緒論:寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā),也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索,歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇生態(tài)工程論文范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。
第二,水利工程在施工過(guò)程中會(huì)對(duì)該區(qū)域的地理環(huán)境產(chǎn)生影響。土壤的品質(zhì)會(huì)被改變,一系列地理因素會(huì)在施工中被改變。水利工程可以利用間壩蓄水與打通河道等一些手段來(lái)確保當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)用田地正常使用,避免了一些自然災(zāi)害對(duì)其的負(fù)面影響,洪澇干旱等會(huì)造成非常大的破壞。雨水可以讓土壤中水分充分互補(bǔ),實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié),這樣很大程度上來(lái)使當(dāng)?shù)氐耐寥婪饰值某潭鹊靡约哟蟆.?dāng)水利工程施工完畢后,由于上游存在很多的泥沙以及其他沉淀物,水庫(kù)的水位會(huì)有所上升,進(jìn)而致使附近的地下水位也上漲,以此為基礎(chǔ),環(huán)境就要發(fā)生變化,如氣溫的上升導(dǎo)致水快速蒸發(fā),水庫(kù)周邊土壤的含水量會(huì)增加,這樣土壤鹽堿化的現(xiàn)象就容易發(fā)生。
第三,水利工程實(shí)施中必然會(huì)對(duì)周邊居民產(chǎn)生噪音污染,一般來(lái)說(shuō)水利工程的實(shí)施地點(diǎn)在山區(qū)等地,在施工過(guò)程中需要進(jìn)行路段的爆破和挖填等工作,不可避免的帶給居民噪音困擾,影響人們的日常生活。第四,水利工程帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題,同時(shí)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用褚伯a(chǎn)生影響。水利工程還會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量有一定影響,這是因?yàn)槭┕ぶ袝?huì)使用一些材料,如石灰、水泥,這些基礎(chǔ)的建筑材料在使用的過(guò)程中會(huì)根據(jù)山地的地貌特征有一定形變和揮發(fā),這樣就會(huì)對(duì)空氣質(zhì)量有影響。
2.水利工程中的環(huán)境措施
2.1準(zhǔn)備前期工作在工程施工開(kāi)始之前,施工單位要開(kāi)始準(zhǔn)備工作,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察和數(shù)據(jù)的收集工作都在其中,除此之外還要進(jìn)行地質(zhì)機(jī)構(gòu)的考慮,自然資源的因素也要算在內(nèi),之后進(jìn)行規(guī)劃,規(guī)劃要有科學(xué)性,要能改善周圍的生態(tài)環(huán)境,盡可能的降低負(fù)面影響。
2.2增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)環(huán)保意識(shí)要被提高,這是新時(shí)期對(duì)人們發(fā)展經(jīng)濟(jì)的新要求,施工單位要有環(huán)保意識(shí),督促施工人員在是施工過(guò)程中也要注意環(huán)保觀念,要把環(huán)保的理念滲入每個(gè)環(huán)節(jié)。施工中要把污染的風(fēng)險(xiǎn)降到最低,維持社會(huì)效益與生態(tài)效益的同時(shí)發(fā)展,不能偏激的傾向一面。再者,對(duì)開(kāi)山炸石等方式則是能免則免,這樣能有效的減弱噪音,施工后的廢水在處理后才可以排放,不能直接排放,從而全方面的對(duì)環(huán)境污染的問(wèn)題進(jìn)行有效實(shí)施。
2.3完善監(jiān)督管理制度建立一個(gè)監(jiān)督管理制度,這是任何一項(xiàng)工程順利實(shí)施的保證,施工單位要建立對(duì)于生態(tài)工程系統(tǒng)的管理制度。對(duì)工作人員的工作方法、行為進(jìn)行約束。此外,生態(tài)補(bǔ)償?shù)臋C(jī)制要被建立,提前預(yù)測(cè)水利工程對(duì)周邊環(huán)境造成的潛在問(wèn)題,預(yù)防的工作要坐在前面。水利工程中的生態(tài)工程要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,從而使生物資源減少的情況得到緩解,對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境的影響要降到最低。
2.4生態(tài)工程系統(tǒng)的建立生態(tài)工程系統(tǒng)的建立可以減少水利工程在實(shí)施過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響和破壞。該系統(tǒng)的建立要考慮工程效益和生態(tài)效益,在此基礎(chǔ)上對(duì)水利工程的施工單位要進(jìn)行規(guī)范,施工單位利用生態(tài)資源的行為要有嚴(yán)格的規(guī)章制度,按準(zhǔn)則辦事。這樣才能減少生態(tài)工程中的環(huán)境問(wèn)題,對(duì)水利工程與生態(tài)環(huán)境的互相協(xié)助發(fā)展問(wèn)題有所幫助。按照國(guó)家的相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定,已經(jīng)完工的水利工程要對(duì)環(huán)境實(shí)行監(jiān)測(cè)管理,對(duì)相關(guān)工作人員的責(zé)任明細(xì)化,把責(zé)任落實(shí)到個(gè)人,這樣可以更高效的實(shí)施管理,加之專業(yè)化的環(huán)境監(jiān)測(cè)器材配備,把監(jiān)測(cè)收到的數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行整合,仔細(xì)分析,從而保證生態(tài)環(huán)境的持續(xù)發(fā)展。
2.5分管施工單位要有生態(tài)保護(hù)意識(shí)各個(gè)分管的施工單位都應(yīng)該在水利工程實(shí)施的過(guò)程中加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)意識(shí),準(zhǔn)確掌握自己施工的范圍與具體任務(wù),在自己的施工環(huán)節(jié)要盡力去降低對(duì)周遭生態(tài)環(huán)境的破壞,每個(gè)人都應(yīng)該有這種意識(shí)。
2.6重視綜合利用要在水利施工過(guò)程中重視共生互補(bǔ)、綜合利用。在施工過(guò)程中有很多問(wèn)題,面對(duì)多種問(wèn)題有多種解決措施,合理規(guī)劃與協(xié)調(diào),在自然環(huán)境與項(xiàng)目工程和諧共生的基礎(chǔ)上,選擇最佳的措施組合。
水利工程的建設(shè)對(duì)于地理環(huán)境的影響是一把雙刃劍,有利也有弊。一方面,水利工程的建設(shè),可以通過(guò)建壩蓄水等方式于當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)田起到保護(hù)作用,可以使得旱澇干旱等自然災(zāi)害對(duì)農(nóng)田的破壞得以避免,而且雨水的徑流還可以實(shí)現(xiàn)土壤中水分的自我調(diào)節(jié)和互補(bǔ),這能夠改善土壤的肥沃程度。另一方面,在完成水利工程建設(shè)并投入運(yùn)行之后,會(huì)在上游存在大量的泥沙沉淀物,這樣就會(huì)導(dǎo)致水庫(kù)的水位不斷的上升,再加上周圍環(huán)境的變化,水的蒸發(fā)會(huì)因?yàn)闅鉁氐纳叨涌欤@樣就會(huì)使得水庫(kù)周圍土壤的含水量增加,這樣就可能會(huì)造成土壤鹽堿化的現(xiàn)象出現(xiàn)。
2)水利工程的施工產(chǎn)生的噪音會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳瞽h(huán)境產(chǎn)生影響。
在進(jìn)行水利工程建設(shè)的時(shí)候,施工地常常會(huì)是峽谷或者山區(qū)等地方,這就需要對(duì)某些路段進(jìn)行爆破或者挖填,這樣就必然會(huì)產(chǎn)生噪音對(duì)施工工作人員和周圍居民造成襲擾,使得人們的生活受到影響。
2生態(tài)工程管理原則
2.1主體空間利用的原則
物種種群分布有兩種模式,分別是平面分布和垂直分布。在水利工程施工中要確保物種種群不受影響,不要打破周邊環(huán)境和物種原有的生態(tài)平衡。因此在進(jìn)行水利工程施工的時(shí)候,就必須進(jìn)行物質(zhì)的分級(jí),并建立多層次利用體系,在這個(gè)基礎(chǔ)上相關(guān)部門根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部物種的分布情況,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)提出了主體空間利用的原則。主體空間的應(yīng)用可以使空間組織結(jié)構(gòu)面臨的障礙得到有效的處理,人們?cè)谶M(jìn)行水利工程施工的時(shí)候可以根據(jù)這一原則來(lái)使水利工程生態(tài)系統(tǒng)和建設(shè)格局相互適應(yīng),還要合理的規(guī)劃土地、水流等資源,這樣可以達(dá)到對(duì)生物結(jié)構(gòu)層次的合理安排的目的。
2.2循環(huán)利用可再生原則
有效的降低水利工程的建設(shè)成本、實(shí)現(xiàn)生態(tài)效應(yīng)的主要途徑就是可再生循環(huán)利用,在進(jìn)行水利工程施工的時(shí)候可以使用可循環(huán)利用材料,也可以使用可再生的原材料,這樣可以充分的挖掘資源的價(jià)值能夠達(dá)到處理、回收建筑垃圾再利用的目的,通過(guò)循環(huán)利用可再生原則可以使得生態(tài)環(huán)境得到切實(shí)的保護(hù),變廢為寶,進(jìn)而在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)還提高了經(jīng)濟(jì)效益。
2.3經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益協(xié)調(diào)發(fā)展原則
在進(jìn)行水利工程施工的時(shí)候,想要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益協(xié)調(diào)發(fā)展這一目標(biāo),就必須確保生態(tài)系統(tǒng)的平衡,不要打破生態(tài)環(huán)境,要通過(guò)科學(xué)發(fā)展觀的理念來(lái)指導(dǎo)施工,以環(huán)境保護(hù)作為立足之本,這樣就能夠協(xié)調(diào)人和自然的關(guān)系,在確保生態(tài)環(huán)境不受破壞,工程質(zhì)量得到保證的同時(shí),還要處理好經(jīng)濟(jì)建設(shè)的問(wèn)題。在進(jìn)行水利工程施工的時(shí)候,可以發(fā)展生態(tài)用水,也可以適當(dāng)?shù)陌l(fā)展水利方面的旅游業(yè),這樣可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的提升,還能夠確保生態(tài)環(huán)境的平衡,實(shí)現(xiàn)良性循環(huán),這樣也可以很大程度上的降低水利工程施工對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響。
2.4物種共生原則
生態(tài)系統(tǒng)開(kāi)放性的特征很明顯,在一定生物集群范圍內(nèi),物種的數(shù)量是恒定的不變的,但是在進(jìn)行水利工程施工的時(shí)候,會(huì)使得生態(tài)系統(tǒng)和外部環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)交換,這樣就可能使得生態(tài)環(huán)境平衡被打破。在對(duì)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行細(xì)致的分析之后,要遵循物種共生的原則來(lái)進(jìn)行水利工程的施工,這樣能夠使得工程和自然優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),還能夠維護(hù)生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性,使得生物的多樣性得以確保,還能夠使得水利施工建設(shè)的生產(chǎn)發(fā)展得到滿足,這樣就能夠使水利建設(shè)優(yōu)化的積極作用得到發(fā)揮。
