水利工程與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系——建設(shè)生態(tài)水利

1、水利工程與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系建設(shè)生態(tài)水利The relatio nship betwee n water con serva ncy project andecological en vir onment - the con structi on of ecologicalwater con serva ncy摘要：水利工程在保障社會(huì)安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮巨大作用 的同時(shí)，也造成了河流生態(tài)系統(tǒng)的退化和破壞。運(yùn)用生態(tài)工程的理 論和方法，設(shè)計(jì)和建設(shè)既滿足人類社會(huì)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(yùn) 而生。關(guān)鍵詞：水利；生態(tài)；現(xiàn)狀；建設(shè)Abstract

2、: Water conservancy project plays an important rolein en suri ng social security and promot ing econo micdevelopme nt. It also causes the degradati on and destructi onof riverecosystem. Using thetheoryandmethod ofecological engin eeri ng, desig n and con structi on meets huma nsocietydevelopment and

3、 utilizationofwaterresourcesdema nd,and Gu aquatic ecosystemhealthandsusta in ableutilizati onof water conservancyproject.Theecologicalwater con serva ncy project arises at the historic mome nt.Keywords: Water con serva ncy;ecology;curre ntsituati on;con structi on刖言生態(tài)問題是當(dāng)前人們最關(guān)注的問題之一。水利工程與生態(tài)的關(guān) 系如何，會(huì)

4、帶來哪些正面和負(fù)面影響，水利工程如何更好地發(fā)揮保護(hù) 和改善生態(tài)的功能，前景如何？針對(duì)這些問題，本文擬從以下幾方面來 進(jìn)行討論。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：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?cái)啵?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

5、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。自然河流形成的蜿蜒曲折與深潭、淺灘等，不僅提供了河流形 態(tài)的多樣性，也提供了生境的多樣性，為河流生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定創(chuàng)造 了條件。河道的渠系化、直線化，蜿蜒曲折的自然河流被改造成平 直的人工渠道或渠網(wǎng)，自然河流所特有的急流、淺灘、深潭、沼澤 等河流形態(tài)消失，完全被硬質(zhì)護(hù)坡或混凝土材料取代，多樣性的河 流生態(tài)系統(tǒng)逐漸消失。淹沒耕地、引發(fā)大量移民。水庫和電站的建設(shè)不可避免地要占 用和淹沒大量的土地資源。例如 20世紀(jì)50年代開始修建的丹江口 水庫一期工程就涉及湖北省丹江口市、鄖縣和河南省淅川縣的大片 土

6、地。其中淹沒淅川縣耕地萬 hn2,占當(dāng)時(shí)全縣耕地總面積的 55% 南水北調(diào)工程中線工程實(shí)施后，該縣耕地將再一次被淹沒。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(huì)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?？缌饔蛘{(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(duì)調(diào)水河流水文情勢和水生態(tài)環(huán)境帶來改 變；同時(shí)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. 構(gòu)建與生態(tài)友好

7、的水利工程技術(shù)體系兩種對(duì)立的理論在國際資源與環(huán)境研究領(lǐng)域有兩種對(duì)立的理論，一種稱之為資 源主義 ，主張最大限度持續(xù)地開發(fā)可再生資源。另一種稱之為自 然保護(hù)主義，其主要觀點(diǎn)是對(duì)于自然界中的尚未開發(fā)區(qū)域，反對(duì)人 類居住和進(jìn)行經(jīng)濟(jì)開發(fā)。資源主義強(qiáng)調(diào)了滿足人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要 性，卻忽視了維護(hù)健康生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于人類利益的長遠(yuǎn)影響。而保護(hù) 主義雖然高度重視維護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)，但是反對(duì)一切對(duì)自然資源的 合理開發(fā)利用，其結(jié)果往往會(huì)脫離社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際而成為空洞 的觀點(diǎn)。反對(duì)建設(shè)大壩，主張一律拆除大壩的觀點(diǎn)，就屬于這一 類。實(shí)際上，人類社會(huì)生活離不開水庫大壩，離不開水利工程。 比較現(xiàn)實(shí)的思維方法是：如何在既滿足人

