水資源工程論文范文
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第1篇
中國防洪實踐起始于20世紀50年代，經歷了半個世紀的發展建設，目前中國已建成大、中、小型水庫83000余座，總庫容量4677億m3，防洪堤26萬km，重要蓄滯洪區97處，總面積約3.5萬km2，蓄洪總容量約970億m3。這些水利工程措施對中國開展防洪減災工作起到了積極的推動作用，特別是367座大型水庫（總庫容3400多億m3）和2524座中型水庫（總庫容693億m3），更是對各級河道洪水起到了重要的控制和調節作用。同時，中國又是一個嚴重缺水的國家。伴隨著社會經濟的不斷發展及人口的不斷增長，一方面，干旱、河道斷流、水污染等水安全問題日益突出；另一方面，一些大型水庫在汛期為減少洪災損失將洪水大量排棄，造成水資源的巨大浪費[。進入新時代新時期，特別是經歷1998年長江大洪水之后，中國政府審時度勢，對以前的防洪策略做了戰略性的調整，提出了從“控制洪水”向“管理洪水”、從“工程水利”向“資源水利”、從“傳統洪水”向“現代洪水”轉變，力爭實現人水和諧、人與自然協調發展的全方位、多角度的治水新理念和新方略。實現洪水資源安全利用[1]，可以利用洪水資源本身有利的一面，最大限度地挖掘洪水對促進中國經濟、社會及生態環境可持續發展的作用，一定程度上緩解中國由于水資源短缺而對經濟、社會發展造成的制約和限制。從根本上說，洪水資源安全利用的治水理念和策略符合中國基本國情和以人為本，全面、協調、可持續的科學發展觀。由此可見，進行水庫洪水資源優化調度研究具有深遠的理論意義和重大的實踐意義。
2.水庫洪水資源化調度的研究進展
目前，隨著認識的不斷提高，無論從技術上還是管理上，都已使洪水資源化成為可能。洪水資源化，包括工程措施和非工程措施。水庫洪水調度是目前一種最主要的主動防洪措施，它通過時空上重新分配水量，達到防洪錯峰、蓄水興利的目的，是實現洪水資源安全利用的一項重要非工程措施。水庫洪水資源化利用有著悠久的歷史，在過去的幾十年時間里，從單一水庫的常規調度到大規模水庫群聯合優化調度及水庫洪水資源化調度，中國的水庫洪水調度工作在技術上取得了一系列的進步。
2.1水庫常規調度的方式
水庫常規調度方式是以調度規則為依據，利用徑流調節理論和水能計算方法來確定滿足水庫既定任務的蓄泄過程。常規調度方法主要有時歷法和圖解法，調度圖由一些基本調度線組成，這些調度線是具有控制意義的水庫蓄水量（或水位）變化過程線，是根據過去的水文氣象資料和水利樞紐的實際應用工況繪制而成的。由于常規調度方法是一種半經驗、半理論的方法，簡單、直觀，但調度結果不一定最優，且不便于處理復雜的水庫調度問題。水庫優化調度則是在常規調度方式和系統工程理論（最優化理論、智能算法等）的基礎上建立和發展起來的一種新型調度方式，旨在建立以水庫功能發揮為中心的水利水電系統目標函數，擬訂目標函數應滿足的約束條件，然后用最優化方法等現代計算方法求解由目標函數和約束條件組成的系統方程組，最后得到目標函數取最優值時所對應的水庫控制運用方式。
2.2國外水庫水資源的調度研究進展
20世紀50年代以來，隨著系統工程理論的迅速發展和應用，國外許多學者將其應用到水庫洪水調度研究中。1955年，美國的Little提出了水電系統隨機動態規劃調度模型，對水庫優化調度問題進行了研究，從而標志著用系統工程方法研究水庫洪水調度工作的開始。水庫優化調度常采用的數學模型有線性規劃（Linearprogramming，LP）、非線性規劃（Nonlinearprogramming，NLP）及動態規劃（Dynamicprogramming，DP）模型。該方法可在保證水庫大壩安全可靠的情況下，解決各用水單位之間的矛盾，滿足其基本要求，并能經濟合理地利用水能資源，以獲得最大的水利綜合利用效益。
