景观，这是由于：一是水域生态系统是由多个子系统构建而成的，其包括生物系统与人造工程设施系统。这些系统和生物系统有机融合在一起，共同组建了整个生态系统。如果水域系统被破坏，单纯从河道而进行生态修复是难以达到修复效果的，相关人员必须靠综合各种因素之间的作用关系而制定出可靠的修复方案。二是在进行生态系统修复的过程中，必须考虑水域生态环境的多种特性，如随机性、流动性与可变性等，因为这些特性直接对生物种群产生影响。三是在设计的过程中要考虑河流生态系统的开放性。河流生态系统本身会与周边生态系统进行物质交换，所以仅对河流进行生态修复是难以达到修复效果的。四是河流生态修复需要一定的时间，并非一蹴而就的。相关资料显示，要重建或修复一个湿地，所耗费的时间大约为15年到20年。所以，相关部门与工作人员应做好充足的准备，对所修复的河流进行长时间的监测与管理。综上所述，在进行生态水利工程设计的过程中，必须立足于整体，做好长期性的规划，综合考虑各种因素，制定出大尺度的景观方案。

（2）充分利用生态系统自我修复的原则

和以往的水利工程相比，生态水利工程在考虑水利工程的相关原则外，还要充分考虑生态系统本身的自我修复能力，最大限度地促进生态系统的可持续发展。要想实现这一点，单纯地依赖人工建筑物是不可能的。事实上，任何一个生态圈的出现都是经过了漫长的自然考验的，是各方面因素相互作用的最终结果，其往往具有极强的修复能力。因此，在设计生态水利工程的过程中应充分利用生态系统自我修复的功能，否则单纯依靠人为力量，很有可能会适得其反，导致生态环境的进一步恶化。最有效的路径是，将人为力量和大自然有效地结合在一起，充分利用生态系统的组织功能，由大自然的选择恰当的物种。在这一方式下，一方面生态系统的修复效果显著提升，另一方面能够节约大量的成本，兼顾经济效益与生态效益，实现双赢。

（3）保护水体环境多样性的原则

对于生活群落来说，非生物环境会对其产生多种影响。也就是说，某一地区，倘若其自然环境具有多样性，那么其生物也会具有多样性。通常，这种多样性强的生态系统具有很强的适应性，可以应对一系列的外部变化。如果水利工程导致水体内部环境趋于单一化，那么其自身m应能力将会大幅度下降，难以抵御外界的变化。这样一来，生态系统的功能也会逐步丧失。所以，在设计水利工程的过程中，相关设计人员应充分了解水域情况和周边生态环境，推出合理的设计方案，并从多方面对设计方案进行反复论证。只有这样，生态水利工程才会修复与改良生态系统，造福人类。

3.结束语

在当前社会下，人们的环保意识不断提高，生态水利工程开始出现。和以往的水利工程不同，生态水利工程从水域的生态环境出发，充分考虑多种因素，有效地利用生态系统的自我修复功能，实现经济效益与生态效益的双赢。在设计生态水利工程的过程中，设计人员应立足于整体，构建大尺度景观，充分利用生态系统自身的功能，在确保生态系统多样化的前提下，推出合理的生态水利工程设计方案。

篇（5）

1生态水利建设当中应遵循的原则

1.1加强河流生态系统的保护原则

生态水利工程是一项系统性、整体性的工程，在水利工程建设中既要科学化、合理化又要广泛涉及到各方面，不只是可以应对供水发电等以及有防洪的功能，并且还要能够将生态环境系统可持续发展。生态水利工程的建设不仅需要一定的专业知识，在建设的时候需要将水利工程学原理和生态学院原理结合在一起。在工程设施上一定要做到符合水文学以及工程力学的有关规定，以此来确保工程质量确保其顺利进展。工程设施必须符合相关设计标准，能够承受一系列自然灾害造成的影响。按照河流地貌学原理进行动态地探究河势变化规律，保证河流工程建设的质量，将修复工程的次数降到最低，河流之间是不同的，每条河流都有自己独特的生态环境特点，要对河流生态环境进行保护的话，需要对每条河流的情况进行分析，然后依据不同的情况作出相应的措施，一次达到保护河流生态环境的目的。

