生態(tài)水利理念在中小河流治理工程中的應(yīng)用

摘 要：生態(tài)水利理念是護(hù)坡、生物學(xué)以及生態(tài)學(xué)的交叉學(xué)科，其研究的重點(diǎn)主要包括水動(dòng)力對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的作用機(jī)制以及水生態(tài)健康的水力調(diào)控技術(shù)。除此之外，水動(dòng)力條件對(duì)物質(zhì)生物地球化學(xué)過(guò)程的影響、生態(tài)系統(tǒng)中物種構(gòu)成、生態(tài)功能效應(yīng)、水生態(tài)系統(tǒng)演變對(duì)水力的影響等都屬于生態(tài)水利理念研究的內(nèi)容。進(jìn)行中小河流治理工程中生態(tài)水利理念的影響研究，本文開展生態(tài)水利理念在中小河流治理工程中的應(yīng)研究，將深入探討生態(tài)水利理念在中小河流治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)模擬調(diào)控中的應(yīng)用。 

　　關(guān)鍵詞：生態(tài)水利理念 中小河流治理工程 生態(tài)環(huán)境效應(yīng) 模擬調(diào)控 

　　近些年來(lái)，社會(huì)用水需求量的增加以及水污染的日益嚴(yán)重使得水利事業(yè)受到了較大的影響。當(dāng)前，我國(guó)加大了中小河流治理工程的建設(shè)力度。而工程建設(shè)必然會(huì)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境帶來(lái)一定的影響，為了將負(fù)面影響控制到最低，有必要加強(qiáng)對(duì)生態(tài)水利理念的研究，為工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)模擬調(diào)控提供幫助。 

　　1.生態(tài)水利理念概述 

　　生態(tài)水利理念是20世紀(jì)90年代興起的一門交叉性學(xué)科，致力于研究水動(dòng)力學(xué)和水生生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)之間的相互作用。實(shí)際上，生態(tài)水利理念是環(huán)境護(hù)坡的一個(gè)分支，其研究范圍覆蓋了生態(tài)流量、水環(huán)境、生境修復(fù)等多個(gè)方面。目前，生態(tài)水利理念領(lǐng)域每?jī)赡陼?huì)召開一次國(guó)際性大會(huì)，且形成了專業(yè)的國(guó)際學(xué)術(shù)期刊。 

　　結(jié)合生態(tài)水利理念的發(fā)展來(lái)看，其研究?jī)?nèi)容大致可以概括為兩個(gè)方面：其一，水文情勢(shì)和水動(dòng)力條件變化對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的影響。例如，人類的中小河流治理工程建設(shè)活動(dòng)會(huì)對(duì)自然河流的能量場(chǎng)、生物場(chǎng)等產(chǎn)生破壞，進(jìn)而對(duì)生源要素在河流中的生物地球化學(xué)行為造成影響，最終結(jié)果就是河流生態(tài)系統(tǒng)的功能以及其中的物種構(gòu)成會(huì)發(fā)生一定的變化。其二，生態(tài)系統(tǒng)演變對(duì)水力情勢(shì)的影響，如河流岸邊帶植被格局的演變對(duì)河流水動(dòng)力產(chǎn)生的影響等。 

　　生態(tài)水利理念進(jìn)行上述兩個(gè)方面研究的目的是為中小河流治理工程建設(shè)提供服務(wù)，使水工建筑物設(shè)計(jì)和建造中選擇合適的技術(shù)，最大程度的避免建造活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)了的不利影響�；�于此，生態(tài)水利理念的研究滿足于生態(tài)水工的實(shí)際需求。 

　　生態(tài)水利理念在中小河流治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)模擬調(diào)控中發(fā)揮著重要的作用，為了應(yīng)對(duì)能源危機(jī)，世界各國(guó)都在加快進(jìn)行能源開發(fā)的探索，我國(guó)現(xiàn)階段的能源戰(zhàn)略是大力發(fā)展水電。原因在于我國(guó)水電儲(chǔ)量豐富，擁有巨大的開發(fā)潛力。目前，我國(guó)水電開發(fā)需要解決關(guān)鍵性問(wèn)題主要包括兩個(gè)方面，分別是移民和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，而基于水電開發(fā)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)和調(diào)控技術(shù)則是生態(tài)水利理念研究的重要內(nèi)容。 