3提高水利工程施工生態(tài)工程環(huán)境措施
1)在進(jìn)行水利工程建設(shè)的時(shí)候,要使施工對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞最小這樣就可以實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和水利工程和諧發(fā)展的目標(biāo)。
在水利工程建設(shè)過(guò)程中,要科學(xué)合理的進(jìn)行施工方案的制定,在制定施工方案的時(shí)候要以保護(hù)施工地生態(tài)環(huán)境為前提,采用最合理的施工計(jì)劃,這樣才可以實(shí)現(xiàn)水利工程生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。
2)在進(jìn)行水利工程施工的時(shí)候,要循環(huán)地使用施工中的各種材料和各種物品
并進(jìn)行綜合的利用,要盡可能的實(shí)現(xiàn)所有材料得到最大程度的利用,這樣既能夠保護(hù)水利工程施工地的生態(tài)環(huán)境,還能夠使得水利工程的總成本降低,進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。
3)對(duì)于那些已經(jīng)完工的水利工程項(xiàng)目和接近完工的工程項(xiàng)目
也要依據(jù)國(guó)家的相關(guān)規(guī)定來(lái)對(duì)施工地的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)管理,要確保在整個(gè)施工期都能夠有嚴(yán)格的環(huán)境監(jiān)測(cè),及時(shí)地發(fā)現(xiàn)施工中破壞生態(tài)環(huán)境的問(wèn)題,進(jìn)而采取對(duì)應(yīng)措施來(lái)解決問(wèn)題,這樣才可以切實(shí)的保護(hù)生態(tài)環(huán)境,在施工過(guò)程中,要將相關(guān)環(huán)境保護(hù)人員的責(zé)任進(jìn)行明確的劃分,并配置最專業(yè)的監(jiān)測(cè)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的收集,聘用最專業(yè)的人才來(lái)對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析,這樣才能夠更好的保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
4)工程區(qū)域系統(tǒng)和工程系統(tǒng)是構(gòu)成生態(tài)工程系統(tǒng)的兩部分
工程是工程系統(tǒng)的中心,而且要遵循經(jīng)濟(jì)規(guī)律,還要依照生態(tài)學(xué)原理的基礎(chǔ),并立足于運(yùn)行的目標(biāo),進(jìn)而使得生態(tài)工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化得以實(shí)現(xiàn),想要保證工程系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)正常的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán),就必須具備好的生態(tài)工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu),這樣才可以確保生態(tài)系統(tǒng)和工程系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)的發(fā)展,進(jìn)而提高生態(tài)工程的效益。
5)在進(jìn)行水利工程建設(shè)的時(shí)候,要有機(jī)的和生態(tài)環(huán)境建設(shè)結(jié)合。
通過(guò)工程建設(shè)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)的有機(jī)結(jié)合,可以使得施工中生態(tài)環(huán)境的問(wèn)題被解決,還能夠取得比較好的經(jīng)濟(jì)效益。
2.水利工程中的環(huán)境措施
2.1準(zhǔn)備前期工作
在工程施工開(kāi)始之前,施工單位要開(kāi)始準(zhǔn)備工作,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察和數(shù)據(jù)的收集工作都在其中,除此之外還要進(jìn)行地質(zhì)機(jī)構(gòu)的考慮,自然資源的因素也要算在內(nèi),之后進(jìn)行規(guī)劃,規(guī)劃要有科學(xué)性,要能改善周圍的生態(tài)環(huán)境,盡可能的降低負(fù)面影響。
2.2增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)
環(huán)保意識(shí)要被提高,這是新時(shí)期對(duì)人們發(fā)展經(jīng)濟(jì)的新要求,施工單位要有環(huán)保意識(shí),督促施工人員在是施工過(guò)程中也要注意環(huán)保觀念,要把環(huán)保的理念滲入每個(gè)環(huán)節(jié)。施工中要把污染的風(fēng)險(xiǎn)降到最低,維持社會(huì)效益與生態(tài)效益的同時(shí)發(fā)展,不能偏激的傾向一面。再者,對(duì)開(kāi)山炸石等方式則是能免則免,這樣能有效的減弱噪音,施工后的廢水在處理后才可以排放,不能直接排放,從而全方面的對(duì)環(huán)境污染的問(wèn)題進(jìn)行有效實(shí)施。
2.3完善監(jiān)督管理制度
建立一個(gè)監(jiān)督管理制度,這是任何一項(xiàng)工程順利實(shí)施的保證,施工單位要建立對(duì)于生態(tài)工程系統(tǒng)的管理制度。對(duì)工作人員的工作方法、行為進(jìn)行約束。此外,生態(tài)補(bǔ)償?shù)臋C(jī)制要被建立,提前預(yù)測(cè)水利工程對(duì)周邊環(huán)境造成的潛在問(wèn)題,預(yù)防的工作要坐在前面。水利工程中的生態(tài)工程要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,從而使生物資源減少的情況得到緩解,對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境的影響要降到最低。
2.4生態(tài)工程系統(tǒng)的建立
生態(tài)工程系統(tǒng)的建立可以減少水利工程在實(shí)施過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響和破壞。該系統(tǒng)的建立要考慮工程效益和生態(tài)效益,在此基礎(chǔ)上對(duì)水利工程的施工單位要進(jìn)行規(guī)范,施工單位利用生態(tài)資源的行為要有嚴(yán)格的規(guī)章制度,按準(zhǔn)則辦事。這樣才能減少生態(tài)工程中的環(huán)境問(wèn)題,對(duì)水利工程與生態(tài)環(huán)境的互相協(xié)助發(fā)展問(wèn)題有所幫助。按照國(guó)家的相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定,已經(jīng)完工的水利工程要對(duì)環(huán)境實(shí)行監(jiān)測(cè)管理,對(duì)相關(guān)工作人員的責(zé)任明細(xì)化,把責(zé)任落實(shí)到個(gè)人,這樣可以更高效的實(shí)施管理,加之專業(yè)化的環(huán)境監(jiān)測(cè)器材配備,把監(jiān)測(cè)收到的數(shù)據(jù)與信息進(jìn)行整合,仔細(xì)分析,從而保證生態(tài)環(huán)境的持續(xù)發(fā)展。
2.5分管施工單位要有生態(tài)保護(hù)意識(shí)
各個(gè)分管的施工單位都應(yīng)該在水利工程實(shí)施的過(guò)程中加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)意識(shí),準(zhǔn)確掌握自己施工的范圍與具體任務(wù),在自己的施工環(huán)節(jié)要盡力去降低對(duì)周遭生態(tài)環(huán)境的破壞,每個(gè)人都應(yīng)該有這種意識(shí)。
2.6重視綜合利用
要在水利施工過(guò)程中重視共生互補(bǔ)、綜合利用。在施工過(guò)程中有很多問(wèn)題,面對(duì)多種問(wèn)題有多種解決措施,合理規(guī)劃與協(xié)調(diào),在自然環(huán)境與項(xiàng)目工程和諧共生的基礎(chǔ)上,選擇最佳的措施組合。
2.水利工程建設(shè)對(duì)于生態(tài)環(huán)境的影響
2.1消極方面的影響
水利工程的建設(shè)對(duì)于當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境必然會(huì)產(chǎn)生一定的消極影響,在水庫(kù)建成后,下游河道的流量過(guò)程將會(huì)被改變,而水庫(kù)在存蓄汛期洪水的同時(shí)也存蓄了非汛期的基流,這樣則容易導(dǎo)致下游河道水位的降低甚至斷流。除此之外,水利工程建成后周圍將會(huì)出現(xiàn)很多生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,下游的天然湖泊容易面臨干涸的威脅,入海口的位置將容易形成海水倒灌的問(wèn)題,尤其對(duì)于航運(yùn)業(yè)以及水產(chǎn)養(yǎng)殖等都會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的消極影響。在水利工程建設(shè)完成之后,庫(kù)區(qū)周圍地區(qū)在水庫(kù)蓄水后,輸水渠兩側(cè)的水分大量滲入地下后,地下水的水位同時(shí)被抬高,則庫(kù)區(qū)周圍附近的土地就會(huì)被浸沒(méi)從而導(dǎo)致土地的鹽堿化、沼澤化等問(wèn)題。
2.2積極方面的影響
由于我國(guó)水資源匱乏,而且地理分布不均勻,因此進(jìn)行水利工程的建設(shè)將會(huì)大大改善我國(guó)水資源缺乏的現(xiàn)狀。在水利工程建設(shè)中,跨流趙小宏綏化市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院黑龍江綏化152062域調(diào)水工程就是很好的例子,跨流域調(diào)水不僅在一定程度上可以緩解地區(qū)的水資源危機(jī),也大大改善了因缺水地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢的困境。在我國(guó)水利工程的建設(shè)中,南水北調(diào)工程作出了表率,這項(xiàng)龐大的工程建設(shè)完成之后取得了良好的效果,有效的解決了我國(guó)南北地區(qū)水資源嚴(yán)重分布不均的問(wèn)題,在緩解了北方地區(qū)缺水危機(jī),滿足了工業(yè)生產(chǎn)用水需求的同時(shí),也大大減少了水資源分布不均帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。除此之外,大型的水利工程建設(shè)有抵抗沙澇的重要意義,例如三峽這樣大規(guī)模的水利工程建設(shè)完成之后有效地解決了長(zhǎng)江流域沙澇的問(wèn)題,并且在建成后,由于庫(kù)區(qū)聚集了大量的水資源,蒸發(fā)量也隨之增多,水利工程設(shè)周邊地區(qū)的空氣濕度將會(huì)提高,這樣不僅有利于周邊植物的生長(zhǎng),也改善了周邊地區(qū)的環(huán)境,起到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的積極作用。
3.實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的措施
3.1建立健全生態(tài)環(huán)境影響