1.2保护水体系统的完整性

地球上的水体系统组成包括两部分，分别是地下水和地表水，所以在保护水体的时候要考虑到各个方面的因素，以达到保护整个水体的目的。

1.3加强对水利工程周边生物的保护

对水利工程的建设务一定要做到和生物多样性原则选一致，为在水利工程建设中保护生物多样性，在工程开始建设之前要对当地环境和生物多样性进行调查。

1.4提高河流形态的空间异质性原则

为发展经济，我们不得不进行经济建设。因为以往的工程建设不够合理所以致使河流受到了很大的污染，生态环境的单一化使生态系统都有了不同程度的退化。生物多样性的保护需要通过采取相关的保护措施，我们为了实现这一目标就要进行建设生态水利工程，建设生态水利工程的重点是为了将河流形态的异质性进行提高，让其与自然环境的发展相一致，能够最大程度的保护生物群。

1.5生态系统自设计、自我恢复原则

生态系统的可持续性是由生态系统的自组织功能表现出来的。自组织的机理是依靠生态系统的自设计以及自组织功能，由自然界进行合适物种的选择，然后想成相对合理的组织结构，实现设计与设计完成。生态水利工程建设是基于传统的水利工程设计的基础上，通过应用现代科学技术，采用新的工程理念。使工程建设发展和生态环境保护相统一。河流生态修复规划和管理是在大规模、周期性长和可持续性的基础上进行，这样才能确保河流生态修复的高效率。通常我们所讲的整体性即是指的在出发点上是生态系统的结构构造以及性能，使其生态系统中的各个要素相结合，进而提出综合的系统性的治理修复河流生态系统的方案。水域生态系统是一个大系统，当水域生态系统受到胁迫时，需要对各种造成因素进行综合性、整体性探究。其次，还要重视生物种群的基本生存条件。再者，河流生态系统和周围的环境也有一定的联系，两者可以进行能量之间的传递以及可以进行物质循环，所以，一条河流的修复工作需要周围环境的配合，两者相互促进，共同协调发展。到最后因为在修复周期上河流的要相对长，所以在河流的修复时间尺度上一定要把握好。河流生态系统的修复工作是依靠时间来完成的。

2生态水利工程的作用和价值

2.1对河床岸坡的保护更加有力

进行生态水利的建设可以保证生物的多样性以及生态的和谐发展。在对生态系统进行建设的时候一定要采取更加有利于生态环保的手段，才可以做到对河床的岸坡更加合理科学的保护。除此以外，在水利工程建设中需要的建材业要进行非常专业的严格的质量检验，要做到确保河床的稳定牢固，避免掉河床岸坡的局部透水从而导致河流堤岸崩溃，决堤。因此，采用水利工程就可以做到很好的防护。

2.2保护河流生态环境的多样性

在对生态水利工程进行建设的时候，要预先对周边的环境进行了解，然后根据实地调查的结果对生态水利工程建设的过程以及技术进行有效改进。

2.3生态水利工程建设可以节约土地资源

生态水利工程建设要对工程的施工占地面积缩小，可以采取事先对水利工程进行综合评估的办法，这样就可以在施工建设的时候将占地面积有效的缩小了，将土地的利用率进行了很大程度的提升。并且，也做到了非常有效的将占地面积给工程带来的影响减小，从而实现了生态水利工程建设的实际目的。做到社会发展的需求以及能够使生态环境系统可持续协调的发展。

3对生态水利工程的经济合理性分析

在生态水利工程建设的同时一定要确保效益最大和风险最小。在规划方案的时候由于不能够将生态演替的程序以及结果熟悉掌握，所以要将多个方案进行对比选择，在选择方案上一定要注重生态系统的上期定点检测以及评估。除此以外，要充分将河流生态系统的自我恢复规律利用，以此将投入做到最小，获得更有利的技术路线。我们对生态水利工程建筑的材料质地和主体设计构造及工程外型设计有着高要求，以此来尽可能满足人们对生活环境品质的追求。节能工程是重点，为贯彻落实可持续发展观，绿色生产，低耗能生产、提高资源的回收利用等节能方针，人们一直努力着。不仅在生活中要贯穿低碳节能理念，在生态水利工程建设中同样更应注意节能环保。合理利用材料资源，回收利用，这样不仅可以节约建筑成本更重要的是减少了资源的浪费和对生态环境的破害。最大限度地做好生态水利工程建设。

4总结

虽然生态水利工程建设有一定发展，但仍面临施工难度大，工程技术高，施工设备不健全，人员管理不善，风险多等困难。因此需要我们不断学习，引进新设备，改进生产技术，加强施工管理等进一步去协调完善整个工程。作出最细致的网络图。网络图是在施工的时候用到的，施工按照网络图进行，同时还要将现场的实际情况进行反馈，对图做适当的调整，对突发事件作出及时的措施。

参考文献：

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中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―548―01

