淺析生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計基本原則

閻世忠

[摘要]水利是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),水利發(fā)展直接關(guān)系到國民經(jīng)濟和社會發(fā)展大局。生態(tài)水利是21世紀人類的文明進步和實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展對水利提出的必然要求,同時也是21世紀水利發(fā)展建設(shè)的最高目標(biāo)。將從生態(tài)水利規(guī)劃設(shè)計的角度,談一談規(guī)劃生態(tài)水利的基本原則。

[關(guān)鍵詞]生態(tài)水利 規(guī)劃設(shè)計 原則

中圖分類號:TV21文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0920117-01

一、水利工程的現(xiàn)狀和生態(tài)水利的內(nèi)涵

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長,人類對水資源的需求日益增加,在眾多的河流上都修建了水利工程來調(diào)節(jié)水量、開發(fā)利用水資源,提高河道調(diào)蓄能力,滿足人們供水、防洪、灌溉、發(fā)電、航運、漁業(yè)及旅游等需求,效益十分顯著。對于經(jīng)濟發(fā)展、社會進步發(fā)揮了巨大推動作用,對生態(tài)環(huán)境同樣具有積極作用,通過調(diào)節(jié)水量,合理配置水資源,防止河道斷流,減輕或排解水污染,提高防洪抗旱能力,減輕水旱災(zāi)害損失,抵御洪水對生態(tài)系統(tǒng)的沖擊,改善干旱與半干旱地區(qū)生態(tài)狀況以及調(diào)節(jié)生態(tài)用水等,充分發(fā)揮河流的各種服務(wù)功能,促進社會經(jīng)濟不斷發(fā)展。

水利工程在為人類社會發(fā)展帶來福祉的同時,也往往對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生各種影響,有的甚至是持續(xù)而深遠的影響,主要是以某些自然、社會環(huán)境和土地為代價的。人類為自身的安全和經(jīng)濟利益,在疏導(dǎo)河流、整治河道,筑壩壅水等方面,不僅明顯地改變了流域的地形地貌、河流的自然形態(tài)和水文泥沙的天然過程,在不同程度上降低了河流形態(tài)多樣性,造成河流形態(tài)的均一化和非連續(xù)化,河流形態(tài)多樣性降低,其結(jié)果將導(dǎo)致水域生物群落多樣性的降低,河流生態(tài)系統(tǒng)的退化。

水利,從普通水利進入到生態(tài)水利是水利發(fā)展史上的新飛躍,它使樸素的水利上升到高級的水利,從單一的、局部的水利進入到整體的、系統(tǒng)的、科學(xué)的、可持續(xù)的水利,從簡單的單維的水利進入到復(fù)雜的多維的水利,滿足更多方位的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)平衡要求。生態(tài)水利,就是按照生態(tài)學(xué)原理,遵循生態(tài)平衡規(guī)律的法則和要求建立起來的滿足良性循環(huán)和可持續(xù)利用的水利體系。

生態(tài)水利是生態(tài)體系建設(shè)的重要組成部分,同時也是生態(tài)體系建設(shè)對水利建設(shè)的必然要求。生態(tài)體系建設(shè)離不開生態(tài)水利建設(shè)這個內(nèi)涵,沒有生態(tài)水利良好的發(fā)展建設(shè)就無法實現(xiàn)完整的、系統(tǒng)的生態(tài)體系建設(shè)。河流是人類繁衍生息之場所,長期以來,人們?yōu)榱丝刂坪樗⒅卫黹_發(fā)和利用河流,維持正常的生產(chǎn)生活,興建了大量的水利工程,在抗御水旱災(zāi)害、保障社會經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展、保護水土資源和改善生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮了重要作用。但水利工程在為人類社會發(fā)展帶來福祉的同時,也往往對河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生各種影響,直接威脅河流的健康。

二、生態(tài)水利工程設(shè)計考慮原則

(一)工程安全性和經(jīng)濟性原則。生態(tài)水利工程既要符合水利工程學(xué)原理,也要符合生態(tài)學(xué)原理。生態(tài)水利工程的工程設(shè)施必須符合水文學(xué)和工程力學(xué)的規(guī)律,以確保工程設(shè)施的安全、穩(wěn)定和耐久性。必須充分考慮河流泥沙輸移、淤積及河流侵蝕、沖刷等河流特征,動態(tài)地研究河勢變化規(guī)律,保證河流修復(fù)工程的穩(wěn)定性。對于生態(tài)水利工程的經(jīng)濟合理性分析,應(yīng)遵循投入最小而經(jīng)濟效益和生態(tài)效益最大的原則。

