分析水利工程建設與河流生態系統的關系

摘 要：大量興建的水利工程滿足了人們一定的需求但是也給帶來了一些不利影響，造成了負面效應。本文闡述了水利工程與河流生態系統之間的關系，針對水利工程對生態系統的負面影響提出了一些相應的技術對策。

關鍵詞：生態系統；河流生態系統；生境；河流形態均一化；河流形態不連續化

1 前言

長期以來，人們為了滿足供水、防洪、灌溉、發電、航運、漁業及旅游等需求，興建了大量水利工程，推動了經濟的發展和社會的進步，而且對生態建設方面也有積極作用。但是，事物無不具有兩重性。水利工程在為人類社會發展帶來福祉的同時，也往往對生態系統產生各種影響，有的甚至是持續而深遠的影響。疏導河流、整治河道、筑壩壅水和大規模引水等，不僅會改變地形地貌，影響河流生態，使生態系統的健康和穩定性都受到不同程度的影響。

2 河流生態系統的定義及其特點

2.1 生態系統與河流生態系統

生態系統是指一定空間中的生物群落（動物、植物、微生物）與其環境組成的系統，其中各成員借助能量交換和物質循環形成一個有組織的功能復合體。在生態學中，具體的生物個體和群體生活地區內的生態環境稱為“生境”。在生境各個要素中，水又具有特殊的不可替代的重要作用。

淡水生態系統可以分為兩類，一類是動水生態系統，即河流生態系統，另一類是靜水生態系統，主要指湖泊、水庫生態系統。兩者都應包括周邊的淡水濕地。河流生態系統是指河流水體的生態系統，是陸地和海洋聯系的紐帶，在生物圈的物質循環中起著主要的作用 。

2.2 河流生態系統的特點

①生物群落與生境的統一性，這也是生態系統的基本特征。有什么樣的生境就造就什么樣的生物群落，二者是不可分割的。

②河流生態系統結構的整體性。生物群落一旦形成系統，其內部各要素不能被分割而孤立存在；如果硬性分開，那么分解的要素就不具備整體性的特點和功能。在一個淡水域中，各類生物互為依存，互相制約，互相作用，形成了食物鏈結構。

③自我調控凈化與自我修復功能。在長期的進化過程中，形成了同種生物種群間、異種生物種群間在數量上的調控，保持著一種協調關系。水體自我修復能力，也是淡水生態系統自我調控能力的一種。在外界干擾條件下，通過自我修復，保持水體的潔凈。由于具有這種自我修復功能和自我凈化功能，才使淡水生態系統具有相對的穩定性。

2.3 河流形態多樣性與生物群落多樣性之間的關系

河流形態多樣性是生物群落多樣性的基礎。在流域生態系統的各種生境因素中，河流形態多樣性是流域生態系統最重要的生態因子之一。河流形態多樣性與生物群落多樣性間的關系具體表現在：

①河流的蜿蜒性，形成了急流與緩流相間。自然界的河流都是蜿蜒曲折的，顯然不存在直線或折線形態的天然河流。在自然界長期的演變過程中，河流的河勢也處于演變之中，使得彎曲與自然裁彎兩種作用交替發生。河流的蜿蜒性使得河流形成主流、支流、河灣、沼澤、急流和淺灘等豐富多樣的生境，由此形成了豐富的河濱植被、河流植物。

②上中下游的生境異質性，造就了豐富的流域生境多樣化條件。我國的大江大河多發源于高原，上中下游所流經地區的氣象、水文、地貌和地質條件有很大差異，在水平和垂直方向上形成了極為豐富的流域生境多樣化條件，這種條件對于生物群落的性質、優勢種和種群密度以及微生物的作用都產生了重大影響。

③河流斷面形狀的多樣性，表現為深潭與淺灘交錯。自然河流的橫斷面也多有變化。河流的橫斷面形狀多樣性，表現為非規則斷面，也常有深潭與淺灘交錯的布局出現。顯然，不存在提醒或矩形等規則斷面的自然河流。