評(píng)價(jià)體系為了在水利工程建設(shè)的過(guò)程中保護(hù)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,必須要建立健全生態(tài)環(huán)境影響體系。在進(jìn)行水利工程施工之前,工程師應(yīng)當(dāng)認(rèn)真勘察并且記錄施工地區(qū)的周邊環(huán)境,然后對(duì)于日后建設(shè)以及建成后將會(huì)產(chǎn)生的影響作出科學(xué)全面的評(píng)估分析。水利建設(shè)的工程師在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持保護(hù)生態(tài)環(huán)境的原則,不斷完善防治手段來(lái)減輕水利工程建成后將會(huì)帶來(lái)的消極影響。在制定科學(xué)的生態(tài)環(huán)境影響評(píng)估體系需要注重水利工程建設(shè)對(duì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境這兩個(gè)方面的評(píng)估結(jié)果,力求實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)與水利工程發(fā)展三者的協(xié)調(diào)共同發(fā)展。在建立健全生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)體系的過(guò)程中個(gè),工程師和相關(guān)科技人員應(yīng)當(dāng)充分考慮社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、人民等多方面的因素,認(rèn)真評(píng)估生態(tài)環(huán)境的實(shí)際價(jià)值,從而做出水利工程建設(shè)的可行性方案,不斷完善生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)體系。
3.2注重水利工程的建設(shè)規(guī)劃與選址
在水利工程的建設(shè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中,由于河流的流域狀況將會(huì)發(fā)生很大的改變,因此在水利工程的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要對(duì)河流進(jìn)行重新的規(guī)劃評(píng)估,在堅(jiān)持生態(tài)環(huán)境可持續(xù)理念的前提下,保證河流流域規(guī)劃的合理性與嚴(yán)謹(jǐn)性。在水利工程建設(shè)的前期,尤為重要的是選址工作,盡管水利工程的建設(shè)多多少少會(huì)給周邊地區(qū)的環(huán)境以及人民的生活帶來(lái)影響,但是工程師應(yīng)當(dāng)盡量選擇對(duì)于生態(tài)環(huán)境影響較小的地區(qū),并且降低移民率。這就需要工程師和相關(guān)科技人員在水利工程設(shè)施的建設(shè)初期做好水利工程的建設(shè)規(guī)劃與選址工作,并且做好合理的評(píng)估與估計(jì),將可能造成的影響降到最小,最大程度的提升水利工程建設(shè)的積極作用。
關(guān)于生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)理念的運(yùn)用,其具有非常強(qiáng)的地域性特征,因?yàn)椴煌牡乩韰^(qū)域氣候狀況以及生態(tài)環(huán)境各不相同,所以應(yīng)該針對(duì)不同的服務(wù)目標(biāo),制定不同的設(shè)計(jì)策略。但是由于生態(tài)設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用在我國(guó)的起步較晚,并且相關(guān)的工程實(shí)踐以及研究工作開(kāi)展的較少,所以在評(píng)價(jià)指標(biāo)以及評(píng)價(jià)方法方面還不夠完善,實(shí)際操作性不強(qiáng),缺乏地域性特征。因?yàn)樵谒こ探ㄔO(shè)項(xiàng)目中涉及到力學(xué)工程,所以國(guó)家對(duì)于水利工程在穩(wěn)定性和安全性方面規(guī)范了強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn),但是卻沒(méi)有對(duì)生態(tài)服務(wù)目標(biāo)有明確的標(biāo)準(zhǔn),所以生態(tài)設(shè)計(jì)理念在具體實(shí)施的過(guò)程中缺乏相關(guān)的依據(jù),發(fā)展的進(jìn)程比較緩慢。
1.2設(shè)計(jì)人員和生態(tài)科技工作者的合作機(jī)會(huì)比較少,相關(guān)機(jī)制尚未完善
水利工程設(shè)計(jì)人員在流域生態(tài)需水規(guī)律的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的意識(shí)較弱,尚未把生態(tài)服務(wù)目標(biāo)當(dāng)作常規(guī)設(shè)計(jì)要素進(jìn)行考慮的意識(shí)普及。水利工程可行性研究階段,環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作一般介入比較遲,大多數(shù)是在確認(rèn)水利工程可行性研究方案之后才進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià),又由于目前我國(guó)環(huán)境評(píng)價(jià)管理制度和環(huán)境影響評(píng)價(jià)咨詢市場(chǎng)尚不規(guī)范、不完善,環(huán)境評(píng)價(jià)單位主要替業(yè)主考慮,而相對(duì)地,對(duì)生態(tài)目標(biāo)考慮就較少,更有甚者,有的隱瞞工程生態(tài)影響的真正后果,造成很多水利工程的負(fù)面影響太過(guò)突出,而生態(tài)效益卻不顯著。水利工程設(shè)計(jì)人員和生態(tài)環(huán)境科技工作者合作的機(jī)會(huì)和機(jī)制較少,生態(tài)水利工程的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)也相對(duì)滯后。
1.3在協(xié)調(diào)方面,生態(tài)水利工程和原有水利工程設(shè)施存在一定的困難
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,很多區(qū)域的水資源出現(xiàn)了短缺以及分配不合理的現(xiàn)象,尤其是在自然保護(hù)區(qū)以及大型水庫(kù)的周邊區(qū)域,需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。但新的生態(tài)水利工程是在原有水利工程設(shè)施的前提下進(jìn)行改造與優(yōu)化,需涉及的因素很多。大都分是需要依靠原有水利工程設(shè)施,對(duì)一些分水工程與蓄水工程進(jìn)行科學(xué)合理地配置、重新調(diào)整水的去向或是對(duì)區(qū)域來(lái)水量進(jìn)行重新分配等。原來(lái)水利工程設(shè)施的服務(wù)對(duì)象和功能必然會(huì)受生態(tài)水利工程的介入的影響,比如:原來(lái)工程的防洪灌溉功能、排水標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)電效能等,更有甚者,會(huì)對(duì)原有水利工程的安全運(yùn)行造成一些風(fēng)險(xiǎn)。因服務(wù)目標(biāo)和功能的差異是原有水利工程和生態(tài)水利工程最為顯著的差異,所以在開(kāi)發(fā)生態(tài)水利工程的同時(shí),有必要適度調(diào)整原有水利工程的服務(wù)目標(biāo)和功能。因此,生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)需要系統(tǒng)全面考慮的問(wèn)題是怎樣實(shí)現(xiàn)生態(tài)水利工程和原有水利工程設(shè)施的協(xié)調(diào)運(yùn)行。
1.4生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)中,相關(guān)的生態(tài)水文測(cè)驗(yàn)資料不夠充分
水文過(guò)程對(duì)生態(tài)過(guò)程的正負(fù)影響機(jī)理的分析若不能從水文測(cè)驗(yàn)站的觀測(cè)資料去分析,在生態(tài)系統(tǒng)的自組織規(guī)律的基礎(chǔ)上,就很難尋求生態(tài)水利工程的技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)理論和方法。相對(duì)而言,我國(guó)目前的水文測(cè)驗(yàn)工作比較落后,水文測(cè)驗(yàn)站尚未適應(yīng)目前生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)對(duì)資料的需求。目前,我國(guó)還未正式開(kāi)展有關(guān)生態(tài)水文站方面的設(shè)計(jì)和布局,相關(guān)報(bào)道在國(guó)內(nèi)也很少有。
2生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的理論和技術(shù)路線
2.1以工程水文學(xué)和生態(tài)水文學(xué)為工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)
若要為生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ),必須重視工程水文學(xué)和生態(tài)水文學(xué)的結(jié)合。由于生態(tài)水利工程的服務(wù)對(duì)象很廣,一般同時(shí)涉及畜牧業(yè)、林業(yè)、濕地、農(nóng)業(yè)、草原以及江河湖泊等生態(tài)用水與城鎮(zhèn)、工業(yè)、居民、消防等經(jīng)濟(jì)生活用水,因此,若要生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上,首先必須弄清生態(tài)目標(biāo)對(duì)水資源的時(shí)空要求規(guī)律。
2.2對(duì)工程可能影響的關(guān)鍵生態(tài)敏感目標(biāo)進(jìn)行分析
受工程直接或間接影響的生態(tài)目標(biāo)應(yīng)當(dāng)能夠由生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)準(zhǔn)確識(shí)別,同時(shí)在工程規(guī)劃階段給予充分考慮,這是生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)理念應(yīng)該遵循的重要理論。一項(xiàng)水利工程設(shè)計(jì)需要考慮的因素眾多,從生態(tài)性的角度出發(fā),就應(yīng)該對(duì)關(guān)鍵的生態(tài)敏感目標(biāo)進(jìn)行分析,分析工程的修建會(huì)影響到哪些區(qū)域的生態(tài)平衡,區(qū)域內(nèi)氣候環(huán)境以及各項(xiàng)生態(tài)因素的變化,會(huì)對(duì)水利工程的運(yùn)行造成影響。尤其是大型水庫(kù)的設(shè)計(jì),要對(duì)上游地區(qū)的自然降水、洪水期倒灌以及徑流等各項(xiàng)因素進(jìn)行分析,由此來(lái)對(duì)水庫(kù)的蓄水能力以及水量的運(yùn)用進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。對(duì)于水庫(kù)建設(shè)后,泄水量的變化會(huì)對(duì)下游區(qū)域的生態(tài)環(huán)境可能帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境變化進(jìn)行分析,從而為生態(tài)設(shè)計(jì)提供充分的參考依據(jù)。
2.3生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)和環(huán)境工程設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合