(二)保持和恢復(fù)河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則。有關(guān)生物群落研究的大量資料表明,生物群落多樣性與非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性(spacial heterogeneity)存在正相關(guān)關(guān)系。非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性與生物群落多樣性的關(guān)系反映了非生命系統(tǒng)與生命系統(tǒng)之間的依存和耦合關(guān)系。一個地區(qū)的生境空間異質(zhì)性越高,就意味著創(chuàng)造了多樣的小生境,能夠允許更多的物種共存。反之,如果非生物環(huán)境變得單調(diào),生物群落多樣性必然會下降,生物群落的性質(zhì)、密度和比例等都會發(fā)生變化,造成生態(tài)系統(tǒng)的某種程度的退化。

在確定河流生態(tài)修復(fù)目標(biāo)以后,就應(yīng)該對于河流地貌歷史和現(xiàn)狀進行勘查和評估。在此基礎(chǔ)上確定生境因子與生物因子的相關(guān)關(guān)系,必要時建立某種數(shù)學(xué)模型。對于新建工程,通過模型分析可以對于大壩的壩址選擇、河流梯級開發(fā)的布置方案、水工樞紐的布置方案進行生態(tài)影響的多方案的情景分析,進而獲得生態(tài)脅迫最低的優(yōu)化設(shè)計。對于河流修復(fù)工程,在模型分析的基礎(chǔ)上,進行河流地貌學(xué)設(shè)計和生物棲息地設(shè)計。

(三)生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計、自我恢復(fù)原則。生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。自組織的機理是物種的自然選擇,也就是說某些與生態(tài)系統(tǒng)友好的物種,能夠經(jīng)受自然選擇的考驗,尋找到相應(yīng)的能源和合適的環(huán)境條件。在這種情況下,生境就可以支持一個具有足夠數(shù)量并能進行繁衍的種群。在利用自設(shè)計理論時,需要注意充分利用鄉(xiāng)土種。引進外來物種時要持慎重態(tài)度,防止生物入侵。

(四)流域尺度及整體性原則。河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃應(yīng)該在流域尺度和長期的時間尺度上進行,而不是在河段或局部區(qū)域的空間尺度和短期的時間尺度上進行。

所謂“整體性”是指從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā),掌握生態(tài)系統(tǒng)各個要素間的交互作用,提出修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的整體、綜合的系統(tǒng)方法,而不是僅僅考慮河道水文系統(tǒng)的修復(fù)問題,也不僅僅是修復(fù)單一動物或修復(fù)河岸植被。

河流生態(tài)修復(fù)的時間尺度也十分重要。河流系統(tǒng)的演進是一個動態(tài)過程。需要對歷史資料進行收集、整理,以掌握長時間尺度的河流變化過程與生態(tài)現(xiàn)狀的關(guān)系。河流生態(tài)修復(fù)是需要時間的。因此對于河流生態(tài)修復(fù)項目要有長期準(zhǔn)備,需要進行長期的監(jiān)測和管理。

(五)反饋調(diào)整式設(shè)計原則。生態(tài)水利工程設(shè)計主要是模仿成熟的河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),力求最終形成一個健康、可持續(xù)的河流生態(tài)系統(tǒng)。在河流工程項目按照設(shè)計執(zhí)行以后,就開始了一個自然生態(tài)演替的動態(tài)過程。在這個流程中,監(jiān)測工作是基礎(chǔ)。監(jiān)測工作包括生物監(jiān)測和水文觀測。這就需要在項目初期建立完善的監(jiān)測系統(tǒng),進行長期觀測。同時還需要建立一套河流健康的評估體系,用以評估河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的狀況及發(fā)展趨勢。

三、結(jié)語

正視水利工程的生態(tài)影響,需要正確對待和處理開發(fā)和保護的關(guān)系,堅持科學(xué)發(fā)展觀,以維護河流健康為目標(biāo),采取各種有效措施,學(xué)習(xí)國外先進經(jīng)驗,堅持工程建設(shè)與生態(tài)保護并重,趨利避害,揚長避短,尊重河流,善待河流,保護河流,促使水利工程與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,實現(xiàn)人與自然的和諧。

參考文獻:

[1]董哲仁,試論生態(tài)水利工程的基本設(shè)計原則,水利學(xué)報,2004.10.

[2]程鵬、熊秋曉、石標(biāo)欽,實施生態(tài)水利工程建設(shè) 實現(xiàn)人與自然和諧.

[3]董哲仁,河流形態(tài)多樣性與生物群落多樣性[J].水利學(xué)報,2003,(11):1-7.