生态修复工程设计

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇生态修复工程设计范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

生态修复工程设计范文第1篇

生活垃圾填埋场的生态修复类似于工业项目中的改建工程，是对现有生活垃圾填埋场的“技术改造”，因此，在环境影响评价过程中，首先应对现有场址进行仔细踏勘，结合工程设计、地勘、原环评及验收资料等，识别该垃圾填埋场现存的主要环境问题，特别是对于简易垃圾填埋场，其渗滤液的处理、填埋气的导排均未按规范的卫生填埋场标准实施，在生态修复过程中，应作为重点关注的问题。

2从环境影响预测分析来看

应分多个阶段进行预测，特别关注大气环境影响。施工期及填埋场修复期大气环境影响较大，特别是实施开挖的工程，其环境影响在短期内可能会大于原垃圾填埋场，由于一般需修复的场地周边存在较多敏感点，其大气环境影响的时间、范围、程度将是关注的重点。对于修复后的大气环境影响，应注意其叠加的背景值应为参照点的背景值或扣除原垃圾填埋场环境影响后的背景值，理论上，生态修复实施后，大气环境应得到大幅度的改善。

3由于生态修复工程的特殊性

修复过程可能会产生二次污染，修复过程及修复效果需经过监测后方可确认，后期土地利用需在修复工程达到相应标准基础上方可实施，因此其环境管理及监测工作尤为重要。该工程环境监测工作应分阶段进行，当第一阶段满足相应要求后方可开展下一阶段工程。特别是当修复工程和该场地利用工程同时开展时，应注意两者间的时间先后次序，在场地利用工程开工前，填埋场应至少达到GB/T25179-2010《生活垃圾填埋场稳定化场地利用技术要求》三级标准要求；修复工程结束后，应对填埋场进行监测，满足相应标准后，方可正式进行土地利用；环境监测在修复工程结束后需持续进行，应长期监测修复工程的效果。

生态修复工程设计范文第2篇

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-HydraulicEngineering）。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（spacialheterogeneity）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。

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”（Rivercorridor）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。

生态修复工程设计范文第3篇

关键词：生态水利工程设计原则

一、 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。

二、 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。

纵观人类社会对水的开发利用大致经历过五个阶段：

（一）以防洪建设为主的阶段

人类社会要求发展首先要确保自己的安全，特别是人类开始在水域周边定居之后就必须进行防洪建设。一般是堤防、城墙、城区排水系统等，并且随着社会经济水平的提高，不断提高防洪建设水平。

（二）以供水建设为主的阶段

人类社会防洪安全得到一定保障之后，经济就会发展。经济发展到一定程度之后，水的供需矛盾就日益突出，这时各种引水、配水等供水系统的建设成为水利建设的主要内容，经济越发展，要求供水能力和保障率越高。

（三）以水资源保护为主的阶段

伴随社会经济的发展，供水量越高，排污量增加，水域的污染将造成重大社会问题。因而水资源保护、改善水域水质等水环境建设将成为水利建设的主要内容。

（四）以景观建设为主的阶段

在水质问题基本解决之后，随着人类生活水平的不断提高，旅游事业的发展，人们会对水域周边的景观提出较高的要求。因此，以水域空间管理，为人们提供良好的休息娱乐空间为主要内容的水利建设将首先在城市周边地区得到发展。

（五）以生态修复为主的阶段

随着人们对保护生物多样性意识的增强，人们重新审视自然水域在生态环境中的作用，要求恢复水系自然生态功能的呼声越来越高。水域不仅要清洁、美观，而且要求水域生机盎然。即回归自然、修复水域的生态系统成为目前发达国家水系管理的主要内容。

综上所述，在社会经济的不同发展阶段，水利建设所表现的相应内容也有所不同。改革开放以来，由于经济发展十分迅速，而前一时期由于水利建设投资不足，问题积累较多，在现阶段表现的发展阶段性不十分清楚。在防洪方面城市防洪标准较高，大江大河可防中、小洪水；在供水能力方面北方缺水严重，江河断流，但地下水开采能力较强，造成地下水严重超采；水域污染已十分严重，流经城市的水系普遍呈严重污染，重大污染事故时有发生；在一些大城市水系已开始景观建设，但水质普遍较差；水系的生态修复问题尚没有引起足够重视。

现在人们对水利建设的要求应当是全方位的，可以预计在21世纪的前半段，人们将会要求恢复碧水蓝天、山川秀美，要求水系恢复良好的资源功能、环境功能和生态功能。而我国水利现代化要求我们进行大水利建设，在尽可能短的时间内完成水利五阶段的跨越。

三、生态水利工程的规划设计原则

（一）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。

（二）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。

（三）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。

（四）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。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。

（五）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。

生态修复工程设计范文第4篇

关键词：生态；水利工程；设计

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

[1]王瑛昊,陈雷.分析生态水利工程的基本设计原则[J].中国新技术新产品,2012(11).

