生態(tài)水利工程的發(fā)展及其現(xiàn)狀研究

【摘要】：水利工程在保障社會安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮巨大作用的同時，也造成了河流生態(tài)系統(tǒng)的退化和破壞。運用生態(tài)工程的理論和方法，設(shè)計和建設(shè)既滿足人類社會開發(fā)利用水資源的需求，又兼顧水生態(tài)系統(tǒng)健康與可持續(xù)利用的水利工程，生態(tài)水利工程應(yīng)運而生。回顧生態(tài)水利工程的發(fā)展歷程，分析其基本理念、內(nèi)涵和研究內(nèi)容，探討生態(tài)水利工程的熱點問題和主要研究任務(wù)，以進(jìn)一步完善蓬勃發(fā)展的生態(tài)水利工程。

【關(guān)鍵詞】：生態(tài)；水利；生態(tài)水利；工程；現(xiàn)狀

1.傳統(tǒng)水利工程引發(fā)的環(huán)境問題

近30年來，水利工程的生態(tài)影響問題受到廣泛的關(guān)注，其主要原因是傳統(tǒng)水利工程引發(fā)了一系列的生態(tài)和環(huán)境問題：

（1）自然河流的連續(xù)性遭到破壞。河流上建設(shè)的大壩切斷了河流廊道的橫向聯(lián)系，造成自然河流的非連續(xù)化。大壩將河流攔腰斬斷，改變了河流的自然狀態(tài)，阻斷了魚類的洄游路線，淹沒了河流原始地貌，引水式電站還造成壩后脫水段，河流的生境被嚴(yán)重地破壞；堤防和防洪工程的建設(shè)將河流與其密切相關(guān)的漫灘、泡沼、濕地的橫向和縱向聯(lián)系切斷，導(dǎo)致它們形態(tài)和功能的改變。自然河流縱向和縱向連續(xù)性的改變和破壞，導(dǎo)致河流生態(tài)環(huán)境的改變和惡化，引起河流生態(tài)系統(tǒng)的退化。

水利工程的建設(shè)還迫使大量受影響地區(qū)的居民遷移，如果處理不當(dāng)，不僅引發(fā)社會為題，也增加了遷入地區(qū)的生態(tài)保護(hù)的壓力，出現(xiàn)新的環(huán)境問題。

（2）跨流域調(diào)水，給生態(tài)系統(tǒng)造成重大損害，甚至產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。由于跨流域調(diào)水打破了河流水系的自然格局，可能出現(xiàn)超量調(diào)水、超量用水的情況，對調(diào)水河流水文情勢和水生態(tài)環(huán)境帶來改變；同時長距離輸水的人工河流沿途土壤鹽漬化、沼澤化問題，也可能出現(xiàn)，以及受水區(qū)引發(fā)水生態(tài)問題，在以往的跨流域調(diào)水工程中均不同程度地得到一些失敗的教訓(xùn)。

2.生態(tài)水利工程的基本理念、內(nèi)涵和研究內(nèi)容

水利工程引發(fā)的生態(tài)問題，迫使人們對傳統(tǒng)水利工程的規(guī)劃設(shè)計和運行管理進(jìn)行反思，促進(jìn)了水利工程和生態(tài)工程的結(jié)合，從而提出了生態(tài)水利工程的概念。

2.1 生態(tài)水利工程的基本理念

2.1.1 尊重自然的理念

自然河流形成的河流地貌和形態(tài)是河流長期發(fā)展與演化的結(jié)果，也是河流與周邊環(huán)境相互作用，逐漸形成的平衡狀態(tài)。河流地貌與河流形態(tài)的外在穩(wěn)定，保證了河流生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。因此，生態(tài)水利工程秉承尊重自然的理念，在規(guī)劃設(shè)計和建設(shè)中盡量保持河流地貌和形態(tài)的自然狀態(tài)，2O世紀(jì)80年代世界上一些發(fā)達(dá)國家進(jìn)行的河流回歸自然的改造，以及“親近自然河流”的提法、“多自然河川計劃”，就是基于這樣的理念，拆除以前在河床上人工鋪設(shè)的硬質(zhì)材料，在保證防洪的前提下，修建生態(tài)河堤，恢復(fù)河岸邊植物群落與河畔林，重塑河流生態(tài)環(huán)境，使受損的河流生態(tài)得以修復(fù)。

2.1.2 人類與生態(tài)共享水資源的理念

水不僅是人類生產(chǎn)生活不可或缺的自然資源，也是維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)健康、保障生態(tài)平衡必不可少的生態(tài)要素。水是生物生存的重要條件，是生物體的主要組成部分。人類和動植物的依存關(guān)系不言而喻，要維持人類的生存，就要維護(hù)好地球上生物的生存，立與生物共享水資源、與生態(tài)共享水資源的理念，在滿足人類用水需求的同時，也要保證維護(hù)生態(tài)健康用水量。

