发布时间：2023-09-26 14:44:08
绪论：一篇引人入胜的水利工程的前景与发展，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
水利工程；生态；设计
中图分类号：
TB
文献标识码：A
文章编号：16723198（2013）12018001
在社会发展的过程中，水利在国民经济中起着基础作用，水利的发展关系到一个国家的经济，社会，国民生活品质的发展，其重要性毋庸置疑。但是，水利工程设计对生态的影响很大，我们在修建水利工程的同时要考虑到其对原来周围生态平衡的影响，努力降低其对生态环境的刺激。现在水利人员应秉承生态保护理念，充分关注在水利工程建设中的生态环境保护问题，当代水利行业发展前景是更注重水里的资源性，形成经济、社会和环境效益的统一。但是随着水利工程的发展，很多的水利工程影响到了生态的稳定，因此，人们意识到了水利工程设计重点放在生态环境上，强调了生态设计的重要性。
1水利工程设计和生态系统的相互关系
在现代社会发展过程中，水利工程在一个国家的经济社会系统服务作用越来越大。不管在国民生活或产业生产中，水资源的开发利用开始逐步从单一走向综合，同时，对其利用的强度和开发的速度越来越剧烈。现代水利工程在其自身的发展完善过程中逐步形成了一套完善的灌溉、排涝、防洪、发电、渔业、生态与环境等水利工程体系，而且现代的水利工程也在随着科学技术的进步逐渐由仅仅重视其基础功能作用转向基础功能与生态环境保护功能并重。这在一定程度上对于经济的复苏繁荣、社会进步发挥着相当重要的影响，其周围的生态环境同样得到了相当程度的必要保护，通过对水量的整合，合理使用水资源，防止河道断流，减轻水污染，提高抗御旱灾水灾的能力，减弱洪水对水域环境的不利作用，充分发挥江河的各种功能，促进社会经济不断发展，只有修建水利工程，才能预防水流，洪涝灾害，满足人们生活和生产对水资源的需求。如若要实现水利工程的基础功能与生态功能协调发展，必须尊重生态环境，在对水资源进行开发和利用的过程中，保护生态系统，特别是保持生态环境的稳定性。水资源的开发利用需要考虑对质和量的关系，应该在保持生态系统健康可持续发展的基础上进行合理的开发利用。
2水利工程的投入过程与对我国生态环境所产生的影响
如若要了解生态环境会在水利工程投入的过程中发生哪些变化，首先要对构建生态水利工程的特点进行探究，水利工程有自己的特点：（1）有很强的结构性和协调性。这也就意味着水利工程必须从生态系统整体功能出发，考虑各个要素之间的内在联系，进而提出不影响整体生态系统功能发挥的设计方案。（2）周围的生态环境及居民难以避免地会受到较大的影响，水利工程不仅在建设过程中对当地的经济以及社会发生影响，而且会改变水域生态环境多样性，造成水域周围动植物品种的灭绝，进而水域周围的生态环境发生动态剧烈变化。（3）水利工程在经济效益与社会效益上具有相当程度的不确定性，往往需要根据当年的气象条件以及水文状况的发展变化而变化。（4）水利工程往往是一个国家的基础设施建设，因而绝大部分在资金和施工期限上投入较大，因此，在修建时工程设计人员应该按照基础建设和相关标准的安排逐步进行。
3生态水利工程所存在的问题
水利工程建设对环境的影响非常巨大，其在给人类带来较大福利的同时，也在一定程度上产生巨大负面作用。因此，为了最大限度地降低对环境的影响，保障生态系统的健康和持续稳定，就需要改变原来的水利工程设计思想，转向兼顾基础功能与生态系统健康发展并重的水利工程设计思想，即发展生态水利工程。然而，生态水利工程本身也不是十全十美，其从开始的设计阶段到最后的完成阶段尚存在着许多难以解决的问题。
（1） 水资源承载能力问题。长江流域虽然水资源宽广丰富，但也不能承受无约束无节制的开发使用。它的水资源承载力的极限在何处，仍然存在着较大疑问。生态水利工程在实际中没有一套操作性强的评价体系，而目前我国对这方面的研究长期处于空白地带。因为工程力学稳定性和安全性对水利工程起着一定程度地影响作用，所以，水利工程往往按照工程力学地标准在进行建造，但其仅仅考虑地是单方面地标准，而没有涉及到从生态环境入手设计标准，因此往往存在着较大的问题。如果在考虑水承载力问题仅仅考虑到生态环境问题，而放弃对水资源的经济思考，则往往会造成水资源调节分配的不公平，同样也会导致水资源的大量浪费。我们按照市场调节机制来进行配置，一个最基础的前提条件是要明确水权。而明确初始水权会受到来自各方面的限制，比如社会经济发展战略，环保节水的意识以及水资源的承受能力。
