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根据项目区水源的可供水量，在详尽了解项目区农业生产结构的基础上，计算项目区的作物需水量，进行供需水量平衡分析。对于占补平衡项目来说，供需水量平衡分析在项目的可行性研究阶段进行，占补平衡项目中的农田水利工程一般是采用10年设计，20年校核，由于项目区范围不大，引水流量一般1m3/s以下，在水利工程中属于小型水利工程，首先根据《灌溉与排水工程设计规范》(CB50288-99)结合当地实际情况确实设计灌溉保证率，皋兰县一般取75%，然后根据灌溉定额或降水的频率分析选出2个或3个符合设计灌溉保证率的年份，以其中灌水分配过程不利的一年作为典型年，以该年的灌溉制度作为设计灌溉制度。如项目区在灌区范围内且采用灌区已有的取水或输水工程作为水源的，应该以灌区的灌溉制度作为本次设计的设计灌溉制度。在计算过程中，作物的灌水定额可通过彭曼公式计算，也可通过用水量平衡法演算得出，对于常见作物，实际工作中也采用《甘肃省行业用水定额》直接取值或进行验算。如采用渠道灌溉，还应确定轮灌制度。
灌溉工程规划
1灌溉机井规划
项目区灌溉机并布置应翔实掌握该区域的地下水分布情况，根据项目区的地形、地层、地下水分布情况，结合项目区用水需求进行灌概机井井群布置，一般采用梅花形或方格形布置。要根据项目区实际情况进行布置，如笔者所在的皋兰县西岔镇阳洼窑村项目区，由于项目区内农田较规整，且项目区全部为蔬菜区，其对水量的需求量不大，但是对水量需求时间长，所以可以发展为井灌区，且根据地形及项目区的灌溉田块分布和已有道路系统实际情况，采用了方格形布置。布置井位时要确定井数，首先应确定单井出水量，单井出水量可参照近年的成井电测资料确定，也可按照抽水试验确定，有条件的项目、建议按照抽水试验确定。然后根据单井出水量和灌水定额计算得出单井的控制面积，按照井灌区的面积计算得出井数。这里提醒一点计算得出的井数往往并非整数，千万不要搞成理论上的四舍五入，计算得出的井数应进行进位取整。布置井位时还应注意一定要计算井距和影响半径，确保不会出现机井互相影响出水量的情况。
2田间输水方式确定
解决了水源和灌溉制度的问题，接着要进行灌溉输水方式的选择。灌溉输水方式分为地面输水和地下输水两种方式，由于在输水过程中存在蒸发和渗漏，选用不同的输水方式，水的利用系数也是大相径庭。举例而言采用渠道输水。衬砌渠道的渠系水利用系数约在0.7左右，而采用管道输水管道水利用系数可达0.9，由于土渠渗漏量过大，农渠以上灌溉输水渠道不会采用土渠。一般情况下，灌区面积较大水量较充足时均选用衬砌渠道作为输水渠道进行地面输水，灌溉单元较小，水量一般的情况下可采用管道输水，除泵站输水管道可能采用钢管和砼管外，田间输水管道一般是采用UPVC管道。根据目前节约用水及高标准农田建设的需要，以后在占补平衡项目的农田水利工程中，斗农渠应尽量采用管道输水，发展高效节水灌溉，是目前农田水利工程的大方向，占补平衡项目中的农田水利工程亦应如此。
3灌溉渠系规划
灌溉渠系规划时首先选择衬砌渠道，按照断面类型不同，灌溉渠道可分为U形、矩形和梯形。U形渠道输水能力强、节水防渗效果好，但由于施工要求高、断面不宜过大，适用于斗渠和农渠；矩形和梯形渠道对断面和施工要求不高。适用于干渠和支渠，但矩形渠道占地面积小却对材质要求较高，梯形渠道恰恰相反，对材质要求较低但占地面积大，因此一般干、支渠渠道应按照当地特点选择矩形或梯形渠道，斗渠、农渠一般选用U形渠道或者进行管道输水。渠型选定后，根据灌溉面积和灌水定额确定渠道流量，进行渠道横、纵断面设计，应从最末级渠道开始计算，逐级倒算，逆推干渠的横向设计流量和纵向设计高程。渠道横、纵断面设计不能孤立单独考虑，两者之间是相互联系的，计算时应当根据最末级渠道灌溉面积和灌水定额计算渠道流量。需要注意的是渠道横、纵断面设计一定是从最末级渠道逐级向上逆推得到的。渠道的流速，应满足不冲不淤流速要求。以加大流量验算不冲流速，并以最小流速验算不淤流速。占补平衡项目通常采用已有的水源工程和渠首工程作为水源，与一般农田水利工程相比在整体布局上稍显复杂，输配水渠道的设计要根据整理后的田块大小、高程、耕作条件及现有水利工程等进行配置，并合理确定灌溉方向。在进行输配水渠道的规划设计时，要充分考虑已有的农田水利设施、渠系建筑物和道路设施等，尽可能避免与现有渠道、道路等基础设施交叉，并在各级渠道上根据需要修建诸如分水闸、节制闸，量水堰等，渡槽、跌水、陡坡、渠系建筑物，要进行必要的水力计算和结构计算，结构断面较小时可适当简化。渠道不宜越级布设，布置时还应注意行政界线如乡界和村界的限制，避免工程投人使用后由此引发的争水事件。
4管道系统规划
基于管道输水蒸发、渗漏较小，管道水利用系数较大、不占用耕地的优点，一些灌溉控制面积不大的项目选用了管道输水，材质一般为UPVC管材。选用地埋管道输水时，首先要进行压力计算和管径的计算，以使设计方案经济上合理，技术上可行。压力计算主要是管内水压力和侧向的土压力计算，通过压力计算得到管道的抗压强度选用不同壁厚的UPVC管道。管径计算要根据灌溉需水量计算管道在一定流速下的合理管径，从而更好的选择合适的UPVC管道。管道的布置一般遵循支管垂直于主管的原则，并根据灌溉田块合理确定管道间距和出水桩间距，丘陵地区管道间距以50m为宜，管道密度以平均90m/hm2为宜，可根据地形选择双向灌溉或单项灌溉，出水桩一般每50米设置一个。管道布置也应注意合理的避让已有的渠道、道路和行政界限。
排水工程规划
2规划环评技术在水利水电开发中的应用
根据水利水电开发与规划环评技术的关系，分析规划环评技术的实际应用，体现技术性的环境保护，由此确保环境保护下水利水电的顺利开发。具体分析如下：
2.1环境评价环境评价技术能够提高规划环评的应用效率，满足水利水电开发的基础应用。环境评价技术可以根据水利水电项目的基本情况，划分评价的范围，在此基础上确定评价对象，深入研究水利水电项目中的多个差别，由此确保环境评价技术更加适用于水利水电项目的开发。水利水电开发中的环境评价技术，主要包括数学模型和情景分析等，利用系统的评价方式，得出水利水电开发的环境依据，避免水利水电开发偏离环境保护的要求。