2.3國內水庫水資源調度的研究進展
洪水具有資源、災害雙重屬性，水庫洪水資源化調度是新時期中國治水理念更新的產物，是經濟社會發展的客觀需要，是與時俱進、開拓創新的結果，也是實現興利與除害結合、防洪與抗旱并舉的一個具體典型體現。水庫洪水資源化調度不等同于常規的水庫防洪調度，它是利用現代科技水平與技術手段作為支撐，在不降低水庫下游防洪標準的前提下，充分發揮水庫的防洪與興利功能。許多大型水庫一般均具有防洪與興利兩項功能，由于中國長期遭受洪水災害的困擾，因此常規水庫調度方式過多考慮水庫大壩防洪安全，造成了大量的水資源浪費現象。水庫洪水資源化調度不是被動的防御洪水，而是兼顧防洪與興利，利用現代科技手段突破水庫設計中的部分防洪調度參數和規則，將防洪與興利相結合進行調度。因此，不降低水庫原有防洪標準是評價水庫洪水資源化調度是否可行的最主要準則。另外，由于水庫洪水調度過程中存在的若干不確定性（如設計入庫洪水、洪水預報、調度模型不確定性等），洪水調度系統風險分析是實現洪水資源化過程中不可或缺的工作環節。洪水災害風險管理是當前洪水管理的重要模式之一，因此須在深入細致地把握流域水資源洪水風險特性與演變趨向的基礎上，因地制宜地將工程措施與非工程措施有機地結合起來，以非工程措施來推動更加有利于全局與長遠利益的工程措施，輔以風險分擔與風險補償政策，形成與洪水共存的治水方略，將洪水風險控制在可承受的限度之內，促使人與自然之間的關系向良性互動方向轉變。近年來，隨著智能科學（如遺傳算法、神經網絡、模糊集理論等）及計算科學技術的不斷發展，又相繼出現了水庫洪水優化調度的隨機性模型、確定性模型研究以及各種模型求解的逐步優化算法、神經網絡方法、遺傳算法及聚合分解法等。1997年，馬光文等將二進制編碼的遺傳算法應用于水庫洪水優化調度系統并進行了研究。2001年，暢建霞等將十進制編碼的改進遺傳算法應用于水庫洪水優化調度系統，有效克服了二進制編碼的冗余問題。2005年，趙基花等應用改進的神經網絡建立水庫洪水優化調度函數，提高了計算精度。2006年，劉攀等針對三峽水庫運行初期蓄水實時調度問題，提出了一種改進方法用于訓練神經網絡水庫調度函數。應用結果表明：該方法雖不能最好地擬合訓練樣本與檢驗樣本，但在調度過程中可以獲得較大的發電效益。2006年，張靜等以水庫洪水優化調度方案指標值作為網絡輸入、以方案對模糊集“優”的隸屬度作為輸出建立網絡模型，實現了對實際水庫多個可行調度方案的優劣排序。2008年，陳立華等從編碼方法、遺傳算子和混合算法方面對標準遺傳算法進行改進，提出了采用超立方體浮點數編碼的自適應遺傳算法和超立方體浮點數編碼的遺傳模擬退火算法，并在水庫洪水優化調度中開展了應用研究。實施水庫洪水資源化調度，可提高水電系統的經濟管理水平，幾乎在不增加任何額外投資的條件下，便可獲得顯著的經濟效益。目前，智能科學及計算科學技術的迅速發展必將進一步推動水庫（群）洪水資源化調度技術的研究與發展。利用現代成熟的計算科學技術建立水庫（群）洪水調度的專家決策支持系統，并結合各種優化技術、模擬技術及專家經驗，不斷提高系統的通用性，從而可更加及時、準確、自動和直觀地為決策者的科學決策提供可靠依據。
3.水庫洪水調度方案設計