對(duì)于生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì),如要實(shí)現(xiàn)水量和水質(zhì)同步科學(xué)配置的目的,應(yīng)充分吸收環(huán)境科學(xué)和工程的理論與技術(shù)。生態(tài)設(shè)計(jì)理念的出發(fā)點(diǎn)就是在水利工程中將環(huán)境工程中的理論進(jìn)行實(shí)踐,水利工程發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的同時(shí),還應(yīng)增強(qiáng)生態(tài)效益的作用表現(xiàn)。現(xiàn)階段,我國(guó)的水污染現(xiàn)象比較嚴(yán)重,因此,在生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)理念中應(yīng)有機(jī)結(jié)合水污染。所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,要對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的考察,然后有針對(duì)性的制定設(shè)計(jì)方案,降低水污染所帶來(lái)的危害,提高水利工程的生態(tài)效益。因此,生態(tài)水利工程與水污染控制工程的結(jié)合是今后生態(tài)水利工程的一個(gè)重要發(fā)展方向。
1.1鼓勵(lì)參與性原則
案例教學(xué)的展開(kāi)要保證學(xué)生參與的積極性。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體,是知識(shí)的接受方,學(xué)生掌握知識(shí)的程度關(guān)系到實(shí)際課堂教學(xué)實(shí)際效果。案例教學(xué)的主體是學(xué)生,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,讓學(xué)生積極參與進(jìn)來(lái),例如針對(duì)非點(diǎn)源性水污染問(wèn)題,讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)具體生態(tài)工程措施來(lái)嘗試解決,并進(jìn)一步分析在實(shí)施過(guò)程中,運(yùn)用到的生態(tài)工程原理,通過(guò)案例分析提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。
1.2案例選取典型性和真實(shí)性原則
案例教學(xué)過(guò)程中,案例的選擇很關(guān)鍵,①必須遵循案例的典型性原則。案例教學(xué)是為了讓學(xué)生更好的掌握生態(tài)工程學(xué)的教材內(nèi)容,所選案例不能脫離教材本身的知識(shí)點(diǎn),案例具有典型性,并具有較好的實(shí)施效果。②案例必須是真實(shí)存在的。這是由生態(tài)工程學(xué)科的應(yīng)用性與實(shí)踐性等特點(diǎn)所決定的。比如在生態(tài)工程原理教學(xué)中,針對(duì)小流域綜合治理問(wèn)題具體案例,講解效益協(xié)調(diào)統(tǒng)一原理的運(yùn)用,典型的是我國(guó)甘肅省隴南縣的“九子登科”模式,通過(guò)“山頂戴帽子,山腰系帶子,坡地修臺(tái)子,地埂鎖邊子,荒山荒溝栽苗子,山腳種果子,溝底穿靴子,見(jiàn)縫插針釘扣子,秋田蓋罩子”一系列措施,在考慮到生態(tài)效益和環(huán)境效益的同時(shí),又兼顧到經(jīng)濟(jì)效益,起到了明顯的效果,各種措施的結(jié)果是建立一個(gè)穩(wěn)定、持久、高效的生態(tài)系統(tǒng)。讓學(xué)生從實(shí)際案例中體會(huì)到生態(tài)工程原理的實(shí)施效果,進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)原理的理解和掌握。
1.3案例的啟發(fā)性
要發(fā)揮培養(yǎng)學(xué)生能力的作用就必須使教學(xué)具有啟發(fā)性,要求教學(xué)案例提供不完全信息,同時(shí)針對(duì)案例所提出的問(wèn)題要具有啟發(fā)性,并對(duì)學(xué)生的討論進(jìn)行引導(dǎo),起到開(kāi)拓學(xué)生的思維,激發(fā)學(xué)生探索興趣的作用。如在講授生態(tài)工程的生態(tài)位原理時(shí),例舉“家魚(yú)共生混養(yǎng)”生產(chǎn)模式這一生態(tài)位理論應(yīng)用的典型案例。要求學(xué)生以四大家魚(yú)混養(yǎng)為例,說(shuō)明它們的棲居水層和主要的食物來(lái)源,啟發(fā)其思維,使學(xué)生更深入地理解家魚(yú)共生混養(yǎng)模式是基于不同的魚(yú)類所處的水層和取食不同,不會(huì)發(fā)生生存資源的激烈競(jìng)爭(zhēng),提高了資源(空間、食物等)的利用效率和生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力,從而強(qiáng)化學(xué)生對(duì)生態(tài)位原理在生態(tài)工程中應(yīng)用的理解。同時(shí),在授課時(shí)請(qǐng)學(xué)生分別進(jìn)行闡述和討論,便可較為明晰地使學(xué)生理解和掌握相關(guān)知識(shí)。
2生態(tài)工程學(xué)案例設(shè)置的主要內(nèi)容
生態(tài)工程學(xué)的教學(xué)內(nèi)容主要分為生態(tài)工程原理、生態(tài)工程設(shè)計(jì)、農(nóng)業(yè)生態(tài)工程、環(huán)境生態(tài)工程、林業(yè)生態(tài)工程、景觀生態(tài)工程、城市生態(tài)工程等六部分,其中相對(duì)比較適合設(shè)置為教學(xué)案例的專題內(nèi)容如下:
2.1生態(tài)工程原理
生態(tài)工程原理是實(shí)施生態(tài)工程的重要理論基礎(chǔ)。生態(tài)工程原理著重講述了生態(tài)學(xué)原理、經(jīng)濟(jì)學(xué)原理、工程學(xué)原理三大部分。針對(duì)這方面的內(nèi)容,可以設(shè)置為案例的題材較多,例如:生態(tài)位原理中的稻田養(yǎng)魚(yú)、家魚(yú)共生混養(yǎng);限制因子原理和耐性定律中的水體富營(yíng)養(yǎng)化控制、重金屬污染植物修復(fù);食物鏈原理中的食物鏈加環(huán)、生物調(diào)控;效益協(xié)調(diào)統(tǒng)一原理中的“九子登科”模式等。這些原理方面的案例可以使學(xué)生充分理解和掌握生態(tài)工程的理論體系和基礎(chǔ),是生態(tài)工程原理及應(yīng)用的關(guān)鍵和核心。
2.2生態(tài)工程設(shè)計(jì)
生態(tài)工程作為一門應(yīng)用性的學(xué)科,離不開(kāi)設(shè)計(jì)。生態(tài)工程設(shè)計(jì)主要介紹了生態(tài)工程設(shè)計(jì)的原則、基本程序、技術(shù)路線、具體的設(shè)計(jì)案例等方面的內(nèi)容。可以結(jié)合污染水體修復(fù)工程設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行講解和討論,例如:白洋淀非點(diǎn)源污染控制的生態(tài)工程設(shè)計(jì)、溫州橫河水體治理示范工程設(shè)計(jì)等。
2.3農(nóng)業(yè)生態(tài)工程
農(nóng)業(yè)生態(tài)工程著重講述了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)概念、類型及模式、農(nóng)業(yè)生態(tài)工程技術(shù)、裝配農(nóng)業(yè)生態(tài)工程等內(nèi)容。該方面的內(nèi)容可以設(shè)置為案例的題材較多,如:生態(tài)農(nóng)業(yè)、立體農(nóng)業(yè)、生態(tài)果園工程模式、桑基魚(yú)塘模式、稻田養(yǎng)魚(yú)等。可以讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)不同的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程模式的應(yīng)用案例,從而激發(fā)學(xué)生的興趣。
2.4環(huán)境生態(tài)工程
環(huán)境生態(tài)工程主要介紹了目前環(huán)境問(wèn)題、污染生態(tài)工程、濕地生態(tài)工程等方面的內(nèi)容。可以結(jié)合目前的主要污染問(wèn)題和應(yīng)對(duì)措施實(shí)例來(lái)進(jìn)行案例分析,如:溫室效應(yīng)、水土流失、污水土地處理技術(shù)、受損水體生態(tài)修復(fù)工程、固體廢棄物處理生態(tài)工程、退化濕地的生態(tài)恢復(fù)與重建等,讓學(xué)生理解生態(tài)工程在解決具體環(huán)境問(wèn)題方面的作用,起到促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。
3生態(tài)工程教學(xué)案例的應(yīng)用
生態(tài)工程課程教學(xué)中運(yùn)用案例教學(xué)法是課程自身的特點(diǎn)決定的,其目的十分明確,即服務(wù)于課程教學(xué),促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解、掌握和運(yùn)用,提高課程教學(xué)質(zhì)量。既要鼓勵(lì)學(xué)生積極參與,也要考慮到案例的典型性、真實(shí)性和啟發(fā)性。激發(fā)學(xué)生對(duì)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題和現(xiàn)象的興趣,并具備運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。如在講解典型生態(tài)工程設(shè)計(jì)案例時(shí),以白洋淀非點(diǎn)源污染控制的生態(tài)工程為例,讓學(xué)生預(yù)先查閱文獻(xiàn)資料,并針對(duì)非點(diǎn)源污染問(wèn)題提出自己的建議和看法,并運(yùn)用生態(tài)工程技術(shù)設(shè)計(jì)初步的控制方案,在課堂上與師生共同交流討論,這樣不但培養(yǎng)了學(xué)生探索知識(shí)的能力,也鍛煉了學(xué)生解決問(wèn)題的能力,最重要的是使學(xué)生真正認(rèn)識(shí)和理解了生態(tài)工程在治理具體污染環(huán)境問(wèn)題上的作用和效果;在講授林業(yè)生態(tài)工程部分時(shí),以我國(guó)林業(yè)生態(tài)工程為例,要求學(xué)生提前搜集我國(guó)十大林業(yè)生態(tài)工程相關(guān)信息資料,在課堂上與學(xué)生進(jìn)行交流,既可以使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)我國(guó)林業(yè)工程建設(shè)的迫切性和取得的成果,又可以從不同類型的林業(yè)生態(tài)工程對(duì)具體環(huán)境的改善來(lái)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)林業(yè)生態(tài)工程原理;另外,在講解到城市生態(tài)工程部分,以城市生態(tài)恢復(fù)工程的典范———清溪川復(fù)原工程為例,要求學(xué)生搜集韓國(guó)首爾清溪川復(fù)原前的圖片,列舉清溪川復(fù)原前主要存在的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,闡述復(fù)原的緊迫性和復(fù)原后對(duì)生態(tài)環(huán)境改善的程度;同時(shí)與學(xué)生交流和討論清溪川的復(fù)原工程中,韓國(guó)政府具體實(shí)施了哪些工程,這些工程分別針對(duì)哪些環(huán)境問(wèn)題,最終具體實(shí)施效果如何。通過(guò)這些實(shí)際案例的分析,培養(yǎng)和啟發(fā)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
1水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響
在社會(huì)生產(chǎn)過(guò)程中水利工程對(duì)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)有著巨大的作用,同時(shí)也要看到水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)造成了不同程度的影響。人類整治河道修筑堤壩等活動(dòng)人為的改變了河流的多樣性、連續(xù)性和流動(dòng)性,使水域的流速、水深、水溫、自水流邊界、水文規(guī)律等自然條件發(fā)生重大改變。這些改變對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)造成的影響是不容忽視的。未來(lái)的水利工程在權(quán)衡社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求與生態(tài)系統(tǒng)健康需求這二者關(guān)系方面,似應(yīng)強(qiáng)調(diào)水利工程在滿足人類社會(huì)需求的同時(shí),兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)性。