2.2区域分析不同区域的水利水电项目，对环境存在不同的影响。水利水电项目属于国家基础建设，呈现区域性建设，增加了规划环评技术的应用压力。为优化水利水电的开发，需在环境评价技术中引进区域分析，根据规划环评的以往经验，完善区域性的环评分析。区域分析决定了水利水电项目中的环境规划，同时明确环境在区域中的表现特征，能够降低水利水电项目中环境规划的难度，有利于提高环境的稳定度。环境评价技术中的区域分析，归属于一类基础性的措施，可以为水利水电开发的规划环评提供技术性的保障。
2.3政策评价政策评价是规划环评技术的核心，辅助环境评价技术进行决策。政策评价具有一定的实用性，其可以发现环境评价技术中的差异点，全面反馈水利水电开发中环境因素之间的关系，同时渗透到政策评价中。政策评价在水利水电开发规划环评中，可以分为三个阶段，如：(1)政策分析，利用价值观念分析水利水电中的环境现状，实行多维度划分，进而实现多个层次的政策解析；(2)政策预测，利用定性的分析，得出政策中的环评信息，通过判断环境评价技术前后的政策形态，估计环评的价值；(3)政策评估，利用实践规划出水利水电项目中的环评价值，评估环境评价技术在项目开发中是否具备效益和效率保障。
2.险预测规划环评技术在水利水电开发中，可以经过一系列的动态行为，找出开发过程中引发环境破坏的因素或潜在因素，并预测可能出现的风险[2]。环境评价技术能够根据水利水电开发中的环境风险，估计此类风险引发的损失，包括经济损失和生态损失，而且风险预测具有一定的决策优势，预先评估风险损失，有利于控制开发中的环境破坏，充分控制开发行为，保护生态环境。
（2）科技引导。科学技术是第一生产力，发挥现代农业技术优势，引进和推广适合当地土壤气候的种植、养殖新品种。变革种植模式，调整种植结构，充分开发土地资源的潜力，提高土地的种植效益。对移民进行技术指导，引导移民科学种养、科学管理，打好现代农业技术基础，提高移民的现代农业技术知识和生产水平。
（3）发展二、三产业。举办各种培训班，进行各类技能培训，提高移民的劳动技能，提升移民的科学文化素质，让移民掌握和开发多渠道生产门路和本领，增加创收途径。移民安置后的基础设施配套完善程度也是评价移民生产生活水平的一个重要方面，库区所在的农村通常都是基础设施薄弱的地方，交通不畅，上学看病不方便，个别地方用水用电都成问题。通过合理的安置规划解决移民的基础设施条件，建设与外界连通的公路，接入电信线路等，让移民群众出行方便，购物上学就医快捷，提高移民生产生活水平。为妥善安置水库移民的生产和生活，国家和各级地方政府在其职权范围内，在减免房屋建设、宅基地使用、农业生产恢复期的税费，以及在土地划拨、粮食供应、电价优惠、优先就业等方面给移民以优惠。
2社会经济发展水利水电工程建设
给当地的社会经济发展注入了活力，也带来了诸多不稳定因素，合理解决工程建设征地移民补偿安置中存在的问题，使移民搬得出，稳得住，能致富，是考验移民安置工作的客观要求。移民群众在移民工作中付出了许多，对水利水电开发促进地方经济发展和脱贫致富寄予厚望。地方政府是移民安置“工作主体、责任主体、实施主体”，移民工作的成效与各级地方政府的全力支持、积极投入和有效组织密不可分。地方各级政府在妥善安置移民，解决搬迁、维稳问题，解决库区移民群众发展致富和经济社会发展等方面，面临诸多压力。虽然水利水电开发对库区和安置区经济社会发展的具有促进作用，但有时并不十分明显，由于期望与现实之间的差距，影响了移民群众的积极性，容易直接导致移民安置进展不顺、效果不理想的被动局面。促进地方经济社会发展和移民群众脱贫致富应明确作为水利水电开发重要任务之一，需要进一步落实相关政策及细化配套措施，强调政府职责，明确企业的社会责任，合理地分工协作，才能充分调动各级政府及移民群众积极性，发挥水利水电开发对社会经济发展的促进作用。
2002年，水利部和国家发展与改革委员会颁发了<关于开展全国水资源综合规划编制工作的通知>，随后又陆续了指导水资源综合规划的若干技术文件。这些文件对于指导水资源综合规划的顺利开展具有重要意义。由于新时期国家治水思路和理念的改变，文件中出现了部分新名词术语，部分原有名词术语(或计算方法)也赋予了新的内涵。在水资源综合规划的技术文件中，有一部分名词术语比较模糊。本文根据国内专家、学者的最新研究成果和水资源综合规划技术文件的规定，对他们的内涵进行分析，对现行的确定方法提出个人看法，对需要深入研究的问题提出建议。
一、水资源
到目前为止，什么是水资源还没有一个公认的非常严谨的文字描述。<大不列颠百科全书>中水资源定义为：自然界一切形态(液态固态和气态)的水都算水资源。直到1963年英国国会通过的<水资源法>中，改写为“具有足够数量的可用资源”。即自然界中水的特定部分。1988年联合国教科文组织(IINEScO)和世界气象组织(WMO)定义水资源是“作为资源的水应当是可供利用或可能被利用。具有足够数量和可用质量，并且可适合对某地为水资源需求而能长期供应的水源”。
在我国，对水资源的理解也不尽相同。1991年<水科学进展>编辑部组织了一次笔谈，就水资源的定义和内涵进行了讨论。最后认为：水资源是水体中的特有部分，即由大气降水补给，具有一定数量和可供人类生产、生活直接利用，且年复一年的循环再生的淡水。
从上述文字表述可以看出水资源具有如下特征：水资源包含在水体之中，并且是水体的一部分；而水体中的其他部分，在特定的条件下还可以转化为水资源；水资源如果保护不好也可能转化为无法利用的水体，而危及社会的安全。根据自然资源的定义及综合以上各家的观点，水资源是能够被人类开发利用并给人类带来福利、舒适或价值的各种形态的天然水体。
因此，不是所有降水都是水资源，只有其中能够被人类开发利用的部分才称之为水资源。对于特定区域而言，降水总量是可以获得的，但是这些天然降水中到底有多少是人类可以利用的——即该地区到底有多少水资源值得深入探讨和研究。
二、水资源可利用量
关于水资源可利用量有很多种定义和解释，下面介绍几种：