1、水利工程建设的现状

随着经济的发展以及社会人口的不断增加，水越来越被人们所重视，人们对水资源的需要日益增加，从另一方面想工，工业的进步会产生许多难处理的工业三废。，这些三废就会排放的水体里从而污染了水域，水利工程建设就显得尤为重要。现在的水利工程在调节农业的发展的同时反而污染了环境形成了恶性循环，造成了河流的形态发生了变化，河流的多样性降低，导致了生态系统的退化。总体来讲现在的水利工程的生态化是亟待建成的。

2生态水利工程的重要性

水利工程学是一门综合性的学科，它是由工程力学和水文学的综合。从它的组成来看它即需要有现代化的科学知识也同样需要水生态方面的知识。生态水利工程的建设重点是在生态方面，建成的目的是要它具有对河流生态系统的恢复的能力，对河流进行改造，从而达到一个健康的循环。

在水域生态系统紊乱的今天，建设好生态水利工程显得尤为重要而水利工程对水域系统的破坏性很大，所以在规划和施工过程中都要本着生态性原则进行操作，可以说生态水利工程以后将是水利工程学领域一项不可或缺的工程。

综上所述，水利工程对生态系统具有双重影响，要充分利用其正面影响，可以带来生活上的便利、经济上的发展、环境上的改善等等，利用不合理将会带来许多方面的危害。

3生态水利工程建设的基本原则

3.1水利工程建设要做到既安全又经济

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，也要兼顾生态系统健康和可持续性的需求。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。同时施工方应当严格按照图纸要求操作，不得擅自修改，以确保工程设施的安全、稳定和耐久性，在确保质量问题的前提下，做到合理利用材料、合理布置人员分布，避免浪费不必要的钱财。

3.2保持和恢复河流形态的异质性的原则

从对生物群落的大量研究资料表明，生物群落的多样性和生境空间异质性存在着正相关的关系，某个地区的生境空间异质性越高，就表示创造了多样性的小生境，能容纳的物种也自然多，生态水利工程旨在恢复或者提高生物群落的多样性，维持生物群落在一个稳定的基础上，但修复过程也不是人为的增加某些物种或者生物，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。

在生态水利工程的设计过程中，必须要有效的促进河流生态的空间异质性的提高，这样才能促进河流生态环境中物种的数量不断增加，从而促进生物群的多样性的回复。当确定河流生态系统的修复目标以后，需要对河流生态系统中的生物种类和密度进行详细的勘察，建立详细的资料库，同时对于河流的自然环境也要有详细的勘察，包括河流的水温、流苏、泥沙、营养盐的迁移转化等等，只有对自然生态环境有详细的掌握，才能为生物群落的生长创造最佳的条件，在此基础上实现河流生态系统的自我修复功能。生态水利工程在具备人们所期望的水利功能实现的基础上，依靠自组织的功能实现自我修复，依靠生态系统的自组织功能形成科学的河流生态环境，自我选择适合的生物物种，进而形成一个完整的河流生态系统。

3.3景观尺度及整体性原则

河流生态系统的恢复应当是建立在对景观的长期保持的基础上实现的，而且必须是大尺度和整体性的，并不是针对某一范围内的系统进行恢复，小范围的生态修复成功率较低，而且在生态系统的恢复效率方面也较低，所以，生态水利工程的设计过程中，必须要注重大尺度、整体性的修复。景观大尺度的原则包括空间尺度和时间尺度两种，而在河流系统受到威胁时，往往也会从这两个角度体现，所以需要对尺度的要素进行综合的研究，科学的掌握河流生态系统本身所具有的流动性、易变性等特点，对生物群落生存的基本条件进行整体性的创造与恢复，才能保证生态水利工程的运行与河流的动态演进过程保持一致，从而促进河流生态系统的恢复。

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。

3.4符合生态反馈调节的原理

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。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会进一步恶化，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。

结语：这片文章阐述了水利工程的现状、重要性。简单的介绍了生态水利工程建设的四项基本原则。生态水利工程的建设要在保证正常的生活生产的需要也要基于保护生态环境出发。这有利于实现可持续发展的原则。在为人类取得利益的同时，保护环境也是一个很重要的战略思想。在建设的过程中要通过科学家、管理者以及当地的居民的共同协商而得出一个较为合理的实施方案。

参考文献：

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中图分类号：TV文献标识码： A

引言

随着社会的全面发展及社会生活水平的显著提升，水利工程等基础设施工程在人们的生产及生活活动中发挥的作用越来越大，但随着全社会范围内生态环境可持续发展工程的普遍开展及社会各界生态环境保护意识提升，越来越多的人水利工程设计中生态学原理运用的重要性，为顺应发展的需求，在水利工程规划建设领域逐步完善起生态水利工程的理念及具体的规划设计原则，为引导水利工程发挥更大的社会效益、生态效益及经济效益具体着重要意义