2生態(tài)水利工程
從學(xué)科發(fā)展角度看,現(xiàn)在的水利工程學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ)主要是工程力學(xué)和水文學(xué),水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)主要對(duì)象是水文系統(tǒng),往往忽視生命系統(tǒng)的現(xiàn)狀和未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題。學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)吸收生態(tài)學(xué)理論及方法,促進(jìn)水利工程學(xué)與生態(tài)學(xué)的交叉融合,用以改進(jìn)和完善水利工程的規(guī)劃及設(shè)計(jì)理論,形成水利工程學(xué)新的學(xué)科分支——生態(tài)水利工程學(xué)。生態(tài)水利工程學(xué)作為水利工程學(xué)的一個(gè)新的分支,是研究水利工程在滿足人類社會(huì)需求的同時(shí),兼顧水域生態(tài)系統(tǒng)健康與可持續(xù)性需求的原理與技術(shù)方法的工程學(xué)。生態(tài)水利工程的內(nèi)涵是:對(duì)于新建工程,是指進(jìn)行傳統(tǒng)水利建設(shè)的同時(shí)(如治河、防洪工程),兼顧河流生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)。對(duì)于已建工程,則是對(duì)于被嚴(yán)重干擾河流重點(diǎn)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。生態(tài)水利工程將與傳統(tǒng)治污技術(shù)、清潔生產(chǎn)(生態(tài)產(chǎn)業(yè))及環(huán)境立法和資源管理一起,成為河流生態(tài)建設(shè)的主要手段之一。
3生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)原則
3.1工程安全性和經(jīng)濟(jì)性原則
生態(tài)水利工程是一項(xiàng)綜合性工程,在河流綜合治理中既要滿足人的需求,包括防洪、灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)等需求,也要兼顧生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。生態(tài)水利工程既要符合水利工程學(xué)原理,也要符合生態(tài)學(xué)原理。生態(tài)水利工程的工程設(shè)施必須符合水文學(xué)和工程力學(xué)的規(guī)律,以確保工程設(shè)施的安全、穩(wěn)定和耐久性。工程設(shè)施必須在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi),能夠承受洪水、侵蝕、風(fēng)暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學(xué)原理進(jìn)行河流縱、橫斷面設(shè)計(jì)時(shí),必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征,動(dòng)態(tài)地研究河勢(shì)變化規(guī)律,保證河流修復(fù)工程的耐久性。
對(duì)于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟(jì)合理性分析,應(yīng)遵循風(fēng)險(xiǎn)最小和效益最大原則。由于對(duì)生態(tài)演替的過(guò)程和結(jié)果事先難以把握,生態(tài)水利工程往往帶有一定程度的風(fēng)險(xiǎn)。這就需要在規(guī)劃設(shè)計(jì)中進(jìn)行方案比選,更要重視生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。另外,充分利用河流生態(tài)系統(tǒng)自我恢復(fù)規(guī)律,是力爭(zhēng)以最小的投入獲得最大產(chǎn)出的合理技術(shù)路線。
3.2提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則
一個(gè)地區(qū)的生境空間異質(zhì)性越高,就意味著創(chuàng)造了多樣的小生境,能夠允許更多的物種共存。反之,如果非生物環(huán)境變得單調(diào),生物群落多樣性必然會(huì)下降,生物群落的性質(zhì)、密度和比例等都會(huì)發(fā)生變化,造成生態(tài)系統(tǒng)某種程度的退化。由于人類活動(dòng),特別是大規(guī)模治河工程的建設(shè),造成自然河流的渠道化及河流非連續(xù)化,使河流生境在不同程度上單一化,引起河流生態(tài)系統(tǒng)的不同程度退化。生態(tài)水利工程的目標(biāo)是恢復(fù)或提高生物群落的多樣性,但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進(jìn)魚(yú)類、鳥(niǎo)類和其他生物物種,生態(tài)水利工程的重點(diǎn)應(yīng)該是盡可能提高河流形態(tài)的異質(zhì)性,使其符合自然河流的地貌學(xué)原理,為生物群落多樣性的恢復(fù)創(chuàng)造條件。
在確定河流生態(tài)修復(fù)目標(biāo)以后,就應(yīng)該對(duì)于河流進(jìn)行生物調(diào)查、地貌歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行勘查和評(píng)估,建立河流地貌數(shù)據(jù)庫(kù)和生物資源數(shù)據(jù)庫(kù)。遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)(GIS)是水文、河流地貌和生物調(diào)查的有力工具。關(guān)鍵的工作步驟是在以上兩種調(diào)查工作的基礎(chǔ)上,確定環(huán)境因子與生物因子的相關(guān)關(guān)系,必要時(shí)建立某種數(shù)學(xué)模型。河流環(huán)境因子包括河流河勢(shì)、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質(zhì)、水溫、泥沙、營(yíng)養(yǎng)鹽的遷移轉(zhuǎn)化、水文周期變化等。研究的內(nèi)容包括:調(diào)查單個(gè)生物因子的基本需求,評(píng)估各種生物因子的相互關(guān)系和制約條件,對(duì)于“關(guān)鍵種”或標(biāo)志性生物的環(huán)境因子進(jìn)行分類和評(píng)估。在眾多的環(huán)境因子中,識(shí)別那些對(duì)于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能具有重要意義的環(huán)境因子,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行河流地貌學(xué)設(shè)計(jì)和生物棲息地的設(shè)計(jì)。
3.3生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自我恢復(fù)原則
生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。自組織的機(jī)理是物種的自然選擇,也就是說(shuō)某些與生態(tài)系統(tǒng)友好的物種,能夠經(jīng)受自然選擇的考驗(yàn),尋找到相應(yīng)的能源和合適的環(huán)境條件。
將自組織原理應(yīng)用于生態(tài)水利工程時(shí),生態(tài)工程設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)水工設(shè)計(jì)有本質(zhì)的區(qū)別。像設(shè)計(jì)大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設(shè)計(jì),建筑物的幾何特征、材料強(qiáng)度都是在人的控制之中,建筑物最終可以具備人們所期望的功能。河流修復(fù)工程設(shè)計(jì)與此不同,生態(tài)工程設(shè)計(jì)是一種“指導(dǎo)性”的設(shè)計(jì),或者說(shuō)是輔設(shè)計(jì)。依靠生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、自組織功能,可以由自然界選擇合適的物種,形成合理的結(jié)構(gòu),從而完成設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。成功的生態(tài)工程經(jīng)驗(yàn)表明,人工與自然力的貢獻(xiàn)各占一半。
傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計(jì)的特征是對(duì)于自然河流實(shí)施控制。而設(shè)計(jì)生態(tài)水利工程時(shí),要求工程師必須放棄控制自然界的動(dòng)機(jī),樹(shù)立新的工程理念。因?yàn)橐揽咳肆图夹g(shù)控制自然界是不可能的。人們要善于利用生態(tài)系統(tǒng)自組織、自設(shè)計(jì)這個(gè)寶貴財(cái)富,實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧。需要強(qiáng)調(diào)的是,地球上沒(méi)有兩條相同的河流,每一條河流的特點(diǎn)都是各不相同的。因此,每一項(xiàng)生態(tài)水利工程必須因地制宜,充分尊重每一條河流的自然屬性和美學(xué)價(jià)值,尋求最佳的生態(tài)工程方案。
自設(shè)計(jì)理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質(zhì)、土壤、地貌、水文特征等生態(tài)因子,也取決于生物的種類、密度、生物生產(chǎn)力、群落穩(wěn)定性等多種因素。在利用自設(shè)計(jì)理論時(shí),需要注意充分利用鄉(xiāng)土種。引進(jìn)外來(lái)物種時(shí)要持慎重態(tài)度,防止生物入侵。
3.4景觀尺度及整體性原則
河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃和管理應(yīng)該在大景觀尺度、長(zhǎng)期的和保持可持續(xù)性的基礎(chǔ)上進(jìn)行,而不是在小尺度、短時(shí)期和零星局部的范圍內(nèi)進(jìn)行。在大景觀尺度上開(kāi)展的河流生態(tài)修復(fù)效率要高。小范圍的生態(tài)修復(fù)不但效率低,而且成功率也低。整體性是指從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā),掌握生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)要素間的交互作用,提出修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的整體、綜合的系統(tǒng)方法,而不是僅僅考慮河道水文系統(tǒng)的修復(fù)問(wèn)題,也不僅僅是修復(fù)單一動(dòng)物或修復(fù)河岸植被。
