時間：2023-08-08 16:51:08
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一、教學目標
2、簡述生態工程的基本原理。
3、舉例說出生態工程建設的實例。
二、教學重點難點
教學重點
1、簡述生態工程的原理，舉例說出各原理的內容；
2、嘗試運用生態工程原理，分析生態環境問題及解決對策。
教學難點
嘗試運用生態工程原理，分析生態環境問題及解決對策。
三、教學過程
1、創設生動情境，激活學生學習動機。
教師：講新課前給同學展示長江流域的洪水照片資料，隨著經濟建設的快速發展，環境問題也日漸突出。請大家結合生活實際，簡要分析洪水給人們的生活帶來哪些災害。
學生：房屋倒塌，土地被淹，造成巨大的經濟損傷問題……
教師：剛才大家發言很踴躍，體會很真切，這些是環境破壞的結果，那除了這些環境問題，同學們還能想到哪些環境問題呢？
學生：霧霾、地震、酸雨、冰雪融化……
教師：環境問題很嚴峻而且有是全球性的，可見，愛護環境，人人有責，那么，如何保護環境呢？
2、引入生態工程的概念
師：1989年聯合國會議提出了“可持續發展”的內涵：經濟發展不僅要滿足當代人的需求，還要不危害后代人的發展能力。旨在解決環境與經濟發展協調問題的一門新學科——生態工程應運而生。請同學們閱讀課本p105右下角的一段文字，思考“生態工程的操作對象？生態工程的目的？原理？特點？”同學們以小組為單位，進行自主學習和討論
學生：生態工程的概念：人類應用生態學和系統學等學科的基本原理和方法，通系統設計、調控和技術組裝，對已被破壞的生態環境進行修復、重建，對造成環境污染和破壞的傳統生產方式進行改善，并提高生態系統的生產力，從而達到自然環境與經濟和諧發展的目的。
教師：為什么我們要進行生態工程建設呢？通過下面一個例子我們來了解一下生態工程相比傳統經濟模式有哪些優點。分析這兩幅圖的不同點，哪個生態系統的能量能夠更多地被人類所利用?
為什么?
學生：圖b比圖a多了生產者的成分，能量得到充分利用。
教師：圖b所示生態系統中流向分解者的能量還有一部分以生活能源的形式被人類再度利用，因此，該生態系統實現了能量的多級、充分利用，提高了能量的利用率。可見，生態農業使廢物資源化，提高能量轉化效率，減少環境污染。與傳統的工程相比，生態工程是一類少消耗、多效益、可持續的工程體系。
3、生態工程的基本原理
教師：為了達到少消耗、多效益、可持續的目的，生態工程建設過程中勢需要遵循一定的基本原理
請大家閱讀課本p109頁，思考我們的祖先如何長時間維持土壤肥力，引出物質循環再生原理。
學生：我們的祖先通過積極種植能夠固氮的豆科植物，以及收集一切可能的有機物質，包括人畜糞便、枯枝落葉、殘羹剩飯、河泥、炕土、老墻土以及農產品加工過程中的廢棄物等，采用堆肥和漚肥等多種方式，把它們轉變為有機肥料，施用到農田中，改善了土壤結構；培育了土壤微生物；實現了土壤養分加氮、磷、鉀及微量元素的循環使用。
教師：“無廢棄物農業“是我國古代傳統農業的輝煌成就之一，也是生態工程最早和最生動的一種模式。所以生態工程建設過程中要遵循的第一個原理是物質循環再生原理
教師：我們學了物質循環再生的原理，你知道物質循環的主渠道是什么嗎？如果食物鏈過于單一，很可能會使渠道不暢。請大家看p110的資料4，思考下面的問題。為什么樟子松林的松毛蟲會肆虐，幾十億株楊樹會毀于一旦？而珊瑚礁區卻能夠在養分稀少的深海中，保持著很高的生物多樣性？
師生共同總結：物種越豐富，生態系統的自我調節能力越強，生態系統的抵抗力穩定性越強。因此，我們生態工程建設的第二個原理——物種多樣性原理。
教師：同學們說得很對，我們在進行生態工程建設時應該遵循物種多樣性原理，但是如何選擇物種，是不是隨意的增加新物種呢？這時候我們還需要考慮生物與環境的協調與平衡。另外，我們能不能為了保護環境，而不顧及農民的收入呢？那我們如何合理地設計生態系統才能全面解決這些問題呢？展示圖片資料，請同學們小組合作分析：西北地區
“灰色長城”例子以及如果在西北地區發展畜牧養殖業，你認為應該注意什么問題？
學生：兩個例子說明生態工程建設過程中要因地制宜，考慮環境的承載力。
教師：也就是說生態工程建設過程中要遵循生物與環境的協調與平衡原理。其實，進行生態工程建設時，不但要考慮到自然生態系統的規律，更重要的是，要考慮到經濟和社會等系統的影響力。另外，社會習慣、法律制度等也都對生態工程建設有著重要影響。請同學們閱讀課本P112的一段文字，加深理解生態與經濟的關系，只有把生態與經濟結合起來，才能從根本上達到造林與護林的目的。可見，自然-社會-經濟是一個復合系統，所以生態工程建設過程中還要遵循整體性原理，只有應用整體性原理,才能統一協調當前與長遠、局部與整體、開發與環境建設之間的關系，保障生態系統平衡和穩定。同學們閱讀課本P112最后兩段話，思考生態工程建設過程中還需要遵循什么原理，以計算機網絡結構示意圖為例，還能舉出別的例子嗎？小組討論。
學生：系統學和工程學原理中的系統結構決定功能原理，通過改善和優化系統結構，從而達到功能改善的效果，我國南方的桑基魚塘也運用了這個原理，達到了高效的利用資源的目的。
教師：生態工程建設過程中在遵循系統學和工程學原理時還要考慮系統整體性原理，比如珊瑚礁形成的高效營養體系，得益于系統各組分之間要有適當的比例關系，只有這樣才能順利完成能量、物質、信息等的轉換和流通，并且實現總體功能大于各部分之和的效果，即“1+1>2”。同學們還能舉出系統整體功能大于部分之和的例子嗎？
學生：豆科作物和固氮菌的共生，固氮菌為豆科作物提供氮素，而豆科作物為其提供能量和其他營養，當把它們分開時，兩者的生長都要受到損害。
教師：所以為了維護環境，生態工程建設過程中要遵循以上五大原理。
4、小結：1.生態工程的概念？
2.生態工程的優點？
3.生態工程遵循的原理
1）.物質循環再生原理
2）.生物多樣性原理
3）整體性原理
4）生物與環境的協調與平衡原理
5）系統學和工程學原理
①?系統結構決定功能原理
②系統整體性原理
5、板書設計
1.生態工程的概念
2.生態工程的優點
3.生態工程遵循的原理
關鍵詞：生態；水利工程；設計；原則
中圖分類號：TV：文獻標識碼：A：文章編號：1673-9671-(2012)022-0192-01
隨著生態文明建設步伐的不斷加快，水利工程的設計和施工也越來越朝向生態化的方向發展，生態水利工程已經成為一個既定的概念映入人們的腦海，如何實現生態水利工程的設計是人們關注的重點。
1生態水利工程概述
為了使讀者能夠對生態水利工程有一個全面的認識，以下將分別從生態水利工程的分類、生態水利工程的功能以及生態水利工程的特點兩個方面來對生態水利工程做概要說明。
1）生態水利工程的分類。為了消除水患以及開發水資源而修的水利工程需要修建水閘，堤壩等不同水工建筑物，來有效的實現其目標，其中生態水利工程可以進行如下分類：①按期服務的防洪水利工程，比如長江三峽工程等；②農田水利工程，比如小浪底工程等。
2）生態水利工程的功能。①生態水利工程可以提高河道的蓄水能力，滿足人們的日常生活用水及農田用水。隨著社會的發展以及人口的劇增，人們對于水資源的需求與日俱增，所以說個地方政府在河流都建立起各種水利工程控制，調節水量以及開發和利用水資源，從而可以提高河道的蓄水能力，滿足人們的日常生活用水及農田用水；②生態水利工程具有非常顯著的經濟效益。除這兩項最基本的功能外，水利工程還可以在汛期進行防洪，發電、發展航運，旅游以及養殖漁業等需求，顯然經濟效益會十分的顯著；③生態水利工程具有很好的防洪排澇的功效。水是人類在生活和生產中必不可缺的珍貴資源。但其人類真正能利用的水卻只占地球總水量中很小的一部分，并不能完全符合人類的需求，水的存在直接就推動了巨大的經濟、社會雙效益。對于生態而言，也同樣具備了積極地作用，通過對水量的調節合理支配水資源，可以使河流長期的處在一個平穩的狀態，有效防止旱汛不均問題所造成的斷流或者是洪災，而且可以使污水再蓄水庫中有一個沉淀的過程，就干旱與半干旱為例，可以此地區生態環境得到良好的改善，使其充分地發揮了本身的調節功能，從而促進了經濟和社會不斷發展。只有在修建了水利工程的前提下，才能控制水流的平穩狀態，防止旱澇災害的發生，并通過對水量的分配和調節來滿足人民生產生活的需要。
3）生態水利工程的特點。水是人類日常生活中不可缺少的珍貴資源，但其存在的并不能符合人類對它的需求，所以我們要想更好地節約水，利用水，就要修建生態水利工程。設計在修建生態水利工程是尤為重要的因素。其中生態水利工程的特點如下：①有很強大的綜合性和系統性，統一流域及地區所組成了單項水利工程，它們相互聯系，相互制約，既緊密又相互矛盾。水利工程與其他也與國民經濟緊密相關，詳細的綜合分析才可以獲得最佳方案；②建設水利工程，對環境也有影響，水利工程不僅對經濟社會發生影響，而且也影響著江河湖泊以及生態環境，氣候等。這種影響有利也有弊。設計規劃時一定評估出利弊關系，使其消除弊端，充分發揮水利工程本身的積極作用；③建設水利工程的任務難度大，很難掌握自然條件下對施工建設的影響，其建筑比一般的建筑物更為復雜；④水利工程的效益具有不確定性，每一年的水文狀況都不會完全相同，所以利害每年也不相同。因此，制定合理的水利工程機制，就必須統籌兼顧以減少不利影響，實現經濟社會環境效益；⑤一般水利工程都是規模很大，難度大，因此所需要的資金也比較多，另外工期也長，所以工程施工時一定要充分考工程的實際環境和需求。
2生態水利工程設計和修建中的注意事項
結合大量的生態水利工程的實踐，筆者總結認為，生態水利工程在設計和修建中需要做好如下幾個方面的注意事項。