8、類社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求和保護(hù)生 態(tài)系統(tǒng)健康二者之間尋找適當(dāng)?shù)钠胶恻c(diǎn)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目 標(biāo)。 如果簡單地反對(duì)一切大壩建設(shè)，主張大范圍地拆壩，肯定脫 離了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)際，是一種因噎廢食的觀點(diǎn)。相反，回避大壩 給生態(tài)系統(tǒng)帶來的脅迫問題，忽視對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的補(bǔ)償，無疑會(huì)給 人類長遠(yuǎn)利益帶來損害。世界上不存在百利而無一害的工程技術(shù)， 權(quán)衡利弊，趨利避害是辯證的思維方法。實(shí)踐表明，大壩對(duì)于河流 生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響，可以通過工程措施、生物措施和管理措施在 一定程度上避免、減輕或補(bǔ)償。尋找相對(duì)優(yōu)化的技術(shù)路線是解決問 題的合理思維方式。生態(tài)工程學(xué)的發(fā)展沿革面對(duì)河流治理中出現(xiàn)的水利工程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的某些負(fù)面影響問 題，西

9、方工程界對(duì)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)理念進(jìn)行了深刻的反思，認(rèn) 識(shí)到河流治理不但要符合工程設(shè)計(jì)原理，也應(yīng)符合自然原理。在工 程實(shí)踐方面，20世紀(jì)80年代阿爾卑斯山區(qū)相關(guān)國家-德國、瑞 士、奧地利等國，在山區(qū)溪流生態(tài)治理方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。萊 茵河“鮭魚2000”計(jì)劃實(shí)施成功，提供了以單一物種目標(biāo)的大型 河流生態(tài)的經(jīng)驗(yàn)。90年代美國的凱斯密河及密蘇里河的生態(tài)修復(fù)規(guī) 劃實(shí)施，標(biāo)志著大型河流的全流域綜合生態(tài)修復(fù)工程進(jìn)入實(shí)踐階 段。近20年來，隨著生態(tài)學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)于河流治理有了新的認(rèn) 識(shí)。認(rèn)識(shí)到水利工程除了要滿足人類社會(huì)的需求以外，還要滿足維 護(hù)生物多樣性的需求，相應(yīng)發(fā)展了生態(tài)工程技術(shù)和理論。河川的生 態(tài)

10、工程在德國稱為“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。在日本稱為“多自然型建設(shè)工法”或“生態(tài)工法”。美國稱為“自然河道設(shè)計(jì)技術(shù)”。一些國家已經(jīng)頒 布了相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。1993年美國科學(xué)院所主辦的生態(tài)工程研討會(huì)中根據(jù)Mitsch的建議，對(duì)“生態(tài)工程學(xué)”定義為：“將人類社會(huì)與其自然環(huán)境相結(jié) 合，以達(dá)到雙方受益的可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法?！鄙鷳B(tài)工程學(xué) 的范圍很廣，包括河流、湖泊、濕地、礦山、森林、土地及海岸等 的生態(tài)建設(shè)問題。如何借鑒國外經(jīng)驗(yàn)盡管發(fā)達(dá)國家在河流治理生態(tài)工程學(xué)方面已經(jīng)積累了不少經(jīng) 驗(yàn)，但是其理論和技術(shù)方法目前正處于發(fā)展階段。我國可以借鑒發(fā) 達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)

11、，但是不可能照搬，原因是自然條件不同，經(jīng)濟(jì)發(fā)展 階段不同，需要結(jié)合我國國情進(jìn)行河流生態(tài)治理。另外，發(fā)達(dá)國家 水資源水能開發(fā)已經(jīng)基本完成，而我國正處在水利水電的建設(shè)高 潮。新建工程要吸取發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，改進(jìn)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)理念 和技術(shù)，探索、發(fā)展我國自己的與生態(tài)友好的水利工程技術(shù)體系。3. 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(duì)傳統(tǒng)水利工程的規(guī)劃設(shè) 計(jì)和運(yùn)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。生態(tài)水利工程的基本理念。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

