摘要：生態水利工程學是水利工程學與生態學相融合產生的新分支學科，目的是改進和完善水利工程的規劃設計方法。隨著經濟和社會的發展，有必要對傳統的水利水電工程規劃設計和運行的理念與技術方法進行反思，進一步吸收生態學的理論知識，探索與生態友好的水利水電工程技術體系，這是實現與自然和諧相處目標的時代需求。
　　關鍵詞：水利工程；生態水利工程；設計原則；探討
　　自人類進入文明時代以來，水利工程就一直在為人類經濟社會系統服務。水利工程對現代社會的經濟與社會發展有著無可替代的作用，在防洪、灌溉、發電、供水、航運、養殖和旅游等諸多方面對于保障社會安全、促進經濟發展發揮了巨大的作用。然而水利水電工程設施的建設和運行，對于河流生態系統也有著雙重影響：筑壩形成水庫，雖然為干旱、半干旱地區的植被和生物提供了較為穩定的水源，但是對河流生態系統形成了負面影響。生態水利工程就是以實現人與水和諧相處為目的，使水利工程服務于生態系統的健康維持與恢復，是未來水利工程發展的一個重要方向。
　　1生態水利工程學的內涵
　　1.1傳統意義的水利工程學
　　傳統意義上的水利工程可以簡單理解為人類為實現水資源的再分配和水資源的利用而采取的工程措施或行為。水利工程最初主要用來為人類：①解決防洪問題(如修建防洪堤、水庫)；②提供穩定的水源(如修建水庫、打井)；③減緩或去除農作物旱澇漬災害(如修建提水泵站、排水溝、灌溉渠道等)；④提供清潔能源(修建水電站)；⑤提供水利旅游景點(如修建水庫、人工湖泊等)，這主要體現了水利工程的資源、經濟與社會性。
　　1.2生態水利工程學的概念
　　生態水利工程學(eco-hydraulicengineering)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和技術方法的工程學。它包含以下4個方面的科學內涵：①生態水利工程的開發應強調生態系統的自組織原理。在設計階段，應當將生態系統健康過程的維持置于重要位置，并作為設計制約因子，使水利工程能滿足適宜的生態水文過程要求；②生態水利工程強調施工過程的環境友好性，防止在施工過程中造成巨大的環境成本付出；③生態水利工程更強調基于生態需水規律的運行管理。如水庫要有效地發揮其生態功能，可能需要一個符合下游生態需水規律的水資源調配方案與制度；④生態水利工程選址或布局，強調工程生態負面影響最小化原則。這可能是生態工程最難以操作的一個內容，但又是最為關鍵的一個方面，需要基于系統多目標決策方法與技術進行科學比選。
　　2生態水利工程設計面臨的主要問題
　　水利工程必然會干擾水量與水質的時空變化過程，而生態水利工程防止了工程作用下的生態過程發生根本性變化。嚴格來講，基于一個流域，天然的水文過程對維持其流域的生態過程是最好的。流域內由于人類的存在，使資源按最有利于人類發展的方向配置，這正是最初水利工程設計的出發點。生態水利工程充分考慮了生態的自組織規律，試圖在開發、設計、施工和運行管理過程中充分降低或回避對生態的負面影響，但事實上，生態水利工程從開發到工程實體付諸使用還面臨著諸多的問題。
　　2.1缺乏基于不同區域的生態水利工程設計方法與評價標準
　　 生態水利工程對服務目標具有特定性和地域性。由于生態系統存在地理區域的差異，因此決定了具體的生態水利工程也具有因地制宜的特征。當前，對生態水利工程的功能有一些理論評價指標和評價方法。但對于一個具體的生態水利工程實踐缺少可操作性的評價方法與標準。這與當前水利工程對生態影響的科學研究工作開展得較少和相應科研成果積累較少有關。水利工程由于涉及工程力學的穩定性與安全性，因此國家對水利工程結構建筑物執行了一系列的強制性標準，但缺少足夠的技術標準來規范工程的生態服務目標。
　　2.2水利工程設計人員與生態科技工作者缺少合作的機會與機制
　　水利工程設計人員基于流域生態需水規律來進行設計的意識不強，將生態服務目標作為常規設計要素考慮的意識還不普及。在水利工程可行性研究階段，環境影響評價工作往往介入較晚，大部分是在水利工程可行性研究方案確認后才進行環境影響評價，加上當前我國環境評價管理制度與環境影響評價咨詢市場還不完善、不規范，環境評價單位替業主考慮得較多，對生態目標考慮得相對較少，有的甚至隱瞞工程真正的生態影響后果，導致許多水利工程的生態效益不明顯，負面影響相當突出。水利工程設計人員與生態環境科技工作者缺少合作的機會與機制，生態水利工程的開發與設計相對滯后。