　　結(jié)合近些年國(guó)外水電開發(fā)生態(tài)環(huán)境研究方面的成果來(lái)看，該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)包括三個(gè)方面：其一，水動(dòng)力對(duì)生物的作用機(jī)制以及生態(tài)系統(tǒng)效應(yīng)。其二，工程運(yùn)行對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的凈損益。其三，工程生態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行技術(shù)。結(jié)合研究中遇到的難點(diǎn)來(lái)看，水電開發(fā)中生態(tài)水利理念研究的關(guān)鍵點(diǎn)集中在響應(yīng)機(jī)理、模擬方法、調(diào)控技術(shù)以及體系構(gòu)建等方面。 

　　2.開展生態(tài)水利理念在中小河流治理工程中的應(yīng)用研究的重要性 

　　以新豐縣回龍河治理工程的開展為例，首先，河流治理管理相關(guān)法規(guī)制度不完善。完善的法律法規(guī)體系是河流治理管理工作有效開展的重要保障，由于制度法規(guī)不完善，導(dǎo)致具體工作開展的過(guò)程中缺乏足夠的支持，很多實(shí)際問(wèn)題都缺乏合理有效的處理措施。同時(shí)也對(duì)河流治理工程的建設(shè)帶來(lái)了一定的負(fù)面影響。其次，對(duì)河流治理技術(shù)創(chuàng)新的支持力度不足。目前，我國(guó)政府對(duì)河流治理技術(shù)創(chuàng)新的支持力度稍顯不足，缺乏必要的扶持政策，技術(shù)創(chuàng)新缺乏動(dòng)力，以至于很多新的污染形式得不到有效的處理，導(dǎo)致污染現(xiàn)象不斷加重。 

　　3.生態(tài)水利理念在中小河流治理工程中的應(yīng)用 

　　3.1為河流治理技術(shù)創(chuàng)新營(yíng)造良好的客觀條件 

　　河流治理技術(shù)創(chuàng)新是提高河流治理管理能力的有效舉措，想要真正實(shí)現(xiàn)這一途徑，必須對(duì)傳統(tǒng)的管理觀念進(jìn)行轉(zhuǎn)變，積極采用創(chuàng)新技術(shù)和方法手段對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行解決。在此過(guò)程中，政府必須充分發(fā)揮自身的積極作用，加強(qiáng)對(duì)河流治理技術(shù)創(chuàng)新的重視，通過(guò)各類鼓勵(lì)扶持政策為河流治理技術(shù)創(chuàng)新構(gòu)建良好的外部環(huán)境，設(shè)置一定的獎(jiǎng)勵(lì)措施激發(fā)廣大技術(shù)人才的創(chuàng)新積極性，并對(duì)有效的創(chuàng)新行為進(jìn)行表彰，將更多的社會(huì)目光集中到河流治理技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域。除此之外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，為技術(shù)創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為了推動(dòng)河流治理技術(shù)創(chuàng)新的持續(xù)開展，我國(guó)必須加大在該領(lǐng)域的投入力度，其中最重要的就是資金投入。河流治理是一個(gè)不斷發(fā)展進(jìn)步的專業(yè)，河流治理技術(shù)的發(fā)展需要穩(wěn)定的資金支持，對(duì)此，國(guó)家和政府除了要出臺(tái)相應(yīng)的政策科技補(bǔ)貼之外，需要構(gòu)建覆蓋廣泛的資金投入渠道，在基層建立河流治理技術(shù)科研平臺(tái)，一方面通過(guò)資源共享為河流治理技術(shù)創(chuàng)新提供支持，另一方面則加快技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化速度。同時(shí)，設(shè)立專項(xiàng)科技研發(fā)預(yù)算，在河流治理工程建設(shè)中，要撥出一部分的資金用于技術(shù)創(chuàng)新。 