<全国水资源综合规划技术细则>中规定水资源可利用量l2是指在可以预见的时期内，在统筹考虑生活、生产和生态环境用水的基础上，通过经济合理、技术可行的措施在当地水资源中可资一次性利用的最大水量。雷志栋等认为，水资源可利用量是指经济合理，技术可行和生态环境允许的前提下。通过各种措施所能控制引用的不重复的一次性水量。胡振鹏等认为，水资源可利用量是指针对不同设计水平年，在一定的来水频率下，考虑对水量、水质的需求，天然储水体和水利工程设施可以为人类生活、社会经济活动提供的水量。翁文斌等认为]，水资源可利用量是指在流域水循环过程中的水文条件不发生明显改变的前提下，从流域地表或地下允许开发的一次性水资源量。夏自强等认为，水资源可利用量是从可持续发展的原则出发，在扣除维持生态环境用水和水资源总量中部分不能或难以控制的水资源量后，人类可以利用的最大水量。
分析上述定义，理论上比较清晰完善，但实际分析计算时很难操作。水资源可利用量确定要考虑的条件有生态与环境需水量、技术上论证可行、经济上分析可行。从这3个方面来分析，内涵和外延都很大，很难具体操作。
同时，水资源可利用量的影响因素有经济社会发展水平、科学技术进步情况、水污染状况、生态与环境状况、天然来水状况、以及技术经济因素等。由于这些因素是动态的，随时间变化的，导致水资源可利用量也是动态的；同时这些因素如何影响水资源的可利用量，尤其是水与生态环境系统的关系，受认识水平限制，现阶段较难量化。
三、水资源和水环境承载力
承载力是一个起源于古希腊时代的古老概念，在生态学中一般被定义为“某一生境所能支持的某一物种的最大数量”，它包含着极限思想，并有2个层次的含义：第一是所承受的力来自于某一生境以外的某一物种；第二是某一生境自身不遭受破坏，因为生境一旦破坏，再重新修复是不可能的。
关于水资源承载力和水环境承载力研究成果较多，目前普遍接受的定义如下：
水资源承载能力是指在一定的时期和技术水平下，当水管理和社会经济达到优化时，区域水生态系统自身所能承载的最大可持续人均综合效用水平或最大可持续发展水平。水环境承载力是指某一区域、某一时期、某种状态下的水环境条件对该区域经济发展和生活需求的支持阈值。
从上述概念出发，水资源承载能力、水环境承载能力的承载体可以是人口总量，生物总量，也可以是经济总量。这个概念有4个层次的内涵。一是生态内涵，它表现为这些承载力具有极限含义，它所承载的综合效用具有生态上的极限，对其开发利用应以不超过这个极限为前提。二是技术内涵，这些承载力并非一个纯粹客观的概念，而是与人类作用有关，具有主观性的一面。它与特定的技术水平有关，随着不同时期总体技术与生产力水平的提高，这些承载力具有跳跃性，表现为时间上的技术动态性。三是社会经济内涵，通过社会经济系统结构的优化，社会经济容量或规模会有所不同，从而提高水资源和水环境的承载力。四是时空内涵，表现为水资源承载的综合效用及其约束因素具有区域性；不同的时空尺度，相同水资源和环境条件的承载力是不同的。
水资源综合规划技术细则中提到了水资源承载力和水环境承载力这2个专业术语，但是关于这2个参数如何确定没有提出相应的方法，因此该参数的确定方法值得研究探讨。
四、生活和生产需水的预测方法
目前用于需水预测方法较多，如定额法、趋势法、弹性系数法、人均综合用水量法等。分析这些方法，各有特点。
定额法需要确定每一行业不同水平年的用水定额、发展规模、以及水的利用系数。要在需水预测之前先要预测这些参数，由于这些变量较多，其影响因素更多，这些参数的预测比需水的预测更复杂，从而导致预测结果误差较大。我国以前若干个五年计划的需水预测成果已经证明了这一点。趋势法、弹性系数法需要较多的历史资料，受历史资料的可收集性限制，这些方法应用起来有一定难度。另外发达国家用水的经验表明：用水量与人口、发展规模之间的关系不是单一的递增或递减关系，不同国家或地区之间有所差别，不同发展阶段有所差别，不同产业结构有所差别。因此利用这些方法进行需水预测也有一定困难。
人均综合用水量法主要应用于城市需水量的预测。由于城市的产业结构十分复杂，要想弄清楚每一个行业的用水定额及其发展规模难度较大，因此为简化计算，采用人均综合用水量法来进行需水预测。但是这一方法也有其局限性，因为人口不是区域消耗水资源的唯一指标，尤其是现在随着现代化程度的提高，经济社会发展对水资源的需求越来越多，而对人力资源的需求越来越少。因此到底用哪一种方法进行需水预测能够得出一个可以接受、误差较小的成果是一个值得研究和探索的问题。
五、生态环境需水量
生态环境需水是指为维持生态和环境功能和进行生态环境建设所需要的最小需水量。实际上，生态需水与环境需水两者之间存在着交叉和重合的部分，生态需水主要侧重在生物维持其自身发展及保护生物多样性方面，环境需水则主要体现在环境改善方面。
杨爱民、郑红星、王浩、刘昌明等认为“：生态需水应该包括环境需水，所以也称为生态环境需水。生态需水是指在一定的生态保护、恢复或建设目标下，在特定的时空范围内，其生态系统维持良好的稳定状态时所需要的水量(包括：地表水、地下水和土壤水)。鉴于现在对生态环境认识的不断深入，前述界定中的“在一定的生态保护、恢复或建设目标下”的“建设”二字应该去掉。生态环境需水量是目前国内外研究的重点，基本理论和方法也较多，其中大多建立在多学科交叉研究的基础上，现阶段可操作方法主要是基于水文学基础的几个方法，如最枯10月法、Tennant法等。最枯10月法：我国在《制定地方水污染排放标准的技术原则和方法》(GB3839--83)中规定：一般河流采用近10a最枯月平均流量或90％保证率最枯月平均流量作为设计水文条件。该方法原来用于计算污染物允许排放量，而现阶段把它作为生态环境需水量。实际操作上该方法有其局限性，主要表现为部分季节性河流、现阶段断流河道的生态与环境需水量为零，其允许污染物排放量为零(设计水文条件为零)。
Tennant法似：是以预先确定的年平均流量的百分数作为生态环境需水量。Tennant提出，以年平均流量的10％作为水生生物生长低限，以年平均流量的30％作为水生生物生长的满意流量。Montana以年平均流量的10％作为最小生态需水量，最佳范围为年平均流量的60％一100％。该方法适合于大江大河等较大流域，而没有考虑河流流量的年内变化和年际变化，因而有其局限性。此外还有日均流量法、Texas法、N6PRP法、Basiclfow法、月年保证率法、最小月年径流法、ABF法、FDCA法、40％准则等。这些方法计算方便，基本上是经验值，各有其实用性。
因此，分析总结前人的成果，提出适应不同对象的水文、生态、环境等条件的生态环境需水量估算方法具有重要意义。
六、水资源短缺
