生态水利工程概要与实践-水利厅151页PPT

严重的情况下。
发展
随着环境保护意识的提高和科学技 术的进步，生态水利学逐渐发展成 为一个独立的学科领域。
现状
目前，生态水利学已经成为水资源 管理和生态保护领域的重要分支， 广泛应用于各种水利工程实践中。
02 生态水利学的基本原理
水文循环原理
总结词
水文循环原理是生态水利学的基本原理之一，它描述了水在地球上的形成、分布、运动和转化的过程 。
水库的生态改造
在水库的设计和改造过程中，充分考 虑了生态保护的需求，通过设置生态 保护区、优化水库调度等措施，实现 了水库的生态化改造。
04 生态水利学的应用与实践
水资源保护与利用
01
02
03
水资源保护
通过合理规划和管理，保 护水资源免受污染和过度 开采，确保可持续利用。
水资源利用
优化水资源配置，提高用 水效率，满足人类生产和 生活需求。
协同发展原则
水利工程应与当地的社会经济 发展相协调，促进人与自然的
和谐共生。
生态水利工程的设计方法
生态系统健康评估
对目标区域的生态系统进行全面的健 康评估，识别存在的生态问题。
生态流量确定
根据生态系统的需求，合理确定河流 的生态流量，保障水生生物的生存环 境。
生境修复与重建
针对受损的生态系统，采取适当的工 程措施进行生境修复和重建。
总结词
分析科技创新在生态水利学发展中的重要性 和应用前景。
详细描述
随着科技的不断发展，生态水利学将不断涌 现出新的理论和方法。未来的发展需要关注 科技创新在生态水利学中的应用，如大数据 、人工智能等技术在生态水利监测、模拟和 决策中的应用，为生态水利工程建设和管理 提供强有力的科技支撑。

因此应当将三者有机结合，根据不同的人文背景、科技条件来规划建 造工程，使之更加符合对应的历史阶段。
第四章 生态水工学在河道治理中的运用 我国河道治理存在的问题
污染和遗弃
空间胁迫
目前我国河流治理所存在的问题
水泥护堤为衬底
截弯取直
过度节流
第四章 生态水工学在河道治理中的运道生态系统损坏
福州大学研究生课程PPT
生态水工学 人与自然和谐的工程学
学 生：陈 涛
指导教师：邹盛堂副教授 专 业：水工结构工程
2016年4月16日
篇章结构
• 第一章 生态水工学的必要性与缘起
• 第二章 生态水工学在我国的发展
• 第三章 生态水工学的不足与思考
• 第四章 生态水工学在河道治理中的运用
• 第五章 生态水工学在护坡挡墙中的运用
（1）、水利工程不但要满足社会经济需求，也要符合生态保 护的需求；
（2）、生态水工学的目标是构建与生态友好的水利工程技术体 系；
（3）、生态水利工程学是融合水利工程学与生态学的交叉学科； （4）、淡水生态系统保护的目标是保护和恢复淡水生态系统健 康和可持续性。
第二章 生态水工学在我国的发展 生态水工学在我国的发展
第二章 生态水工学在我国的发展 水利水电工程生态影响机理分析
①在连续性方面
• 在河流上建设大坝造成了河流纵向的非连续性变化，使自然河流从 源头至河口的连续体变成了串联非连续体，阻碍了物质流，能量流 和信息流畅通。 ②在水文情势方面 • 自然河流的水文周期有明显的枯丰变化，汛期洪水还具有脉冲特点。 大坝运行期间，水库调度服从于防洪、发电或供水等需求，使年内 径流趋于均一化，改变了自然河流丰枯的水文模式、也改变了河流 生物群落的生长条件和规律。 ③在景观格局方面 • 治河工程往往导致自然河流被人工渠化，蜿蜒型的河流被裁弯取直 成为直线或折线型河流；河流断面改变成矩形，梯形等规则几何断 面；导致空间异质性下降，使栖息地数量和质量下降，生物群落多 样性的降低。 ④水体物理化学条件方面 • 水库蓄水后，水库回水影响区水流流速降低，库区近岸水域和库弯 水体富营养化。由于水库存在水温分层和溶解气体过饱和现象，对 于下游的物种，特别是鱼类生长繁殖会产生不同程度的影响。