水庫洪水調度的目的是根據已得到的實時洪水預報成果及水庫面臨時刻狀態，在合理確定各調度目標權重和確保水庫大壩防洪安全的前提下，對水庫未來時刻的多個可行調度方案進行優劣抉擇，從而使水庫獲得最大的防洪與興利效益。水庫洪水調度問題可歸結為對若干可行調度方案的復雜決策問題，而任何系統決策問題均可以歸結為以益損值為目標函數、決策方案為優化變量、自然狀態為約束條件的方案優選問題，其中自然狀態、決策方案、益損值和決策準則是解決這類問題的四個要素。因此，水庫洪水調度問題實際上就是以行動方案為評價對象的一類特殊的復雜系統評價問題。系統綜合評價的實質，就是如何合理地把多層次多維復雜系統評價指標轉換成單層次一維系統評價指標的過程，該過程需要充分挖掘反映評價對象主要特征信息和評價主體價值判斷信息的指標數據結構，需要定性分析和定量計算綜合集成的可操作的、合適的綜合評價方法。復雜系統方案優選評價問題往往涉及的指標眾多，指標之間的關系也較復雜，且常常具有層次性。目前，主要采用定性與定量方法相結合、客觀信息與主觀信息相融合的各種系統工程方法。為此，2006年，金菊良等提出了復雜系統方案優選評價的理論框架：
（1）確定評價對象集生成函數。其中，對于系統評價對象是行動方案的方案優選問題，則常可用多目標規劃法所得到的非劣解集作為評價對象集；對于系統評價對象是多種評價方法對同一系統問題所產生的多種評價結果，則這些評價方法本身也構成一種評價對象函數。復雜系統綜合評價中評價對象的選取問題，至今仍是限制許多基于評價對象樣本數據驅動的統計評價模型和機器學習模型廣泛應用的瓶頸。
（2）對評價系統逐層分析，確定評價總目標、準則層、指標層，得到具有遞階層次結構的評價指標體系，并確定評價指標集生成函數。目前常用的評價指標集生成函數方法有德爾菲法（Delphimethod）、主成分法、層次分析法（Analytichierarchyprocess，AHP）、投影尋蹤方法（Projectionpursuit，PP）等。評價指標體系既是判斷評價對象價值標準的方式，也是表達系統總目標及實現總目標的具體途徑。因此，評價指標集生成函數的合理選取在復雜系統綜合評價的理論框架中極為重要。
（3）確定評價指標測度函數。若某指標本身就是一確定性實數變量，則可直接用其觀測值、實驗值作為該指標的測度；若指標是隨機變量，則可用估計均值、標準差、相關系數等統計特征的有關統計計算方法及指標變量的概率分布確定該指標的測度。另外若指標是定性的，則需將其定量化。
（4）確定指標一致無量綱化函數。目前確定指標一致無量綱化函數的方法主要有廣義指數法、廣義線性功效系數法、非線性函數法、分段函數法等。評價指標一致無量綱化是目前處理綜合評價不可公度性的主要途徑，不同的函數對綜合評價結果將產生顯著影響。因此，需要根據系統評價總目標和約束條件，仔細選取并構造合適的指標一致無量綱化函數。
（5）確定評價指標權重函數。指標權重既是指標屬性之間重要性差異程度的反映（主觀權重），也是評價對象之間整體價值差異程度和評價指標在各評價對象觀測值之間差異程度的體現（客觀權重）。合理確定指標權重是影響系統評價結果是否合理的核心問題之一，已成為當前復雜系統評價研究的熱點和難點。現有的確定指標權重函數的方法主要有客觀賦權法、主觀賦權法、主客觀組合賦權法和變權重法等。權重實質上是一種特殊的定性指標，因此原則上，確定定性指標定量化的方法大多也可移用于確定指標權重。
（6）確定綜合評價指標函數，實現對評價要素的優劣排序。由于實際評價系統評價主體、評價要素、評價指標及其層次結構的復雜性和評價標準的不確定性及動態性，上述眾多綜合評價方法尚存在技術單一或評價結果優劣差異不明顯甚至與實際情況不符等缺點。
1.方案優選智能方法研究進展