一、关于生态水利工程的概念

水利工程能够提供给经济和社会发展进步的强大动力，但在其产生良好的经济和社会效益的同时，也会对河流等的自然生态系统造成一定方面、程度的破坏和干扰。生态水利工程是现代化水利建设的新成果和理念，综合了工程力学以及水文学的学科，是一项对于传统水利工程的重大改革。生态水利工程是吸收了关于生态学理论基础的，利用工程力学以及水文学的融合理念，从而不断改进的水利工程建设。生态水利工程就是要用现代化以及科学化的理念和原理指导水利工程的建设，促进生态环境与经济建设的良性互动，在对传统水利工程进行改造时考虑了对自然生态环境修复的目的。对已经修建的对自然生态环境造成严重破坏的工程就行整治，新修建的水利工程则必须是具备科学、经济、环保的现代化发展理念的基础建设。

二、生态水利工程的基本设计原则

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、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，也便是说某些与生态系统友好的物种，可以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，生态工程设计与过去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，建筑物最后可以具备人们所期望的功能。河流修复工程设计与此不一样，生态工程设计是一种“指导性”的设计，大概说是帮设计。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。

3、确保水体内部环境多样性原则

水利工程的建设如果对水体内部的环境造成破坏，会导致水体以及水下生态系统发生变化，使其逐渐丧失对外界不利影响的抵抗能力。水体自净能力的消退，使其原有的物种和生态环境都受到牵连，逐渐的向单一化发展。因此，生态水利工程在建设的规划设计阶段，工作人员就应该对河流的相关资料进行搜集，对水文情况进行详细的了解，对水体的物种和生态环境进行掌握，进而请环境专家对水利工程的设计对生态的影响程度进行评估，尽量降低水利工程的建设对河流环境的影响，保护河流水体内部环境多样化。

4、景观尺度和整体性设计原则

为保证河流生态系统高效的得到修复，应该遵循大尺度长久性的修复原则。河流生态环境是一个动态的演变过程，都需要很久的时间来进行不断的发展变化。因此在进行生态水利工程的规划和设计时，应该对河流的资料进行全面的收集和整理，对河流的历史和演变过程以及现有的生态状况进行掌握。河流生态环境的修复是一个长时间的过程，不是短期内就可以完成的。另外，尺度的把握可根据不同的工作阶段进行适时的调整，根据实际情况的需要决定工作的尺度变化。保持整体性的设计原则，是指对河流整体生态系统的结构功能，对生态系统中各个因素之间的关系和作用进行了解，在此基础上得出有效的生态系统修复方案。

5、提高河流形态的空间异质性原则

通常情况下，一个地区的生存空间异质性越高，则说明其内部含有多个不同的小环境，可以允许多种不同种类的生物共存。反之，生存空间异质性越低，则其可以容纳的生物种类越少，这必然会使该空间内的生物群落环境变得日益单调,这时在生物群落的性质和密度方面都会产生不同程度的退化。在传统水利工程的建设的过程之中，对于河流的自然性和连续性进行了人工的切断，使得河流环境在一定程度上就会变得单一化，进而形成河流生态系统的退化。所以，在生态水利工程的设计的过程之中，务必要有效的促进河流生态的空间异质性的提高，这样才能促进生态环境中物种的数量不断增加，从而促进生物群的多样性的恢复。确定河流生态系统的修复目标以后，需要对河流生态系统中的生物种类和密度进行详细的勘察，建立详细的资料库，这时对于河流的自然环境也要有详细的勘察，包括河流的水温、流速、泥沙、营养盐的迁移转化等等，只有对自然生态环境有详细的掌握，才能为生物群落的生长创造最佳的条件，在此基础之上来充分的实现河流生态系统的自我修复功能。

6、反馈调整式设计原则

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。因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，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，即按照“设计-执行-监测-评估-调整”流程反复循环进行。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，需要在项目初期建立完善的监测系统，进行长期观测。同时还需要建立一套河流健康的评估体系，用以评估河流生态系统的结构与功能的状况及发展趋势。

结束语

水利工程在社会生产中发挥着重要的作用，但这时也会对生态环境造成了一定的影响，尤其是对与河流生态来说，对与河流的连续性和流动性产生了不同程度的影响，使得水流、水温等自然规律都发生了一定的变化，这些变化的存在破坏了河流生态系统的平衡与稳定。所以说，在现代水利工程建设的工作之中，务必要对社会发展需求与生态健康之间的关系进行一个科学的衡量，在建设生态水利工程的要求之下，坚持必要的设计原则，才可以促进生态水利工程建设的科学性。

