生态水利理念在中小河流治理工程中的应用

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　　摘 要：生态水利理念是护坡、生物学以及生态学的交叉学科，其研究的重点主要包括水动力对水生态系统的作用机制以及水生态健康的水力调控技术。除此之外，水动力条件对物质生物地球化学过程的影响、生态系统中物种构成、生态功能效应、水生态系统演变对水力的影响等都属于生态水利理念研究的内容。进行中小河流治理工程中生态水利理念的影响研究，本文开展生态水利理念在中小河流治理工程中的应研究，将深入探讨生态水利理念在中小河流治理工程生态环境效应模拟调控中的应用。
　　关键词：生态水利理念 中小河流治理工程 生态环境效应 模拟调控
　　近些年来，社会用水需求量的增加以及水污染的日益严重使得水利事业受到了较大的影响。当前，我国加大了中小河流治理工程的建设力度。而工程建设必然会对周边生态环境带来一定的影响，为了将负面影响控制到最低，有必要加强对生态水利理念的研究，为工程生态环境效应模拟调控提供帮助。
　　1.生态水利理念概述
　　生态水利理念是20世纪90年代兴起的一门交叉性学科，致力于研究水动力学和水生生态系统动力学之间的相互作用。实际上，生态水利理念是环境护坡的一个分支，其研究范围覆盖了生态流量、水环境、生境修复等多个方面。目前，生态水利理念领域每两年会召开一次国际性大会，且形成了专业的国际学术期刊。
　　结合生态水利理念的发展来看，其研究内容大致可以概括为两个方面：其一，水文情势和水动力条件变化对水生态系统的影响。例如，人类的中小河流治理工程建设活动会对自然河流的能量场、生物场等产生破坏，进而对生源要素在河流中的生物地球化学行为造成影响，最终结果就是河流生态系统的功能以及其中的物种构成会发生一定的变化。其二，生态系统演变对水力情势的影响，如河流岸边带植被格局的演变对河流水动力产生的影响等。
　　生态水利理念进行上述两个方面研究的目的是为中小河流治理工程建设提供服务，使水工建筑物设计和建造中选择合适的技术，最大程度的避免建造活动对生态系统带来了的不利影响。基于此，生态水利理念的研究满足于生态水工的实际需求。
　　生态水利理念在中小河流治理工程生态环境效应模拟调控中发挥着重要的作用，为了应对能源危机，世界各国都在加快进行能源开发的探索，我国现阶段的能源战略是大力发展水电。原因在于我国水电储量丰富，拥有巨大的开发潜力。目前，我国水电开发需要解决关键性问题主要包括两个方面，分别是移民和生态环境保护，而基于水电开发的生态环境效应和调控技术则是生态水利理念研究的重要内容。
　　结合近些年国外水电开发生态环境研究方面的成果来看，该领域研究的重点包括三个方面：其一，水动力对生物的作用机制以及生态系统效应。其二，工程运行对河流生态系统的净损益。其三，工程生态优化设计和运行技术。结合研究中遇到的难点来看，水电开发中生态水利理念研究的关键点集中在响应机理、模拟方法、调控技术以及体系构建等方面。
　　2.开展生态水利理念在中小河流治理工程中的应用研究的重要性
　　以新丰县回龙河治理工程的开展为例，首先，河流治理管理相关法规制度不完善。完善的法律法规体系是河流治理管理工作有效开展的重要保障，由于制度法规不完善，导致具体工作开展的过程中缺乏足够的支持，很多实际问题都缺乏合理有效的处理措施。同时也对河流治理工程的建设带来了一定的负面影响。其次，对河流治理技术创新的支持力度不足。目前，我国政府对河流治理技术创新的支持力度稍显不足，缺乏必要的扶持政策，技术创新缺乏动力，以至于很多新的污染形式得不到有效的处理，导致污染现象不断加重。
　　3.生态水利理念在中小河流治理工程中的应用