由于系統方案優選決策評價問題的復雜性和不確定性，常規的系統評價方法已不能最佳地反映評價對象與評價指標之間的復雜關系。因此，這些方法只復雜系統決策評價問題提供部分參考工具，但不能產生智慧。在解決復雜系統評價問題時，在難于或不適宜建立常規數學模型的場合，要利用人的知識經驗和人工智能、模糊識別等方法建立知識模型，越過數學模型的障礙，直接由知識模型轉化為計算機模型，采用知識模型與數學模型相結合形成廣義模型，以處理大系統的模型化問題。智能是指人們認識事物、運用和創新知識并解決問題的能力，它包括運用知識認識新事物、學習新方法、創造新思維、解決新問題等的能力。根據生物界“物競天擇、優勝劣汰”的運動變化規律，生物進化的過程實際上可以認為是某種優化問題的求解過程。因此，利用智能方法（如遺傳算法、神經網絡、模糊集等）人工模擬生物智能行為并將該優化思想應用于系統綜合評價之中，可望在很大程度上提高優化的性能和效率。目前，模擬智能方法已成為建立和發展這類廣義模型的最有效途徑之一。
（1）遺傳算法在系統評價方案優選中的應用。遺傳算法（Geneticalgorithm，GA）是解決群體自適應啟發式迭代尋優問題的一種直接搜索算法，也是解決系統優化問題的一種通用方法。它特別適用于常規優化方法難于處理的復雜系統非線性優化問題，是21世紀計算智能的關鍵技術之一。它直接面向優化問題，與常規優化方法相比，它的結果是一組好的解而不是單個解，這為解的使用者提供了可供選擇的機會。所有這些都表明了遺傳算法在復雜系統評價理論與實踐中具有廣泛的應用空間。實際上，現代系統工程的理論體系由于吸收、改進和創新遺傳算法而煥然一新。
（2）人工神經網絡在系統評價方案優選中的應用。人腦的最基本單元是神經元，一個典型的神經元通過接受來自其它神經元的信息，將其加工后又通過軸突發出電活性脈沖，大量的神經元相互作用，從而指導著我們正常的思維活動。人工神經網絡（Artificialneuralnetworks，ANN）就是用工程技術手段模擬上述人腦神經元結構和功能特征的一類人工系統，它用非線性處理單元來模擬人腦神經元，構成一個大規模并行的非線性動力系統。與其它人工智能方法相比，神經網絡具有自組織、自學習功能和較強的魯棒性，HechtNielsen證明了在一定條件下，對于任意δ>0，存在一個三層神經網絡，它能以δ均方誤差的精度逼近任意平方可積非線性連續函數。顯然，這種通用的函數逼近功能為神經網絡技術在系統方案優選評價中的廣泛應用提供了理論依據。
（3）模糊集理論在系統評價方案優選中的應用。模糊性是指事物概念和外延的不確定性，這些不確定性是由于客觀事物的演化性、主觀認識的經驗性和科技發展的局限性等原因而產生的。模糊集（Fuzzysets）是以論域（所討論的全體對象）為定義域、以區間[0，1]為值域的實數值函數，稱該函數為隸屬函數，用以刻畫外延具有不確定性的各種概念（統稱為模糊性概念），即論域中任一對象符合某屬性概念的程度可用[0，1]上的某特定實數值來定量描述從數學角度看，模糊集與隸屬函數相等價，模糊集是直觀概念，而隸屬函數是模糊集的數學表達形式。模糊集理論就是應用模糊集這一模擬人腦模糊思維的數學工具來定量描述、分析、識別、分類、判斷、推理、決策和控制各種模糊事物所形成的一門現代應用數學分支學科。目前，已發展成熟并廣為應用的模糊集理論主要有模糊模式識別、模糊聚類分析、模糊綜合評價、模糊推理、模糊控制等方法。實踐表明：由于實際系統評價問題中或許根本就不存在純確定性評價模型，人類主觀因素在這些實際評價過程中起著重要甚至主導作用。而人類處理主觀因素的常用方法就是語言信息，語言信息的特點是其描述的模糊性，所描述的事物沒有明確的外延。模糊集理論恰好可以直接利用人類語言信息及其運算，這就是模糊集理論在系統評價中可廣泛成功應用的主要理論依據。