1）修建的水利工程可以同時為多種目標服務的水利工程，而且在建設生態水利工程時一定要遵循生態學的原理，以及生態平衡的相關要求和相應的自然規律。
2）生態水利工程的修建要從保護生態的角度出發進行水利工程建設，必須要滿足可持續發展以及良性循環的水利體系，從而達到人與自然能夠和諧相處。
3）考慮到水利與生態系統之間的緊密聯系。生態水利工程的建設可以使生態系統發生變化的關系。因此，在進行生態水利工程建設的過程，要對水資源進行合理利用和開發，在提高水資源利用效率的前提條件下，要采取有效舉措來充分保證生態系統的穩定和生態系統自身的良性發，這同時也在要求，在進行生態水利工程修建時必須把人與水體當作為一個整體去考慮問題，同時也要兼顧到人與自然共同的需求。
4）合理的做好生態水利工程設計、規劃、施工以及相應的工程運作機制控制工作。在有效完成以上工作的基礎上，達到改善和優化生態系統的目的，同時使相關的自然資源可以得到持續和反復的利用，真正實現人類社會的可持續發展。
3生態水利工程設計的基本原則
生態水利工程的設計最顯著的一個原則就是在設計時一定要凸顯其生態性，這是生態水利工程的本質體現，除此之外，生態水利工程的設計還需要遵循協調性，系統性和安全性的原則，以下將分別給予詳細的說明。
1）生態水利工程設計的基本原則之協調性原則。所謂的協調性原則，就是要確保水利工程要與周邊環境協調統一，我們不要著急的去建設，而是要與周圍環境實現和諧統一，只依靠人的力量是不可能控制自然的。與世界上沒有兩個相同的指紋一樣，世界上是沒有完全相同的兩條河，每一條河都有自己獨特的一面，所以我們在建設生態水利工程的時候，要具體問題具體分析，充分考慮周圍環境因素，更好地控制水的時間與空間的分布，防止災害發生，也為工農業及人們日常生活的正常需求提供了保障，如果違背了自然界的規律，那么災難就會來臨。
2）生態水利工程設計的基本原則之系統性原則。在設計整個生態水利工程的過程中，必須系統性的設計好，在設計時要充分考慮到自，然環境的易變性，不確定性，水域生態系統是在時間與空間不斷收縮或不斷發展的動態系統，河流生態系統屬于一個開放的系統，隨時都與周圍生態系統進行物質循環以及能量傳遞。一條河流是不能孤立存在的，它在生態修復中必須與相鄰的流域相互協調，必須從全局出發，綜合的，系統的進行討論，才能得到最佳方案。
3）生態水利工程設計的基本原則之安全性原則。在建設生態水利工程的時候，必須要從根本出發，考慮多方面因素，其中安全因素是非常重要的一環，生態水利工程作為一項綜合性工程，有航運、防洪、發電以及抗旱等相關的功能需求，因此，在進行生態水利工程的設計時，必須要符合工程學的相關原理，同時還要符合工程力學以及水文學的相關規律，有效確保生態水利工程的各項安全。
人們對生態文明的追求，促使水利工程也不得不向生態化的設計方向發展，然而由于水利工程作為一項綜合性的工程，其所要滿足的功能需求比較多，而且涉及的面也比較廣，所以在進行生態水利工程的設計時一定要嚴格遵循各項設計原則，這是有效發揮生態水利工程各種功能的重要前提。
參考文獻
[1]張愛玲.淺析生態水利工程的設計原則[J].沿海企業與科技,2008,10.
關鍵詞：生態 水利 工程 設計 原則
水利工程對經濟與社會發展的巨大作用勿庸置疑。但是也必須看到水利工程對河流生態系統造成了不同程度的干擾【1】。水利工程對于河流生態系統的脅 迫主要表現在兩方面：一是自然河流的渠道化。包括平面布置上的河流形態直線化，即將蜿蜒曲折的天然河流改造成直線或折線型的人工河流。包括河道橫斷面幾何 規則化，即把自然河流的復雜形狀變成梯形、矩形及弧形等規則幾何斷面。還包括河床和邊坡材料的硬質化，即渠道的邊坡及河床采用混凝土、砌石等硬質材料。二 是指自然河流的非連續化。筑壩是順水流方向的河流非連續化，流動的河流生態系統變成了相對靜止的人工湖，流速、水深、水溫及水流邊界條件都發生了重大變 化。庫區內原來的森林、草地或農田統統淹沒水底。陸生動物被迫遷徙。水庫形成后也改變了原來河流營養鹽輸移轉化的規律。由于水庫截留河流的營養物質，氣溫 較高時，促使藻類在水體表層大量繁殖，產生水華現象。藻類蔓延遮蓋住大植物的生長使之萎縮，而死亡的藻類沉入水底，在那里腐爛的同時還消耗氧氣。溶解氧含 量低的水體會使水生生物“窒息而死”。由于水庫的水深高于河流，在深水處陽光微弱，光合作用也弱，導致水庫的生態系統比河流的生物生產量低，相對要脆弱， 自我恢復能力弱。河流泥沙在水庫淤積，而壩下清水下泄又加劇了對河道的沖蝕，這些變化都大幅度改變了生境。由于靠水庫進行人工徑流調節，改變了自然河流年 內豐枯的水文周期規律，即改變了原來隨水文周期變化形成脈沖式河流走廊生態系統的基本狀況。最后，眾所周知，不設魚道的大壩對于洄游魚類是致命的屏障。另 一類非連續化是由于河流兩岸建設的防洪堤造成的側向水流的非連續性。堤防妨礙了汛期主流與岔流之間的溝通，阻止了水流的橫向擴展。堤防把干流與灘地和洪泛 區隔離，使岸邊地帶和洪泛區的棲息地發生改變。原來可能擴散到灘地和洪泛區的水、泥沙和營養物質，被限制在堤防以內的河道內，植被面積明顯減少。魚類無法 進入灘地產卵和覓食，也失去了避難所。魚類、無脊椎動物等會減少，導致灘區和洪泛區的生態功能退化。
概況地講，被改造過的河流生 態系統是由三個子系統組成。即：由動物、植物和微生物組成的生命系統，這是生態系統的主體。廣義的水文系統，包括地表和地下水體、土地、氣候系統等。再有 就是工程設施系統，這是人類改造河流的結果。后面兩個子系統組成生境，是生命支持系統。由于水利工程系統改變了河流形態，水庫調度運行又改變了原有的水文 規律，造成河流生態系統的生境變化，其結果可能造成河流生態系統生物群落多樣性的下降，使生態系統退化。
對于水利工程對河流生態系統的脅迫，應該采取正視而不是回避的態度。傳統意義上的水利工程學作為一門重要的工程學科，以建設水工建筑物為手段，目的是改造和控制河流，以滿足人們 防洪和水資源利用等多種需求。現代科學發展使我們認識到，傳統意義上的水利工程學在力圖滿足人的需求時，卻在不同程度上忽視了河流生態系統本身的需求。而 河流生態系統的功能退化，也會給人們的長遠利益帶來損害。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面，似應強調水利工程在滿足人 類社會需求的同時，兼顧水域生態系統的健康和可持續性。從學科發展角度看，現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學，水利工程規劃設計主要對象 是水文系統，往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學的理論及方法，促進水利工程學與生態學的交叉融合，用以改進和完善水 利工程的規劃及設計理論，形成水利工程學的新的學科分支－生態水利工程學（Eco-Hydraulic Engineering）。生態 水利工程學作為水利工程學的一個新的分支，是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學【2】 【3】。生態水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統水利建設的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程，則是對于被嚴 重干擾河流重點進行生態修復。
生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產（生態產業）以及環境立法和資源管理一起，成為河流生態建 設的主要手段之一。圖1表示了生態水利工程在河流生態建設中的地位。圖中右側表示人類活動對自然河流生態系統的干擾過程，左側表示人類活動對擾的河流 生態系統的修復過程。
這里討論的生態水利工程學的基本原則也是生態水利工程規劃設計的基本原則，筆者試歸納為以下五項內容。
1．工程安全性和經濟性原則
生態水利工程是一種綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發電、航運以及旅游等需求，也要兼顧生態系統可持續性的需求。 生態水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律，以確保工程設施的安全、穩定和耐久 性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內，能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，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，動態地研究河勢變化規律，保證河流修復工程的耐久性。
對于生態水利工程的經濟 合理性分析，應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態演替的過程和結果事先難以把握，生態水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規劃設計中需要進 行方案比選，更要重視生態系統的長期定點監測和評估。另外，充分利用河流生態系統自我恢復規律，是力爭以最小的投入獲得最大產出的合理技術路線。
2.提高河流形態的空間異質性原則