12、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(jì)和建設(shè)中盡量保持河流地貌和形態(tài)的自然狀態(tài)，20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(jì)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)。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

13、，是生物體的主要組成部分。人類和動(dòng)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(shí)，也要 保證維護(hù)生態(tài)健康用水量?？沙掷m(xù)發(fā)展的理念。1987年題為我們共同的未來的研究報(bào) 告中提出了“既滿足當(dāng)代人的需求，又不對(duì)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，就是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)

14、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(shí)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(shí)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(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn) 略之間的互動(dòng)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。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(jì)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

15、化，并進(jìn)行自我修復(fù) 的能力，以此保證生態(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(jì)相比，生態(tài)水利 工程設(shè)計(jì)是一種“指導(dǎo)性”的設(shè)計(jì)，或者說是輔助性設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師 必須放棄控制自然的動(dòng)機(jī)，要依靠生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、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(jì)和實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。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(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，研究人和自然對(duì) 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：水

16、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)演變之間的內(nèi)在規(guī)律；確定水 環(huán)境條件變化對(duì)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。生態(tài)水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)：研究流域生態(tài)系統(tǒng)對(duì)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(jì)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(gè)學(xué) 科，在規(guī)劃過程中，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用各學(xué)科的綜合知識(shí)，實(shí)現(xiàn)水資源的持 久利用。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(píng)估和預(yù)測方法、指標(biāo)體系。建立生態(tài)系

17、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)。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(píng)價(jià)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。4. 生態(tài)水利工程建設(shè)的必然性生態(tài)型水利工程建設(shè)，是水利建設(shè)發(fā)展到一種相對(duì)比較高級(jí)的 形態(tài)的必然結(jié)果。水利建設(shè)發(fā)展歷來是與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展密不可分， 并為之服務(wù)。我國的農(nóng)業(yè)經(jīng)歷了多個(gè)發(fā)展階段，從低級(jí)的吃飯農(nóng)業(yè) 發(fā)展到溫飽農(nóng)業(yè)；由溫飽型向綜合發(fā)展的小康式的農(nóng)業(yè)，又發(fā)展到 種源、生態(tài)、裝備的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)。水利也存在不同的發(fā)展階段，從 單純?yōu)檗r(nóng)業(yè)特別

18、是糧棉生產(chǎn)服務(wù)的溫飽型農(nóng)田水利，發(fā)展到為農(nóng)村 經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展服務(wù)的“小康型”農(nóng)村水利，又發(fā)展到綜合型的農(nóng)村 水利。每個(gè)發(fā)展階段對(duì)水利建設(shè)與河道整治的目標(biāo)和方式也是不一 樣的。20世紀(jì)的80年代以前，我們注重的是水利工程建設(shè)，而很少 考慮水利工程與自然的協(xié)調(diào)，由于思維定勢的作用，水利工程的方 式似乎已經(jīng)定格成為模式。改革開放以來，我國水利工程有了新的 發(fā)展，但隨之而來又出現(xiàn)了一個(gè)新的問題，追求豪華洋派，硬質(zhì)工 程、政績工程比比皆是，投資規(guī)模日益龐大，水利工程出現(xiàn)了新的“硬傷”。于是，生態(tài)型水利工程建設(shè)成為社會(huì)關(guān)注的新問題。 世紀(jì)初我國提出了水利要從工程水利向資源水利轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)水利 向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變，資源型水利工程應(yīng)當(dāng)是生態(tài)的。生態(tài)型水利工程 建設(shè)更多的強(qiáng)調(diào)水土保持生態(tài)建設(shè)的重要性，在水利建設(shè)中對(duì)工程 做到江河不能斷流，堤防不決口，河床不抬高，水質(zhì)不惡化。注重 生態(tài)河流具有自我修復(fù)能力。生態(tài)型水利工程建設(shè)，是現(xiàn)代社會(huì)人類渴望回歸自然、渴求人 與自然和諧相處的迫切要求，是當(dāng)前水景觀建