（2） 生态环境负荷能力问题。在水资源开发利用上，第一是要维持江河本身的用水流量，这是生态系统保持健康的根本条件。而在分析水文过程的消极和积极影响机制的同时，生态水利工程设计因为缺乏一种完整而全面的检测生态水文的资料，所以，生态系统本身的演化规律无法对未来与现状的水利工程设计理论全面的挖掘出来，现今，我国还没有对水利设计工程所需生态水文数据的资料进行更深的探索，对此的相关报道少之又少，严重的阻碍了未来生态水利工程的发展步伐。而在以前的水利工程功能战略方面，对水能资源的配置使用，人们总是毫无保留的追求最大
的利益，而开发率也达到百分之百，使大量的生态环境包括
水域与耕地面积也受到了严重的破坏，了解到水库区域的生态环境的负荷能力，在规划时我们应该因地制宜、选择合适的开发目标。
（3）缺乏合理有效的沟通交流。在水利工程设计规划中，水利工程规划者与生态环境保护者往往是单向作业，对于水利工程规划者来说，其本身并不是非常在意生态环境的完整性和稳定性。生态水利设计在我国还没有建立完善的规范体系和对生态环境监督管理制度，而有关研究部门对水利工程设计过程造成的负面影响对大众进行了隐瞒，正是在这种情景下，在经济上，水利工程设计人员与生态环境科技人员之间在合作中存在一种经济收益，叫做合作收益，正是他们没有形成良好的合作机制，导致生态水利工程的规划设计与未来的发展前景相对较差。
4生态水利工程设计应遵循的几项原则
为了防止出现上文所论述的一些问题，在水利工程规划过程中，需要遵循一定的基本理念。因此，在对生态水利工程设计的时候，我们按照这些原则理念进行规划：
（1）生态水利工程设计在安全与经济方面的原则，生态水利工程设计是一种“指导性”的规划，在设计时候，必须实事求是，做到经济性和安全性并重。水利工程设计必须按照维持生态系统健康持续发展的原则，以确保水利工程设施的安全性和持久性。
（2）在设计过程当中，将一系列的工程都要设计完善，具有系统性。遵循景观尺度与整体性原则，在建设过程中我们应充分注意对环境保护问题，在设计系统的时候，必须注意水域环境的变动性、复杂性和随易性的特点，这些特点决定了生物群落的根本生存条件。在应对河流生态治理规划与管理的问题上，我们可以将视角更多的聚集在大景观尺度以及可持续性上，不必在意细枝末节，进而能够在更广阔的空间基础上对河流生态进行维护修复，其往往更具科学化、效率化和规范化。
遵循生态系统自我调节、自我修复的原则。在设计的时候，由于环境的复杂性，我们不能胡乱的设计，而是要考虑周围的环境变化。我们根据周围的环境进行设计，并合理开发利用，防止自然灾害的发生，更好的协调或掌控天然水在空间维度与时间维度的划分，预防或减少自然灾害，如旱涝灾害和洪水等自然灾害，在水资源的调节与配置上。对水资源进行合理的开发利用，在工业，农业等生产上以及人们的基本生活保障上，能够提供更好的物质环境和生活条件。
从上述的论述中可得知，生态水利工程是一项复杂地综合性工程，其设计标准和原理是将其中的每个环节与维持生态系统的长期健康与可持续紧密联系起来，以使水利工程设计更加具有科学性与实践性，满足人们的日常生活的要求和产业生产的需求，使人与自然更加和谐，达到共赢的效果，使之有着更好的发展前景。
参考文献
0 引 言
水利工程测量中,先进的测量方法和设备,随着社会的发展,生产力的提高不断地进入我们生产和生活中。
GPS技术在水利工程测量中,以高效率、低成本、高精度、不需通视等特点,深受广大用户的欢迎。GPS相对定位可以获得厘米级相对位置,目前的动态RTk可以在几秒钟内就可以获得相对的GPS基准站给的高精度定位数据,在水利工程测量中的应用越来越广泛。
1 GPS技术发展现状
全球定位系统GPS(Global Positioning System)是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统,具有全球性、全天候、连续性、实时性导航定位和定时功能,能为各类用户提供精密的3维坐标、速度和时间。单点导航定位与相对测地定位是GPS应用的两个方面;对常规测量而言相对测地定位是主要的应用方式。