（4）集對分析在系統評價方案優選中的應用。集對分析（Setpairanalysis，SPA）是中國著名學者趙克勤先生于1989年提出的一種利用同、異、反聯系數處理確定不確定系統模糊隨機性的系統分析方法。集對分析理論能從不同側面刻畫優選方案評價指標與評價標準之間的差異情況，其內容豐富，幾乎能涵蓋整個模糊集理論，這為集對分析方法在系統優選評價中廣泛開展應用研究提供了堅實的理論基礎。總之，將遺傳算法、人工神經網絡、模糊集理論及集對分析等智能方法應用于復雜系統評價問題不僅是必要的，而且是可行的。深入而系統地開展這類應用基礎研究，可以進一步揭示評價系統的復雜特征，更深刻地認識評價系統的本質屬性、內在機制和結構形式，也有助于理解、掌握和改進各種常規系統評價方法，探索新的系統評價理論、模型及其方法論，以便選擇正確的決策方案，科學地設計、協調、管理和控制人類所面對的各類復雜系統。
第2篇
涢水流域處于曾都區西南和東北大部分，屬于大洪山和桐柏山區的延伸地帶，平均海拔約200m，最高點為大洪山1055m，最低點為干流出口。流域內山巒疊翠，地勢曾都北部與曾都南部較陡峻，中部較為平坦，壩址以上流域內建有大（二）型水庫5座，中型水庫6座。流域內林草茂密，植被覆蓋較好，森林覆蓋率達21.5%，對徑流和洪水均有一定的滯蓄和調節功能。流域屬亞熱帶季風性氣候，氣候溫和，多年平均氣溫15.7℃，極端最高氣溫41.4℃（1959年8月21日），極端最低氣溫-16.3℃（1969年1月31日和1977年1月30日），多年平均日照時數2144小時，無霜期232天。年平均風速3m/s，最大風速14m/s，夏季多為東南風，冬季多為北風和西北風。
2區域水資源量分析
2.1分析資料來源
白云湖水庫工程可供水分析論證主要依據隨州水文站實測徑流資料。隨州水文站1953年5月由湖北省水利廳設立，保存有設立之初至今的觀測水位、流量、降水等水文資料，集水面積3827km2。白云湖水庫壩址在隨州水文站斷面下游4.5km，白云湖水庫以上流域面積3865km2，為隨州水文站控制面積的99.02%。依據隨州站長系列徑流資料進行計算，確定白云湖水庫工程的可供水量。
2.2降水量年際變化分析
區域內降雨時空分布不均，多年平均降雨量977.6mm，4～10月降雨量占全年的82.9%，6、7、8三個月的降雨占全年的46.5%。最大年平均降水量1279.3mm，最小年平均降水量640.1mm，年際變化2倍左右。區域內多年平均降水量折合水量68.32億m3，p=50%降水量961.0mm，折合水量67.16億m3，p=75%降水量804.0mm，折合水量56.19億m3，p=95%降水量617.8mm，折合水量43.18億m3。區域內降水變化趨勢是東北部向西北地區遞減，年降水量在1840.5mm～485.5mm之間。全區年降水量變差系數Cv在0.17～0.24之間，年降水量最大最小比值在1.8～2.9之間。降水量年內分配不均，暴雨多，強度大，降水主要集中在4～10月。
2.3區域水量分析
區域內多年平均地表水資源量為20.16億m3，折合徑流深288.6mm，徑流系數為0.29，徑流分布總趨勢與年降水基本一致，自東北向西北遞減，全區多年平均徑流模數為28.8萬m3/km2。由于降水年內分配不均，使得徑流季節變化很大。根據隨州站1962～2005年實測資料，采用水文比擬法按面積比轉換至白云湖壩址。最大年平均流量67.8m3/s（1963年），最小年平均流量7.81m3/s（1967年），多年平均流量31.2m3/s，年徑流量9.85億m3，徑流深254.9mm。