有關生物群落研究的大量資料表明，生物群落多樣性與非生物環境的空間異質性（spacial heterogeneity）存在正相關 關系。這里所說的“生物群落”是指在特定的空間和特定的生境下，由一定生物種類組成，與環境之間相互影響、相互作用，具有一定結構和特定功能的生物集合 體。一般所說的“生物群落多樣性”指生物群落的結構與功能的多樣性。實際上，生物群落多樣性問題是在物種水平上的生物多樣性。
非生物環境的空間異質性與生物群落多樣性的關系反映了非生命系統與生命系統之間的依存和耦合關系。一個地區的生境空間異質性越高，就意味著創造了多樣的小生 境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環境變得單調，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化，造成生態系統的某種 程度的退化。
河流生態系統生境的主要特點是：水－陸兩相和水－氣兩相的聯系緊密性；上中下游的生境異質性；河流縱向的蜿蜒性；河 流橫斷面形狀的多樣性；河床材料的透水性等。水－陸兩相和水－氣兩相的緊密關系，形成了較為開放的生境條件；上中下游的生境異質性，造就了豐富的流域生境 多樣化條件；河流縱向的蜿蜒性形成了急流與緩流相間；河流的橫斷面形狀多樣性，表現為深潭與淺灘交錯；河床材料的透水性為生物提供了棲息所。由于河流形 態異質性形成了在流速、流量、水深、水溫、水質、水文脈沖變化、河床材料構成等多種生態因子的異質性，造就了豐富的生境多樣性，形成了豐富的河流生物群落 多樣性。所以說，提高河流形態異質性是提高生物群落多樣性的重要前提之一【4】。
由于人類活動，特別是大規模治河工程的建設，造 成自然河流的渠道化及河流非連續化，使河流生境在不同程度上單一化，引起河流生態系統的不同程度的退化。生態水利工程的目標是恢復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魚類、鳥類和其它生物物種，生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性，使其符合自然河 流的地貌學原理，為生物群落多樣性的恢復創造條件。
在確定河流生態修復目標以后，就應該對于河流地貌歷史和現狀進行勘查和評估。 包括河流與相關濕地、湖泊的形狀與構成、水下地形勘測、水位變化幅度、河流平面彎曲度、河流橫斷面形狀及河床材料、急流與深潭比例、河床的穩定性及淤積及 侵蝕狀況等，建立河流地貌數據庫。河流生物調查，包括植物、魚類、鳥類、兩棲動物和無脊椎動物等的物種分布地圖以及規模和存量，建立生物資源數據庫。遙感 技術和地理信息系統（GIS）是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。
關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上，確定環境因 子與生物因子的相關關系，必要時建立某種數學模型。河流環境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質、水溫、泥沙、營養鹽的遷移轉 化、水文周期變化等。研究的內容包括：調查單個生物因子的基本需求，評估各種生物因子的相互關系和制約條件，對于“關鍵種”或標志性生物的環境因子進行分 類和評估。需要強調的是，在眾多的環境因子中，識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環境因子，在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地設計。
3．生態系統自設計、自我恢復原則
有關生態系統的自組織功能的討論始于上世紀60年代，以后有不同學科的眾多學者涉足這個領域。以各種不同形式構成的自組織功能，是自然生態系統的重要特征。
生態學用自組織功能來解釋物種分布的豐富性現象，也用來說明食物網隨時間的發展過程。生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性。自組織的機理是物種 的自然選擇，也就是說某些與生態系統友好的物種，能夠經受自然選擇的考驗，尋找到相應的能源和合適的環境條件。在這種情況下，生境就可以支持一個能具有足 夠數量并能進行繁殖的種群。自組織功能原理與達爾文的進化論有相似之處，只是研究的尺度不同而已。達爾文的進化論研究是在地球生物圈所有種群的尺度上進行 的，而自組織功能是在生態系統中種群之間發生的。
生態系統的自組織功能對于生態工程學的意義是什么呢？& nbspH.T.Odum認為：“生態工程的本質是對自組織功能實施管理。”（1989）【5】。Mitsch認為：“所謂自組織也就是自設計” （2004)【6】。將自組織原理應用于生態水利工程時，生態工程設計與傳統水工設計有本質的區別。像設計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設計，建 筑物的幾何特征、材料強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。河流修復工程設計與此不同，生態工程設計是一種“指導性”的設計，或 者說是輔設計。依靠生態系統自設計、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結構，從而完成設計和實現設計。成功的生態工程經驗表明，人 工與自然力的貢獻各占一半【7】。
我國古代傳統哲學注重人與自然的和諧相處，老子主張：“人法地，地法天，天法道，道法自然”。 反映了一種崇尚自然，遵循自然規律的哲學觀。在建筑理念方面，提倡“工不曰人而曰天，務全其自然之勢”（《管氏地理指蒙》），“雖由人作，宛自天開” （《園冶》），都提倡一種效法自然，依靠自然的思想。國際生態學界一些學者認為，系統生態學的哲學理念應該追溯到公元前11世紀中國的周代。其中“陰陽五 行”、萬物競爭共存和相生相克等哲學思想，體現了促進與抑制，成長與腐朽，合成與異化之間的平衡與轉化，這些正是現代生態學的哲學基礎。
傳統的水利工程設計的特征是對于自然河流實施控制。而設計生態水利工程時，要求工程師必須放棄控制自然界的動機，樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術控 制自然界是不可能的，這種一廂情愿的企圖最終往往歸于失敗。人們要善于利用生態系統自組織、自設計這個寶貴財富，實現人與自然的和諧。需要強調的是，地球 上沒有兩條相同的河流，每一條河流的特點都是各不相同的。因此，每一項生態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價值，尋求最佳的生 態工程方案。
自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質、土壤、地貌、水文特征等生態因子，也取決于生物的種類、密度、生物生產力、群落穩定性等多種因素。在利用自設計理論時，需要注意充分利用鄉土種。引進外來物種時要持慎重態度，防止生物入侵。
要區分兩類擾的河流生態系統。一類是未超過本身生態承載力的生態系統，是可逆的。當去除外界干擾即卸荷以后，有可能靠自然演替實現自我恢復的目標。另 一類是被嚴重干擾的生態系統，它是不可逆的。在去除干擾即卸荷后，還需要輔助以人工措施創造生境條件，再靠發揮自然修復功能，有可能使生態系統實現某種程 度的修復。這就意味著，運用生態系統自設計、自我恢復原則，并不排除工程師和科學家采用工程措施、生物措施和管理措施的主觀能動性。轉貼于 4．景觀尺度及整體性原則
河流生態修復規劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續性的基礎上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態修復效率要高。小范圍的生態修復不但效率低，而且成功率也低。
所謂“整體性”是指從生態系統的結構和功能出發，掌握生態系統各個要素間的交互作用，提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法，而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題，也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。
這里說的“景觀”（landscape）是指生態學中的景觀尺度。關于生態學的尺度問題，O’Neill，認為：“生態學不可能建立在單一的時空尺度 上，它應該適應所有尺度的調查研究。”（1986）【8】。按照這種觀點，尺度和層次成為生態學發展的關鍵。目前生態學理論把生物圈劃分為11個層次， 依次是生物圈、生物群系、景觀、生態系統、群落、種群、個體、組織、細胞、基因和分子。景觀的尺度如何掌握？景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。
為什么在景觀的大尺度上進行河流修復規劃？首先，水域生態系統是一個大系統，其子系統包括生物系統、廣義水文系統和人造工程設施系統。一條河流的廣義水文 系統包括從發源地直到河口的上中下游地帶的地下水與地表水系統，流域中由河流串聯起來的湖泊、濕地、水塘、沼澤和洪泛區。廣義水文系統又與生物系統交織在 一起，形成自然河流生態系統。而人類活動和工程設施作為生境的組成部分，形成對于水域生態系統的正負影響。水域生態系統受到脅迫時，需要對于各種脅迫因素 之間的相互關系進行綜合、整體研究。如果僅僅考慮河道本身的生態修復問題，顯然是把復雜系統簡單割裂開了。