参考文献

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水利工程的建设必然对生态环境带采影响。在水利工程建设中，无论是规划设计，还是施工及运行管理，都要始终遵循环境保护和生态水利这一基本原则。

1 水利工程建设与生态环境的保护

1.1正确认识水利工程与生态环境的关系

水利工程是除水害、兴水利，保护人民生命财产安全，为工农业生产和人民生活服务的一项工程。从资源的角度来看，水利工程是开发利用资源的工作；而从生态环境的观点来看，水利工程也是人类通过对水资源的调节、控制以改善生态环境，维持新的生态平衡的工作。水利与生态相联系就是把水利工程与生态保护问题相结合，促进生态环境的良性发展。

1.2水利工程带来的问题

当前，我国水利工程面临着一些较为突出的问题。一是我们已经或将要开发利用的水资源受到严重污染，造成水域环境恶化，生态失调，严重影响着工农业生产和人民的健康；二是在流域规划、河湖治理、兴修大量水利工程设施发挥显著水利效益的同时，改变了环境，带来了生态环境方面的问题。

1.3生态环境对设计、施工和运行的要求

水利工程技术要求高，建设工期长，一般要经历规划设计、施工、运用管理等几个阶段。但不论哪个阶段，生态环境监测资料是不可缺少的基本资料。从规划设计阶段开始，对坝轴线的选择、水工建筑物的布置、模型试验、工程设计、工期安排、工程概算等，施工阶段中对围堰建筑、基坑开挖、混凝土浇筑、砂石骨料开采、截流与导流施工期用水，直至工程建成投产，以及各个建筑物的安全管理，科学合理地调度运用，兴建前后生态环境因素的变化研究等，都需要提供生态环境因子的各项监测资料和分析成果。因此，生态环境问题直接关系到水利工程的设计、施工质量和工期长短、投资的节约、工程效益的发挥等各个方面。

1.4生态环境检测

水利工程生态环境监测不同于一般江河的生态环境监测。它是在一定的地区和范围、特定的环境和时间内进行的。其针对性强，目的明确，不同的自然地理条件、不同的工程建设项目、不同的工程进度，都有不同的内容和要求。对水流流向、流态、泥沙运动、水温结构、水质、底质沉积物及水体生物、现状与变化趋势等需作综合的监测规划，以适应水利工程建设的需要，以促进生态环境的良性发展。

1.5生态系统的划分

生态系统的划分是多种多样的。一条河流、一个水库、一个村庄，甚至一块农田都可以看作是一个生态系统。复杂巨大的生态系统，是由许多较为简单的、大小不同的生态系统所组成。

生态系统是可变的，人类可以设法改变某些生态系统为自己服务。为此，我们应该研究水利工程生态系统的结构组成和它的功能，研究水利工程建设建前后的生态平衡条件和演变发展的规律，探讨环境因素的改变对生态的影响，以及如何才能创造有利于人类生产、生活的生态环境。

1.6生态系统的可变性

建设水利工程，一般都遵循“除害兴利，综合利用”的原则，而且对人类环境大都有所改、善。水利工程与生态环境的关系是极其复杂的。这些个关系之间既互相联系、互相渗透、互相制约，有时又互为因果、难以截然分开。

2 对水利工程建设生态环境的要求

2.1规划设计阶段

生态环境应密切结合水利工程的社会效益、经济效益进行总体规划和设计，基本保证要有较好的生态环境效益。按照我国现行的有关水利工程设计规范，工作程序分为选点、初步设计、技术设计、施工详图等阶段。规划阶段的基本工作包括水库各种特征水位、功能、航运、渔业、环境生态、人群健康、水库移民、移民区的兴建及工业城镇布局规划等方面的设计，而这些都需要生态环境监测调查资料作为依据，尤其是要弄清施工前的本来状况，充分考虑对生态环境的影响。

2.2施工阶段

2.2.1施工布局不能使生态环境恶化

水利工程建设，由于施工队伍庞大，工程施工机械化程度高，因此对施工阶段的生态环境应统一规划，加强管理，严防污染大气、水源和流行疾病的传播。施工所带来的噪音、飞尘、烟雾及污水，应采取多种措施，控制其影响。

