水利工程与生态环境的关系——建设生态水利

水利工程与生态环境的关系——建设生态水利Therelationshipbetweenwaterconservancyprojectandecologicalenvironment--theconstructionofecologicalwaterconservancy摘要：水利工程在保障社会安全、促进经济发展方面发挥巨大作用的同时，也造成了河流生态系统的退化和破坏。运用生态工程的理论和方法，设计和建设既满足人类社会开发利用水资源的需求，又兼顾水生态系统健康与可持续利用的水利工程，生态水利工程应运而生。关键词：水利；生态；现状；建设Abstract:Waterconservancyprojectplaysanimportantroleinensuringsocialsecurityandpromotingeconomicdevelopment.Italsocausesthedegradationanddestructionofriverecosystem.Usingthetheoryandmethodofecologicalengineering,designandconstructionmeetshumansocietydevelopmentandutilizationofwaterresourcesdemand,andGuaquaticecosystemhealthandsustainableutilizationofwaterconservancyproject.Theecologicalwaterconservancyprojectarisesatthehistoricmoment.Keywords:Waterconservancy;ecology;currentsituation;construction前言生态问题是当前人们最关注的问题之一。水利工程与生态的关系如何,会带来哪些正面和负面影响,水利工程如何更好地发挥保护和改善生态的功能,前景如何?针对这些问题,本文拟从以下几方面来进行讨论。1.传统水利工程引发的环境问题近30年来，水利工程的生态影响问题受到广泛的关注，其主要原因是传统水利工程引发了一系列的生态和环境问题：1.1自然河流的连续性遭到破坏。河流上建设的大坝切断了河流廊道的横向联系，造成自然河流的非连续化。大坝将河流拦腰斩断，改变了河流的自然状态，阻断了鱼类的洄游路线，淹没了河流原始地貌，引水式电站还造成坝后脱水段，河流的生境被严重地破坏；堤防和防洪工程的建设将河流与其密切相关的漫滩、泡沼、湿地的横向和纵向联系切断，导致它们形态和功能的改变。自然河流纵向和纵向连续性的改变和破坏，导致河流生态环境的改变和恶化，引起河流生态系统的退化。1.2自然河流形成的蜿蜒曲折与深潭、浅滩等，不仅提供了河流形态的多样性，也提供了生境的多样性，为河流生态系统的稳定创造了条件。河道的渠系化、直线化，蜿蜒曲折的自然河流被改造成平直的人工渠道或渠网，自然河流所特有的急流、浅滩、深潭、沼泽等河流形态消失，完全被硬质护坡或混凝土材料取代，多样性的河流生态系统逐渐消失。1.3淹没耕地、引发大量移民。水库和电站的建设不可避免地要占用和淹没大量的土地资源。例如20世纪50年代开始修建的丹江口水库一期工程就涉及湖北省丹江口市、郧县和河南省淅川县的大片土地。其中淹没淅川县耕地1.9万hm2，占当时全县耕地总面积的55%，南水北调工程中线工程实施后，该县耕地将再一次被淹没0.87hm2。水利工程的建设还迫使大量受影响地区的居民迁移，如果处理不当，不仅引发社会为题，也增加了迁入地区的生态保护的压力，出现新的环境问题。1.4跨流域调水，给生态系统造成重大损害，甚至产生灾难性的后果。由于跨流域调水打破了河流水系的自然格局，可能出现超量调水、超量用水的情况，对调水河流水文情势和水生态环境带来改变；同时长距离输水的人工河流沿途土壤盐渍化、沼泽化问题，也可能出现，以及受水区引发水生态问题，在以往的跨流域调水工程中均不同程度地得到一些失败的教训。