其次，必須重視水域生 境的易變性、流動性和隨機性的特點，表現為流量、水位和水量的水文周期變化和隨機變化，也表現為河流淤積與侵蝕的交替變化造成河勢的擺動。這些變化決定了 生物種群的基本生存條件。水域生態系統是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態系統。生態系統的變化范圍從生境受到限制時期的高 度臨界狀態到生境擴張時期的冗余狀態。
再者，要考慮生境邊界的動態擴展問題。由于動物遷徙和植物的隨機擴散，生境邊界也隨之發生 動態變動。Gosselink(1990)在研究水域生態系統物種管理的尺度問題時認為，對于給定需要修復的物種，考慮的范圍應是這個物種的分布區 【9】。舉例來說，為便于理解，可以借用“流域”這個概念，比如一個地區野鴨的種群也有一個“鴨域”。所謂“鴨域”的范圍應該包括物種個體在惡劣的條件下 遷徙到的任何地方以及支持此物種的生態系統。這個范圍的邊界，應劃定在某特定物種經常利用的一個很大的空間內。如果進一步擴展，還應該包括所謂“臨時生 境”，指在自然界對于物種產生脅迫的時期，成為該物種的避難所的地區。如果這個地區有若干種標志性動物，那么物種管理的范圍邊界將是這些物種“域”的包絡 圖。另外，還要考慮流域之間的協調問題。考慮到河流生態系統是一個開放的系統，與周圍生態系統隨時進行能量傳遞和物質循環，一條河流的生態修復活動不可能 是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態修復活動進行協調，
最后，河流生態修復的時間尺度也十分重要。河流系統的演進是一個動態過 程。每一個河流生態系統都有它自己的歷史。需要對歷史資料進行收集、整理，以掌握長時間尺度的河流變化過程與生態現狀的關系。河流生態修復是靠時間作工作 的。有研究指出，濕地重建或修復需要大約15到20年的時間。因此對于河流生態修復項目要有長期準備，同時進行長期的監測和管理。
需要說明的是，對于規劃、評估、監測這些不同的任務，工作對象的空間尺度可能是不同的。監測工作應該在盡可能大的尺度內進行。比如修復一塊濕地以吸引鳥 類，經過一年或者更長的時間均告失敗。這就需要考慮是否有質量更好的生境吸引了候鳥而改變了它們的遷徙路線，監測工作可能在大陸的范圍內開展。而評估工作 可能在跨流域的尺度上進行。規劃工作的尺度可能是流域或河流廊道。所謂“河流廊道”（River corridor）泛指河流及其兩岸與 生物棲息地相關的土地，也有定義其范圍為河流與對應某一洪水頻率的洪泛區。至于河流修復工程項目的實施，一般在關鍵的重點河段內進行。
5．反饋調整式設計原則
生態系統的成長是一個過程，河流修復工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統 有序性及內部穩定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態系統的演替，即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代 替也需要若干年的時間，期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。
生態水利工程設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構，力求 最終形成一個健康、可持續的河流生態系統【10】【11】。在河流工程項目執行以后，就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期 的目標發展，可能出現多種可能性。最頂層的理想狀態應是沒有外界脅迫的自然生態演進狀態。在河流生態修復工程中，恢復到未受人類干擾的河流原始狀態往往是 不可能的，可以理解這種原始狀態是自然生態演進的極限狀態上限。如果沒有生態修復工程，在人類活動的脅迫下生態系統的進一步惡化，這種狀態則是極限狀態的 下限。在這兩種極限狀態之間，生態修復存在著多種可能性。針對具體一項生態修復工程實施以后，一種理想的可能是：監測到的各生態變量是現有科學水平可能達 到的最優值，表示生態演進的趨勢是理想的。另一種差的情況是，監測到的各生態變量是人們可接受的最低值。在這兩種極端狀態之間，形成了一個包絡圖。一項生 態修復工程實施后的實際狀態都落在這個包絡圖中間。
意識到生態系統和社會系統都不是靜止的，在時間與空間上常具有不確定性。除了 自然系統的演替以外，人類系統的變化及干擾也導致了生態系統的調整。這種不確定性使生態水利工程設計不同于傳統工程的確定性設計方法，而是一種反饋調整式 的設計方法。是按照“設計－執行（包括管理）－監測－評估－調整”這樣一種流程以反復循環的方式進行的。在這個流程中，監測工作是基礎。監測工作包括生物 監測和水文觀測。這就需要在項目初期建立完善的監測系統，進行長期觀測。依靠完整的歷史資料和監測數據，進行階段性的評估。評估的內容是河流生態系統的結 構與功能的狀況及發展趨勢。常用的方法是參照比較方法，一種是與自身河流系統的歷史及項目初期狀況比較，一種是與自然條件類似但未進行生態修復的河流比 較。評估的結果不外乎有幾種可能：1）生態系統大體按照預定目標演進，不需要設計變更；2）需要局部調整設計，適應新的狀況；3）原來制定的目標需要重大調整，相應進行設計。
在反饋調整式設計過程中，提倡科學家、管理者和當地居民及社會各界的廣泛參與，通過對話、協商，以尋求共同利益。提倡多學科的交流和融合，提高設計的科學性。
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
river ecosystems restoration and design methodology process based
on feedback and adjustment.
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關鍵詞：生態水利工程；區別；設計原則
中圖分類號：TV21 文獻標識碼：A 文章編號：1001-828X（2014）08-00-01
近年來我國各地區的水利工程發展較快，取得了不少成績，但是水利工程的建設導致了許多流域水資源分配的不均一，產生了許多生態環境問題，例如過量引用河流水資源或修建水庫導致下游缺水甚至斷流、水體自凈能力下降等問題。水利工程引發的生態環境問題危害河流區域經濟社會的可持續發展，人們開始全面的、深入的認識水利工程給人類和生態所帶來的影響。生態水利工程是基于生態設計的水利工程，可以有效的減少水利工程對生態環境的影響，文章就生態水利工程設計方面的相關問題進行闡述。
一、生態水利工程與水利工程的區別
水利工程是指人類通過工程措施對水資源的再分配，水利工程的主要目的是防洪、提供水源、防治作物旱澇漬災害等，這些作用都體現了水利工程的社會性、經濟性和資源性。生態水利工程的重點在于服務生態，是現代水利工程的重要標志。生態水利工程應有明確的生態服務目標和功能，在設計階段，將水利工程所在流域的生態系統健康作為設計的核心內容。在生態水利工程的選址、布局、施工過程等方面充分考慮經濟性以及其對環境的友好性，防止在生態水利工程建設過程中產生巨大的經濟成本和環境成本，實現生態保護與社會經濟的雙贏。
二、生態水利工程存在的問題
1.缺乏對不同區域的生態水利工程設計方法與評價標準
由于不同的生態系統存在地理的差異性，這就決定了生態水利工程具有因地制宜的特征。目前，針對生態水利工程的功能有一些理論評價方法和評價指標，但對一個具體的生態水利工程缺少可操作標準和評價方法，這與當前我國研究水利工程對生態環境影響的科學研究和相應科研成果較少有關。由于水利工程涉及工程力學的安全性與穩定性，因此我國對水利工程的結構建筑物實行了一系列的強制性標準，但是缺乏足夠的技術標準規范生態服務的目標。
2.生態水利工程與原有水利工程設施難以協調運行
在一個流域內，一些新建的生態水利工程可能是在原水利工程設施上進行改造和優化設計的，如扎龍濕地補水工程、洪河國家自然保護區水資源恢復工程以及白洋淀濕地供水工程等生態水利工程，這些均是在原水利工程設施的基礎上對其進行科學地配置，對區域的來水量進行重新分配或者對水的去向重新調整。生態水利工程的介入必然會影響原水利工程設施的服務對象和功能，甚至會給原水利工程的正常運行帶來一定的風險。由于生態水利工程與原水利工程最為顯著的差異是服務目標和功能，因此在設計和開發生態水利工程的同時，需要對原水利工程的服務目標和功能進行適當的調整，如何實現生態水利工程與原水利工程的協運行，是生態水利工程設計者應考慮的問題。
三、生態水利工程設計的原則
1.工程安全性和經濟性原則
生態水利工程的設計不僅要滿足人類對水資源的需求，也要保持生態系統的可持續性；生態水利工程的設計不僅要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理。生態水利工程的設施要符合工程力學和水文學的規律，以保證工程設施的安全性和穩定性；生態水利工程設施的設計不僅要充分考慮到其對洪水、冰凍、干旱等自然力荷載，也要充分考慮對河流泥沙輸移、淤積以及河流侵蝕、沖刷的抵抗力，保證生態水利工程的耐久性。設計時應遵循風險最小和效益最大的基本原則，充分利用流域生態系統的自我恢復規律，爭取以最小的投入獲得最大產出。
2.提高河流形態的空間異質性原則