景觀則是指生態(tài)學(xué)中的景觀尺度。景觀尺度包括空間尺度和時(shí)間尺度。為什么在景觀的大尺度上進(jìn)行河流修復(fù)規(guī)劃?首先,水域生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)大系統(tǒng),其子系統(tǒng)包括生物系統(tǒng)、廣義水文系統(tǒng)和人造工程設(shè)施系統(tǒng)。廣義水文系統(tǒng)又與生物系統(tǒng)交織在一起,形成自然河流生態(tài)系統(tǒng)。而人類活動(dòng)和工程設(shè)施作為生境的組成部分,形成對(duì)于水域生態(tài)系統(tǒng)的正負(fù)影響。水域生態(tài)系統(tǒng)受到脅迫時(shí),需要對(duì)于各種脅迫因素之間的相互關(guān)系進(jìn)行綜合、整體研究。其次,必須重視水域生境的易變性、流動(dòng)性和隨機(jī)性的特點(diǎn),這些特點(diǎn)決定了生物種群的基本生存條件。水域生態(tài)系統(tǒng)是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時(shí)間與空間中擴(kuò)展或收縮的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。再者,河流生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng),與周圍生態(tài)系統(tǒng)隨時(shí)進(jìn)行能量傳遞和物質(zhì)循環(huán),一條河流的生態(tài)修復(fù)活動(dòng)不可能是孤立的,還需要與相鄰的流域的生態(tài)修復(fù)活動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào)。最后,河流生態(tài)修復(fù)的時(shí)間尺度也十分重要。河流系統(tǒng)的演進(jìn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程。每一個(gè)河流生態(tài)系統(tǒng)都有它自己的歷史。河流生態(tài)修復(fù)是靠時(shí)間做工作的。有研究指出,濕地重建或修復(fù)需要大約15~20a的時(shí)間。因此對(duì)于河流生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目要有長(zhǎng)期準(zhǔn)備,同時(shí)進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)和管理。
3.5反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)原則
生態(tài)系統(tǒng)的成長(zhǎng)是一個(gè)過(guò)程,河流修復(fù)工程需要時(shí)間。從長(zhǎng)時(shí)間尺度看,自然生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化需要數(shù)百萬(wàn)年時(shí)間。進(jìn)化的趨勢(shì)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、生物群落多樣性、系統(tǒng)有序性及內(nèi)部穩(wěn)定性都有所增加和提高,同時(shí)對(duì)外界干擾的抵抗力有所增強(qiáng)。從較短的時(shí)間尺度看,生態(tài)系統(tǒng)的演替,即一種類型的生態(tài)系統(tǒng)被另一種生態(tài)系統(tǒng)所代替也需要若干年的時(shí)間,期望河流修復(fù)能夠短期奏效往往是不現(xiàn)實(shí)的。
生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),力求最終形成一個(gè)健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)。在河流工程項(xiàng)目執(zhí)行以后,就開(kāi)始了一個(gè)自然生態(tài)演替的動(dòng)態(tài)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程并不一定按照設(shè)計(jì)預(yù)期的目標(biāo)發(fā)展,可能出現(xiàn)多種可能性。
意識(shí)到生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)都不是靜止的,在時(shí)間與空間上常具有不確定性。除了自然系統(tǒng)的演替以外,人類系統(tǒng)的變化及干擾也導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)整。這種不確定性使生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)工程的確定性設(shè)計(jì)方法,而是一種反饋調(diào)整式的設(shè)計(jì)方法。是按照“設(shè)計(jì)—執(zhí)行(包括管理)—監(jiān)測(cè)—評(píng)估—調(diào)整”這樣一種流程以反復(fù)循環(huán)的方式進(jìn)行的。在這個(gè)流程中,監(jiān)測(cè)工作是基礎(chǔ)。監(jiān)測(cè)工作包括生物監(jiān)測(cè)和水文觀測(cè)。評(píng)估的內(nèi)容是河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的狀況及發(fā)展趨勢(shì)。常用的方法是參照比較方法,一種是與自身河流系統(tǒng)的歷史及項(xiàng)目初期狀況比較,一種是與自然條件類似但未進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的河流比較。
在反饋調(diào)整式設(shè)計(jì)過(guò)程中,提倡科學(xué)家、管理者和當(dāng)?shù)鼐用窦吧鐣?huì)各界的廣泛參與,通過(guò)對(duì)話、協(xié)商,以尋求共同利益。提倡多學(xué)科的交流和融合,提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性。
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2林業(yè)生態(tài)工程學(xué)案例設(shè)置的主要內(nèi)容
2.1生物群落建造工程
生物種群的合理選擇與匹配是建造人工生態(tài)系統(tǒng)的前提,生物群落建造工程主要是把種群按一定的時(shí)空順序定植在復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)之中。林業(yè)生態(tài)工程的主要種群可以是喬木,也可以是灌木,甚至是草類。在這方面,農(nóng)田防護(hù)林建設(shè)、防沙基干林建設(shè)、荒漠植物優(yōu)化配置、梭梭無(wú)灌溉造林、鄉(xiāng)土樹(shù)種在城市中的營(yíng)建技術(shù)與模式以及“三位一體”的防護(hù)體系等內(nèi)容可以設(shè)置為專題案例,這些案例的講解可以為林業(yè)生態(tài)工程學(xué)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ),觸發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
2.2環(huán)境改良工程
人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)主要在非森林環(huán)境中建造,為了保證植物正常生長(zhǎng)發(fā)育,必須改良當(dāng)?shù)氐牧⒌貤l件,達(dá)到改地適樹(shù)的目的。在干旱區(qū)一些嚴(yán)重退化的困難立地條件下,不采用環(huán)境改良或治理工程,就很難建造穩(wěn)定的人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。這方面的內(nèi)容可以設(shè)置為專題案例的題材較多,例如:保水劑在干旱區(qū)造林中的應(yīng)用、暗管排鹽、荒漠區(qū)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,可以為學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境改良對(duì)林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)起到的重要作用。
2.3食物鏈工程
食物鏈工程可以有效地利用綠色植物產(chǎn)品或加工剩余物轉(zhuǎn)化成經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品,主要包括生產(chǎn)性食物鏈與“減耗”性食物鏈。在環(huán)境惡劣的干旱區(qū)受條件限制,食物鏈簡(jiǎn)單、產(chǎn)能較低,但是也有一些地域特色的食物鏈工程取得了較好的示范,可以提高生態(tài)系統(tǒng)的總體效益,例如:人工釋放赤眼蜂控制楊二尾舟蛾、梭梭接種藥用植物肉蓯蓉、無(wú)葉假木賊等荒漠藥用植物種植、經(jīng)濟(jì)型防護(hù)林建設(shè)和林下養(yǎng)殖等。
3林業(yè)生態(tài)工程學(xué)案例教學(xué)模式
3.1選擇合適的林業(yè)生態(tài)工程教學(xué)案例
一個(gè)好的林業(yè)生態(tài)工程案例是開(kāi)展好案例教學(xué)的前提,典型的林業(yè)生態(tài)工程學(xué)案例應(yīng)具有以下4個(gè)特點(diǎn):(1)針對(duì)明確的教學(xué)目標(biāo)和案例設(shè)置的作用,案例分析能夠很好地闡明課程教學(xué)的原理和理論,有助于對(duì)原理和理論的理解;(2)案例內(nèi)容要能夠反映林業(yè)生態(tài)工程中比較成熟的技術(shù)以及新動(dòng)向;(3)圍繞林業(yè)生態(tài)工程案例提出的問(wèn)題恰當(dāng)而且有教學(xué)意義,能夠引起學(xué)生的興趣,最好是能夠結(jié)合教師的課題或?qū)嵙?xí)中涉及到的林業(yè)生態(tài)工程項(xiàng)目或問(wèn)題開(kāi)展案例教學(xué)與分析;(4)通過(guò)查資料、咨詢、現(xiàn)場(chǎng)觀摩等多種途徑,設(shè)置的案例要使學(xué)生能夠比較容易獲得案例所涉及的知識(shí)內(nèi)容和體系,例如城市林業(yè)建設(shè)案例。城市林業(yè)建設(shè)是城市綠化的一個(gè)重要內(nèi)容,而且林學(xué)專業(yè)的學(xué)生比較熟悉,因此可以針對(duì)城市林業(yè)建設(shè)中的大樹(shù)移植、樹(shù)種優(yōu)化配置、園林施工等內(nèi)容設(shè)立專題,既可以突出教學(xué)內(nèi)容,又可以激發(fā)學(xué)生的興趣。
3.2林業(yè)生態(tài)工程學(xué)案例討論設(shè)計(jì)
林業(yè)生態(tài)工程學(xué)授課老師要在課前設(shè)計(jì)討論題,先把一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題提出來(lái),可以幫助學(xué)生初步熟悉案例教學(xué)內(nèi)容,消除緊張情緒,進(jìn)而切入案例模式,引導(dǎo)學(xué)生很快進(jìn)入案例討論狀態(tài),比如:防護(hù)林、農(nóng)田防護(hù)林的概念等。林業(yè)生態(tài)工程學(xué)的老師還應(yīng)在相關(guān)理論講授之前將案例發(fā)給學(xué)生,督促學(xué)生認(rèn)真閱讀案例內(nèi)容并進(jìn)行小組討論,在閱讀理解案例的基礎(chǔ)上查閱相關(guān)資料,確定發(fā)言的角度和觀點(diǎn)并撰寫案例討論發(fā)言提綱。對(duì)于一些較抽象、復(fù)雜的知識(shí),可以用案例教學(xué)中的實(shí)物、照片或視頻等方式先解釋現(xiàn)象,然后再通過(guò)設(shè)計(jì)由淺入深、層層遞進(jìn)地引導(dǎo),讓學(xué)生在直觀、簡(jiǎn)單的講解過(guò)程中尋找答案,比如:干旱區(qū)防護(hù)林樹(shù)種的優(yōu)化配置、防護(hù)林網(wǎng)的間距的確定、景觀尺度上的防護(hù)林體系規(guī)劃等問(wèn)題。在案例討論過(guò)程中,還要根據(jù)學(xué)生了解的情況對(duì)問(wèn)題進(jìn)行必要的調(diào)整。
3.3引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行討論
教師要使討論的專題案例成為課堂教學(xué)的補(bǔ)充,就要注意引導(dǎo)學(xué)生緊扣要討論的專題案例主題內(nèi)容發(fā)展,還要避免將討論變成老師或一個(gè)學(xué)生的講座或偏離主題,盡量調(diào)動(dòng)主動(dòng)性、參與性差的學(xué)生的積極性,加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng),提高課堂氣氛。林業(yè)生態(tài)工程學(xué)是一門偏應(yīng)用的交叉學(xué)科,涉及的相關(guān)學(xué)科內(nèi)容較多,要對(duì)設(shè)置的案例進(jìn)行廣泛的考慮并認(rèn)真選取較為恰當(dāng)?shù)募?xì)節(jié),在對(duì)案例討論中可能出現(xiàn)的情況和問(wèn)題進(jìn)行估計(jì)和預(yù)測(cè)的同時(shí),還要請(qǐng)教研組的老師和優(yōu)秀的學(xué)生來(lái)參與評(píng)論,教師要準(zhǔn)備好記錄以備總結(jié)和改進(jìn)。