水资源短缺是一个貌似简单但又存在许多异议的概念。目前国际上通用的判别标准是以人均水资源量进行缺水程度划分。但是这个划分标准下面隐藏着许多问题。首先人口不是区域消耗水资源的唯一指标，尤其是现在随着现代化程度的提高，经济社会发展对水资源的需求越来越多，而对人力资源的需求越来越少。其次生态需水与人口没有直接关系，用人口作为评价标准也不合适。因此，对于水资源短缺的辨识采用单一的标准或指标是很难概括的。
实际上，水资源短缺是一个相对的概念，具体对于一定区域来说，它所描述的是一定经济技术条件下，区域可供水资源量和水质的时空分布不能满足现实标准下的区域人口、社会经济、生态与环境等系统对水资源需求时的状态。因此对缺水的界定应当拓展到水资源系统承载的主客体两个方面同时考察。
在水资源系统承载主体方面，人类社会已经从最早的逐水而居，发展到现在的资源水利、可持续水利等理性思索，水资源系统的外延不断被拓展，内涵不断被丰富。同时人们对水资源开发利用的范围应由最初单一的地表水系统拓展到地下水、大气水、海水、劣质水(包括污水、微咸水和咸水)等多个系统，水资源系统承载主体多元化特征日益突出。
水资源系统承载的客体是随着社会的发展而更替改变，在无人类活动干扰作用下，天然水资源系统在其循环过程中滋养了丰富多样的天然生态系统。自从人类社会行为作用于水资源系统伊始，水资源系统承载客体的纯自然属性便开始发生改变，水循环系统的社会驱动力持续加大，农业和工业经济系统的需水量和取水量不断上升，水资源系统承载的客体逐渐演绎成生态环境系统和社会经济系统。其社会经济功能得到充分体现。由于水资源系统承载客的多元化，水资源利用过程中就存在着竞争与分配的问题从水资源系统承载的主体和客体的关系来分析，不简单地将水资源供需平衡的认为不缺水、不平衡的认为水。且不说水资源系统与生态环境系统的关系目前尚未清楚，就是科学合理地确定一定社会经济系统需水量及其节水潜力也存在一定的难度，更有社会经济系统的产结构问题。
因此，对于特定的区域和范围，如何科学合理地界定其水资源是否短缺值得研究和探讨。
七、水资源合理配置
配置是指配备、安排。资源配置是指生产性资产在不同用途之间的分配；资源分配之所以成为问题，一方面是由于社会的资源供应有限，而人类欲望通常又无限，另方面是由于既定资源具有多种不同可供选择的用途。
水资源合理配置是指在流域或特定的区域范围内遵循高效、公平和可持续性原则，通过各种工程与非工程措施，考虑市场经济规律和资源配置准则，通过合理抑制需求、有效增加供水、积极保护生态环境等手段和措施对多种可利用的水源在区域间和各用水部门间进行的调配。
通过以上概念界定可以看出，水资源配置问题提出的前提是水资源有限性而导致的供需不平衡矛盾以及不同用途之间的分配矛盾，关注的重点是多种水源在区域间和各用水部门间的分配。实际上，水资源区别于其他自然资源的重要特征之一是它的时程上分布的不均匀性，因此水资源合理配置不仅体现在空间上，同时也体现在时间上；不仅体现在某一水源上，同时也以现在多种水资源的联合配置上。
因此，研究和探讨水资源合理配置的技术和方法，对于缓解水资源供需矛盾、科学高效地利用水资源具有重要意义。
八、水资源配置的一般原则
前面已经叙及水资源配置问题提出的前提是水资源的相对短缺，即资源有限而需求持续增加导致的供需失衡。当水资源有限，不能满足所有用户的用水需求时就存在着分配水量的优先顺序问题。
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：
［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）：1~5.
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［6］O’NeillR.V.，D.L.DeAngelis，J.B.Waide，etal.AHierarchicalCon－ceptofEcosystems［M］.PrincetonUniversityPress，Princeton，NJ.1986：153.
我国国土面积非常辽阔，但是，却是一个水资源非常匮乏的国家，因此，农业生产中经常会受到一定的限制，为了能够保证农业生产，稳定粮食的生产能力，对灌溉水的利用效率要进行提高。并且，对灌溉的方法以及技术水平也要进行改善，将原有的技术以及条件进行改善，只有这样才能更好的提高粮食的生产能力，也必须加强农田水利等农业设施的建设。
1.2农田水利建设关系农村经济持续健康发展
一直以来，我国就是农业生产大国，农田水利设施的建设对农业经济的可持续发展有直接的影响，在农业生产过程中对生产成本进行降低是经济效益得到提高的保障。
2小型农田水利工程规划设计中存在的问题
2.1工程规划缺乏系统性以及全面性
我国小型农田水利工程在规划过程中缺乏系统性以及全面性，很多工程在立项以后对可行性研究没有进行重视，经常在立项以后出现很多的问题，导致工程施工质量受到影响。还有些小型农田水利工程在建设过程中出现了急于求成的现象，没有按照相关的技术规范进行施工，导致工程的实施出现了很大的问题，对农业经济的未来发展有很大的危害。
2.2项目长期目标不明确，立项不规范
很多小型农田水利工程在项目确立时没有对长期目标进行明确，在立项方面也出现了不规范的情况，对工程施工的具体情况了解不周全，导致很多工程在质量方面出现了很大的问题，在使用不久以后就会出现问题，不能达到设计的使用周期。一些工程在进行设计时对长远发展前景没有进行充分的分析，项目方案在比较和分析时，项目方案适应的整体条件和个别条件没有进行严格的区分，导致施工中小型农田水利工程的使用性能出现了不断降低的现象。
2.3工程项目缺乏技术经济分析
小型农田水利工程在投资方面比较少，但是，还是存在着在投资方面费用严重不足的情况，在这种情况下进行强行的开工，会导致项目缺乏必要的经济性。一些设计方案也出现了不符合实际情况的现象，对一些以往的方案进行了生搬硬套，使得方案的造价不能进行节省，同时，预算也经常会出现失控的现象。
2.4工程建设前期规划不够深入
工程建设前期存在着规划不够深入的情况，相关的部门在配合意识方面比较缺失，工程建设方面经常存在着盲目性、随意性比较大的情况，导致工程技术、合理开发以及社会经济效益等方面出现了不能兼顾的现象，工程建设过程中出现了很多重复性建设以及纠纷，对日后的应用产生了较大的影响。
2.5工程老化以及退化现象严重