2.2.2施工开挖对生态环境的破坏不可低估

水利工程建设期间，需要开发交通、兴建码头等，工程开挖量大，要防止因开挖对生态环境的影响，尤其应注意对资源和生态种群的破环。

2.2.3研究河床覆盖冲污及污染物的淤积情况

在围堰布置、水工浇筑、截流等进程中，要了解生态环境因素。如研究河床的抗冲能力时，对河床地质环境、河床河底沉积物等，都要取样监测，不仅需要了解表层的变化，而且还应掌握深层的变化状况，为研究环境因子的迁移转化提供依据。

2.2.4做好保护施工区的景观环境

篇（9）

中图分类号：TV文献标识码： A 文章编号：

引言

生态水利工程对社会的进步和环境的可持续发展都有着非常重要的作用，与常规的水利工程不同，它将人类利益与生态环境紧密联系，需要我们高度重视，本文通过对水利工程的现状分析及水利工程对河流生态系统的影响提出生态水利工程的重要性，并阐述了如何进行生态水利工程的规划设计和施工问题。

1、当前生态水利工程设计工作面临的困难

1.1 当前的生态水利工程设计缺乏基于不同区域的评价标准和设计方法

生态水利工程对于工程的服务目标具有明显的地域性区别，因为对于不同地区的生态环境来说它们都具有自己的特点，所以生态水利工程每个地区也应该具有不同的特点，必须因地制宜的进行设计和规划。对于我国的生态水利工程建设来说也有了一些大体的方法和设计标准，但是对于不同地区的工程来说就没有具体的设计指标和参考模式。因此，对于我国现阶段的生态水利工程的设计和建设来说还具有很大的问题，最主要的就是缺乏针对于不同地区生态环境特点的把握以及因地制宜的不同设计方案，这也是下一步工作中应该主要解决的问题。

1.2 生态水利工程设计工作的目标和标准的确定比较难

对于生态水利工程来说其建设的目标和任务与原有单一的水利工程建设来说有所不同，它更加注意维护和保证生态环境的健康和发展，主要任务和目标就是实现人类和生态系统的和谐相处。所以基于这种特殊的任务，生态水利工程建设的第一步就是确定好设计的目标和建设标准，对于工程要达到的标准都要有一个具体的量化。目前我国的生态保护工作的目标还都处于定向描述的阶段，没有明确的目标和标准，也没有具体量化的一些要求，所以这也就给工程的予期目标和标准的建设以及工程的建设质量都带来了一定的困难。

1.3 生态水利工程设计缺少生态水文测验资料

生态水文的测验资料是生态水利工程设计的关键和重要参考内容。如果不能从水文测验站的观测资料去分析水文过程对生态过程的正负影响机理，就很难基于生态系统的自组织规律寻求生态水利工程的设计理论、方法与技术参数。当前，我国水文测验工作相对落后，水文测验站还不能适应当前生态水利工程设计对资料的需求。有关生态水文站方面的设计与布局在我国还未正式开展，国内也少有报道，不过我国已经提高了对这方面工作的重视程度，经过一段时间的努力也会有一定的发展的。

1.4 生态水利工程设计技术人才匮乏、高水平的设计不易

实现生态水利工程是水利工程和生态学的有机结合，需要生态水利工程的设计人员不仅具备水利工程设计的知识和经验，还要具备生态保护和生态恢复学的理论和知识。以往的人才培养目标和方向，使两者分属于不同的学科与专业，具有两方面综合知识和设计能力技术人才匮乏，加之生态水利工程的实践活动的经验缺乏，可以参考与借鉴的设计项目有限，难以保证生态水利工程的设计水平和质量。

2、生态水利工程设计的基本原则

2.1 确保工程的安全性和经济性

生态水利工程作为水利工程的分支，首先要遵守水利工程的设计原则，保证工程安全性是任何水利工程设计的最基本的原则。设计过程中，设计人员应深入实际，充分考察水体的水质、水流等基本情况，进而充分考虑水对建筑物的侵蚀作用、对泥沙的堆积和搬运作用，同时还应全面把握河道走势的自然规律等。只有保证了工程的稳定性、持久性以及设施的安全，才能确保建筑物持久地发挥其功能。在保证了工程安全性的同时，我们还应对工程的经济性进行合理分析，力求实现资金投入最少、经济小于和生态效益最大化的基本原则。