2.1.3 可持續(xù)發(fā)展的理念

1987年題為《我們共同的未來》的研究報告中提出了“既滿足當(dāng)代人的需求，又不對后代人滿足其需求的能力構(gòu)成危害的發(fā)展”的可持續(xù)發(fā)展概念，是人類在總結(jié)自身發(fā)展歷程之后，提出的新的發(fā)展模式，就足在保持自然資源的質(zhì)量和可提供的服務(wù)前提下，保護(hù)和加強(qiáng)環(huán)境系統(tǒng)的生產(chǎn)和更新能力，使人口、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。水資源是人類生存環(huán)境最重要的基本要素，水資源的開發(fā)和利用必須遵從可持續(xù)發(fā)展的理念，其內(nèi)涵包括保護(hù)水資源的承載能力，優(yōu)化水資源配置和強(qiáng)化水資源管理。即水資源的開發(fā)不能超過水資源自身的承載能力，就是指水資源總量不因時間的推移而減少、水質(zhì)和水環(huán)境保持良好狀態(tài)情況下的水資源開發(fā)；有限的水資源在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水、生活用水和生態(tài)用水之間實現(xiàn)最佳分配，使水資源本身、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)布局以及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略之間的互動和協(xié)調(diào)，最終達(dá)到一種大體上的平衡；建立一套高效科學(xué)的水資源管理模式，為水資源的可持續(xù)利用提供體制上的保障。

2.1.4 依靠自然恢復(fù)能力的理念

生態(tài)工程所涉及的生態(tài)系統(tǒng)和自然界自我設(shè)計與自我完善的概念主要是指生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)與反饋機(jī)制，也就是使生態(tài)系統(tǒng)具有適應(yīng)各種環(huán)境變化，并進(jìn)行自我修復(fù)的能力，以此保’汪生態(tài)系統(tǒng)功能發(fā)生最低程度的變化。生態(tài)水利工程從本質(zhì)上講是一種生態(tài)工程，和傳統(tǒng)的水利設(shè)計相比，生態(tài)水利工程設(shè)計是一種“指導(dǎo)性”的設(shè)計，或者說是輔助性設(shè)計，設(shè)計師必須放棄控制自然的動機(jī)，要依靠生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計、自組織功能，輔以適當(dāng)?shù)娜斯じ深A(yù)，由自然界選擇合適的物種，形成合理的結(jié)構(gòu)，從而完成設(shè)計和實現(xiàn)設(shè)計。

2.2 生態(tài)水利工程的內(nèi)涵及其研究內(nèi)容

生態(tài)水利是把人和水體置于整個生態(tài)系統(tǒng)中，研究人和自然對水利的共同需求，從生態(tài)的角度出發(fā)進(jìn)行水利工程建設(shè)，建立良性循環(huán)和可持續(xù)利用的水利體系，從而達(dá)到可持續(xù)發(fā)展以及人與自然和諧的目的。生態(tài)水利工程的研究內(nèi)容主要包括：

（1）水循環(huán)與生態(tài)系統(tǒng)：利用水文學(xué)和生態(tài)學(xué)的原理研究流域生態(tài)系統(tǒng)；分析水文情勢變化與生態(tài)系統(tǒng)演變之問的內(nèi)在規(guī)律；確定水環(huán)境條件變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響；模擬水資源與生態(tài)系統(tǒng)各要素之間的相關(guān)關(guān)系。

（2）生態(tài)水利規(guī)劃與設(shè)計：研究流域生態(tài)系統(tǒng)對人類干擾的最大承載力，結(jié)合生態(tài)環(huán)境建設(shè)，提出符合生態(tài)安全的水利建設(shè)規(guī)劃與設(shè)計方案。生態(tài)水利規(guī)劃涉及水資源、環(huán)境、生態(tài)和水利等多個學(xué)科，在規(guī)劃過程中，強(qiáng)調(diào)運用各學(xué)科的綜合知識，實現(xiàn)水資源的持久利用。

（3）水利工程的生態(tài)效應(yīng)：在研究水資源開發(fā)、利用、保護(hù)、管理、經(jīng)營和生態(tài)環(huán)境之間的相互關(guān)系基礎(chǔ)上，提出水利工程建設(shè)產(chǎn)生的累積生態(tài)學(xué)效應(yīng)的評估和預(yù)測方法、指標(biāo)體系。建立生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和重建的技術(shù)和工程方案。生態(tài)水利強(qiáng)調(diào)以預(yù)防和保護(hù)為目標(biāo)，采用工程和非工程相結(jié)合的措施，恢復(fù)已退化的流域生態(tài)系統(tǒng)。

（4）生態(tài)水利系統(tǒng)管理：研究生態(tài)水利系統(tǒng)的監(jiān)測、評價方法，建立流域生態(tài)安全的決策支持系統(tǒng)和預(yù)警系統(tǒng)，提出滿足生態(tài)安全的優(yōu)化調(diào)控與管理措施。

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