很多的小型农田水利工程的建设时间比较早，很多的工程是边规划、边设计、边施工的“三边”工程，这些工程在实际使用过程中存在着很多的先天不足情况，同时在后期的维护方面也存在着一定的问题，导致工程的效益得不到最大限度的发挥。
3小型农田水利工程规划设计的原则
3.1实事求是
很多的小型水利工程在设计之初对项目施工地点的实际情况以及经济发展水平要进行充分的考虑，要做到实事求是，对当地的地质以及地形条件进行综合分析，制定合理的规划方案。
3.2申报和建设要讲求实际
小型农田水利工程在制定规划建设方案时，不能只是对工程的形象问题进行关注，对人民群众的实际要求要进行重视，坚持经济适用、质量耐用以及环保的原则，对当地经济的发展情况进行分析，不能让群众承担过重的经济负担。
3.3认真做好农民群众的动员工作
小型农田水利工程的建设要保证受益人是农民，而且，农民也是小型农田水利建设的主要力量，因此，在进行建设前，要和农民进行很好的沟通，对群众的积极性进行调动，保证工程的顺利施工。
3.4坚持筹资筹劳的多样性
国家以及地方财政收入情况取决于当地经济发展情况，因此，在制定规划建设目标时一定要保证务实，在资金筹备方面可以有多种方式，利用相关的财政补贴政策能够对建设资金不足的现象进行缓解，同时，也能发动群众进行投资，但是必须坚持自愿、公开的原则，不能因为小型农田水利工程的建设对农民的生活产生不必要的负担。
4科学实施小型农田水利工程规划设计的措施
4.1实行统一规划，统筹安排
按照科学发展规划要求，对农田水利工程建设规划要实现统一，对农村的各类涉水资金，制定整体以及长远的目标，同时，对水利工程的灌溉、储水以及排水等效果要进行发挥，在水利设施使用过程中也要对改、扩建项目进行重视，做到因地制宜，对水利工程体系中的各项作用都要进行发挥，保证其能够为农业发展做出贡献。
4.2规划设计要结合当地实际
要根据当地水利设施现状，加快灌区续建配套与节水改造，不断完善农田灌排体系。加快小型农田水利工程建设，大力加强田间工程、末级渠系及涵闸泵站建设，因地制宜兴建“五小水利”工程，集中连片、整体推进县域农田水利建设，进一步扩大旱涝保收高标准农田面积。同时，进一步增加大中型灌区续建配套与节水改造投入，做到完成一批、验收一批、销号一批。积极推进大中型灌溉排涝泵站更新改造，在有条件的地方新建一批灌区，加强重点涝区治理，不断提高农田灌排骨干工程的配套率和完好率。
4.3突出节水灌溉技术的运用和推广
规划设计要充分考虑水资源承载能力，实行总量控制、定额管理。通过协调各行业的用水需求，促进农业结构调整，实行改造与改革、骨干与田间、灌溉与排水相结合，制定适宜的改造方案。同时积极采用新技术、新材料、新工艺，依靠科技进步和制度创新促进节水和水资源高效利用，建立节水型用水模式和节水型经济发展与运行体系，突出节水灌溉技术的运用和推广，提高农业用水效率和效益。
队合作水平差，灌溉面积不足建国初期，我国大部分水利工程建设基本是工程设计和施工同时进行，走走停停，走一步看一步，缺乏调查研究，施工团队合作程度不高，导致水利工程渠道混乱，水利灌溉设施灌溉面不足或不均，灌溉效率低，水库的库存水量减少了一半多，水利工程的灌溉效能严重削弱。许多小型农田水利工程设计的供水河流或供水渠道，在开始投入使用时比较合适，但随着人口规模的增加和农田面积的加大，农田的水需求量远远超过水利工程的供水量，水利工程的灌溉面积只有本地农田面积的百分之六七十，农业的产量和质量受到严重损失。
1.2工程基础设备建设不足，蓄水能力差
由于缺乏对水利工程基础设施的合理设计，以及施工机械技术力量不足、工程检测能力低，导致水利工程的拦截蓄水功能不足，农田灌溉工程的利用率降低。
1.3水利工程管理维护不足
主要存在两方面问题：一是农田水利工程施工监管严重缺乏，施工中投机取巧、敷衍了事、偷工减料等产生的工程质量、安全事故、设备故障问题常有发生。农田水利工程的运行严重受阻。二是在水利工程建成后，设备维护保养工作不足。目前农村的水利工程超年限使用、缺乏维护致使设施破损的现象存在，成为影响农村水利工程灌溉效能的重要因素。
2后期农田水利工程建设注意点和解决之道
2.1农田水利工程建设需要注意的问题
农田水利工程前期准备工作应该注意的问题：工程设计思想、政府的政策制度和管理思路、财力投入、工程建设质量的监管、工程规划设计要点目标、工程建成后期的维护管理等工作。首先，应该确立好水利工程的中心思想和目标任务。规划前明确建设基调，重点注意规划经过。工程的规划设计要突出当地政府的工程指导。按照国家水利工程的相关规化设计标准、坚持政府正确的指导思路，结合当地农田环境地理地质状况，而且当出现地方政府从参与融资的水利工程规划设计问题时，就要高标准地设计好水利工程的思路目标。水利工程的规划设计还必须要赢得政府的审批和同意，最终才能顺顺利利展开施工和运行。其次，小型农田水利工程的设计要实事求是，避免各种资源的浪费。做好人力物力财力方面的估算规划，保障水利工程正常实施。最后，小型农田水利工程规划要把握全局，争取当地社会发展。水利工程建设前期，要考虑人口、资源、环境、经济发展等方面，保障水利工程建设与当地农村人口、环境和社会经济的发展能够一致，水利灌溉的范围和灌溉效率能与时俱进。简言之，农业水利工程的建设在考虑当时当地的情况、水利工程的效益、民众的建议时更要关注其长远发展。下面来具体说说一些解决方法。
2.2解决农田水利工程建设中存在问题的对策
2.2.1水利工程建设前期做好环境地理调查研究
首先，因为当地的地理位置、人口分布、经济结构、水文条件、资源情况等能够直接或间接的影响水利工程建设，所以做好调查研究，这是进行水利工程设计的第一步，否则，就会出现建成的水利工程与当地农田水利实际需求不一致的情况，阻碍当地农业的发展。其次，施工单位就要制作有关施工规划图纸，经监理查验、法人批复后开展正常施工。规划图纸要完全考虑当地农业区域规划、产业发展和农业的全面发展，根据当地地理环境的特殊性，农田作物的分布特征，合理规划设计。最终要能够增加农田灌溉面积，保证少灌和灌溉不均的现象减到最低，使小型农田水利工程规划达到合理性标准。最后，农田水利工程的地点、规模选择要目标明确，切记眉毛胡子一把抓，盲目投资。因地制宜，按照当地农业实况和政府财务水平，科学规划，实事求是，在开展实际调查后，要开展工程设计与编制工程预算，拿出具有最佳实际效果的合理的水利工程方案，使整个水利设计工程与当地环境和经济社会发展和谐一致，完美统一。防止出现工程量大，资金供给不足，施工延期或者停工、罢工等现象问题，浪费人力物力财力。