3.4注重課后總結(jié)
課后總結(jié)應(yīng)該包括幾個(gè)方面:(1)評(píng)價(jià)討論課或?qū)n}案例進(jìn)行的情況,評(píng)估每一個(gè)案例設(shè)置是否合適,是否起到了促進(jìn)教學(xué)的目的,是否還要修正或完善;(2)評(píng)估學(xué)生對(duì)案例設(shè)置的看法和反應(yīng),總結(jié)學(xué)生視角下有待改進(jìn)的地方;(3)評(píng)價(jià)學(xué)生在案例教學(xué)過(guò)程中的互動(dòng)情況,學(xué)生是否積極參與,同時(shí)還要肯定和表?yè)P(yáng)有獨(dú)到的見(jiàn)解、辯論精彩的學(xué)生,以便激發(fā)學(xué)生的熱情。專業(yè)教師在討論課后,要由淺入深地對(duì)本次案例教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行小結(jié),應(yīng)針對(duì)討論中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和評(píng)論,使學(xué)生加深對(duì)知識(shí)難點(diǎn)、重點(diǎn)的理解,達(dá)到解決問(wèn)題和掌握技術(shù)的目的。就拿荒漠藥用植物種植這個(gè)例子來(lái)講,案例結(jié)束后的總結(jié)可以涉及到防沙治沙、開(kāi)發(fā)荒山荒地、藥用植物產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等和學(xué)生創(chuàng)業(yè)有關(guān)的問(wèn)題,這樣就可以更加引起學(xué)生濃厚的興趣。
2城鎮(zhèn)化建設(shè)中山體土壤生態(tài)修復(fù)問(wèn)題
2.1采石過(guò)程破壞城市生態(tài)景觀
2012年末,中國(guó)城鎮(zhèn)化率達(dá)到52.57%,相比于西方發(fā)達(dá)國(guó)家均在95%以上,美國(guó)是97%,中國(guó)城鎮(zhèn)化水平仍然較低,但當(dāng)前正處于高速增長(zhǎng)時(shí)期。大規(guī)模的城市建設(shè)產(chǎn)生了對(duì)石料、石材、石灰?guī)r、石英砂等資源的大量需求,在城市周邊山體,形成了大量廢棄采石場(chǎng)和巍聳的高陡巖石邊坡。以深圳為例,城市化初期1953km2的國(guó)土面積一度擁有669家采石場(chǎng),其中3000m2以上456座,邊坡總面積超過(guò)1000hm2。無(wú)序開(kāi)采曾對(duì)城市生態(tài)景觀造成了嚴(yán)重破壞,給城市和人居環(huán)境帶來(lái)了安全隱患。海南省三亞市是旅游島建設(shè)的重點(diǎn)城市,目前周邊有49個(gè)廢棄的采石場(chǎng),總面積達(dá)250×104m2,其中荔枝溝Ⅱ號(hào)采石場(chǎng)面積6.3×104m2,正處于城市發(fā)展中央?yún)^(qū),邊坡高陡,巖石,曾給當(dāng)?shù)爻鞘芯坝^和生態(tài)文明帶來(lái)嚴(yán)重破壞。這些采石場(chǎng)亟需政府整治和覆綠,但城市巖石邊坡,土壤破壞徹底,缺乏水肥土等植物生存的基本條件,土壤生態(tài)修復(fù)難度極大[12,16],已成為我國(guó)城鎮(zhèn)化生態(tài)文明建設(shè)的研究熱點(diǎn)和工程難點(diǎn)[15-20]。
2.2城市山體巖石邊坡特征
(1)城市巖體邊坡成型特征:從城市巖體邊坡成型特征看,①城市房建工程需用大量石料耗材,考慮運(yùn)輸成本,以就地取材為主的采石場(chǎng),大多以城市中央為軸心,散亂分布在城市近郊或城鄉(xiāng)結(jié)合部,地勢(shì)較陡峭、巖體外露的高丘或山地。②采石場(chǎng)石壁、山體宕口多為爆炸成型,采用垂直開(kāi)采方式,自上而下挖掘,機(jī)械與人工結(jié)合環(huán)形開(kāi)挖,石壁坡面凹凸不平。邊坡坡度在80~90°之間,形成巨大的高低不平的斷崖層面,甚至倒坡,巖體相對(duì)高度多在80~130m。③為方便石材、石料運(yùn)輸,廢棄采石場(chǎng)多呈半環(huán)形邊坡。坡面受炸藥震力作用,局部多有裂痕或節(jié)理,但整體巖層結(jié)構(gòu)并未破壞,石壁穩(wěn)固和安全。(2)巖體邊坡立地環(huán)境:從邊坡環(huán)境特征看,采石場(chǎng)立地條件惡劣,高陡石壁坡面缺少平臺(tái)或平臺(tái)窄小,殘存土壤極少,原生植被破壞,缺乏植被賴以生存的土壤。因此,必須從工程措施上,多途徑解決回填種植土問(wèn)題。同時(shí),采石場(chǎng)環(huán)形開(kāi)采的微地形環(huán)境,造成石宕內(nèi)小氣候差異性,形成陰陽(yáng)坡,坡面溫度、蒸發(fā)量、輻射熱等差異顯著,石壁陽(yáng)坡夏季溫度可達(dá)50℃以上,陰坡低5~10℃。在南方亞熱帶氣候生物循環(huán)旺盛條件下,應(yīng)利用采石場(chǎng)生物小氣候特點(diǎn),在土壤生態(tài)修復(fù)和種植養(yǎng)護(hù)技術(shù)上,加以優(yōu)勢(shì)利用。(3)水土流失趨向:從水土保持學(xué)特征看,采石場(chǎng)選址確定后,首先采用大型推土機(jī)和挖掘機(jī),將土層推平運(yùn)出,直見(jiàn)結(jié)實(shí)的巖石層。因此,巖體邊坡早期存在水土流失,并出現(xiàn)高峰,但土層清場(chǎng)后,隨著采石深度的下移,水土流失趨勢(shì)減弱。而廢棄采石場(chǎng)即使暴雨也只有水的流失,幾乎沒(méi)有土的流失。而且環(huán)形盆底容量很大,遇漬水也可通過(guò)周邊滲漏,對(duì)下游區(qū)域不構(gòu)成水土沖刷威脅,保障了下游農(nóng)田和人居安全。(4)巖體邊坡剖面形態(tài):從土壤發(fā)生學(xué)特征看,采石場(chǎng)邊坡不具有完整的剖面特征,腐殖質(zhì)層(O層)、表土層(A層)及淋溶淀積層(B層)基本被機(jī)械鏟除,只剩殘余的弱風(fēng)化層(BC)和母巖層(C層)。我們從深圳和三亞觀察到由花崗巖母質(zhì)發(fā)育的城市巖體邊坡,其周邊殘留體剖面喬灌植被覆蓋良好,表土層(A層)深1~1.5m,風(fēng)化層(B層)厚度3~4m,母巖層(C層)埋藏在5~6m以下。現(xiàn)狀巖體邊坡,90%為C層,BC層很薄。因此土壤生態(tài)修復(fù)過(guò)程中,必須靠外來(lái)土源輸入,既要修接納槽體,又要全面掛網(wǎng)錨固,工序復(fù)雜,工程成本較高,現(xiàn)市場(chǎng)價(jià)格達(dá)350~400元m-2。但在城市生態(tài)文明建設(shè)的推動(dòng)下,技術(shù)市場(chǎng)需求仍然廣闊。(5)巖體邊坡力學(xué)性質(zhì):從巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)特征分析,采石場(chǎng)巖體多為近直立的花崗巖高邊坡,巖體強(qiáng)度較高。受爆炸及開(kāi)挖等外力卸荷作用影響,巖體內(nèi)產(chǎn)生大量節(jié)理、裂隙,原生或構(gòu)造節(jié)理張開(kāi)。在各種節(jié)理裂隙作用下,巖體被切割成大塊狀,坡面巖體結(jié)構(gòu)較破碎,具有危巖落石發(fā)生的可能。巖體破壞模式主要為傾倒、墜落及局部崩(滑)塌破壞,造成邊坡局部失穩(wěn),形成大面積碎石流,采用工程防護(hù)措施時(shí)應(yīng)注意這一特點(diǎn)。這增加了城市環(huán)境安全治理和生態(tài)施工的技術(shù)難度。因此,相對(duì)于其他山體邊坡,特別是道路創(chuàng)傷邊坡,采石場(chǎng)巖石邊坡生態(tài)修復(fù)的難度更大。
2.3城市高陡巖石邊坡土壤生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系
(1)城市巖體邊坡土壤生態(tài)修復(fù)技術(shù):實(shí)踐表明,巖體邊坡視角景觀特別是俯視景觀太差,生態(tài)修復(fù)技術(shù)難度太大。主要采取:①應(yīng)以生物遮擋為主,輔以全面覆蓋;②以種植苗木為主,結(jié)合灌草種子坡面混播;③充分利用邊坡及坡底平臺(tái),種植高大喬木,以促早成林,發(fā)揮綠色遮擋效果;④坡面縱向間隔2m沿等高線設(shè)置植生槽,回填營(yíng)養(yǎng)土;⑤充分利用槽內(nèi)土壤資源栽植大苗木,建好植生帶。(2)V型槽+掛網(wǎng)噴混技術(shù)模式:針對(duì)80~90°坡度和土肥水皆無(wú)的城市高陡巖體邊坡的特殊性,單用掛網(wǎng)噴草或噴混植生技術(shù)效果很差。采用V型槽技術(shù)加掛網(wǎng)噴混植生技術(shù)模式,將工程措施與生物技術(shù)緊密結(jié)合,在垂直坡面上創(chuàng)造植物生長(zhǎng)的微環(huán)境或植生帶。V型槽的作用:①V型槽由鋼筋混凝土現(xiàn)澆,深度約80cm,面寬約70cm,并與坡面成45°,2m間距等高線布設(shè),主要功能是接納回填土和營(yíng)養(yǎng)土;②分層切割坡面鐵絲網(wǎng)和噴植層重力下垂拉力,減少災(zāi)害性拉力崩塌;③充分利用V型槽有限土壤資源,種植大苗,建立多層次植物生長(zhǎng)帶。(3)V型槽技術(shù)模式的工藝流程[12]:包括:坡面亂石清理掛鐵絲網(wǎng)錨桿固網(wǎng)構(gòu)筑鋼筋混凝土V型槽(搭設(shè)腳手架鉆孔錨桿制作綁扎鋼筋安裝模板澆筑混凝土)槽內(nèi)回填種植土噴混植生(種植基材配置噴基底土層噴播種子無(wú)紡布覆蓋)V型槽栽種大苗植物帶建滴灌系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)。(4)垂直巖體坡面噴混植生關(guān)鍵技術(shù):南方80~90°巖石坡面推廣噴混植生,宜采取:①掛雙層鐵絲網(wǎng),并用長(zhǎng)、短錨桿固網(wǎng);②在有機(jī)基材混合料中添加粘結(jié)劑,為降低成本,粘結(jié)劑可用國(guó)產(chǎn)膠粉,甚至可用硅酸鹽產(chǎn)品替代;③在網(wǎng)下墊草把或噴PE(聚乙烯)絲,可增加噴植層孔隙度和粘結(jié)力;④保障噴混層厚度10~15cm,可分2~3次噴基底,待物料凝結(jié)后再噴,以避免瀉底;⑤在噴播灌草種過(guò)程中,宜加入少量藤本種子,以加快覆綠,并攀緣局部倒巖。(5)V型槽種植帶建植技術(shù):根據(jù)深圳、廣州南沙、海南三亞8個(gè)巖體邊坡治理工程實(shí)踐認(rèn)為:①在回填土中加入營(yíng)養(yǎng)基質(zhì),由腐殖質(zhì)土、禽畜有機(jī)肥、復(fù)合肥、蘑菇肥及保水劑等組成,創(chuàng)造良好的根際土壤肥力環(huán)境;②針對(duì)南亞熱帶和熱帶氣候特點(diǎn),種植帶建植堅(jiān)持生物多樣性,強(qiáng)調(diào)以豆科、灌木、常綠及鄉(xiāng)土植物為主的原則(表2),增強(qiáng)植物的適應(yīng)性和抗逆性;③加大藤本植物配置比例,組成喬、灌、藤、草人工生物群落;④提倡高密度種植,大苗、袋苗移栽。槽內(nèi)分兩排進(jìn)行種植,內(nèi)側(cè)種植爬藤類,間距20cm;外側(cè)間隔50cm栽植灌木袋苗,每米段栽植苗木株數(shù)5~7株,主栽苗木為臺(tái)灣相思、小葉榕(Ficusmicrocarpa)、勒杜鵑(Bougainvilleaglabra)等,藤本植物包括爬山虎(Parthenocissusplanch)和葛藤(Puerariaphaseoloides)。(6)節(jié)水滴灌養(yǎng)護(hù)技術(shù):水肥管理是V型槽及邊坡植物生長(zhǎng)的安全保障。V型槽種植和噴混施工完成后,原工作臺(tái)、架拆除,養(yǎng)護(hù)工作困難,且不安全。因此,采用節(jié)水滴灌技術(shù)勢(shì)在必行。節(jié)水滴灌系統(tǒng)由高壓抽水泵站,蓄水池,PC(聚碳酸酯)主管、分管及滴水支管組成。蓄水池多設(shè)在山頂,以增加下泄壓力,或自流灌溉,直接將水滴送入植物根際。必要時(shí)可添加水溶性復(fù)合肥,水利用率高、工作方便,非常適合采石場(chǎng)邊坡水肥調(diào)節(jié)。同時(shí)做好缺苗修補(bǔ)、雨后追肥、防治病蟲(chóng)鼠害等。養(yǎng)護(hù)2~3年,即可依靠自然雨水維護(hù)植被生長(zhǎng)。