生态修复工程设计范文第5篇

关键词：生态水利工程；区别；设计原则

中图分类号：TV21 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2014）08-00-01

近年来我国各地区的水利工程发展较快，取得了不少成绩，但是水利工程的建设导致了许多流域水资源分配的不均一，产生了许多生态环境问题，例如过量引用河流水资源或修建水库导致下游缺水甚至断流、水体自净能力下降等问题。水利工程引发的生态环境问题危害河流区域经济社会的可持续发展，人们开始全面的、深入的认识水利工程给人类和生态所带来的影响。生态水利工程是基于生态设计的水利工程，可以有效的减少水利工程对生态环境的影响，文章就生态水利工程设计方面的相关问题进行阐述。

一、生态水利工程与水利工程的区别

水利工程是指人类通过工程措施对水资源的再分配，水利工程的主要目的是防洪、提供水源、防治作物旱涝渍灾害等，这些作用都体现了水利工程的社会性、经济性和资源性。生态水利工程的重点在于服务生态，是现代水利工程的重要标志。生态水利工程应有明确的生态服务目标和功能，在设计阶段，将水利工程所在流域的生态系统健康作为设计的核心内容。在生态水利工程的选址、布局、施工过程等方面充分考虑经济性以及其对环境的友好性，防止在生态水利工程建设过程中产生巨大的经济成本和环境成本，实现生态保护与社会经济的双赢。

二、生态水利工程存在的问题

1.缺乏对不同区域的生态水利工程设计方法与评价标准

由于不同的生态系统存在地理的差异性，这就决定了生态水利工程具有因地制宜的特征。目前，针对生态水利工程的功能有一些理论评价方法和评价指标，但对一个具体的生态水利工程缺少可操作标准和评价方法，这与当前我国研究水利工程对生态环境影响的科学研究和相应科研成果较少有关。由于水利工程涉及工程力学的安全性与稳定性，因此我国对水利工程的结构建筑物实行了一系列的强制性标准，但是缺乏足够的技术标准规范生态服务的目标。

2.生态水利工程与原有水利工程设施难以协调运行

在一个流域内，一些新建的生态水利工程可能是在原水利工程设施上进行改造和优化设计的，如扎龙湿地补水工程、洪河国家自然保护区水资源恢复工程以及白洋淀湿地供水工程等生态水利工程，这些均是在原水利工程设施的基础上对其进行科学地配置，对区域的来水量进行重新分配或者对水的去向重新调整。生态水利工程的介入必然会影响原水利工程设施的服务对象和功能，甚至会给原水利工程的正常运行带来一定的风险。由于生态水利工程与原水利工程最为显著的差异是服务目标和功能，因此在设计和开发生态水利工程的同时，需要对原水利工程的服务目标和功能进行适当的调整，如何实现生态水利工程与原水利工程的协运行，是生态水利工程设计者应考虑的问题。

三、生态水利工程设计的原则

1.工程安全性和经济性原则

生态水利工程的设计不仅要满足人类对水资源的需求，也要保持生态系统的可持续性；生态水利工程的设计不仅要符合水利工程学原理，也要符合生态学原理。生态水利工程的设施要符合工程力学和水文学的规律，以保证工程设施的安全性和稳定性；生态水利工程设施的设计不仅要充分考虑到其对洪水、冰冻、干旱等自然力荷载，也要充分考虑对河流泥沙输移、淤积以及河流侵蚀、冲刷的抵抗力，保证生态水利工程的耐久性。设计时应遵循风险最小和效益最大的基本原则，充分利用流域生态系统的自我恢复规律，争取以最小的投入获得最大产出。

2.提高河流形态的空间异质性原则

一个流域的生境空间异质性越高，意味着可以创造出更多的多样性的小生境，可以允许更多的物种共存。生态水利工程的目的是提高和恢复生物群落的多样性，我们不仅要依靠人工直接引进鱼类等其他生物物种或者种植岸边植被，生态水利工程也应该尽可能提高河流形态的异质性，为生物群落多样性的自我恢复创造条件。确定河流生态修复目标后，应该加强对河流进行生物调查、地貌历史以及现状进行评估和勘查，建立生物资源数据库和河流地貌数据库，然后从中识别出那些对生态系统的结构和功能具有重要意义的生物因子或环境因子，在此基础上对河流地貌和生物栖息地进行设计。

3.生态系统自设计和自我恢复原则

河流生态系统的自组织功能主要表现为河流生态系统的可持续性，生态水利工程与传统水利工程的很大的区别在于是否应用自组织原理。生态水利工程设计是一种辅设计或者说是一种指导性的设计，它是依靠河流生态系统自组织、自设计的功能，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。每一项生态水利工程必须做到因地制宜，充分利用每一条河流的自然属性和价值，设计最佳的生态工程方案。在利用自设计理论的同时，也要充分利用本地物种，在引进外来物种的同时防止生物入侵。

4.景观尺度及整体性原则

从大景观尺度上开展对河流生态的修复，其效率较高，所以在设计河流生态修复的规划和管理应该从大景观尺度和保持可持续性的基础上进行。从生态系统的结构和功能出发，整体把握生态系统中各个要素之间的相互作用，提高河流生态系统的整体修复能力。河流生态系统是一个大系统，当其受到胁迫时需要对各种胁迫因素之间的相互关系进行综合、整体的研究；河流生态系统也是一个开放的生态系统，它与周围生态系统进行能量传递和物质循环，所以说一个河流生态的修复活动不是孤立的，需要与相邻流域的生态修复活动进行协调，在设计生态水利工程时应充分考虑这些因素的影响。

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（7）.