2.2.2基础设施建设应用先进工艺材料设备
由于小型农田水利工程的构成基本上是配件、原材料等。所以，整个水利工程的质量高低的决定性因素就是这些设备材料等基础设施。工程施工时，科学先进的工程技艺，高性能、高质量的工程建筑材料的应用，根本上使工程的质量得以保证。同时，施工的机械设备的采用，也要是高科技的设备产品，使水利工程建设达到低成本投入、短工期操作、高质量完后成的建设任务。
2.2.3农田水利工程管理维护工作力度加强
一方面，小型农田水利工程的高效建设，工程监管单位的监理和维护管理工作必须到位，才能保障工程有序实施。水利工程设计管理部门要监督、督促工程监理单位责任人加强工程的监管，以动态流动的方式，使监管工作渗透到水利工程建设的每个步骤环节，使监管更加全面、更加到位，实现全程监控。另一方面，小型农田水利工程建成后，施工单位和部门应该及时做好管理工作移交。将监管任务移交给水利工程用户协会单位、水利工程实施管理单位开展管理。工程运行中，还要按照有关水利工程的基础设施功能特点，做好定期不定期的工程巡检工作，及时找出工程运行中出现的各种不利因素，为水利工程可靠、平稳、安全运行以及农业经济发展排除隐患。
2农田水利灌溉工程规划设计准则
由于受到河流径流量以及农作物类别持续变化等因素的影响,农田水利灌溉亦伴随季节的改变而改变,存在着不确定因素,平均每年的水量和耗水量均具有一定的不同。所以,农田水利灌溉工程切不可完全根据传统经验而工作,而是应该拥有科学、合理的设计规划准则,最终保证规划设计工作具有科学性、合理性。通常情况下,农田水利灌溉规划设计都是水利设施、区域水源情况,以及农业发展条件等因素为基础,并在全面考量之后方可确定。一旦在初期出现涉及标准偏高的情况,那么保障农田水利的程度就要高一些,并且设计标准将会直接关系到工程的规模状况。从当前形势来看,农业水利部门,多从灌溉设计保证率以及抗抗旱天数2各方面来制定准则。
2.1灌溉设计保证率
这一问题主要指的是在长时间使用条件下,水利灌溉工程用水应该充分达到年数和总年数的比值,这一比值也就是农田水利灌溉设计保证率。通常情况下,农田水利灌溉工程要按照区域内部的作物种植情况以及实际水文条件进行拟定。
2.2抗旱天数
这主要是指以小水库、塘坝等灌溉设施供水情况为基础,在降水偏少好雨水连绵等状况下,能够符合农作物耗水所需天数为准则。比如,在灌溉设施当中,水源能够保证80d连续无雨的用水量,此水泥他规划设计的标准即为80d,上述抗旱天数的确定主要是利用规定时间内区域农作物需水时间为准则。此外,在农田水利灌溉规划设计过程中,还应充分按照区域的实际情况作出全面、具体的分析和研究。
3农田水利灌溉工程规划设计
3.1针对规划设计的建设规模进行预测研究
当规划设计工作开始之前,先应该针对农田水利建设规模实施预测研究,这一工作我们通常可以从以下几方面进行:首先,区域经济和社会发展对水泥灌溉面积的要求,全面考量农田水利在区域内部农业生产中的具置,以实现农民的创收和保障粮食安全为基础,并在发展规划区域农业的前提下,研究区域农业经济对水利建设的实际需求,在此基础上确定出农田水利工程规划设计的具体规模大小。其次,研究可供灌溉使用水资源对灌溉规模的潜力,并以水源视角来论证农田水利灌溉规模的发展潜能,然后再以区域为单位来负荷水资源的实际承载力。按照水源规划确定的总耗水量利用状况以及控制准则等,深入分析、研究农业生产对于水源的具体需求量,从而保证农田水利灌溉工程水资源供求实现平衡的根本目标。再次,针对地区土地资源对农田水利灌溉的规模潜能进行分析、研究,重点是按照区域土地资源对灌溉面积的素质和潜能实施研究。最后,针对农田水利灌溉规模的发展进行规模的预测,利用分析、研究农田水利省水改进以及水源供求关系,确定出农田水利灌溉规模以及实际灌溉面积。
3.2关于农田水利灌溉工程规划设计的重要内容
(1)设计取水方法。取水方法是农田水利灌溉规划设计过程中的关键构成要素,其设计方向应当按照不同区域灌溉水源进行确定。通常情况下,灌溉水源具体分成2类,其中一种是提水取水,而另一种则是自流取水,农田水利灌溉工程规划设计取水方法一般是对以上两种水源来完成设计。自留取水主要是以河流水为主的灌溉方法,同时它也包括两种方式,首先是有坝取水,此种取水方式通常是在地下水位处于很低的情况,其水量虽然充沛,然而却不能自行流入到农田当中,为保证正常灌溉,一般都在河道上来修筑节制闸或者堤坝,在此基础上才能将水源引入到农田当中;其次是无坝取水,此种取水方式的设计还可分成建闸以及不建闸,为避免由于没建闸而无法控制洪期的水量以及农田被淹、渠道被冲走等问题,最好在设计过程中实施建闸设计,从而确保水流的稳定性,降低水流对引水口的侵蚀。
(2)灌溉工程规划设计的基本原则。①安全性原则。安全性是所有工程中都应遵守的要求,在农田水利灌溉工程中,需要尽量防止出现深挖方、高填方和险段位置的施工。还应避免在沿河位置设置此工程,以防山洪将其冲垮、冲毁。②综合利用原则。灌溉工程需要集中落差,同时结合水利加工,开展多种经营,全面且合理的利用水资源以及水资源。与此同时,相关工作人员还应重点考虑结合河水与井水的灌溉,构建起地表水和地下水综合利用的水利灌溉系统。最终,保证农田水利灌溉工程得以正常投入使用。
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。
论文关键词：生态水利工程设计原则
论文摘要：阐述水利工程与水域生态的关系，介绍了生态水利规划的基本原则：工程安全性与经济性原则；提高河流形态的空间异质性原则；生态系统自设计与自我恢复原则；景观尺度与整体修复原则；反馈和调整设计原则。
参考文献：
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［6］O’NeillR.V.，D.L.DeAngelis，J.B.Waide，etal.AHierarchicalCon－ceptofEcosystems［M］.PrincetonUniversityPress，Princeton，NJ.1986：153.