2.4區域水質現狀分析
涢水干流布設有環潭、隨州2個水質監測站，水質監測斷面均在河流中央垂線上設置一個表層采樣點進行水質監測。監測項目有pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數、氨氮、總硬度、總磷、銅、氟化物、砷、汞、鎘、六價鉻、鉛、鋅、氰化物、揮發酚、氯化物、硝酸鹽等19項。根據水質現狀監測結果，按《地面水環境質量標準》GB3838-2002采用單因子法對現狀監測結果進行評價。涢水干流環潭、隨州站均設在城鎮下游，由于城區的工業廢水、生活污水未經任何處理直接排入河流，導致水質污染。環潭站水質為V類，隨州站水質為劣V類，主要污染物為氨氮。
2.5區域水資源平衡分析
分析白云湖水庫供用水，水庫不同保證率下的來水量、棄水量、來水量利用率、棄水率。白云湖水庫用水對水質的要求為III～IV類，隨州城區下水管網改造后，城區所有污水集中匯入白云湖水庫下游，經污水處理廠處理達標排放，白云湖水庫水質明顯好轉,水質可以滿足取水要求。
3工程影響分析及預測
3.1取用水對水資源狀況和其它取水戶的影響
白云湖水庫取水量較少，絕大部分是來水下泄至下游干流，不產生污染，對區域水資源狀況影響甚微。水庫以下不存在對其它取水戶的影響與補償問題。
3.2社會、經濟效益影響分析
隨著城市的快速發展，隨州市城市供水不足，新建白云湖水庫解決當地的工業、農業用水，實現水資源的高效利用、合理配置。府河大橋至望城崗段，河道在規劃城區范圍內長4813.7m，河道寬度300～350m，無堤防工程，右岸為山腳階地，為隨州市政治中心所在地，左岸為隨州市經濟開發區，地勢較平坦低洼，防洪標準不足20年一遇，對隨州市城區防洪構成威脅。白云湖水庫的修建提高了城市防洪能力。枯水季節，上游河道流量小，河床，建造人工湖泊，淹沒河道，形成寬闊的水域，調節城市小氣候，美化沿河及周邊環境景觀，創造人水和諧的旅游休閑環境，具有較強的觀光旅游服務開發潛力。白云湖水庫的興建促進了城區排水管網的改造，實現雨污分流，污廢水的集中整治，有利于涢水的水資源保護。
3.3退水影響及水資源保護措施
工程通過采取各種環境保護措施切實保護水環境和水資源。運行期由于上游存在面源污染，加之水庫容量較小，水深較淺，水庫容易產生富營養。汛期通過水庫的蓄滯洪作用可使得下泄流量不大于天然狀態中已經發生的洪峰流量，在枯水期水庫下泄流量應維持天然狀態流量。由于水庫抬高河流的水位，水流通過溢流壩下泄水流流速增加，對下游河道、堤防產生的沖刷作用加強，管理單位要根據當地的實際情況對下游河段的河堤進行襯砌。
3.4工程取水水源的可行性分析
白云湖水庫工程筑壩建庫攔截涢水干流來水作供水水源。農業灌溉供水保證率要求為75%，設計灌溉面積2.5萬畝，供水量938萬m3；工業用水保證率要求為95%，設計供水量6278萬m3。白云湖水庫攔水壩壩址處多年平均來水量為9.85億m3，多年平均可供水量9.235億m3，水源的水量能夠滿足取水要求。涢水干流在入隨州市區（茶庵王福窖水廠）前河道水質狀況良好，水質為III類，入市區后，共有十六個排污口的工業廢水、生活污水未經任何處理直接排入涢水河，導致水質惡化，水體污染；厥水在入隨州市區（厥水二橋）前河道水質狀況良好，水質為II～III類，入市區后，共有七個排污口的工業廢水、生活污水未經任何處理直接排入厥水河，導致水質惡化，水體污染。