1.1.1固定資產(chǎn)投資固定資產(chǎn)投資包括水利建設(shè)項(xiàng)目達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模所需由國(guó)家、地方、集體和個(gè)人以各種方式投入的主體工程和相應(yīng)配套工程的全部建設(shè)費(fèi)用,包括主體工程和配套工程。固定資產(chǎn)投資以工程總投資的90.00%計(jì),即調(diào)整前工程投資為371.69萬(wàn)元,調(diào)整后為334.52萬(wàn)元,作為項(xiàng)目國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)投資。
1.1.2固定資產(chǎn)折舊費(fèi)工程經(jīng)濟(jì)使用年限按30年計(jì)算,采用靜態(tài)折舊法(不計(jì)利息),公式:d=k(1-3%)/n,式中:k-工程設(shè)施投資;n-折舊年限;d-年折舊費(fèi)。計(jì)算分?jǐn)偰暾叟f費(fèi)用為10.08萬(wàn)元。
1.1.3年運(yùn)行費(fèi)用年運(yùn)行費(fèi)用指項(xiàng)目區(qū)的節(jié)水灌溉工程實(shí)施后,項(xiàng)目運(yùn)行期每年所需支出的新增加的運(yùn)行費(fèi)用,年運(yùn)行費(fèi)主要包括工程維護(hù)費(fèi)、燃料動(dòng)力費(fèi)、管理費(fèi)及其他費(fèi)用。程維護(hù)費(fèi):按總投資的1.50%計(jì)算,共計(jì)5.53萬(wàn)元。燃料動(dòng)力費(fèi):燃料動(dòng)力費(fèi)指機(jī)泵正常運(yùn)行時(shí)所需消耗的電量,項(xiàng)目運(yùn)行后年總耗電量為8.9萬(wàn)度,每度電按0.27元計(jì)算,年電費(fèi)為2.43萬(wàn)元。管理費(fèi)及其他費(fèi)用:按總投資的0.55%計(jì)算,共計(jì)2.0萬(wàn)元。則項(xiàng)目年運(yùn)行費(fèi)用為9.96萬(wàn)元。
1.1.4效益分析根據(jù)以上費(fèi)用及效益計(jì)算結(jié)果進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析,社會(huì)折現(xiàn)率按12.00%計(jì)算,現(xiàn)金流量表及各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果如下:經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率:EIRR=21%>12.00%;經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值:ENPV=415.80>0(萬(wàn)元);經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比∶EBCR=1.63>1.2本項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率大于社會(huì)折現(xiàn)率12.00%,經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值大于零,經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比大于1.20。因此,該項(xiàng)工程經(jīng)濟(jì)上是可行的、合理的。
2社會(huì)效益分析
本工程的建成不僅獲得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益,而且也將取得巨大的社會(huì)效益。該工程的建設(shè),將加快當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐,大大改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境;同時(shí),該工程建成后將有效減少輸水損失,大大改善項(xiàng)目區(qū)的灌水條件,杜絕跑水、漏水現(xiàn)象,節(jié)約水量,改善了當(dāng)?shù)厝罕姷纳瞽h(huán)境。
3生態(tài)環(huán)境效益分析
項(xiàng)目實(shí)施后,通過(guò)管道輸水到林區(qū)進(jìn)行灌溉,減少了滲漏,節(jié)約了用水量,加大生態(tài)環(huán)境建設(shè),對(duì)改善項(xiàng)目區(qū)局部小氣候、提高水土資源的利用率,調(diào)整生態(tài)林種植結(jié)構(gòu),可使當(dāng)?shù)赝寥赖玫礁牧迹岣吡松鷳B(tài)林的生長(zhǎng)成活率,減少了水土流失,改善了生態(tài)環(huán)境,增加了農(nóng)民收入,有效促進(jìn)了當(dāng)?shù)厮镰h(huán)境及生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展。
1.2可持續(xù)發(fā)展性可持續(xù)發(fā)展也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要戰(zhàn)略目標(biāo),而水利工程是利國(guó)利民的建設(shè)項(xiàng)目,所以在工程設(shè)計(jì)的過(guò)程中不僅要考慮到滿足現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,同時(shí)還要充分的考慮到對(duì)子孫后代所帶來(lái)的利益。生態(tài)理念在水利工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,就是確保水利工程能夠與自然環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,從而達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的,惠及子孫后代。
1.3社會(huì)性水利工程具有公益性的特點(diǎn),在使用的過(guò)程中會(huì)發(fā)揮很大的社會(huì)價(jià)值,比如防洪抗旱、蓄水灌溉、發(fā)電航運(yùn)等功能,所以生態(tài)理念的應(yīng)用,會(huì)根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)需求,有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)水利工程的功能,充分發(fā)揮社會(huì)價(jià)值。
1.4經(jīng)濟(jì)性水利工程不僅具有基礎(chǔ)功能,同時(shí)還會(huì)帶動(dòng)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。根據(jù)工程當(dāng)?shù)氐淖匀惶匦裕茖W(xué)的開(kāi)發(fā)相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)屬性,比如旅游業(yè)的開(kāi)發(fā),會(huì)促進(jìn)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。從這個(gè)角度看,生態(tài)理念的應(yīng)用不僅具有經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)還合理規(guī)劃了資源配置,降低了能源的浪費(fèi),在保護(hù)自然環(huán)境的基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)。
2生態(tài)理念在水利設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略
2.1充分發(fā)揮水文工作的支撐作用在水利設(shè)計(jì)中,應(yīng)用生態(tài)理念,其目的就是為了保護(hù)水資源,這就要求充分發(fā)揮水文工作的支撐作用,即通過(guò)有效的水文工作,不斷為水利設(shè)計(jì)提供充足的水文資料,從而在水利工程中全面落實(shí)生態(tài)理念。也就是說(shuō),要想將生態(tài)理念更好地應(yīng)用于水利設(shè)計(jì)中,必須重視資料采集和資料整理的作用。淤作為水利設(shè)計(jì)單位,盡量與水文工作單位進(jìn)行有效合作,特別是水利主管部門需要有效地協(xié)調(diào)這兩個(gè)部門。于隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,在水文工作中,還必須完善硬件設(shè)施,及時(shí)采用先進(jìn)理論與技術(shù),以便確保水文工作所采信息的科學(xué)性和有效性。只有這樣,才能將生態(tài)理念更好地應(yīng)用于水利設(shè)計(jì)中。
2.2做好河道改造的生態(tài)理念應(yīng)用在水利工程中,加強(qiáng)河道改造工作十分重要,同時(shí)要綜合考慮水利工程可能造成的各種影響,然后制訂科學(xué)合理的方案,并嚴(yán)格按照國(guó)家生態(tài)發(fā)展的基本要求,確保河道長(zhǎng)久、安全運(yùn)行。因此,改造河道的過(guò)程中:淤要以生態(tài)平衡理念為基礎(chǔ),針對(duì)岸邊保護(hù)、水量疏浚、周圍綠化等許多方面,有計(jì)劃性地進(jìn)行改造;于要求保證所改造河道的安全運(yùn)行,并且使其與自然環(huán)境能夠和諧發(fā)展,同時(shí)具有吸引游客的魅力,令四方游人不斷前來(lái)參觀該地區(qū),從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,真正實(shí)現(xiàn)利國(guó)利民的優(yōu)質(zhì)水利工程。
2.3做好堤岸建設(shè)的生態(tài)理念應(yīng)用堤岸建設(shè)也是水利工程的重點(diǎn)項(xiàng)目,做好堤岸建設(shè)中的生態(tài)理念應(yīng)用,也有利于生態(tài)理念在水利設(shè)計(jì)的更好應(yīng)用。當(dāng)然,建設(shè)堤岸時(shí),必須改變傳統(tǒng)知識(shí)理念,要求針對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的評(píng)價(jià)指標(biāo),能夠建立一個(gè)健全的生態(tài)環(huán)境全面保護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo),尤其要重視分析和評(píng)估建設(shè)中的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。由于目前生態(tài)環(huán)境要求協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與自然生態(tài)環(huán)境,使二者能夠和諧共存,嚴(yán)格制止以破壞環(huán)境為代價(jià)而獲得經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的不良現(xiàn)象。因此,進(jìn)行堤岸建設(shè)的時(shí)候,相關(guān)人員一定要對(duì)周圍自然環(huán)境進(jìn)行全面調(diào)查,將自然環(huán)境因素考慮到水利設(shè)計(jì)中,有效把握堤岸建設(shè)的安全系數(shù)。
2.4提高水利工程設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)在水利設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)是水利設(shè)施安全使用性能的重要保證,將生態(tài)理念充分的應(yīng)用于水利設(shè)計(jì)中,提高設(shè)計(jì)人員的綜合素質(zhì)是前提條件。具體地講,在水利設(shè)計(jì)部門,管理人員要充分認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)人員專業(yè)素質(zhì)對(duì)水利工程未來(lái)發(fā)展的重要性,從而構(gòu)建專業(yè)團(tuán)隊(duì),加大培訓(xùn)力度,不定期進(jìn)行生態(tài)評(píng)價(jià)與環(huán)境保護(hù)的培訓(xùn)工作。因此,在水利設(shè)計(jì)中合理地應(yīng)用生態(tài)理念,不斷提高在崗設(shè)計(jì)人員的專業(yè)技術(shù)水平,增強(qiáng)其生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí),努力將生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作落實(shí)到位。