2.2 保证水体内部环境的多样性

相关调查显示，一个地区的非生物环境的多样性能够影响其生活群落的多样性。也就是说，如果一个地区的自然环境种类多样，当地的生物种类也会日渐丰富，食物链的组成也将更复杂，这样生态系统对外界变化的适应能力和抵抗能力越强。如果我们兴建的水利工程致使该流域内的水体内部环境日趋单一化，那么，就会导致水生生物种类多样性的减少、食物链结构逐渐简化、生态系统日趋单一化，造成水体对外界变化的适应能力和抵抗能力降低，自然净化能力逐渐下降，并逐步丧失其基本功能。所以，在水利工程设计过程中，设计人员需要对河流的近期及远期的水文情况进行深入了解，掌握生物种类与生态环境间的关系，进而对设计草案组建数学模型，对其可行性、可操作性进行论证，从而保证水利设施的兴建能够拥有足够的丰富多样的环境，进而将对自然环境的影响降到最低。

2.3 确保河流生态系统的自我修复功能

与传统水利工程相比，生态水利工程除了要保证传统水利工程的基本原则外，还需要在设计的时候，充分考虑保护生态系统的自我修复功能，也就是要维持生态系统的可持续性。而在这一方面，人工建筑物所起的作用则十分有限，只有自然因素经过长期的自然选择后所形成的生态圈才具备良好的自我修复功能，发挥其作用。所以，在生态水利工程设计时，应尽量避免绝对化的人为力量，应充分将人为力量与自然的影响进行有机结合，从而利用生态系统的自设计功能和自组织功能，从大自然中选择合适的物种，形成良好的合力结构。这样，不仅仅可以取得生态系统保护及恢复方面的成效，还能降低工程的建设成本，降低工程造价，获取更高的经济效益和生态效益。

2.4 确保河流生态系统的整体性

在传统的水利工程建设过程中，水体常被人为地划分成不同功能且相对封闭的小区域，影响了水体之间的相互联系，极大地降低了水体内不同小环境之间的能量交换及物质交换速度，从而人为地破坏来河流生态形同的稳定性和整体性。生态水利工程在设计时，应充分掌握施工流域内生态系统各要素之间的相互关系及作用方式，尽最大限度地保持并恢复水体的原始状态，确保河流的生态系统的整体性不受到外力的破坏，而不能仅仅是在工程结束后，单纯地对河道水文系统进行修复或是只对河岸的植被进行修复。

2.5 确保建立完善的河流生态系统和水利设施之间的反馈机制

生态水利工程设计以成熟的河流生态系统为主要参照物，并充分利用生态学可的相关理论和环境工程的先进技术，力求打造一个健康的、可持续发展的河流生态系统，从而保证工程设施内部的各自然要素可以在不需要人工干预的环境自发地进行活动，维持生态环境的稳定和河流水体的质量。通常这种自发活动的方向不是单向的，这种不确定性使得生态水利工程的设计应遵循一种“反馈调整”的设计方法，也就是说，在设计方案执行之后，仍旧需要对水体的环境进行长期的监督和评价，并根据反馈的信息对水利工程项目进行不断的调整与完善。

结束语

生态水利工程是一门将生态学和工程学很好的结合在一起的一门学科，也是将人与自然和谐相处的思想很好的运用于实际的学科。该学科最主要的特点就是顺应了人类和时展的需要，我国虽然说在这方面技术起步的比较慢，不过目前也越来越重视该学科的发展，尤其是对于在生态水利工程设计原则方面存在的问题，也在运用大量的人力物力去研究，借鉴了许多国外的先进经验和技术方法，也初步形成了一些设计原则，虽说还不太完善，不过在将来的不断研究和发展中，最终会取得比较大的进步和提高。

参考文献

篇（10）

关键词：生态理念；水利工程；设计原则

中图分类号：TV文献标识码： A

一、生态水利工程简介

传统的水利工程主要包括结构力学、水力学及水文学等专业内容，而生态水利工程则工程力学的基础上对人与自然的和谐相处更加关注，研究重点更加侧重于人类行为对水域产生的影响。可以说生态水利工程实现了环境工程学与生态学的有机结合，是一个专业性、综合性较强的跨领域体系。由此可见，与传统水利工程相比，生态水利工程体现出如下特征：

首先，资金密集。生态水利工程建设与普通水利工程相比，体现出建设周期长、技术难度高、工程规模大的特点，因此建设过程中需要大量的资金支持。其次，水利工程的经济效益与生态效益体现出较大的不确定性。再次，生态水利工程与环境有着密切的关系。生态水利工程的建设会直接影响到自然的生态环境、气候以及人类的经济社会，并且这些影响是互相作用的过程；尽管这个过程中利弊共存，但仍然遵循水利工程规划设计的原则将有利的一面积极发挥出来，消除存在的弊端。最后，生态水利工程体现出综合性、系统性的特征，从而影响到水域及水域之间的制约性与联系性。