Abstract: Water conservancy workers need to establish environmental awareness, fully aware of environmental issues in water conservancy construction, help engineering Water Resources Water to achieve the unity of the economic, social and environmental benefits.Key words: hydraulic; environmental issues; ecological
中图分类号：F407.9 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）02-
目前我国丰富的水资源正以前所未有的速度被破坏和浪费，严重破坏了生态环境。要认识到水资源开发利用的最佳目标应是经济效益、社会效益和环境效益三者的统一。人与自然的和谐相处，则是开发利用水资源的根本原则。
一、水利工程与生态平衡（一）兴修水利工程会打破原有的生态平衡
人类在地球上修建的水利工程无外乎两大类，即蓄水库和跨流域调水工程。它们的实质都是为解决水资源的时、空分布不平衡问题。在我国，对生态影响最大的莫过于蓄水库。从表面看，它们都是为了解决水资源不足或充分利用水资源，但如果深入探究，却发现其中对社会、环境的潜在影响是巨大和复杂的。简言之，其影响包含直接的或间接的、短期的或长期的、诱发的或积累的、一次的或两次的等等因素。所有这些影响，都会打破原有的生态平衡。然而，应该看到，包括生态平衡在内的自然平衡本来就是动态的，人类正是通过不断地打破那种不利于人类健康发展的平衡，才能发展到今天。自然界的生态平衡既是动态的，同时又是随时存在着。问题在于人类怎样以一种最优的方式去分辨出那些不利人类生存发展的生态平衡，打破之，并更加自觉地重建一种新的平衡，即人工生态平衡。
（二）修建水利工程要注意保护生态平衡
保护生态平衡应是两个内容的总和：一是对那些良性的生态平衡应尽最大努力限制人类对其的消极影响，使其按自己固有的规律发展；另一个是对那些恶性的生态平衡施以人类的改造活动，扼制其继续发展的势头，使之良性发展。有了保护生态平衡的认识，进行合理的开发规划，是使兴建与环保协调发展的必要手段。然而要真正达到这一共识，人类还要走相当长的一段路程。因为环保问题历来不是一个简单的问题，具有直接性和间接性、短期性和长期性、诱发性和积累性以及连带性等特点。因此，在世界范围内大力进行环境保护教育，使规划工作纳入法律轨道亦是十分必要的。（三）生态保护要作为水利工程规划、设计和施工重要的组成部分。在兴修水利工程的前后，只有对保护生态平衡的认识甚至是重视是远远不够的，重要的是要落实到具体的行动中，即要将环保思想贯穿于工程的规划设计及施工组织管理的每一环节。我们必须清醒地认识到，水利工程的修建，对生态平衡的良性循环有着巨大的副作用，这就要求我们必须通过合理、科学的规划设计和管理将其减小到最低限度。除了有一个良好的政治经济条件外，更重要的是要依靠科学技术的革命。科学技术是协调人与自然关系的主要工具。由于生物圈的动态平衡是人类及其生命系统稳定性产生的前提，现代自然科学的发展所深刻揭示的自然规律，则是人类认识生物圈动态平衡机制的基础，而现代技术又为调节生物圈动态平衡提供了必要的手段。这种调节，必须考虑人的活动对自然界发生作用的性质和界限，必须把对自然界的保护和再生产纳入社会有机体内并作为其重要的组成部分。对于不良的生态平衡，兴修水利工程本身就是对其进行良性改造，使之朝着有利于人类的健康方向发展。关键是我们在工程的施工过程中，怎样尽最大努力去减小人类对其的不良影响。这就给工程的建设者们提出了以下任务：1、规划设计的前期，要切实搞好工程所在地的水文资料的收集及地质条件的勘测。如蓄水库，重点是水文资料和地质构造，充分考虑大坝的防洪能力、稳定性以及避免地震的诱发。2、规划中还应设计一定的工程构造，以满足大坝流域内水生物的生活习性，减少库区淹没范围。如长江内的珍奇动物“中华鲟”，有着在上游产卵的习性，三峡大坝的修建，正好隔断了该鱼类去上游繁衍的路途，如果不采取一定的措施，势必会造成“中华鲟”这一珍奇动物的灭绝。三峡大坝的设计就充分考虑了对“中华鲟”。3、施工阶段的任务：第一，在施工承包合同的签订时，承包商对施工现场污染物的扩散和施工人员的劳动保护所应负的责任，应写进合同书内，要有环保措施，对各种污染物排放要限制在标准以内。第二，施工前要在施工现场建立必要的环保监测机构，进行水质、大气、噪声的本底测定，便于和施工阶段不同时期监测结果进行对比。第三，施工人员进入工地后，还要建立卫生防疫机构，以避免施工期数万工人集中在一起，引起流行病的传播和扩散。这方面的教训，在我国时期的兴修水利中是十分深刻的。4、施工后期的任务。特别要对施工阶段破坏的植被规划及时恢复，制订工区的全面绿化规划，以保护已经形成的生态平衡。在工区范围内的生物圈内，研究生物资源的利用、保护和生产的合理的方式，控制规划人群自身的发展，保持生物种群的恰当比例。
二、水利工程生态规划设计的要求
水利工程，改造山河、兴利除害、综合开发、合理利用、积极保护、科学管理水资源，使之更好的服从人们的意志，更好地为人类造福，这不仅改变了自然界中天然水流的形态，也改变了周围的自然环境和社会环境。在生态经济环境水利阶段，人们普遍关注环境与生态问题，普遍重视资源开发与环境保护、生态保护的协调发展。在这样的前提下，强调水利工程建筑物的环境功能和美学价值，己成为我们在水利工程设计方面的新趋势。
以改善水域环境和生态系统为主要目标的“城市环境水利工程”建设，成为水利现代化建设的重要内容。按照现代城市的功能，对流经市区的河流归纳起来有两类要求：（一）对河中水流的要求是：水质清洁、生物多样性、生机盎然和优美的水面规划。（二）对滨河带的要求是：能反映本地独特历史、文化、风俗的滨河规划；能提供一充满鲜花、有人工景点、公园化的休闲、娱乐、体育活动空间；能营造一充满文化、艺术、科学气氛，具有现代气息、人水关系协调、引人胜、便于人水亲近的滨河带。人们提出这些要求是社会进步的体现，也是社会经济发展的必然。水利建设者应当适应这种趋势，满足社会的要求。在水利工程的规划、设计、施工等方面进行调整和完善，注入更多的人文、艺术、科学和现代气息，注重工程的环境效益和美学效益。
三、水利工程景观规划策略（一）沿河绿地
滨水环境的总体构思应尽可能扩大沿河绿地，形成较为连续性绿化带，用绿色来勾画古城的轮廓，延续城市文脉。同时，以良好的绿色空间，优化环境规划质量，体现现代化城市的新形象。（二）闸坝结合，扩展沿河水面。