3 水利工程與河流生態系統的關系

一方面，水利工程對河流生態系統有積極作用，即通過興建大量的水利工程，保護了生態系統，使其免受侵害。如通過調節水量豐枯，可以抵御洪澇災害對生態系統的沖擊，同時也改善了干旱與半干旱地區生態狀況以及調節生態用水。

但另一方面，水利工程對河流生態系統也產生了許多不利影響，主要是一些水利工程建設造成河流形態的均一化和不連續化，其后果是生物群落多樣性水平下降。具體表現在：

1、水利工程造成的河流形態的均一化和不連續化使生境多樣性發生了改變。

所謂河流形態的均一化主要是指自然河流的渠道化或人工河網化；所謂河流形態的不連續化是指在河流筑壩形成水庫后，造成水流的不連續性。有的河流進行梯級開發，更形成河流多級非連續化的格局。水庫蓄水后，淹沒了原有的河流兩岸的陸生植被，使得丘陵和平地島嶼化和片斷化，陸生動物被迫遷徙；被搬遷的城鎮及廢棄的農田沉入庫底，為清除的垃圾、工業廢料及化肥農藥殘留統統進入水庫。這樣就改變了生境多樣性。

2、水利工程造成河流形態多樣性的降低，進而使生物群落的多樣性降低。

水利工程入河流的渠道化和裁彎取直工程徹底改變了河流蜿蜒型的基本形態，急流、緩流、彎道及淺灘相間的格局消失，而橫斷面上的幾何規則化，也改變了什坦、淺灘交錯的形式，生境的異質性降低，水域生態系統的結構與功能隨之發生變化，特別是生物群落多樣性將隨之降低，可能引起淡水生態系統退化。具體表現為河濱植被、河流植物的面積減少，微生物的生物多樣性降低，魚類產卵條件發生變化，鳥類、兩棲動物和昆蟲的棲息地改變或避難所消失，可能造成物種的數量減少和某些物種的消亡。河床材料的硬質化，切斷或減少了地表水與地下水的有機聯系通道，本來在沙土、礫石或粘土中辛勤工作的數目巨大的微生物再也找不到生存環境，水生植物和濕生植物無法生長，使得植食兩棲動物、鳥類及昆蟲失去生存條件。本來復雜的食物鏈在某些關鍵種和重要環節上斷裂，這對于生物群落多樣性的影響是全局性的。

人們容易看到水利工程在供水、灌溉、發電等方面給人們帶來的直接、有形的利益，卻往往忽視水域生態系統為人類帶來的利益，更難于看到因水利工程改變河流形態的多樣性，對人類的利益造成的長遠的隱形的損害。一旦生態系統遭到破壞，大自然無償提供給我們的服務功能將下降，但破壞到某種程度時，這種服務功能甚至會喪失。

四、針對水利工程的不利影響所應采取的技術對策

對于水利工程對生態系統的不利影響，我們應該正視這些不利影響，對水利工程的工程理念進行反思，以“趨利避害”的態度，改進和完善水利工程的規劃和設計技術。未來的水利工程既要具有直接功效的供水、防洪、發電、航運工程，還要有利于生態系統健康與穩定的生態工程。因此，我們可以采取下列技術對策：

1、加強庫區生物群落調查，開展已建水庫的生態系統健康評估與預測；

2、合理調度水庫及其它水利設施，提高水枯水體的自凈能力和自我修復能力。

3、保持河流的蜿蜒性來保護河流形態多樣性。即在河道整治工程中，應尊重天然河道形態，避免直線和折線型的河道設計。

4、保持河流斷面形狀的多樣性，尊重河流原有的自然斷面。

5、河道防護工程的岸坡采用有利于植物生長的透水材料，特別注意采用當地天然材料。

6、水利工程設計應為植物生長和動物棲息創造條件，提供魚類產卵條件以及鳥類和水禽棲息地和避難所。

7、利用生態系統自我凈化和自我修復功能，開發與推廣生態系統治污技術。

作者簡介

馬吉，水利助理工程師。