浅谈水利工程中的生态影响及生态水利工程的建设

　　摘要：生态水利工程是一项系统工程，其发展前景非常广，本文从水利工程对生态环境的影响、生态水利工程建设以及生态水利工程的规划这三方面对生态水利工程进行了分析。
　　关键词：水利工程、生态、影响、原则、分类、规划。
　　
　　一、水利工程对生态环境的影响
　　水利工程基本上都是在天然河道上修建的，而这样使得河流长期演化成的生态环境受到了直接的破坏，导致河流局部形态的均一化和非连续化，最终杀跌河流生态环境的多样性得到了改变。水利工程建设对河流生态环境的具体影响表现在以下三个方面：第一，改变了水环境，水利工程的建设使得天然河道的水质水温有所改变，特别是对水库的建设。筑坝是顺水流方向的河流非连续化，流动的河流生态系统变成了相对静止的人工湖，流速、水深、水温及水流边界条件都发生了重大变化。库区内原来的森林、草地或农田统统淹没水底。陆生动物被迫迁徙。水库形成后也改变了原来河流营养盐输移转化的规律。由于水库截留河流的营养物质，气温较高时，促使藻类在水体表层大量繁殖，产生水华现象。藻类蔓延遮盖住大植物的生长使之萎缩，而死亡的藻类沉入水底，在那里腐烂的同时还消耗氧气。溶解氧含量低的水体会使水生生物“窒息而死”。由于水库的水深高于河流，在深水处阳光微弱，光合作用也弱，导致水库的生态系统比河流的生物生产量低，相对要脆弱，自我恢复能力弱。河流泥沙在水库淤积，而坝下清水下泄又加剧了对河道的冲蚀，这些变化都大幅度改变了水环境。第二，影响河流的生物物种环境。河流水速由于水利工程的建设而减小，改变了自然河流年内丰枯的水文周期规律，即改变了原来随水文周期变化形成脉冲式河流走廊生态系统的基本状况。最后，众所周知，不设鱼道的大坝对于洄游鱼类是致命的屏障。另一类非连续化是由于河流两岸建设的防洪堤造成的侧向水流的非连续性。堤防妨碍了汛期主流与岔流之间的沟通，阻止了水流的横向扩展。堤防把干流与滩地和洪泛区隔离，使岸边地带和洪泛区的栖息地发生改变。原来可能扩散到滩地和洪泛区的水、泥沙和营养物质，被限制在堤防以内的河道内，植被面积明显减少。因此，使得水、气界面交换的速率和污染物的迁移扩散能力受到了降低，致使水质自净能力下降，同时，也会导致水中有机物和重金属含量增加，导致污染严重；第三，影响水文生态系统。被改造过的河流生态系统是由三个子系统组成。即：由动物、植物和微生物组成的生命系统，这是生态系统的主体。广义的水文系统，包括地表和地下水体、土地、气候系统等。再有就是工程设施系统，这是人类改造河流的结果。后面两个子系统组成生境，是生命支持系统。由于水利工程系统改变了河流形态，水库调度运行又改变了原有的水文规律，造成河流生态系统的生境变化，其结果可能造成河流生态系统生物群落多样性的下降，使生态系统退化。
　　二、生态水利工程建设
　　（一）生态水利工程建设的原则
　　首先，保护和恢复多样化河流的原则。每条河流的形状、流水状态、土壤状态都不一，每条河流都具有多样性，因此，在生态水利工程建设时不要只是盲目的效仿成功案例，要根据每条河流的特征进行生态水利工程建设，这样能够使河流的独特性和多样性被保留下来；其次，保持和维护河流自我恢复能力的原则；水利工程对河流环境的破坏在一定程度上由河流的自我恢复能力进行恢复，河流的自我恢复能力不仅可以减少水利工程对河流环境的破坏而且还能够减少人们对这种破坏后的人为修复，总而言之，对河流生态环境的可持续发展起到了很好的作用；再次，以修复整个水域生态系统为目标的原则。河流创造的不仅仅是河流生态系统，它与周边的森林、田地、乡村、城市等还构成了一个完整的生态系统，所以在生态环境建设中，要考虑到河流与森林、田地、乡村等要素之间的关系。
　　（二）生态水利工程的分类
　　生态水利工程可以分为直接保护改善生态型、替代型、综合型三类，以下分别对其进行分析。（1）直接保护改善生态型。我国最早的保护生态的水利工程应该属“大禹治水疏通九河”。疏河使得黄河流域生态受到了保护。还有一部分水利工程的修建主要是为了改善城市水环境。其中一个最著名的以“上有天堂，下有苏杭”而著称的杭州西湖，它主要是引钱塘江的水入城，经历代建设而逐步完善的。还有就是有“半城山色半城湖”的美誉的济南就是由于大明湖等泉湖而著称的，北京改善城市水环境的生态水利工程杰作有颐和园的昆明湖、中南海、什刹海、北海。（2）替代型。例如：广西的灵渠。二千二百多年前，秦始皇为统一中国，开发南越（今广东、广西），运送粮饷，命令监御史禄带领十万人，筑坝凿渠，使属于长江水系的湘江和属于珠江水系的漓江连接起来，而成为我国古代从中原到岭南的唯一航道。灵渠与都江堰、郑国渠齐名，是世界上最古老的运河之一。它有南北两渠、分水铧嘴、大小天平、泻水天平、三十六座闸水陡门。全长三十四公里，其中南渠长三十公里，北渠长四公里。（3）综合型。都江堰是最好的代表,它是把保护改善生态和满足经济社会发展需要完美结合的典范。都江堰修建运行了2260年，是讫今为止582项列入世界文化遗产的唯一水利工程。