2.构建与生态友好的水利工程技术体系2.1两种对立的理论在国际资源与环境研究领域有两种对立的理论，一种称之为资源主义，主张最大限度持续地开发可再生资源。另一种称之为自然保护主义，其主要观点是对于自然界中的尚未开发区域，反对人类居住和进行经济开发。资源主义强调了满足人类经济发展的重要性，却忽视了维护健康生态系统对于人类利益的长远影响。而保护主义虽然高度重视维护自然生态系统，但是反对一切对自然资源的合理开发利用，其结果往往会脱离社会经济发展的实际而成为空洞的观点。反对建设大坝，主张一律拆除大坝的观点，就属于这一类。实际上，人类社会生活离不开水库大坝，离不开水利工程。比较现实的思维方法是：如何在既满足人类社会经济需求和保护生态系统健康二者之间寻找适当的平衡点，实现可持续发展的目标。如果简单地反对一切大坝建设，主张大范围地拆坝，肯定脱离了社会经济发展实际，是一种因噎废食的观点。相反，回避大坝给生态系统带来的胁迫问题，忽视对于生态系统的补偿，无疑会给人类长远利益带来损害。世界上不存在百利而无一害的工程技术，权衡利弊，趋利避害是辩证的思维方法。实践表明，大坝对于河流生态系统的负面影响，可以通过工程措施、生物措施和管理措施在一定程度上避免、减轻或补偿。寻找相对优化的技术路线是解决问题的合理思维方式。2.2生态工程学的发展沿革面对河流治理中出现的水利工程对生态系统的某些负面影响问题，西方工程界对水利工程的规划设计理念进行了深刻的反思，认识到河流治理不但要符合工程设计原理，也应符合自然原理。在工程实践方面，20世纪80年代阿尔卑斯山区相关国家－德国、瑞士、奥地利等国，在山区溪流生态治理方面积累了丰富的经验。莱茵河“鲑鱼－2000”计划实施成功，提供了以单一物种目标的大型河流生态的经验。90年代美国的凯斯密河及密苏里河的生态修复规划实施，标志着大型河流的全流域综合生态修复工程进入实践阶段。近20年来，随着生态学的发展，人们对于河流治理有了新的认识。认识到水利工程除了要满足人类社会的需求以外，还要满足维护生物多样性的需求，相应发展了生态工程技术和理论。河川的生态工程在德国称为“近自然河道治理工程”，提出河道的整治要符合植物化和生命化的原理。在日本称为“多自然型建设工法”或“生态工法”。美国称为“自然河道设计技术”。一些国家已经颁布了相关的技术规范和标准。1993年美国科学院所主办的生态工程研讨会中根据Mitsch的建议，对“生态工程学”定义为：“将人类社会与其自然环境相结合，以达到双方受益的可持续生态系统的设计方法。”生态工程学的范围很广，包括河流、湖泊、湿地、矿山、森林、土地及海岸等的生态建设问题。2.3如何借鉴国外经验尽管发达国家在河流治理生态工程学方面已经积累了不少经验，但是其理论和技术方法目前正处于发展阶段。我国可以借鉴发达国家的经验，但是不可能照搬，原因是自然条件不同，经济发展阶段不同，需要结合我国国情进行河流生态治理。另外，发达国家水资源水能开发已经基本完成，而我国正处在水利水电的建设高潮。新建工程要吸取发达国家的经验教训，改进工程规划设计理念和技术，探索、发展我国自己的与生态友好的水利工程技术体系。3.生态水利工程的基本理念、内涵和研究内容水利工程引发的生态问题，迫使人们对传统水利工程的规划设计和运行管理进行反思，促进了水利工程和生态工程的结合，从而提出了生态水利工程的概念。3.1生态水利工程的基本理念。3.1.1尊重自然的理念。自然河流形成的河流地貌和形态是河流长期发展与演化的结果，也是河流与周边环境相互作用，逐渐形成的平衡状态。河流地貌与河流形态的外在稳定，保证了河流生态系统的平衡与稳定。因此，生态水利工程秉承尊重自然的理念，在规划设计和建设中尽量保持河流地貌和形态的自然状态，20世纪80年代世界上一些发达国家进行的河流回归自然的改造，以及“亲近自然河流”的提法、“多自然河川计划”，就是基于这样的理念，拆除以前在河床上人工铺设的硬质材料，在保证防洪的前提下，修建生态河堤，恢复河岸边植物群落与河畔林，重塑河流生态环境，使受损的河流生态得以修复。