（1）納污能力計算涢水流域納污能力采用一維模型計算：[M]=[Cs-C0exp（-kl/u）]exp（kl/2u）Q計算參數選擇：Q─斷面設計流量；u─設計流速，u=0.60m/s；C0─背景濃度，根據水質監測資料氨氮C0=0.55mg/l，高錳酸鹽指數C0=4.5mg/l；K值，根據實測資料分析，選用氨氮K=0.50/d，高錳酸鹽指數K=0.27/d。對涢水白云湖河段氨氮和高錳酸鹽指數納污能力進行計算，涢水白云湖水庫以下區域水質目標III類，主要污染物控制高錳酸鹽指數、銨氮排放量分別為1679t/a、500t/a。（2）水庫富營養化預測根據白云湖水庫工程水環境現狀和特點，選取總磷、總氮作為庫區水質的主要預測因子。富營養化的預測采用荻隆模型預測氮、磷的濃度。根據荻隆模型c=L（1-R）/H/ρω，計算得出，庫區水體中氮、磷濃度分別為1.99mg/l和0.18mg/l。以水庫、湖泊中的磷濃度為判定富營養化程度的標準，水庫分為貧營養型（＜0.01mg/l）、中營養型（0.01～0.02mg/l）和富營養型（＞0.02mg/l）。白云湖水庫建成后其總磷濃度為0.18mg/l，由此可以判定水庫蓄水運行后容易導致富營養化問題。
4結論與建議
4.1經分析論證
河道攔蓄工程主要攔蓄上游來水，取用水量較少，絕大部分來水又回歸干流河道，有利于水資源的開發利用，改善水環境狀況，美化城市環境，提高隨州市城區防洪能力。工程運行不污染水質，工程建成對水資源的開發利用、有效保護利多弊少。
4.2河道攔蓄工程興建后
庫區河段由天然河道形成湖泊，水體流速將發生較大變化。由于大壩的阻擋作用而形成的水庫容量比天然河道容量大，使整個水庫內的水流趨于緩流狀態。庫區易發生富營養化，建議全面改造城區的排水管網，將市區工業廢水、生活污水集中綜合處理達標后排放，改善河道城區段的水環境，屆時水質將改善為III～IV類，水質完全滿足工程取水要求。
4.3河道攔蓄工程的主要功能
第3篇
就目前來看，我國面臨的水問題主要有三個：洪澇災害頻繁、水資源短缺和水污染嚴重。
1．1洪澇災害頻繁
20世紀90年代至21世紀初，我國幾大江河流域頻頻發生洪災，1998年發生在長江、嫩江和松花江流域的特大洪水，造成全國29個省（自治區、直轄市）農田受災面積2229萬hm2，死亡4150人，房屋倒塌685萬間，直接經濟損失2551億元，這充分暴露了我國江河堤防薄弱、湖泊調蓄能力較低等問題。近年來，國家加大了對防洪工程的投入，一些重要河流的防洪狀況得到了改善。
1．2水資源短缺
農業方面，現有的0．44億hm2灌溉面積中尚有0．067億hm2灌溉保證率低，不能滿足干旱年份的灌溉要求；工業及城市用水方面，230個被調查城市中，嚴重缺水的有40多個，占17％，一般缺水的140個，占63％。鄱陽湖、洞庭湖、太湖、巢湖、洪澤湖五大淡水湖，面積已縮小1／4甚至1／2，水資源短缺問題越來越嚴重。
1．3水污染嚴重
中國七大水系和內陸河流水質評價的123個重點河段中，符合《地面水環境質量標準》1、2類的占25％，符合3類的占27％，屬4、5類的占48％。具有監測資料的200多條河流中，有850條受到污染，230條受到嚴重污染，有60％的水質達不到飲用水標準，有11％的水質不符合農業灌溉要求，有6％的毒物含量超過污水排放標準。
2生態工程定義