二、生态水利工程规划设计原则

分析生态水利工程的特征可知，要实现工程的生态效益、社会效益、经济效益，就必须遵循以下几个设计原则：

（一）安全性与经济性原则

生态水利工程是一项综合的系统工程，需要对相关水系进行综合治理，而这个过程中不仅要满足人类的社会需求，比如防洪、灌溉、供水、发电、航运等，还要实现生态系统的可持续发展。满足水文学与工程力学的要求，基于特定的设计标准进行设计，有效承受洪水、风暴等自然荷载；根据河流地貌学原理设计河流的纵断面与横断面，并充分考虑河流特征，包括河流泥沙输移、淤积、河流侵蚀、冲刷等，对河势的变化规律进行动态分析，以保证工程的安全性、稳定性与持久性。此外，还要遵循控制风险、实现工程经济效益最大化的原则，对其经济合理性进行全面分析。实际工程建设过程中，生态演替的过程及结果始终处于动态变化的状态，这种不确定性因素导致生态水利工程的风险升高。因此规划设计过程中要在多个设计方案中进行优选，对生态系统进行动态的、持续的定点监测及评估。

（二）河流形态的空间异质原则

某个区域生态环境空间异质性越高，证明其小生态环境就越多样化，则允许更多的物种共存储反之，非生物环境越单调，也会直接影响到生物群落的多样化，从而影响到生物群落的性质、密度、比例等一系列指标，最终导致生态系统的退化。人类活动对自然河流的渠道变化、河流的非连续化等均会产生直接的影响，尤其是大规模的治河工程，会导致河流生态环境趋于单一化，河流的生态系统也会发生不同程度的退化，生态水利工程所具备的生态功能即是提高生物群落的多样性。不过实际的工程规划需要注意一点，即并非靠人工种植岸边植被、在河流区域引入鱼类、鸟类或其它生物物种就能实现生态多样化的效果，而是要提高河流形态的异质性，保证其与自然河流的地貌学原理相符，为生物群落的多样化发展创造更好的条件。

（三）遵循生态系统自我恢复的原则

在传统水利工程规划设计中，主要是通过控制自然河流来实现工程的经济目标，而生态水利工程的规划设计必须树立全新的工程理念，摒弃对自然界加以改造、控制的做法，不得采用人力及技术控制自然界；而是要将生态系统自组织、自设计的能力充分利用起来，真正实现人与自然的和谐相处。需要注意一点，即“世界上不存在两条相同的河流”，每条河流都有自己鲜明的生态特征，因此生态水利工程要在因地制宜的基础上进行规划设计，将每条河流的自然属性、美学价值等突显出来，提高生态工程规划设计方案的适用性、合理性。

（四）反馈调整式设计原则

基于生物发展的宏观角度而言，其过程呈现出逐步螺旋渐进式的特点，相应的，河流修复时间也是一个渐进的、长期的过程。地球上自然界的生态系统发展、进化经历了数百万年的时间，而发展进化的过程十分复杂，生物群落也十分多样，并且发展过程中系统的有序性及内部的稳定性均呈现出一定的变化，在不断变化的过程中提高自身对发展环境条件的免疫力。即使基于较短的时间尺度而言，一种形态的生态系统演变为另外一种形态系统同样需要数年时间，故在生态水利工程中无法在短时间内看到河流恢复的效果。生态水利工程的规划设计主要是参照成熟的河流生态系统结构，其主要目的是形成一个可持续发展的河流生态系统；而这个自然生态演替的过程是从水利工程项目开始执行之日起开始，而整个过程则体现出不可预见性。很难通过河流生态修复工程使河流恢复到未受人类干扰前的原始状态，因此河流的原始状态从某种程度上讲是自然生态演进的极限状态上限；人类的生态修复工程仅是防止生态系统的进一步恶化而进入生态系统演进的极限状态下限。在极限状态的上限与下限之间则存在多种可能性。在具体实施一项生态修复工程后，理想的状态是监测各生态变量已达到现有科学水平所能实现的最优值，反之则各生态变量仅达到人类可接受的最低值。

三、结语

总之，生态水利是实现人类文明进步及经济社会可持续发展的重要手段，在水利工程建设过程中要充分考虑其生态环境影响，充分认识到生态水利的重要意义，在规划设计过程中遵循安全性与经济性原则、河流形态异质原则、反馈调整式原则及自我恢复原则，以保证生态水利工程的经济效益与社会效益。

参考文献：

[1] 董哲仁.生态水工学的理论框架[J].水利学报,2013,(1):1 -6.

篇（11）

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