　　2.3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，新的生態水利工程可能要在原有水利工程設施的基礎上進行改造和優化設計。如白洋淀濕地供水工程、扎龍濕地補水工程、洪河國家自然保護區水資源恢復工程等生態水利工程，均要借助原有水利工程設施，合理科學地配置一些分水工程和蓄水工程對區域來水量進行重新分配或對水的去向進行重新調整等。生態水利工程的介入必然會影響原來水利工程設施的服務對象與功能，如原來工程的防洪排水標準、發電效能、灌溉功能等，甚至會給原有水利工程的安全運行帶來一些風險。由于原有水利工程與生態水利工程最為顯著的差異是服務目標與功能的差異，因此有必要在開發生態水利工程的同時，對原有水利工程的服務目標與功能進行適度調整。所以，如何實現生態水利工程與原有水利工程設施的協調運行，是生態水利工程設計應全面系統考慮的問題。
　　2.4生態水利工程設計缺少生態水文測驗資料
　　如果不能從水文測驗站的觀測資料去分析水文過程對生態過程的正負影響機理，就很難基于生態系統的自組織規律尋求生態水利工程的設計理論、方法與技術參數。當前，我國水文測驗工作相對落后，水文測驗站還不能適應當前生態水利工程設計對資料的需求。目前有關生態水文站方面的設計與布局在我國還未正式開展，國內也少有報道。
　　3生態水利工程設計基本理論和方法
　　近20年來，隨著生態學的發展，人們對于河流治理有了新的認識，認識到水利工程除了要滿足人類社會的需求外，還要滿足維護生物多樣性的需求，相應發展了生態工程技術和理論。生態水利工程設計應遵循如下3個方面的理論與技術路線。
　　3.1以生態水文與工程水文為基礎進行水文過程的分析與計算
　　將生態水文學應用于工程設計在當前還較少見。這可能與從事生態水文的科技工作者不從事實際水利工程的設計有關。但今后應當高度重視生態水文學與工程水文學的結合，這樣才能為生態水利工程的設計提供基礎。因為生態水利工程的服務對象比較廣，往往同時涉及濕地、林業、草原、農業、畜牧業和江河湖泊等生態用水和工業、城鎮、消防、居民等經濟社會生活用水，所以弄清楚生態目標對水資源的時空要求規律，才能使生態水利工程的設計建立在科學的基礎上。
　　3.2應識別工程可能影響的關鍵生態敏感目標
　　生態水利工程的設計應當能準確識別受工程直接或間接影響的生態目標，并在工程規劃階段給予充分考慮。但當前在許多水利工程的設計中很少或沒有對流域生態敏感點加以考慮。又如三江平原早期實施的防洪治澇工程中，有的地方出現了跨流域排水，如濃鴨截洪總干(1988年建成)使濃江上游的來水經鴨綠河流域進入了黑龍江，而不是沿濃江中下游下泄，進入大力加湖水庫再進入黑龍江，這使得中游的洪河國家級自然保護區濕地因減少730km2地表徑流的匯入，而使其水資源明顯退化，這些均與當時沒有考慮生態敏感點有直接的關系。
　　3.3生態水利工程的設計要與環境工程設計進行有機結合
　　生態水利工程的設計應當充分吸收環境科學與工程的理論和技術，實現水量與水質同步科學配置的目的，尤其是應與水污染防治工程進行有機的結合。由于水利工程作用的水量一般較大且具有明顯的季節性變化，所以生態水利工程的設計可能使得其設計與實施存在較大的挑戰與阻力。為了減緩旱田排水挾帶泥沙或污染物進入下游湖泊或天然濕地，可以在進入湖泊或濕地的過渡帶設計生態處理溝渠或氧化塘。對于水田排水溝渠可以充分利用其生長季節蓄水，利用人工溝渠濕地對有機污染物質進行降解，其實，人工溝渠在蓄水狀況下，如果溝渠兩坡生長有水生植被，對水質處理效果較為明顯。所以，在缺水地區種植水稻，特別是開采地下水種植水稻的地區，應當進行以水量高效利用與水質凈化為目的的生態水利工程設計。這種設計思路應該來源于水污染的自然穩定塘處理理論與工藝。所以，生態水利工程與水污染控制工程的結合是以后生態水利工程的一個重要發展方向。
　　4結語
　　當前，我國正處在水利水電的建設高潮，探索和發展生態水利工程學，需要鼓勵多學科的合作與融合；需要積極借鑒發達國家的經驗，立足自主創新。同時還要不斷改進工程規劃設計理念和技術，在工程示范和實踐的基礎上提升理論，總結技術標準和規范，探索、發展與生態友好的水利工程技術體系。