相对测地定位是利用L1和L2载波相位观测值实现高精度测量。其原理是采用载波相位测量局域差分法:在接收机之间求一次差,在接收机和卫星观测历元之间求二次差,通过两次差分计算解算出待定基线的长度;求解整周模糊度是其关键技术,根据算法模型,设计了静态、快速静态以及RTK等作业模式。静态作业模式主要用于地壳变形观测、国家大地测量、大坝变形观测等高精度测量;快速静态测量以其高效的作业效率与厘米级精度广泛应用于一般的水利工程测量;而RTK测量以其快速实时,厘米级精度等特点广泛应用于数据采集(如碎部测量)与工程放样中。RTK技术代表着GPS相对测地定位应用的主流。
GPS测地型接收设备是实现测地定位的基本条件,接收机有单频与双频之分,双频机能以L2观测值修正电离层折射影响,最适宜于中、长基线(大于20 km)测量,具有快速静态测量的功能,可升级为RTK功能;单频机适宜于小于20 km的短基线测量,对于一般水利工程测量具有良好的性能价格比。RTK系统由GPS接收设备、无线电通讯设备、电子手簿及配套设备组成,整套设备在轻量化、操作简便性、实时可靠性、厘米级精度等方面的特点,完全可以满足数据采集和水利工程放样的要求。鉴于GPS系统在轨卫星数有限,在对空通视受遮挡的条件下,不能保证正常解算,影响定位的精度和可靠性。实践表明,单频GPS系统由于多环境的制约,存在着很大的局限性。随着俄罗斯的全球导航卫星系统(CLONASS)的不断完善,利用GLONASS来改善GPS性能的双星座系统(GLONASS +GPS)已由美国Ashtech公司研制成功。这种全天候、全地域、高精度的系统为用户提供了更为完善的接收设备,双星座系统的接收设备实现了GPS接收设备的新水平。
2 GPS技术在水利工程测量中的应用前景
随着我国国民经济的快速增长的西部大开发的实施,我省的水利工程建设迎来前所末有的发展机遇,这就对勘测设计提出了更高的要求。随着水利工程勘测设计行业软件技术和硬件设备的发展,水利工程勘测设计已实现CAD化,有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持;建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链,减少数据转抄、输入等中间环节,是水利工程勘测设计内外业一体化的要求,也是影响水利勘测设计技术发展的瓶颈所在。目前水利工程勘测中虽已采用电子全站仪和电子水准仪等先进仪器设备,但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制,作业强度大,且效率低,大大延长了设计周期。勘测技术的进步在于设备引进和技术改造,在目前的技术条件下引入GPS技术应当是首选。
当前,用GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测量,为勘测阶段测绘带状地形图,路线平面、纵面测量提供依据;在水利工程施工阶段为闸门、渠道、堤坝建立施工控制网,这仅仅是GPS在水利工程测量中应用的初级阶段,其实,水利工程测量的技术潜力蕴于RTK(实时动态定位)技术的应用之中, RTK技术在水利工程中的应用,有着非常广阔的前景。下面就RTK技术在水利勘测中的应用作简单的介绍。
3 RTK技术在水利测量中的应用
3.1 实时动态定位(RTK)技术简介
实时动态定位(RTK)技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS(RTDGPS)技术,它是GPS测量技术发展的一个新突破,在水利工程测量中有广阔的应用前景。
众所周知,无论静态定位,还是准动态定位等定位模式,由于数据处理滞后,所以无法实时解算出定位结果,而且也无法对观测数据进行检核,这就难以保证观测数据的质量,在实际工作中经常需要返工来重测由于粗差造成的不合格观测成果。解决这一问题的主要方法就是延长观测时间来保证测量数据的可靠性,这样一来就降低了GPS测量的工作效率。
实时动态定位(RTK)系统由基准站和流动站组成,建立无线数据通讯是实时动态测量的保证,其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点,安置一台接收机作为参考站,对卫星进行连续观测,流动站上的接收机在接收卫星信号的同时,通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据,随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的3维坐标和测量精度。这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况,根据待测点的精度指标,确定观测时间,从而减少冗余观测,提高工作效率。