注：综合水利工程为一项工 ❖ （7）污水处理工程 程同时兼有几种任务。
5.1农田水利工程
❖ 农田水利是为农业生产服务的水利工程。 ❖ 主要任务是灌溉、排涝、改良土壤 ❖ 分类：
❖ 灌溉工程 ❖ 排涝工程
鱼嘴是修建在江心
的分水堤坝把汹涌的岷 江分隔成外江和内江， 在洪枯季节可自动调节 水量。冬、春枯水季节， 岷江水位较低，河流主 流线多靠近河谷凹岸流 去，分水堤将约十分之 六的江水流入内江，十 分之四的江水流入外江， 简称“四六分水”；夏、 秋洪水季节，岷江水位 相对升高，河流主流线 相对变直，大部分江水 流向凸岸，故分水堤又 将十分之六的江水排入 外江，十分之四的江水 注入内江。
5.2.2水电站建筑物
1 坝式电站——河床式水电站 ❖ 在河道平缓的河段上，为避免大量淹没，建低
坝或闸。 ❖主要特征：水头低，因此引用流量大 。水电站
产房既用来发电同时也用来挡水。。
第五章 水利工程概论
河床式电站——葛州坝水电站
水电站建筑物
1 坝式电站——坝后式水电站
❖ 当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力， 将厂房移到坝后，由大坝挡水。
1469 473 559
3338 148 228
南海 渤海 长江
淮河 26.9 1000 889
622 渤海
什么是水利工程？
定义
水利工程就是对自然界的地表水和地下水进 行控制和调配，以除害兴利为目的而修建的工程。
水工建筑物：控制和调配水流的各种建筑物。 水利枢纽：各种水工建筑物相互配合，构成一 个有机的综合体。
5.2.1水利发电的历史
三峡水电站——于2009年全部完工，世界上规模最大的水电站，坝高 185米，蓄水高程175米，水库长600余公里，共安装32台70万千瓦水轮 发电机组，总装机容量2250万千瓦。

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人工湿地
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生态河道
筑坝是河道整治的主要措施之一。 通过筑坝，抬高水位、拓宽水面， 增加蓄水量，以满足城乡生产、生 活用水和农田灌溉用水的需求，改 善水生态环境。同时，也要为水生 动物留足回游的通道，提供良好的 栖息生存环境。常用拦水坝类型有 翻板坝、浆砌石坝、混凝土坝、橡 胶坝等。
从以下三个方面谈谈河道生态治理 河道的断面篇 生态河道篇 景观河道篇
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河道具有行洪、排涝、引水、灌溉、航运、旅 游等功能，根据不同的功能要求，设计不同的 河道断面形式。本篇收集了国内外一些典型的 河道断面形式，主要分为四类：复式、梯形、 矩形、双层等。
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复式断面 适用于河滩开阔的山溪性河道。枯水 期流量小，水流归槽主河道。洪水期流量大，允 许洪水漫滩，过水断面大，洪水位低，一般不需 修建高大的防洪堤。枯水期可充分开发河滩的功 能，根据河滩的宽度和地形、地势，结合当地实 际，开发不同利用的功能。
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生态河道
河道是水生态环境的重要载体，护 岸工程是河道生态智力的一项重要 措施，对保护提防免受冲刷、防止 水土流失具有重要作用。同时，在 河道治理工程中要考虑生物的多样 性，为水生两栖动物创造栖息繁衍 环境，这样做既有利于保护河道的 水生态环境，又有利于提高水体的 自净化能力。
相关案例
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日本米之津川护岸形式： 水下异形块鱼巢，为鱼类等水生动物提供
生存环境；两端斜坡为两栖动物上下岸提供生 存空间。这种保护水生动物的护岸工程值得我 们借鉴。在河道整治工程实施中，结合当地实 际，合理选择河道护岸工程的结构形式，尽可 能维持河道天然断面形态，尽可能采用自然土 质岸坡，为水生植物的生长、水生动物的繁育 和两栖动物的栖息繁衍创造条条件，保护河道 生物多样性的自然环境。若河道两岸需砌筑， 则尽量采用毛石护坡或迎水面砌筑异形块鱼巢， 维持鱼类等水生动物的繁育生长。