引言
近二十多年来，我国经济和社会有了快速发展，电力负荷迅速增长，峰谷差不断加大，用户对供电的要求也越来越高。抽水蓄能电站作为我国电源结构中一种新型电源，以其调峰填谷的独特运行特性，在电力系统中发挥着调节负荷、促进电力系统节能和维护电网安全稳定运行的功能。抽水蓄能电站将成为水电建设的主流。因此，科学合理的规划这一有效的、不可或缺的抽水蓄能电站势在必行。
一、抽水蓄能电站选址规划
抽水蓄能电站的运行原理是利用电力负荷低谷时的电能把水抽至上水库，将水能转化为电能，在电力负荷高峰时期再放水至下库发电，将水能转化为电能，它将电网负荷低谷时的多余电能转变为电网高峰时期的高价电能，从而起到电网调峰的作用。因此，建设抽水蓄能电站的关键是选好站址。
抽水蓄能电站的站址规划是在负荷中心的周围地区寻找可能开发的站址。其可选面不象常规水电站那样只能沿着河流寻找合适的站址，它的可选面比较宽。一般要求上、下池之间的落差愈高愈好。选址时首先要开展普查工作，调查所给区域内所有可开发的抽水蓄能电站站址的基本建设条件，弄清所在电网的负荷水平、负荷特性和电源结构，调峰电源的缺口，以及对调频、调相、事故备用等动态功能的需求。通过比较从中选出建设条件较好的站址，然后进行规划阶段勘测设计工作，通过理论推正和实际考察来确定一期开发工程的实施。针对抽水蓄能电站的特点，大多选址是在已有水库的地方寻找山头建设上池，其中上池用于蓄水，以原有水库作为下池。部分站址也可选择已有水库附近的谷地建设下池，以原有水库作为上池。大多是汛期抽水，枯水期发电。因此，站址选对了可大量节约建设资金。例如广州抽水蓄能电站(简称广蓄电站)是一个纯抽水蓄能电站，其位于广东省从化县吕田镇，距广州市90km。上水库位于召大水上游的陈禾洞小溪上，下水库位于九曲水上游的小杉盆地。广蓄电站承担广东电网的调峰、填谷、调相、事故备用要求的任务和西电东送电量不均匀性的调节作用。该站址的自然条件较好，无论是上、下库成库条件还是落差，都比较理想，选择的合理科学，其电站装机可达到240万kW。考虑到电力系统的需求，广蓄电站分两期建设。一、二期工程装机120万kW，年发电量分别为23.8、25.089亿kW·h。广蓄电站的上、下水库容量，可供8台机组满负荷发电约6h，抽水约7h。经多年运行，循环效率可达76%。
二、关键技术的引进规划
在抽水蓄能电站关键技术方面，对高悬水库基础的渗流场进行分析，提出渗流控制标准和相应的渗流控制措施。一般防渗漏规划设计，可行方案有3种：①上游坝面喷混凝土；喷混凝土方案造价适中，施工便利，但要在实验过后准确把握其有效性。②坝体灌浆；灌浆方案造价最低，但耐久性、可靠性不如钢筋混凝土面板。③上游坝面增设钢筋混凝土面板防渗；钢筋混凝土面板方案造价最高，但防渗及加固效果最好，耐久性强，坝体实际承受的扬压力最小。
抽水蓄能电站的关键设备是水泵、水轮、电动发电机组。抽水蓄能电站的机组能起到作为一般水轮机发电的作用和作为水泵将下池的水抽到上池的作用。在电力系统的低谷负荷时，其作为水泵运行，完成上池蓄水；在高峰负荷时，其又作为发电机组运行，利用上池的蓄水发电，送到电网。在抽水蓄能电站机组运行技术方面，需要开展机组起动方式，工况转换及变频起动装置(SFC)谐波分析和预防措施研究。这样不仅能进一步优化水泵水轮机和发电电动机的主要技术参数（上、下库正常蓄水位，死水位，调节库容以及装机容量等）和机组总体结构而且提高了抽水蓄能电站的运行稳定性。初期的机组是水泵与水轮机分开的组合式水泵水轮机组。后来才发展为可逆水泵水轮机，正转是水轮机，反转即是水泵。电动发电机也是一台特殊的电机机组，受电时是电动机驱动水泵抽水，为上池放水；水泵变为水轮机时，电动发电机也就成为发电机。除上述外，还应进一步开展抽水蓄能电站工程结构问题研究；开展大PD值预应力钢筋混凝土高压管道结构及埋藏式钢岔管道结构受力分析研究，提高我国大PD值压力管道的设计，降低工程造价。
三、抽水蓄能电站建设与环境规划
众所周知，具有调峰填谷功能的抽水蓄能电站对于电厂、电网的安全和经济运行有重要作用。为了与国内大规模的核电建设及大容量的火电机组相配套，抽水蓄能电站的大规模建设已是必然。从总体来讲，抽水蓄能电站建设对自然环境的影响比一般常规水电站要小。但由于抽水蓄能电站的位置大多紧靠负荷中心，建在用电集中的大城市附近，有时靠近甚至位于风景名胜区（如：天池抽水蓄能电站），因此，选址建站是一定要注意对环境的保护。
首先，要考虑工程建筑物对周围自然景观及旅游的影响。针对这点，我们选址建站时要考虑上库进、出水口的布置以及下水库和地下厂房的建设。如天池抽水蓄能电站的上库进/出水口布置在天池湖天然坝体东北角湖湾北侧山体中。该建筑物在风景名胜区的旅游中心，所以建筑物设计时，其造型、色彩等应符合风景区总体规划要求，并与周围整体自然景观和环境相协调。其下水库是在石门景点以下三工河峡谷中新建的一座拦河水库。这样的建设避免了对核心旅游区的影响，同时通过导流洞及旅游公路的局部改线，把下水库施工场地与旅游交通分开。
其次，考虑工程对水环境的影响。为了减少施工期废水、废气、废渣对自然环境的破坏，应对施工期间库盆和道路的开挖、施工场地和生活区的布置、废渣和建筑材料的堆放、运输车辆的管理进行详细的规划设计研究，采取科学合理的防治措施，并认真执行。
最后，考虑工程对生态环境的影响。大多数抽水蓄能电站的建设仅在施工期对周围的环境有一定的影响。建站工程对土壤、植被的影响主要有以下四方面：一是修建下水库，二是修建施工道路，三是施工生产、生活区和工程临时管理设施的占地，四是地下厂房、输水系统、导流洞、交通洞、施工隧洞及下水库扩容开挖的废渣堆放场地对土壤、植被的破坏。针对四点，建议采取的对策：①施工道路及改线旅游公路两侧必须采取人工种树、种草恢复植被；②对堆渣场要覆土绿化，减少对自然景观的影响。坝后堆渣场绿化树种可选用落叶松、桦木、蔷薇等观赏价值较高的树种。③施工期间，严禁施工人员狩猎和进入林地用火，并要经常开展保护野生动物及护林防火的宣传教育，提高施工人员保护自然资源的思想意识。总之，科学合理的规划抽水蓄能电站不仅不会污染和破坏环境，反而会改善、美化环境，甚至可为当地环境生辉。
四、结论
中国的抽水蓄能电站建设正处于高峰期，抽水蓄能电站主要作用集中在削峰填谷、调频调相、事故备用等动态功能上。由于抽水蓄能电站既是电源点又是电力用户，因此，抽水蓄能电站将成为我国电力系统有效的、不可或缺的调节工具。它对于确保电网安全、经济、稳定起到了至关重要的作用。因此，科学合理的规划、建设抽水蓄能电站具有重大实际意义。
参考文献:
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