3.2 应用实时动态定位(RTK)有快速静态定位和动态定位两种定位模式,两种定位模式相结合,在水利工程测量中的应用可以覆盖水利工程勘测、施工放样、监理和GIS(地理信息系统)前端数据采集等全过程。
3.2.1 快速静态定位模式要求GPS接收机在每一流动站上,静止地进行观测。
在观测过程中,同时接收基准站和卫星的同步观测数据,实时解算整周未知数和用户站的3维坐标,如果解算结果的变化趋于稳定,且其精度已满足设计要求,便可以结束实时观测。一般应用在控制测量中,如控制网加密;若采用常规测量方法(如全站仪测量) ,受客观因素影响较大,在自然条件比较恶劣的地区实施比较困难,而采用RTK快速静态测量,可得到事半功倍的效果。单点定位只需要5～10 min (随着该技术的不断发展,定位时间还会缩短) ,不及静态测量所需时间的1 /5,在水利工程测量中可以代替全站仪完成导线测量等控制点加密工作。
3.2.2 动态定位模式动态定位测量前需要在一控制点上静止观测数分钟(有的仪器只需2～10 s)进行初始化工作,之后流动站就可以按预定的采样间隔自动进行观测,并连同基准站的同步观测数据,实时确定采样点的空间位置。目前,其定位精度可以达到毫米级。
动态定位模式在水利工程勘测阶段有着广阔的应用前景,可以完成地形图测绘、中桩测量、横断面测量、纵断面测量及导线测量等工作。测量2～4 s,精度就可以达到1～2 cm,且整个测量过程不需通视,有着常规测量仪器(如全站仪)不可比拟的优点。
3.3 RTK技术的优点
1)实时动态显示经可靠性检验厘米级精度的测量成果(包括高程) 。
2)彻底摆脱了由于粗差造成的返工,提高了GPS作业效率。
3)作业效率高,每个放样点只需要停留1～2 s,流动站小组作业, 每小组( 3 ～4 人) 可完成中线测量5 ～10 km。若用其进行地形测量,每小组每天可以完成0.8～1.5 km2 的地形图测绘,其精度和效率是常规测量所无法相比的。
4)在中线放样的同时可完成中桩抄平工作。
5)应用范围广可以涵盖水利工程测量(包括平、纵、横) ,施工放样,监理,竣工测量,堤坝监测测量及GIS前端数据采集等诸多方面工作。
6)如辅助相应的软件, RTK可与全站仪联合作业,充分发挥RTK与全站仪各自的优势。
3.4 推广建议
1) GPS静态定位技术和动态定位技术相结合的方法可以高效、高精度地完成水利工程平面控制测量。
2)生产过程中采用常规方法和GPS技术相结合的生产流程可以极大地提高生产效率。
3) RTK技术的出现使GPS技术不断发展和完善,开发商相继推出的新型号仪器,其初始化时间越来越短,跟踪能力越来越强,精度越来越高,可靠性也越来越强,并有着良好的性价比,在水利勘测设计单位具有代替全站仪的趋势,各单位设备更新时应考虑这一因素。
4) GPS技术在水利工程测量中的应用,是水利工程测量的一项革命性的技术革新,它将对传统的作业理念与方法予以更新。
4 结束语
GPS技术应用于水利工程测量是水利工程测量外业勘测的一项重大技术革命,其应用及开发的前景十分广阔。尤其是实时动态定位技术(RTK)在水利工程测量中蕴含着巨大的技术潜力。GPS中的RTK技术在水利工程测量中的应用及其对水利工程勘测的巨大推进作用。
参考文献:
1.我国水利工程建设发展现状及存在问题分析
近年来，为了紧跟社会发展的步伐，我国水利工程设计正在逐步发生改变。但由于水利工程项目是一项庞大的工程，管理起来比较困难，导致目前我国的水利工程设计仍存在很多的问题。
1.1我国水利工程设计中经济和环保意识差
水利工程设计的评价中很重要的评价指标就是经济指标，通过对项目经济指标进行详细分析和判断才能对水利工程设计好坏做出评价。工程设计人员在设计中缺乏经济意识会造成在工程进行过程中因为投资规模超标或者其他资金问题导致工程进展受到限制甚至停工的现象。
随着国家环境保证政策实施之后以及人们生态环保意识的逐步提高，人们对于水利工程建设的环保要求也越来越高，但在实际工程之中，工程设计人员并没有真正将环保意识落实到工程设计中去，导致工程实施过程中对当地环境带来很大影响，对环境造成一定污染。城市中的问题则更为突出，城市中的部分企业，没有意识到宝贵的水资源与人类衍生的依靠关系，尤其是没有注意到城市的发展中提高城市的排水能力的重要性，当遇到特大暴雨时，由于城市排水能力弱，不能及时排净街道的雨水，使得很多城市在一些大雨中街道变成了“河流”，这些内涝问题给建筑、交通、人们生活带来很大的困扰。