主要原因有二：一是人水和谐，道法自然的治水理念；二是2260年来发挥的巨大经济、社会和生态效益。都江堰以神奇的3大件——鱼嘴、宝瓶口和飞沙堰非常巧妙而顺应自然地实现了分流、泄洪、排沙和引水的任务。都江堰明显的生态效益体现在：（1）、溉灌改善千万亩耕地的生态。灌溉产生的是经济效益，如果说淹没耕地是破坏生态，灌溉减少旱灾的干扰和破坏，当然也是改善生态的；（2）、引水入城改善城市水环境，可说是最早的城市环境水利工程。杜甫诗中的“舍南舍北皆春水，但见群鸥日日来”，就是这种生态效益的生动写照；（3）、都江堰利用鱼嘴实现了正、倒四六分水，洪水期四分入内江，六分入外江，枯水期又倒过来，六分入内江，四分入外江，从而既满足了岷江的基本生态需水又实现了引水供水目标，还兼有一定的防洪减灾作用。
　　三、生态水利工程规划设计的基本原则
　　1．工程安全性和经济性原则
　　生态水利工程是一种综合性工程，在河流综合治理中既要满足人的需求，包括防洪、灌溉、供水、发电、航运以及旅游等需求，也要兼顾生态系统可持续性的需求。生态水利工程必须确保工程设施的安全、稳定和耐久性。同时对于生态水利工程的经济合理性分析，应遵循风险最小和效益最大原则。由于对生态演替的过程和结果事先难以把握，生态水利工程往往带有一定程度的风险。这就需要在规划设计中需要进行方案比选，更要重视生态系统的长期定点监测和评估。
　　2.提高生物群落的多样性原则
　　由于人类活动，特别是大规模治河工程的建设，造成自然河流的渠道化及河流非连续化，使河流生境在不同程度上单一化，引起河流生态系统的不同程度的退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性，但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其它生物物种，生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。
　　3．生态系统自设计、自我恢复原则
　　我国古代传统哲学注重人与自然的和谐相处，老子主张：“人法地，地法天，天法道，道法自然”。反映了一种崇尚自然，遵循自然规律的哲学观。在建筑理念方面，提倡“工不曰人而曰天，务全其自然之势”（《管氏地理指蒙》），“虽由人作，宛自天开”（《园冶》），都提倡一种效法自然，依靠自然的思想。其中“阴阳五行”、万物竞争共存和相生相克等哲学思想，体现了促进与抑制，成长与腐朽，合成与异化之间的平衡与转化，这些正是现代生态学的哲学基础。
　　设计生态水利工程时，要求放弃控制自然界的动机，树立新的工程理念。人们要善于利用生态系统自组织、自设计这个宝贵财富，实现人与自然的和谐。因此，每一项生态水利工程必须因地制宜，充分尊重每一条河流的自然属性和美学价值，寻求最佳的生态工程方案。
　　自设计理论的适用性还取决于具体条件。包括水量、水质、土壤、地貌、水文特征等生态因子，也取决于生物的种类、密度、生物生产力、群落稳定性等多种因素。在利用自设计理论时，需要注意充分利用乡土种。引进外来物种时要持慎重态度，防止生物入侵。
　　4．景观尺度及整体性原则
　　首先，水域生态系统是一个大系统，其子系统包括生物系统、广义水文系统和人造工程设施系统。广义水文系统又与生物系统交织在一起，形成自然河流生态系统。而人类活动和工程设施作为组成部分，形成对于水域生态系统的正负影响。
　　其次，必须重视水域生境的易变性、流动性和随机性的特点，表现为流量、水位和水量的水文周期变化和随机变化，也表现为河流淤积与侵蚀的交替变化造成河势的摆动。这些变化决定了生物种群的基本生存条件。水域生态系统是随着降雨、水文变化及潮流等条件在时间与空间中扩展或收缩的动态系统。
　　最后，河流生态修复的时间尺度也十分重要。河流系统的演进是一个动态过程。每一个河流生态系统都有它自己的历史。需要对历史资料进行收集、整理，以掌握长时间尺度的河流变化过程与生态现状的关系。河流生态修复是靠时间作工作的。有研究指出，湿地重建或修复需要大约15到20年的时间。因此对于河流生态修复项目要有长期准备，同时进行长期的监测和管理。
　　四、结语
　　我国环境保护形势并不乐观，尤其是随着经济的快速发展对河流水域的破坏越来越严重。在这样的情况下，如果采用传统的方式来对水资源进行开发利用，不仅会加重环境的负担而且还会使水资源问题更加严重，最终使得我国经济社会的可持续发展受到影响。而采用生态水利工程建设来对水资源进行开发利用，不仅能够实现了对水资源的开发和利用，而且还保护和尊重了自然生态环境。
　　
　　参考文献：
　　1、具杏祥，苏学灵。水利工程建设对水生态环境系统影响分析。中国农村水利水电,，2008.07。
　　2、田丰。水利工程建设与保护生态环境可持续发展。辽宁工业大学学报(自然科学版)，2009.02。
　　3、穆宏强，蔡长治。工程水利、资源水利、环境水利、社会水利和生态水利的内涵及其关系。长江职工大学学报。2002.01。
　　4、董哲仁，河流形态多样性与生物群落多样性。水利学报，2003.11.