一個流域的生境空間異質性越高，意味著可以創造出更多的多樣性的小生境，可以允許更多的物種共存。生態水利工程的目的是提高和恢復生物群落的多樣性，我們不僅要依靠人工直接引進魚類等其他生物物種或者種植岸邊植被，生態水利工程也應該盡可能提高河流形態的異質性，為生物群落多樣性的自我恢復創造條件。確定河流生態修復目標后，應該加強對河流進行生物調查、地貌歷史以及現狀進行評估和勘查，建立生物資源數據庫和河流地貌數據庫，然后從中識別出那些對生態系統的結構和功能具有重要意義的生物因子或環境因子，在此基礎上對河流地貌和生物棲息地進行設計。
3.生態系統自設計和自我恢復原則
河流生態系統的自組織功能主要表現為河流生態系統的可持續性，生態水利工程與傳統水利工程的很大的區別在于是否應用自組織原理。生態水利工程設計是一種輔設計或者說是一種指導性的設計，它是依靠河流生態系統自組織、自設計的功能，由自然界選擇合適的物種，形成合理的結構，從而完成設計和實現設計。每一項生態水利工程必須做到因地制宜，充分利用每一條河流的自然屬性和價值，設計最佳的生態工程方案。在利用自設計理論的同時，也要充分利用本地物種，在引進外來物種的同時防止生物入侵。
4.景觀尺度及整體性原則
從大景觀尺度上開展對河流生態的修復，其效率較高，所以在設計河流生態修復的規劃和管理應該從大景觀尺度和保持可持續性的基礎上進行。從生態系統的結構和功能出發，整體把握生態系統中各個要素之間的相互作用，提高河流生態系統的整體修復能力。河流生態系統是一個大系統，當其受到脅迫時需要對各種脅迫因素之間的相互關系進行綜合、整體的研究；河流生態系統也是一個開放的生態系統，它與周圍生態系統進行能量傳遞和物質循環，所以說一個河流生態的修復活動不是孤立的，需要與相鄰流域的生態修復活動進行協調，在設計生態水利工程時應充分考慮這些因素的影響。
參考文獻：
[1]董哲仁.水利工程對生態系統的脅迫[J].水利水電技術，2003（7）.
關鍵詞：生態水利工程；設計；原則
0引言
水利工程對于社會的發展起著不可或缺的作用，可以說水利工程是21世紀必不可少的一項工程，但是在修建水利工程是往往會對河流造成很多不良影響，使得這個地區的生態平衡被破壞，不利于可持續發展，因此國家提倡生態水利工程的建設，本文就以分析生態水利工程的基本設計原則為題，探討生態水利工程的優點與建設原則。
1生態水利工程的基本概念
1.1生態水利工程簡介
從名稱可以看出，生態水利工程是與生態和水利工程都有關的一項工程，在傳統的水利工程設計中，經常會出現對生態系統考慮不周到的問題，導致設計出來的水利工程在推動社會經濟發展上起了很不錯的作用，但在生態系統的維護上就不那么樂觀了。隨著科學的發展，為了解決傳統水利工程的不足，水利工程在設計時就參考生態學的相關理論，使得水利工程中加入生態學的相關知識，進而使得水利工程與生態學相結合，這樣就產生了一門全新的學科，那就是生態水利工程學。生態水利工程學是指在研究水利工程可以有效滿足人類需求的前提下，兼顧水域環境生態系統的健康與可持續需求的理論和方法的工程學。
2生態水利工程的基本設計原則
2.1安全與經濟性原則
任何工程都應該以工程的安全性原則作為第一原則，其次才是經濟性原則。安全性原則是只這項水利工程在建成之后能夠承受的自然災害的能力，如洪水、風暴、極度嚴寒等自然災害，由于水利工程的施工環境的影響，在進行水利工程設計時還要考慮河水的變化、底部河沙的移動、河水的侵蝕等因素，進而使得水利工程的設計變得更加的合理，使建造出來的水利工程經久耐用。經濟性原則是指，由于生態水利工程建造的規模一般都比較大，規模越大，成本就越大，因此需要考慮的因素比較多，所需需要對各種因素進行考慮，制定不同的可實施的施工方案，并選擇建造成本最低的方案，這樣才有利于提高施工企業的經濟效益。
2.2生態系統自組織和自我恢復原則
生態系統的自組織功能體現在生態系統的可持續性，通過自組織功能可以實現河流對于物種的自然選擇，可以以保持各種生物于生態系統的友好關系，對比于傳統的生態水利工程來說這可以說是一大創新。也就是說生態水利工程在滿足傳統水利工程所能提供的所有便利之外還能夠進行自我恢復，使得在建造時被破壞的生態平衡在建成后還能夠自我形成新的平衡，進而形成另一個完整的生態系統。
2.3最大程度保留河流環境多元化的原則
河流中除了水之外還有很多的動植物，建設水利工程時肯定會對這些動植物造成影響，極有可能會使河流中的某些生物沒有生存的空間，因此在修建水利工程時應該要保障河流環境的多樣化，使得河流里面不同的生物能夠擁有生存的空間。河流生態環境的多樣化不僅包括河流的水體環境，還包括了河流的土壤環境以及溫度等氣候環境。河流生態系統由水、氣、固體三相相互作用形成的多樣化生存環境，建造水利工程時會對河流的水流量、水質等產生影響，同時大壩是建造在河床之上，對于河床的地質條件也會產生影響，進而也會影響河流生態環境的多樣化。隨著水利工程建設的規模不斷的增大，使得很多河流因為水利工程的建設使得其發生斷流，河道改變，使得原本連續不斷的河道變成了水庫，導致河流走向單一化，對于某些需要回游進行繁殖的魚類是十分不利的，這種情況長時間的不到改變的話會導致很多魚類因為河流的改變而滅絕。因此為了避免這樣的情況發生，在建造水利工程時要因地制宜，最大程度上保留河流原本的生態環境，為當地的物種提供生存和繁殖的環境。
2.4符合反饋調整式的設計原則
破壞生態系統的速度要遠遠比恢復生態系統的速度快得多，因此在建造完一項水利工程之后，當地的河流生態環境需要一個漫長的時間進行恢復，只有經歷過較長的一段時間的恢復后才能使得當地的生態系統中的生物多樣性、生態系統結構多樣性等方面得到一定的恢復，只有當河流生態系統的結構多樣化，才能夠提高河流生態系統的抗逆性，才會有利于河流生態系統的穩定發展。在整個恢復的過程中，如果沒有人類的干預，往往需要很長的年限，這會使得一些生物因此而滅絕，因為為了能夠盡快使得生態系統恢復，人類可以通過河流環境的反饋信息進行相應的調整，進而加快恢復的進度。
3結論
人類在面對大自然的饋贈時要懂得感恩，不能夠貪得無厭，就去現在的水利工程來說，建造水利工程無疑是會推動社會經濟的發展的，但同時也會破壞自然環境，例如由于水利工程造成的洪澇災害、水土流失等，很多魚類天生是有回游產卵的習慣的，只有回到它出生的地方的那個環境才適合它們進行繁殖，而水利大壩的修建就會阻斷它們回游的路徑，使得它們在經歷過大風大浪之后死在了攔河大壩之下，最后時間一久就會使這種物種走向滅絕，因此人類在設計水利工程時要結合生態學，建設全新的生態水利工程，以達到不破壞環境又能使人類受益的目的，這對于人類的可持續發展來說擁有很大的意義。
參考文獻
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【關鍵詞】水利工程建設 生態環境 基本原則
中圖分類號：TV 文獻標識碼：A 文章編號：1009―914X（2013）35―548―01
1、水利工程建設的現狀
隨著經濟的發展以及社會人口的不斷增加，水越來越被人們所重視，人們對水資源的需要日益增加，從另一方面想工，工業的進步會產生許多難處理的工業三廢。，這些三廢就會排放的水體里從而污染了水域，水利工程建設就顯得尤為重要。現在的水利工程在調節農業的發展的同時反而污染了環境形成了惡性循環，造成了河流的形態發生了變化，河流的多樣性降低，導致了生態系統的退化。總體來講現在的水利工程的生態化是亟待建成的。
2生態水利工程的重要性
水利工程學是一門綜合性的學科，它是由工程力學和水文學的綜合。從它的組成來看它即需要有現代化的科學知識也同樣需要水生態方面的知識。生態水利工程的建設重點是在生態方面，建成的目的是要它具有對河流生態系統的恢復的能力，對河流進行改造，從而達到一個健康的循環。
在水域生態系統紊亂的今天，建設好生態水利工程顯得尤為重要而水利工程對水域系統的破壞性很大，所以在規劃和施工過程中都要本著生態性原則進行操作，可以說生態水利工程以后將是水利工程學領域一項不可或缺的工程。
綜上所述，水利工程對生態系統具有雙重影響，要充分利用其正面影響，可以帶來生活上的便利、經濟上的發展、環境上的改善等等，利用不合理將會帶來許多方面的危害。
3生態水利工程建設的基本原則
3.1水利工程建設要做到既安全又經濟
生態水利工程是一種綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發電、航運以及旅游等需求，也要兼顧生態系統健康和可持續性的需求。生態水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律，以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內，能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，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，動態地研究河勢變化規律，保證河流修復工程的耐久性。同時施工方應當嚴格按照圖紙要求操作，不得擅自修改，以確保工程設施的安全、穩定和耐久性，在確保質量問題的前提下，做到合理利用材料、合理布置人員分布，避免浪費不必要的錢財。
3.2保持和恢復河流形態的異質性的原則
從對生物群落的大量研究資料表明，生物群落的多樣性和生境空間異質性存在著正相關的關系，某個地區的生境空間異質性越高，就表示創造了多樣性的小生境，能容納的物種也自然多，生態水利工程旨在恢復或者提高生物群落的多樣性，維持生物群落在一個穩定的基礎上，但修復過程也不是人為的增加某些物種或者生物，生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性，使其符合自然河流的地貌學原理，為生物群落多樣性的恢復創造條件。