3.1.2人类与生态共享水资源的理念。水不仅是人类生产生活不可或缺的自然资源，也是维护生态系统健康、保障生态平衡必不可少的生态要素。水是生物生存的重要条件，是生物体的主要组成部分。人类和动植物的依存关系不言而喻，要维持人类的生存，就要维护好地球上生物的生存，立与生物共享水资源、与生态共享水资源的理念，在满足人类用水需求的同时，也要保证维护生态健康用水量。3.1.3可持续发展的理念。1987年题为《我们共同的未来》的研究报告中提出了“既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展”的可持续发展概念，是人类在总结自身发展历程之后，提出的新的发展模式，就是在保持自然资源的质量和可提供的服务前提下，保护和加强环境系统的生产和更新能力，使人口、资源、环境协调发展。水资源是人类生存环境最重要的基本要素，水资源的开发和利用必须遵从可持续发展的理念，其内涵包括保护水资源的承载能力，优化水资源配置和强化水资源管理。即水资源的开发不能超过水资源自身的承载能力，就是指水资源总量不因时间的推移而减少、水质和水环境保持良好状态情况下的水资源开发；有限的水资源在工农业生产用水、生活用水和生态用水之间实现最佳分配，使水资源本身、生产结构布局以及社会经济发展战略之间的互动和协调，最终达到一种大体上的平衡；建立一套高效科学的水资源管理模式，为水资源的可持续利用提供体制上的保障。3.1.4依靠自然恢复能力的理念。生态工程所涉及的生态系统和自然界自我设计与自我完善的概念主要是指生态系统的自我调节与反馈机制，也就是使生态系统具有适应各种环境变化，并进行自我修复的能力，以此保证生态系统功能发生最低程度的变化。生态水利工程从本质上讲是一种生态工程，和传统的水利设计相比，生态水利工程设计是一种“指导性”的设计，或者说是辅助性设计，设计师必须放弃控制自然的动机，要依靠生态系统自设计、自组织功能，辅以适当的人工干预，由自然界选择合适的物种，形成合理的结构，从而完成设计和实现设计。3.2生态水利工程的内涵及其研究内容。生态水利是把人和水体置于整个生态系统中，研究人和自然对水利的共同需求，从生态的角度出发进行水利工程建设，建立良性循环和可持续利用的水利体系，从而达到可持续发展以及人与自然和谐的目的。生态水利工程的研究内容主要包括：3.2.1水循环与生态系统：利用水文学和生态学的原理研究流域生态系统；分析水文情势变化与生态系统演变之间的内在规律；确定水环境条件变化对生态系统的影响；模拟水资源与生态系统各要素之间的相关关系。3.2.2生态水利规划与设计：研究流域生态系统对人类干扰的最大承载力，结合生态环境建设，提出符合生态安全的水利建设规划与设计方案。生态水利规划涉及水资源、环境、生态和水利等多个学科，在规划过程中，强调运用各学科的综合知识，实现水资源的持久利用。3.2.3水利工程的生态效应：在研究水资源开发、利用、保护、管理、经营和生态环境之间的相互关系基础上，提出水利工程建设产生的累积生态学效应的评估和预测方法、指标体系。建立生态系统修复和重建的技术和工程方案。生态水利强调以预防和保护为目标，采用工程和非工程相结合的措施，恢复已退化的流域生态系统。3.2.4生态水利系统管理：研究生态水利系统的监测、评价方法，建立流域生态安全的决策支持系统和预警系统。提出满足生态安全的优化调控与管理措施。4.生态水利工程建设的必然性生态型水利工程建设，是水利建设发展到一种相对比较高级的形态的必然结果。水利建设发展历来是与农业生产发展密不可分，并为之服务。我国的农业经历了多个发展阶段，从低级的吃饭农业发展到温饱农业；由温饱型向综合发展的小康式的农业，又发展到种源、生态、装备的现代化农业。水利也存在不同的发展阶段，从单纯为农业特别是粮棉生产服务的温饱型农田水利，发展到为农村经济全面发展服务的“小康型”农村水利，又发展到综合型的农