　　除了資金方面的支持之下，還應(yīng)盡快完善我國(guó)河流治理管理制度，構(gòu)建完善的河流治理管理體系�，F(xiàn)階段，我國(guó)很多基層地區(qū)都存在河流治理法律法規(guī)制度不完善的情況，對(duì)河流治理技術(shù)創(chuàng)新造成了較大的阻礙。同時(shí)由于重視不足，現(xiàn)有的規(guī)章制度也無(wú)法得真正的落實(shí)。必須盡快解決這些問(wèn)題，才能使我國(guó)河流治理管理工作逐步擺脫困境，獲得新的發(fā)展。 

　　3.2結(jié)合生態(tài)水利模型調(diào)控治理方案 

　　生態(tài)水利理念模數(shù)值模型，指的是中小河流治理工程生態(tài)效應(yīng)定量評(píng)價(jià)和調(diào)控技術(shù)。利用生態(tài)水利模型，可以為工程生態(tài)效應(yīng)分析提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，進(jìn)而優(yōu)化治理方案。生態(tài)水利理念模型反映的是水文動(dòng)力模塊和生態(tài)動(dòng)力學(xué)模塊以及兩者之間時(shí)空耦合的過(guò)程，可以體現(xiàn)兩者的關(guān)系。 

　　其一，基于元胞自動(dòng)機(jī)的岸邊帶植被演替模擬。中小河流治理工程運(yùn)行會(huì)對(duì)河流水位造成影響，例如水庫(kù)運(yùn)行會(huì)在庫(kù)內(nèi)形成較大的消落帶，并在壩下河道形成更寬的岸邊帶，水位變化會(huì)對(duì)岸邊帶植被格局造成影響，為了保障生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，就需要對(duì)岸邊帶以及消落帶植進(jìn)行合理配置，對(duì)水庫(kù)調(diào)節(jié)作用下的演替情況進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)。具體需要構(gòu)建基于非結(jié)構(gòu)元胞自動(dòng)機(jī)植被模型結(jié)合模型調(diào)整岸邊植物，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)全局變化下河流岸邊帶植被格局受到的影響進(jìn)行模擬，同時(shí)通過(guò)水動(dòng)力模塊對(duì)水流因子進(jìn)行模擬。植物動(dòng)態(tài)則采用基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的元胞自動(dòng)機(jī)模式模擬，將模擬結(jié)果反饋到水動(dòng)力模塊中。 

　　其二，基于個(gè)體的魚類動(dòng)態(tài)模型。基于個(gè)體模式，和水動(dòng)力模型進(jìn)行耦合， 重點(diǎn)研究水流條件變化下魚類種群量及其分布情況受到的影響，形成耦合了二維水動(dòng)力模塊的魚類動(dòng)態(tài)模塊以及基于個(gè)體的魚類動(dòng)態(tài)模塊。水動(dòng)力模型和魚類動(dòng)態(tài)模型最好采用同一套網(wǎng)絡(luò)，這樣可以避免空間耦合問(wèn)題，將注意力集中在時(shí)間過(guò)程的耦合。在具體耦合過(guò)程中，水環(huán)境模型中輸出的水環(huán)境因素模擬值會(huì)實(shí)時(shí)傳遞到魚類動(dòng)態(tài)模型，需要結(jié)合魚類動(dòng)態(tài)變化來(lái)應(yīng)用治理措施。 

　　其三，生物環(huán)境評(píng)價(jià)模型。棲息地模型是評(píng)價(jià)水電開發(fā)運(yùn)行生態(tài)環(huán)境效應(yīng)和生態(tài)修復(fù)措施的重要方法，因?yàn)闂�息地的狀態(tài)在很大程度上反映了生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。傳統(tǒng)的棲息地模型主要關(guān)注棲息地面積，對(duì)棲息地空間分布及其影響的考慮稍顯不足。對(duì)此，可以引入景觀生態(tài)學(xué)概念，構(gòu)建全新的棲息地空間評(píng)價(jià)方法，對(duì)有效棲息地斑塊進(jìn)行定義，明確棲息地連通性指數(shù)。 

　　綜上所述，將生態(tài)水利理念應(yīng)用到中小河流治理工程生態(tài)環(huán)境效應(yīng)模擬調(diào)控中能夠明確工程運(yùn)行對(duì)水域生態(tài)系統(tǒng)造成的影響，進(jìn)而為水域生態(tài)環(huán)境調(diào)控提供可靠依據(jù)。 

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