在生態水利工程的設計過程中，必須要有效的促進河流生態的空間異質性的提高，這樣才能促進河流生態環境中物種的數量不斷增加，從而促進生物群的多樣性的回復。當確定河流生態系統的修復目標以后，需要對河流生態系統中的生物種類和密度進行詳細的勘察，建立詳細的資料庫，同時對于河流的自然環境也要有詳細的勘察，包括河流的水溫、流蘇、泥沙、營養鹽的遷移轉化等等，只有對自然生態環境有詳細的掌握，才能為生物群落的生長創造最佳的條件，在此基礎上實現河流生態系統的自我修復功能。生態水利工程在具備人們所期望的水利功能實現的基礎上，依靠自組織的功能實現自我修復，依靠生態系統的自組織功能形成科學的河流生態環境，自我選擇適合的生物物種，進而形成一個完整的河流生態系統。
3.3景觀尺度及整體性原則
河流生態系統的恢復應當是建立在對景觀的長期保持的基礎上實現的，而且必須是大尺度和整體性的，并不是針對某一范圍內的系統進行恢復，小范圍的生態修復成功率較低，而且在生態系統的恢復效率方面也較低，所以，生態水利工程的設計過程中，必須要注重大尺度、整體性的修復。景觀大尺度的原則包括空間尺度和時間尺度兩種，而在河流系統受到威脅時，往往也會從這兩個角度體現，所以需要對尺度的要素進行綜合的研究，科學的掌握河流生態系統本身所具有的流動性、易變性等特點，對生物群落生存的基本條件進行整體性的創造與恢復，才能保證生態水利工程的運行與河流的動態演進過程保持一致，從而促進河流生態系統的恢復。
需要說明的是，對于規劃、評估、監測這些不同的任務，工作對象的空間尺度可能是不同的。監測工作應該在盡可能大的尺度內進行。比如修復一塊濕地以吸引鳥類，經過一年或者更長的時間均告失敗。這就需要考慮是否有質量更好的生境吸引了候鳥而改變了它們的遷徙路線，監測工作可能在大陸的范圍內開展。而評估工作可能在跨流域的尺度上進行。規劃工作的尺度可能是流域或河流廊道。所謂河流廊道泛指河流及其兩岸與生物棲息地相關的土地，也有定義其范圍為河流與對應某一洪水頻率的洪泛區。至于河流修復工程項目的實施，一般在關鍵的重點河段內進行。
3.4符合生態反饋調節的原理
生態系統的成長是一個過程，河流修復工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統有序性及內部穩定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態系統的演替，即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代替也需要若干年的時間，期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。
生態水利工程設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構，力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統。在河流工程項目執行以后，就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發展，可能出現多種可能性。最頂層的理想狀態應是沒有外界脅迫的自然生態演進狀態。在河流生態修復工程中，恢復到未受人類干擾的河流原始狀態往往是不可能的，可以理解這種原始狀態是自然生態演進的極限狀態上限。如果沒有生態修復工程，在人類活動的脅迫下生態系統會進一步惡化，這種狀態則是極限狀態的下限。在這兩種極限狀態之間，生態修復存在著多種可能性。針對具體一項生態修復工程實施以后，一種理想的可能是：監測到的各生態變量是現有科學水平可能達到的最優值，表示生態演進的趨勢是理想的。另一種差的情況是，監測到的各生態變量是人們可接受的最低值。在這兩種極端狀態之間，形成了一個包絡圖。一項生態修復工程實施后的實際狀態都落在這個包絡圖中間。
結語：這片文章闡述了水利工程的現狀、重要性。簡單的介紹了生態水利工程建設的四項基本原則。生態水利工程的建設要在保證正常的生活生產的需要也要基于保護生態環境出發。這有利于實現可持續發展的原則。在為人類取得利益的同時，保護環境也是一個很重要的戰略思想。在建設的過程中要通過科學家、管理者以及當地的居民的共同協商而得出一個較為合理的實施方案。
參考文獻：
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關鍵詞：生態水利工程設計原則
一、水利工程對河流生態系統的影響
在社會生產過程中水利工程對經濟與社會有著巨大的作用，同時也要看到水利工程對河流生態系統造成了不同程度的影響。人類整治河道修筑堤壩等活動人為的改變了河流的多樣性、連續性和流動性，使水域的流速、水深、水溫、自水流邊界、水文規律等自然條件發生重大改變。這些改變對河流生態系統造成的影響是不容忽視的。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面，似應強調水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統的健康和可持續性。
二、生態水利工程
從學科發展角度看，現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學，水利工程規劃設計主要對象是水文系統，往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學理論及方法，促進水利工程學與生態學的交叉融合，用以改進和完善水利工程的規劃及設計理論，形成水利工程學新的學科分支——生態水利工程學。生態水利工程學作為水利工程學的一個新的分支，是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學。生態水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統水利建設的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程，則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態修復。生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產（生態產業）及環境立法和資源管理一起，成為河流生態建設的主要手段之一。
三、生態水利工程的規劃設計原則
1、工程安全性和經濟性原則
生態水利工程是一項綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發電、航運等需求，也要兼顧生態系統的可持續性。生態水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律，以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內，能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，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，動態地研究河勢變化規律，保證河流修復工程的耐久性。
對于生態水利工程的經濟合理性分析，應遵循風險最小和效益最大原則。由于對生態演替的過程和結果事先難以把握，生態水利工程往往帶有一定程度的風險。這就需要在規劃設計中進行方案比選，更要重視生態系統的長期定點監測和評估。另外，充分利用河流生態系統自我恢復規律，是力爭以最小的投入獲得最大產出的合理技術路線。
2、提高河流形態的空間異質性原則
一個地區的生境空間異質性越高，就意味著創造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環境變得單調，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化，造成生態系統某種程度的退化。由于人類活動，特別是大規模治河工程的建設，造成自然河流的渠道化及河流非連續化，使河流生境在不同程度上單一化，引起河流生態系統的不同程度退化。生態水利工程的目標是恢復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魚類、鳥類和其他生物物種，生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性，使其符合自然河流的地貌學原理，為生物群落多樣性的恢復創造條件。
在確定河流生態修復目標以后，就應該對于河流進行生物調查、地貌歷史和現狀進行勘查和評估，建立河流地貌數據庫和生物資源數據庫。遙感技術和地理信息系統（GIS）是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上，確定環境因子與生物因子的相關關系，必要時建立某種數學模型。河流環境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質、水溫、泥沙、營養鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括：調查單個生物因子的基本需求，評估各種生物因子的相互關系和制約條件，對于“關鍵種”或標志性生物的環境因子進行分類和評估。在眾多的環境因子中，識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環境因子，在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地的設計。