➢ 金刚堤
金刚堤，上起鱼嘴，下至 飞沙堰，靠内江的一侧叫 内金刚堤，靠外江的一侧 叫外金刚堤。《水经注》 已有“金堤”之称，说明 金刚堤的历史相当悠久。 其作用是保护鱼嘴，保证 内、外江分流。
平水槽，位于分水鱼嘴和飞沙堰之间，是内江的头道旁侧 溢流堰。其作用一方面是溢洪，另一方面能使内江中段保 持一个较低的水位，这个水位与鱼嘴水位之间的落差又产 生较高的流速，对飞沙堰排沙有利。
生态水利学
都江堰
都江堰水利工程位于四川省都 江堰市城西，是全世界至今为 止，年代最久、唯一留存、以 无坝引水为特征的宏大水利工 程。
它以灌溉为主，兼有防洪、航 运等作用。该工程建于公元前 256年秦昭襄王时期，迄今已有 2260多年的历史了。
2000年11月青城山、都江堰被 联合国教科文组织遗产委员会 列入《世界遗产名录》。
十条分划，取名水则，那
是我国最早的水位标尺。
百丈堤 金刚堤 平水槽 人字堤
百丈堤，位于岷江左岸，上起观音岩，下至内江河口上游， 因长百丈而名。用竹笼装卵石筑成。百丈堤的作用是使鱼 嘴上游岷江左边的凹岸变成直岸，使江水顺流，以利鱼嘴 分水和排沙。洪水期，使主流指向外江，减轻洪水对鱼嘴 的冲力;枯水期，使主流指向内江，使内江取水量得到保证。
鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口是都江堰渠首的三大
主体工程，在一般人看来可能会觉得平平常常、 简简单单，殊不知其中蕴藏着极其巨大的科学 价值，它内含的系统工程学、流体力学等，在 今天仍然是处在当代科技的前沿，普遍受到推 祟和运用，然而这些科学原理，早在二千多年 前的都江堰水利工程中就已被运用于实践了。 这是中华古代文明的象征，这是我们炎黄子孙 的骄傲。
经过50多年的建设和发展，都江堰除了灌溉农田之外，还担 负着灌区内城镇供水、防洪、发电、水产、种植、旅游、生 态、环保等多目标综合服务。

问题3－治河工程河道渠化对河流廊道生 态的影响

自然的流域演变为自然+半人工化+人工化的流域
水域的连续性、水陆的连续性、陆域的连续性被 破坏，地下水和地表水的连续性被破坏



河道形态多样性的消失：断面单一化，流态均一 化，浅滩及深潭消失，河道形态多样性消失 生物栖息地的消失 河道天然自净能力丧失

洪水为水陆生态系统提供有机及矿物营养： 洪水消落将陆地矿物及有机物质带入河流。
许多植物的快速生长与繁殖决定于短期洪 水淹没（如棉白杨，柳树等）。 许多动物（如无脊椎动物、鱼、鸟、哺乳 动物等）已经适应洪水周期，如洪水为有 些鱼种产卵提供信号，洪泛区的植物为鱼 等提供食物。


经济发达国家的水利发展过程
问题2－大坝建设对河流的影响
1、对生态系统非生物部分的影响


河道形态的改变（水库库岸再造、水库淤积、下 游冲刷、河床基质等） 泥沙及营养物质运移规律的改变 水流条件的改变（水体连续性、流量、水流速度、 流态、水深、水温等） 局部气候条件的改变（湿度、气温、降雨等） 水质的改变（溶解氧、各种污染物浓度等） 地下水的改变




2、对河流生态系统生物部分的影响
（1）、水生生物：上述生境条件的变化，无疑将 影响水生生物的生活规律、食物链、生物运动及 物种传播范围、产卵，部分物种因不适应新的环 境而减少或消失，新的环境也会产生一些新物种 及群落。 （2）、水库库岸陆地生物：坡度、温度、湿度、 高程及地下水的变化，将导致生物群落的演化， 淹没区域部分物种减少或消失。


3、目前较为关注的大坝枢纽所引发的生态环境问 题 （1）、清水下泄对下游河流的冲刷引起的河岸稳 定问题、取水口问题及河口海水倒灌问题 （2）、高坝大库低温水下泄问题 （3）、下泄水流气体过饱和问题 （4）、水库调节带来的下游洪水脉冲消失问题 （5）、大坝阻断鱼类回游通道问题 （6）、水库蓄水库湾富营养化问题 （7）、水库消落带生态恢复问题 （8）、库岸稳定及水库诱发地震问题 （9）、下游生态需水问题