　　3.1为河流治理技术创新营造良好的客观条件
　　河流治理技术创新是提高河流治理管理能力的有效举措，想要真正实现这一途径，必须对传统的管理观念进行转变，积极采用创新技术和方法手段对实际问题进行解决。在此过程中，政府必须充分发挥自身的积极作用，加强对河流治理技术创新的重视，通过各类鼓励扶持政策为河流治理技术创新构建良好的外部环境，设置一定的奖励措施激发广大技术人才的创新积极性，并对有效的创新行为进行表彰，将更多的社会目光集中到河流治理技术创新领域。除此之外，还应加强对创新型人才的培养，为技术创新奠定坚实的基础。为了推动河流治理技术创新的持续开展，我国必须加大在该领域的投入力度，其中最重要的就是资金投入。河流治理是一个不断发展进步的专业，河流治理技术的发展需要稳定的资金支持，对此，国家和政府除了要出台相应的政策科技补贴之外，需要构建覆盖广泛的资金投入渠道，在基层建立河流治理技术科研平台，一方面通过资源共享为河流治理技术创新提供支持，另一方面则加快技术成果的转化速度。同时，设立专项科技研发预算，在河流治理工程建设中，要拨出一部分的资金用于技术创新。
　　除了资金方面的支持之下，还应尽快完善我国河流治理管理制度，构建完善的河流治理管理体系。现阶段，我国很多基层地区都存在河流治理法律法规制度不完善的情况，对河流治理技术创新造成了较大的阻碍。同时由于重视不足，现有的规章制度也无法得真正的落实。必须尽快解决这些问题，才能使我国河流治理管理工作逐步摆脱困境，获得新的发展。
　　3.2结合生态水利模型调控治理方案
　　生态水利理念模数值模型，指的是中小河流治理工程生态效应定量评价和调控技术。利用生态水利模型，可以为工程生态效应分析提供关键数据，进而优化治理方案。生态水利理念模型反映的是水文动力模块和生态动力学模块以及两者之间时空耦合的过程，可以体现两者的关系。
　　其一，基于元胞自动机的岸边带植被演替模拟。中小河流治理工程运行会对河流水位造成影响，例如水库运行会在库内形成较大的消落带，并在坝下河道形成更宽的岸边带，水位变化会对岸边带植被格局造成影响，为了保障生态系统稳定，就需要对岸边带以及消落带植进行合理配置，对水库调节作用下的演替情况进行模拟预测。具体需要构建基于非结构元胞自动机植被模型结合模型调整岸邊植物，以此实现对全局变化下河流岸边带植被格局受到的影响进行模拟，同时通过水动力模块对水流因子进行模拟。植物动态则采用基于非结构网格的元胞自动机模式模拟，将模拟结果反馈到水动力模块中。
　　其二，基于个体的鱼类动态模型。基于个体模式，和水动力模型进行耦合， 重点研究水流条件变化下鱼类种群量及其分布情况受到的影响，形成耦合了二维水动力模块的鱼类动态模块以及基于个体的鱼类动态模块。水动力模型和鱼类动态模型最好采用同一套网络，这样可以避免空间耦合问题，将注意力集中在时间过程的耦合。在具体耦合过程中，水环境模型中输出的水环境因素模拟值会实时传递到鱼类动态模型，需要结合鱼类动态变化来应用治理措施。
　　其三，生物环境评价模型。栖息地模型是评价水电开发运行生态环境效应和生态修复措施的重要方法，因为栖息地的状态在很大程度上反映了生态系统的健康状况。传统的栖息地模型主要关注栖息地面积，对栖息地空间分布及其影响的考虑稍显不足。对此，可以引入景观生态学概念，构建全新的栖息地空间评价方法，对有效栖息地斑块进行定义，明确栖息地连通性指数。
　　综上所述，将生态水利理念应用到中小河流治理工程生态环境效应模拟调控中能够明确工程运行对水域生态系统造成的影响，进而为水域生态环境调控提供可靠依据。
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