3、生態系統自設計、自我恢復原則
生態系統的自組織功能表現為生態系統的可持續性。自組織的機理是物種的自然選擇，也就是說某些與生態系統友好的物種，能夠經受自然選擇的考驗，尋找到相應的能源和合適的環境條件。
將自組織原理應用于生態水利工程時，生態工程設計與傳統水工設計有本質的區別。像設計大壩這樣的人工建筑物是一種確定性的設計，建筑物的幾何特征、材料強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。河流修復工程設計與此不同，生態工程設計是一種“指導性”的設計，或者說是輔設計。依靠生態系統自設計、自組織功能，可以由自然界選擇合適的物種，形成合理的結構，從而完成設計和實現設計。成功的生態工程經驗表明，人工與自然力的貢獻各占一半。
傳統的水利工程設計的特征是對于自然河流實施控制。而設計生態水利工程時，要求工程師必須放棄控制自然界的動機，樹立新的工程理念。因為依靠人力和技術控制自然界是不可能的。人們要善于利用生態系統自組織、自設計這個寶貴財富，實現人與自然的和諧。需要強調的是，地球上沒有兩條相同的河流，每一條河流的特點都是各不相同的。因此，每一項生態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價值，尋求最佳的生態工程方案。
自設計理論的適用性還取決于具體條件。包括水量、水質、土壤、地貌、水文特征等生態因子，也取決于生物的種類、密度、生物生產力、群落穩定性等多種因素。在利用自設計理論時，需要注意充分利用鄉土種。引進外來物種時要持慎重態度，防止生物入侵。
4、景觀尺度及整體性原則
河流生態修復規劃和管理應該在大景觀尺度、長期的和保持可持續性的基礎上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內進行。在大景觀尺度上開展的河流生態修復效率要高。小范圍的生態修復不但效率低，而且成功率也低。整體性是指從生態系統的結構和功能出發，掌握生態系統各個要素間的交互作用，提出修復河流生態系統的整體、綜合的系統方法，而不是僅僅考慮河道水文系統的修復問題，也不僅僅是修復單一動物或修復河岸植被。
景觀則是指生態學中的景觀尺度。景觀尺度包括空間尺度和時間尺度。為什么在景觀的大尺度上進行河流修復規劃？首先，水域生態系統是一個大系統，其子系統包括生物系統、廣義水文系統和人造工程設施系統。廣義水文系統又與生物系統交織在一起，形成自然河流生態系統。而人類活動和工程設施作為生境的組成部分，形成對于水域生態系統的正負影響。水域生態系統受到脅迫時，需要對于各種脅迫因素之間的相互關系進行綜合、整體研究。其次，必須重視水域生境的易變性、流動性和隨機性的特點，這些特點決定了生物種群的基本生存條件。水域生態系統是隨著降雨、水文變化及潮流等條件在時間與空間中擴展或收縮的動態系統。再者，河流生態系統是一個開放的系統，與周圍生態系統隨時進行能量傳遞和物質循環，一條河流的生態修復活動不可能是孤立的，還需要與相鄰的流域的生態修復活動進行協調。最后，河流生態修復的時間尺度也十分重要。河流系統的演進是一個動態過程。每一個河流生態系統都有它自己的歷史。河流生態修復是靠時間做工作的。有研究指出，濕地重建或修復需要大約15~20a的時間。因此對于河流生態修復項目要有長期準備，同時進行長期的監測和管理。
5、反饋調整式設計原則
生態系統的成長是一個過程，河流修復工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統有序性及內部穩定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態系統的演替，即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代替也需要若干年的時間，期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。
生態水利工程規劃設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構，力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統。在河流工程項目執行以后，就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發展，可能出現多種可能性。
意識到生態系統和社會系統都不是靜止的，在時間與空間上常具有不確定性。除了自然系統的演替以外，人類系統的變化及干擾也導致了生態系統的調整。這種不確定性使生態水利工程設計不同于傳統工程的確定性設計方法，而是一種反饋調整式的設計方法。是按照“設計—執行（包括管理）—監測—評估—調整”這樣一種流程以反復循環的方式進行的。在這個流程中，監測工作是基礎。監測工作包括生物監測和水文觀測。評估的內容是河流生態系統的結構與功能的狀況及發展趨勢。常用的方法是參照比較方法，一種是與自身河流系統的歷史及項目初期狀況比較，一種是與自然條件類似但未進行生態修復的河流比較。
在反饋調整式設計過程中，提倡科學家、管理者和當地居民及社會各界的廣泛參與，通過對話、協商，以尋求共同利益。提倡多學科的交流和融合，提高設計的科學性。
參考文獻：
［1］董哲仁.水利工程對生態系統的脅迫［J］.水利水電技術，2003，（7）：1~5.
［2］董哲仁.生態水工學的理論框架［J］.水利學報，2003，（1）：1~6.
［3］董哲仁.河流形態多樣性與生物群落多樣性［J］.水利學報，2003，（11）：1~7.
［4］MitschW.J.，JorgensenSE.EcologicalEngineeringandEcosystemRestoration［M］.2004：134~137.
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［7］GosselinkJ.G.LandscapeConservationinaforestedWetlandWater－shed［J］.Bioscience，1990，40：588~600.
關鍵詞：生態；水利工程；設計原則
中圖分類號：TV文獻標識碼：A文章編號：
1．水利工程對河流生態系統的影響
在社會生產過程中水利工程對經濟與社會有著巨大的作用，同時也要看到水利工程對河流生態系統造成了不同程度的影響。人類整治河道修筑堤壩等活動人為的改變了河流的多樣性、連續性和流動性，使水域的流速、水深、水溫、自水流邊界、水文規律等自然條件發生重大改變。這些改變對河流生態系統造成的影響是不容忽視的。未來的水利工程在權衡社會經濟需求與生態系統健康需求這二者關系方面，似應強調水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統的健康和可持續性。
2．生態水利工程
從學科發展角度看，現在的水利工程學的學科基礎主要是工程力學和水文學，水利工程規劃設計主要對象是水文系統，往往忽視生命系統的現狀和未來風險等問題。學科的進一步發展應吸收生態學理論及方法，促進水利工程學與生態學的交叉融合，用以改進和完善水利工程的規劃及設計理論，形成水利工程學新的學科分支——生態水利工程學。生態水利工程學作為水利工程學的一個新的分支，是研究水利工程在滿足人類社會需求的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學。生態水利工程的內涵是：對于新建工程，是指進行傳統水利建設的同時（如治河、防洪工程），兼顧河流生態修復的目標。對于已建工程，則是對于被嚴重干擾河流重點進行生態修復。生態水利工程將與傳統治污技術、清潔生產（生態產業）及環境立法和資源管理一起，成為河流生態建設的主要手段之一。
3．生態水利工程的規劃設計原則
3.1工程安全性和經濟性原則
生態水利工程是一項綜合性工程，在河流綜合治理中既要滿足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、發電、航運等需求，也要兼顧生態系統的可持續性。生態水利工程既要符合水利工程學原理，也要符合生態學原理。生態水利工程的工程設施必須符合水文學和工程力學的規律，以確保工程設施的安全、穩定和耐久性。工程設施必須在設計標準規定的范圍內，能夠承受洪水、侵蝕、風暴、冰凍、干旱等自然力荷載。按照河流地貌學原理進行河流縱、橫斷面設計時，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，動態地研究河勢變化規律，保證河流修復工程的耐久性。
3.2提高河流形態的空間異質性原則
一個地區的生境空間異質性越高，就意味著創造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環境變得單調，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質、密度和比例等都會發生變化，造成生態系統某種程度的退化。由于人類活動，特別是大規模治河工程的建設，造成自然河流的渠道化及河流非連續化，使河流生境在不同程度上單一化，引起河流生態系統的不同程度退化。生態水利工程的目標是恢復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魚類、鳥類和其他生物物種，生態水利工程的重點應該是盡可能提高河流形態的異質性，使其符合自然河流的地貌學原理，為生物群落多樣性的恢復創造條件。