生态水利工程与社会经济、文明之间矛盾的焦点则是工程目标，因为 工程的目标决定着工程的经济投入以及建成后对社会的影响，而这些影响 多表现在经济和文明方面。所以一个合理的，符合当前技术、经济、文明 的目标能直接影响到生态水利工程未来的顺利发展，甚至影响到它的存亡 。
当前学术界对于目标主要有着以下表述：
第三章 生态水工学的不足与思考
第二章 生态水工学在我国的进展
水利水电工程生态影响机理研究
（1）建立了河流生态系统结构功能整体性概念模型。在 完善与整合现有河流生态系统结构功能概念及模型的基础上， 提出了河流生态系统结构功能整体性概念模型（The Holistic Concept Model of Structure and Function of River Ecosystem， HCM。河流生态系统结 构功能整体性概念模型由以下 4 个 子模型组成：河流 4 维连续体模型、水文情势－河流生态过 程耦合模型、地貌景观空间异质性－生物群落多样性关联模型 以及水力条件－生物生活史特征适宜模型， 这4个子模型的一 体化整合，基本概括了河流生态系统结构功能的整体特征。
因此，生态水工学的研究具有重大意义。
第一章 生态水工学的必要性与缘起
生态水工学的缘起
自20世纪70年代以来，随着生态学的发展 和应用，人们对于河流治理有了新的认识。水利 工程除了要满足人类社会的需求以外，还需满足 维护生态系统可持续性及生物多样性的需求，相 应发展了生态工程技术和理论。
第一章 生态水工学的必要性与缘起 生态水工学的缘起
第一章 生态水工学的必要性与缘起 生态水工学的缘起
第一章 生态水工学的必要性与缘起 生态水工学的缘起
第二章 生态水工学在我国的发展
生态水工学在我国的发展

未来的生态水利工程设计将更加注重科技创新和系统优化，通过引入新 的技术和方法，提高设计的科学性和精准性，实现水资源的高效利用和 生态环境的持续改善。
THANK YOU
对于已经受损的生态系统，设计应考虑采 取措施进行恢复和修复，促进生态系统的 平衡和稳定。
设计方法
系统分析
对水域生态系统进行全面分析和理解 ，明确各组成部分之间的关系和相互 作用。
模拟与预测
利用计算机模型和其他工具，预测工 程实施后可能产生的生态影响，以便 及时调整设计方案。
优化与平衡
在满足人类需求的同时，寻求生态系 统的最优平衡状态，避免过度开发与 破坏。
详细描述
该工程通过恢复河道、治理水污染、建设生态湿地等方式，成功地修复了某河流域的生态系统，提高 了生物多样性，改善了流域生态环境。
案例三：某省水质改善工程
总结词
水质改善工程在某省取得了显著成效。
VS
详细描述
该工程通过加强水源地保护、实施水污染 防治、开展水资源管理等措施，有效地改 善了某省的水质，提高了公众的健康水平 和生活质量。
发展
近年来，随着全球气候变化和人类活动的影响，河流生态系统面临着严重的挑战。生态水利工程作为实现水资源 可持续发展的重要手段，得到了越来越多的关注和应用。目前，世界各国都在积极开展生态水利工程的研究和实 践，不断探索更加科学、合理、有效的设计方案和技术手段。
02
生态水利工程设计原则和方法
设计原则
尊重自然
可持续性
生态水利工程设计应尊重自然环境，以自 然生态系统的运作方式为依据，尽量减少 对自然环境的改变和破坏。
整体性
设计应考虑长期的生态效益和经济利益， 确保工程能长期稳定地运行并发挥预期的 生态功能。

保护和改善生态环境
生态水利工程的核心目标是保护和改善生态环境，通过恢复和修复水生态系统 的结构和功能，提升生态系统的服务价值。
生态水利工程发展历程
01 02
起源和初期发展
生态水利工程的起源可以追溯到古代的水利建设，如中国的都江堰、大 运河等，这些古老的水利工程在调节水流、防洪抗旱的同时，也兼顾了 生态环境的保护。
对监测数据进行定期分析，及时 发现潜在问题，并采取相应的预 警措施。
定期维护与检修
定期对生态水利工程进行维护和 检修，确保工程设施的正常运行 ，延长工程使用寿命。同时，对 维护和检修过程中产生的废弃物 进行妥善处理，避免对环境造成 二次污染。
04
CATALOGUE
生态水利工程的综合效益评价
生态水利工程的生态效益评价
02
建立健全生态水利工程的管理规章制度，明确各部门的职责和
权限，确保管理工作的顺利进行。
强化监督和考核
03
加强对生态水利工程管理工作的监督和考核，确保各项管理措
施得到有效执行。
生态水利工程的监测与维护
设立监测系统
设立完善的监测系统，对生态水 利工程的水质、水量、水位等关 键参数进行实时监测。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数据分析与预警
生态水利工程的建设往往涉及水资源分配问题。通过 公平、合理的水资源分配方案，有助于缓解地区间、 行业间的水资源矛盾，促进社会公平与和谐。
保障人民生命财产安全
生态水利工程通过防洪、抗旱等功能，降低洪涝、干 旱等自然灾害对人民生命财产的威胁，提高居民的生 活安全感。
提高公众环保意识
生态水利工程的建设和运营过程中，注重公众参与和 环保教育。通过开展环保宣传活动，提高公众对水资 源保护和生态系统恢复的认识和意识，形成良好的环 保氛围。这将有助于推动社会的可持续发展。