1.2水利工程设计水平较低
要想把一套完美的设计变成现实，需要较高的技术水平作为保障。水利工程在设计、施工过程中会应用很多技术，但目前的水平来看，这些技术水平还没有达到预期的目标，无法满足发展的需求。例如水利信息化，通过该项技术可以获得防洪预案，对水利工程建设起指导作用，但目前该技术尚不完善，功能的不足导致在行政决策方面不能提供满意的服务。所以技术不过关也是一项较为重大的问题。
1.3水利工程设计人员素质较差及设计所需资料不全面
水利工程设计人员的素质直接影响着整个水利工程设计工作的质量，而我国水利工程设计人员素质参差不齐就导致水利工程设计问题频出。水利工程设计人员要符合相关的职业从业资格要求，要有较高的实践工作经验。水利工程设计和实际联系比较紧密，所以工程急需理论水平和实践能力并重的复合型技术人才。
2.水利工程设计创新发展的有效措施
2.1水利工程设计创新中提高经济意识和环保意识
改革开放以来，我国的城市发展水平不断加快，城市化水平正在以惊人的速度迈进，这就为水利工程设计的创新发展提供了可能。在城市水利工程设计中，生态环保设计尤为重要。城市河湖是城市的一个重要部分，具有维持城市生命和非生命系统、减弱城市热岛效应、梅花城市环境等重要功能，在城市自然生态系统中起到纽带作用。在河道形态布置上，要重视河网水源问题，充分利用河道自然动力，保持河网水体流动，起到自然生态的效果。此外，城市是一个小型的生态系统，要保证生态系统的稳定性，必须要结合生态学理念，对城市进行合理的开发设计。
以经济指标来衡量工程设计方案的实际价值是现阶段一项常用的评价方法。水利工程设计人员在设计中要注重经济指标，在设计工作中从工程材料、工程建设成本、材料运输、人工成本等各个方面严格考虑。
2.2水利工程设计创新中注重资源节约的理念
我国是一个水资源并不丰富的国家，同时由于我国人口众多，人均水资源在世界排名十分落后。在这样的情况下，我国的水资源没有得到良好的保护，浪费和污染的现象十分严重，所以，在水利工程设计过程中添加节约的元素也是非常符合国情的。城市水利工程设计必须注重节约资源，包括考虑节地、节能、节材、节水等，使城市水利工程成为资源节约的典范。
2.3水利工程设计中注重科技创新
水利工程设计工作是一项包含环境监测、测绘、图纸设计等各项工作内容为一体的综合型工作，所以其中需要用到的技术也很多，目前的技术水平没有达到要求也是人们困扰的原因，要想提高工程设计水平，就需要提高其中涉及到的相关技术的水平，在水利工程设计中融入科技创新的成果，发展先进的技术设备，应用大量的先进技术，使水利工程的运行实现信息化、高效化，更好、更快的为人类的发展造福。
3.水利工程设计创新的发展前景的研究
城市水利发展要体现人与自然和谐相处，体现水利与城市人文环境的协调，城市水利工程的建设应注重功能与环境的有机结合，城市水利工程设计要创新设计，按照科学发展观的要求，因地制宜。
3.1水利工程设计人员素质不断提高
从事水利工程设计人员需要通过全国统一的水利工程师职业资格考试，获取水利工程师资格证的设计人员被视为理论水平较高的工作人员。具有水利工程设计师资格的人员逐年增多，但是其中很多获取相关资格认证的工作人员并没有真正的工作能力的情况，所以国家相关部门还需要进一步完善考核制度。
3.2水利工程设计实现生态化
水利工程建设从一定层面上讲也属于国家环境工程的一部分，不可避免地会影响到生态环境。城市水利发展要体现人与自然和谐相处，体现水利与城市人文环境的协调，环保理念、可持续发展理念、人本理念须与水利工程设计完美结合，在完成水利工程的同时应保证生态环境不受破坏。水利工程应尽量依托自然环境，在尽量少的破坏环境的同时，尽可能地融入环境，将单纯的水利工程转变为水利观光区，吸引社会资金投入，带动水利经济不断发展，实现工程、环境的协调持续发展。
总结：
我國的水利工程设计尚不完善，工程设计人员的素质较低、设计水平不能满足工程的需要，这在一定的程度上阻碍了水利工程设计以及建设工作的发展。社会时代在进步，水利工程设计要在新时代中实现更好的发展就要在设计中融入创新的元素，以创新带动自身的发展，为人类造福。
参考文献：
[1]宋伟，浅谈水利工程设计的创新发展前景[J]，科技与创新，2015（19）