在確定河流生態修復目標以后，就應該對于河流進行生物調查、地貌歷史和現狀進行勘查和評估，建立河流地貌數據庫和生物資源數據庫。遙感技術和地理信息系統（GIS）是水文、河流地貌和生物調查的有力工具。關鍵的工作步驟是在以上兩種調查工作的基礎上，確定環境因子與生物因子的相關關系，必要時建立某種數學模型。河流環境因子包括河流河勢、蜿蜒度、橫斷面形狀及材料、流速、水位、水質、水溫、泥沙、營養鹽的遷移轉化、水文周期變化等。研究的內容包括：調查單個生物因子的基本需求，評估各種生物因子的相互關系和制約條件，對于“關鍵種”或標志性生物的環境因子進行分類和評估。在眾多的環境因子中，識別那些對于系統的結構和功能具有重要意義的環境因子，在此基礎上進行河流地貌學設計和生物棲息地的設計。
4．生態防洪護坡創新中應重視的幾個問題
(一)從政策上支持。長期的防洪護坡工程建設，人們已習慣于建設傳統護坡。對于新技術和創新成果的推廣，必然會遇到這樣那樣的阻力。因此，必須要有一定的政策支持，才能確保新一代護坡技術的廣泛使用。
(二)既重視具體設計，又重視宏觀視野。護坡設計看似簡單，但要做出符合中國經濟社會發展和時代要求的優秀方案，必須要將工程師、藝術家、經濟師和環境保護部門的思維溶于一體。在具體設計中應對我國發展中應遵循的模式、能源消耗、礦產總量和污染排放處置等都要有一定的了解。
(三)重視科技創新。護坡是一種相對低技術含量的水利工程，如果大量引進采用國外產品，經濟上極不合算。我國是一個治水歷史悠久的國家，都江堰、靈渠、大運河等一批古代杰出水利工程都證明中國人具有無比的智慧。因此，我們要重視科技創新，充分調動水利科技工作者的積極性，開發出具有自主知識產權的新一代護坡產品。
(四)材料的創新是關鍵。河道堤防護坡工程建設耗廢大量的塊石、混凝土預制塊或其他材料，其成本占工程總費用的比例大。因此，一定要重視護坡原材料、半成品生產的技術創新，加快開采、加工、運輸各環節配套升級，制定既開放競爭、又保證規模生產的產業政策，將護坡工程技術發展的切入點定在半成品生產創新上。
(五)建設資源節約型護坡。受資源約束的矛盾日益突出，一些主要材料、能源、水、土地紛紛告缺，資源的利用和保護成為人民關注的焦點。1、重視可行性研究，減少硬化河道護坡。盡量避免河道混凝土護坡建后再拆，不如盡量少建或非工程措施解決，有些河段完全可以這樣做。如：河岸凸凹不平，邊坡土質抗沖刷能力強的河段；河岸灘較岸邊坡平緩、植被生長良好的河段；土堤迎水坡在特大洪水年份也未發生浪坎等險情的河段。當然，硬化混凝土護坡對防洪來說是有利的，只有在工程措施和非工程措施上綜合權衡利弊。對河道護坡工程進行科學、嚴謹的可行性研究，是實現資源節約的前提。2、開闊工程技術設計思路。采用何種形式的護坡來實現資源節約，僅從傳統思想上進行優化創新這種可能性不大。必須開拓新的思路。首先，盡量減少可再生資源的使用量，其次考慮護坡的造價與使用年限。(1)盡量減少混凝土用量，優化采用天然石材，天然石材從經濟及性能上看都具有優勢。(2)提高預制混凝土構件的強度。強度提高了，可以阻止環境水的侵入，從而保證混凝土塊的抗侵蝕性，增加了使用年限，使護坡的分攤成本小。
5．反饋調整式設計原則
生態系統的成長是一個過程，河流修復工程需要時間。從長時間尺度看，自然生態系統的進化需要數百萬年時間。進化的趨勢是結構復雜性、生物群落多樣性、系統有序性及內部穩定性都有所增加和提高，同時對外界干擾的抵抗力有所增強。從較短的時間尺度看，生態系統的演替，即一種類型的生態系統被另一種生態系統所代替也需要若干年的時間，期望河流修復能夠短期奏效往往是不現實的。
生態水利工程規劃設計主要是模仿成熟的河流生態系統的結構，力求最終形成一個健康、可持續的河流生態系統。在河流工程項目執行以后，就開始了一個自然生態演替的動態過程。這個過程并不一定按照設計預期的目標發展，可能出現多種可能性。
6．結束語
意識到生態系統和社會系統都不是靜止的，在時間與空間上常具有不確定性。除了自然系統的演替以外，人類系統的變化及干擾也導致了生態系統的調整。這種不確定性使生態水利工程設計不同于傳統工程的確定性設計方法，而是一種反饋調整式的設計方法。是按照“設計—執行（包括管理）—監測—評估—調整”這樣一種流程以反復循環的方式進行的。在這個流程中，監測工作是基礎。監測工作包括生物監測和水文觀測。評估的內容是河流生態系統的結構與功能的狀況及發展趨勢。常用的方法是參照比較方法，一種是與自身河流系統的歷史及項目初期狀況比較，一種是與自然條件類似但未進行生態修復的河流比較。
參考文獻：
［1］董哲仁.水利工程對生態系統的脅迫［J］.水利水電技術，2003，（7）：1~5.
關鍵詞：水利；工程；技術措施
水利工程的建設必然對生態環境帶采影響。在水利工程建設中，無論是規劃設計，還是施工及運行管理，都要始終遵循環境保護和生態水利這一基本原則。
1 水利工程建設與生態環境的保護
1.1正確認識水利工程與生態環境的關系
水利工程是除水害、興水利，保護人民生命財產安全，為工農業生產和人民生活服務的一項工程。從資源的角度來看，水利工程是開發利用資源的工作；而從生態環境的觀點來看，水利工程也是人類通過對水資源的調節、控制以改善生態環境，維持新的生態平衡的工作。水利與生態相聯系就是把水利工程與生態保護問題相結合，促進生態環境的良性發展。
1.2水利工程帶來的問題
當前，我國水利工程面臨著一些較為突出的問題。一是我們已經或將要開發利用的水資源受到嚴重污染，造成水域環境惡化，生態失調，嚴重影響著工農業生產和人民的健康；二是在流域規劃、河湖治理、興修大量水利工程設施發揮顯著水利效益的同時，改變了環境，帶來了生態環境方面的問題。
1.3生態環境對設計、施工和運行的要求
水利工程技術要求高，建設工期長，一般要經歷規劃設計、施工、運用管理等幾個階段。但不論哪個階段，生態環境監測資料是不可缺少的基本資料。從規劃設計階段開始，對壩軸線的選擇、水工建筑物的布置、模型試驗、工程設計、工期安排、工程概算等，施工階段中對圍堰建筑、基坑開挖、混凝土澆筑、砂石骨料開采、截流與導流施工期用水，直至工程建成投產，以及各個建筑物的安全管理，科學合理地調度運用，興建前后生態環境因素的變化研究等，都需要提供生態環境因子的各項監測資料和分析成果。因此，生態環境問題直接關系到水利工程的設計、施工質量和工期長短、投資的節約、工程效益的發揮等各個方面。
1.4生態環境檢測
水利工程生態環境監測不同于一般江河的生態環境監測。它是在一定的地區和范圍、特定的環境和時間內進行的。其針對性強，目的明確，不同的自然地理條件、不同的工程建設項目、不同的工程進度，都有不同的內容和要求。對水流流向、流態、泥沙運動、水溫結構、水質、底質沉積物及水體生物、現狀與變化趨勢等需作綜合的監測規劃，以適應水利工程建設的需要，以促進生態環境的良性發展。
1.5生態系統的劃分
生態系統的劃分是多種多樣的。一條河流、一個水庫、一個村莊，甚至一塊農田都可以看作是一個生態系統。復雜巨大的生態系統，是由許多較為簡單的、大小不同的生態系統所組成。
生態系統是可變的，人類可以設法改變某些生態系統為自己服務。為此，我們應該研究水利工程生態系統的結構組成和它的功能，研究水利工程建設建前后的生態平衡條件和演變發展的規律，探討環境因素的改變對生態的影響，以及如何才能創造有利于人類生產、生活的生態環境。
1.6生態系統的可變性
建設水利工程，一般都遵循“除害興利，綜合利用”的原則，而且對人類環境大都有所改、善。水利工程與生態環境的關系是極其復雜的。這些個關系之間既互相聯系、互相滲透、互相制約，有時又互為因果、難以截然分開。
2 對水利工程建設生態環境的要求
2.1規劃設計階段
生態環境應密切結合水利工程的社會效益、經濟效益進行總體規劃和設計，基本保證要有較好的生態環境效益。按照我國現行的有關水利工程設計規范，工作程序分為選點、初步設計、技術設計、施工詳圖等階段。規劃階段的基本工作包括水庫各種特征水位、功能、航運、漁業、環境生態、人群健康、水庫移民、移民區的興建及工業城鎮布局規劃等方面的設計，而這些都需要生態環境監測調查資料作為依據，尤其是要弄清施工前的本來狀況，充分考慮對生態環境的影響。
2.2施工階段
2.2.1施工布局不能使生態環境惡化
水利工程建設，由于施工隊伍龐大，工程施工機械化程度高，因此對施工階段的生態環境應統一規劃，加強管理，嚴防污染大氣、水源和流行疾病的傳播。施工所帶來的噪音、飛塵、煙霧及污水，應采取多種措施，控制其影響。
2.2.2施工開挖對生態環境的破壞不可低估
水利工程建設期間，需要開發交通、興建碼頭等，工程開挖量大，要防止因開挖對生態環境的影響，尤其應注意對資源和生態種群的破環。
2.2.3研究河床覆蓋沖污及污染物的淤積情況
在圍堰布置、水工澆筑、截流等進程中，要了解生態環境因素。如研究河床的抗沖能力時，對河床地質環境、河床河底沉積物等，都要取樣監測，不僅需要了解表層的變化，而且還應掌握深層的變化狀況，為研究環境因子的遷移轉化提供依據。
2.2.4做好保護施工區的景觀環境
水利工程建設施工規模宏偉，場面壯觀，對前來參觀的人員，工地應有專門的接待管理機構，加強對外來人員有關生態環境的宣傳管理。工區應盡量做到文明施工，安全第一，保持具有一定的景觀環境水平。