不同的學者對生態工程定義有不同的認識。Teal（1991）認為生態工程是基于自然的生態系統設計而非傳統的工程技術。美國H．T．Odum將生態工程定義為“人類利用自然能源對環境進行控制”，20世紀80年代后，生態工程在歐洲及美國逐漸發展起來，提出了生態工程技術，即“依據對環境生態的了解，以最小的投入達到對環境損害最小的一些技術”。我國生態學家、生態工程建設先驅馬世駿先生給生態工程下的定義為：“生態工程是借助生態系統中物種共生與物質循環再生原理，結構與功能協調原則，結合結構最優化方法，設計的促進分層多級利用物質的生產工藝系統。
3生態工程的應用實例
3．1生態工程在解決水資源污染中的應用
3．1．1濕地生態工程設計
濕地介于陸地生態系統和水生生態系統，水位接近地表，或以淺水形式覆蓋地表。濕地中有周期性的水生植物生長、終年飽和的土壤水分和不透水層。通過物理、化學、生物等過程使濕地中污染物降解。劉鵬指出可以通過自然人工濕地減緩水流的速度，增加水力停留時間，吸收輸入濕地的營養成分，濕地植物如蘆葦和水葫蘆能有效地吸收有毒物質，有利于毒物和雜質的沉淀和排除，截留了68％的氮、43％的鱗；除此之外，還指出人工濕地利用可以吸收氮磷的經濟作物，一方面減少了水體的富營養化，另一方面，增加了一定的經濟收入。朱棣等以山東南四湖為例，進行人工濕地生態工程設計，利用不同植物種類對水生生活的適應性狀不同，吸收水體中的特定污染物質，分別設立了浮水植物區、挺水植物區、沉水植物區三級處理污水工藝，對BOD5處理率為90．8％，COD為80．9％，懸浮物為91．1％，N和P的處理率為80％和75％。
3．1．2緩沖帶截留技術
緩沖帶，全稱保護緩沖帶，最早是由美國農業部國家自然資源保護局。緩沖帶是指利用有一定寬度的植被與受納水體隔開，減少污染源和河流、湖泊之間的直接連接并且能夠控制土壤侵蝕伴隨的養分流失。劉鵬指出水體岸邊的緩沖林帶通過控制侵蝕，減少徑流中氮、磷濃度，防止流失泥沙、養分進入河道水體。毛戰坡等指出氮在緩沖帶內的截留作用主要是隨泥沙沉降、反硝化作用、植物吸收；磷在緩沖帶內的截留主要是磷隨泥沙的沉降及溶解態磷在土壤和植物殘留物之間的交換，以及緩沖帶土壤中植物根孔的形成有利于過濾作用的增強和吸附容量的擴大。
3．1．3水塘系統
天然的或人工的水塘，通過其間歇性的雨與河流進行水、養分的交換，同時降低流速，使懸浮物得到沉降，增加水流與生物膜的接觸時間，水塘對非點源污染物的滯留和凈化能力很強。劉興國等以水塘系統技術為基礎，設計了一種生態工程化循環水池塘養殖系統，通過水質交換，使水體水質變好，同時還起到節水、減排效果。劉鵬利用多水塘系統，以水塘為點、溝渠為線的流域系統，表明多水塘系統能截留來自農業的氮、磷污染負荷94％以上。
3．1．4土地處理系統
土地處理系統是將土地處理技術與多種符合生態、環保要求的技術整合成一個系統，實現區域污水的循環處理和資源化利用。劉明輝等利用土壤、微生物、植物組成的生態系統通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、微生物轉化和植物吸收等來凈化污水。劉鵬利用高分子如PAM能與水相互作用增加入滲、減少徑流的特性來改善土壤的結構和增加土壤中團聚體的穩定性。
3．2生態工程在解決水資源不足問題中的應用
當前最主要的就是雨水的資源化，不僅可以減輕區域洪澇，還能夠充分地利用雨水資源。汪毅將生態工程應用到雨水收集利用中，指出利用南方院區普遍存在的水塘和魚塘，配以必要的鋼筋混凝土調節池，利用天然防滲材料，實現了利用自然條件來為工程服務的初步設想。王一鈞等采用了自然回收凈化、部分間接利用的雨水回收利用生態工程，指出利用雨水生態塘調蓄雨水凈化的同時，也提高雨水的利用率上；另外提出水保耕作技術如帶狀間作技術、糧草等高帶狀輪作技術、等高耕作技術等在不同程度上起到攔蓄徑流、減少土壤沖刷、提高糧食產量的作用。
4展望