浅析水利工程建设与生态学规律

摘要：水体是生态系统的重要组成部分，水体与生物群落共存，通过气候系统、水文循环、食物链、养分循环及能量交换相互交织在一起。水体与生物群落相互依存，相互作用，形成了江河湖泊的自净能力。水利工程建设吸收、融合生态学的规律，建立和发展生态水利工程学理论。

关键词：水利工程建设；生态学规律;人类与自然和谐

中图分类号：C96 文献标识码：A

生态学规律是人类与环境相互作用中的基础规律，生态多样性包括自然环境多样性、人类需求与创造多样性以及人类与环境相互作用多用性。我国江河、湖泊和水库普遍受到污染，直接威胁着应用水的安全和人民的健康，影响到工农业生产和农作物安全，同时水污染也加剧了水资源短缺，水环境整治的重点是对污染源的治理与控制，特别是抓好工业和生活废水的源头治理，是解决问题关键。水利工程不但在防洪、供水等方面作用巨大，而且在改善江河湖泊流域的生态系统方面也是大有作为的，生态建设已经成了水利工程建设中不可缺少的一部分。

1、水利工程建设的不足与改善

水利工程建设是人们为了控制水流，或者改变了自然的水生态系统，或者把水从生态系统中分割出来，放到了一个在空间上由人工设定的特定的或规则的形态中，再用人工材料如混凝土、金属、塑料等材料为水体制作出的某种人工环境。当水体在改变的生态系统中或在某种人工环境中，水体脱离了生物群落，自净能力降低，稍有外界干扰因素的出现，比如污水加入，水体的腐败就将是时日早晚的问题。以下是对目前的水利工程建设体系需要改善的问题做些初步的讨论：

（1）治河工程常对河流形态的多样化重视不足。自然状态的河流多呈弯曲形状，也有不少自然状态的河流处于分岔散乱状态。在自然界长期的演变过程中，河流的河势也处于演变之中，使得弯曲与裁弯两种作用交替发生，但是弯曲或微弯是河流的主要形态。当人们为了防洪需要或对河流进行开发时，为了水流流动平段，不阻水，往往将散乱状态的河流集中成一条主流。对于弯曲的河流未经充分论证而实施裁弯取直工程，把河流自然状态的弯曲形状改变成直线或折线。

（2）在自然河流的横断面上，浅滩与深槽相间，也显示出多样性的变化。改造过的河床常用输水性能好有便于施工的梯形断面等规则断面，使得水流流速均一化。另外，河道疏浚工程，往往忽视原有河道断面的生态合理性，也使得河道断面出现均一化倾向。这些都可能使生物群落失去栖息生长的条件。

（3）以往的治河工程着眼于河流本身，往往忽略了河流湖泊与岸上生态系统的有机联系。忽视了河流周围的生物群路的存在，也常常忽视了整治后原有生物群落的恢复。

（4）渠道或改造过得河道断面、江河堤防迎水坡面采用硬质材料，如混凝土、浆砌块石等，使得植物难以生长，进而有影响到鱼类、两栖类动物和昆虫的栖息，而这些动物有是鸟类的食物，于是食物链就此中断。

（5）人们为争取土地，江河两岸堤防间距缩窄，使得河流失去浅滩和湿地。浅滩具有曝气作用，使水净化，又增加氧气供给，为无脊椎动物生存提供方便，浅滩还为鱼类产卵提供栖息地。

2、人类与自然和谐的工程理念

2.1水利工程建设面临的挑战

在2002年召开的讨论环境与发展的联合国约翰内斯堡峰会上，水问题被列为全球可持续发展的五大问题之一，全球范围的水资源短缺、洪水威胁和饮水安全问题成为世界关注的焦点。为解决这些难题，世界各国特别是发展中国家计划建设部不同类型的水利工程。但是，在不少国家，当某一项水利工程计划一旦提出，立即面临来自以环保组织为核心的非政府组织等强大的社会压力。主要反对意见是认为水利工程破坏了环境，改变了生态系统。在世界范围的频频发生的这种社会现象，不能不引起水利工程界的反思。随着我国社会经济的发展和进步，公众的社会参与程度会越来越高，新建水利工程的建设，有可能面临来自社会各方面的压力。

在面对环境保护方面的批评，与其被动地解释说明水利工程的效益，不如主动地扩展与更新水利工程自身的工程理念，吸收来自环保、生物界合理的意见和建议。进一步讲，时至今日，传统意义上的水利工程学需要革新，或者说在水利工程学的基础上，吸收、融合生态学的理论，建立和发展新的工程学科，即生态水工学。

2.2生态水工程建设应遵循的生态规律

（1）“物物相关”律，即自然界中各种事物之间有着相互联系、相互制约、相互依存的关系，改变其中的一个事物，必然会对其他事物产生直接或间接的影响。

（2）“相生相克”律，即在生态系统中，每一生物种都占据一定的位置，具有特定的作用，它们相互依赖、彼此制约、共同进化。

（3）“能流物复”律，即在生态系统中，能量在不断地流动，物质不停地循环。能量的流动是单向的；并在流动过程中递减，有一部分转化为热能逸散入环境。为了维护生态环境，必须尽可能充分利用能量，不使它简单地逸散入环境。

（4）“负载定额”规律，即任何生态系统都有一个大致的负载（承受）能力。上限包括一定的生物生产能力、吸收消化污染物的能力，忍受一定程度的外部冲击的能力。当生态系统所供养的生物超过它的生物生产力时，它就会萎缩乃至解体；当向生态系统排放的污染物超过它的自净能力时，生态系统就会被污染进而导致生态环境恶化；当对生态系统施加的外界冲击的周期短于它的自我恢复周期时，生态系统也将因不能自我恢复而被破坏。

（5）“协调稳定”律，即只有在结构和功能相对协调时，生态系统才是稳定的。

（6）“时空有宜”律，即每一个地方都有其特定自然和社会经济条件组合，构成独特的区域生态系统。

水利工程建设中，应遵循上述生态规律，以达到水利工程兴利与自然和谐的目的。

2.3生态水工学的内涵

（1）现有的水工学的理论基础，除了规划阶段以水文学为基础以外，主要是以水力学、结构力学、岩土力学等工程力学为基础。生态水工学则是以工程力学和生态学两者为其理论基础。

（2）在满足人对水的开发利用的需求的同时，还要兼顾水体本身存在于一个健全生态系统之中的需求。

（3）需要权衡满足人的需求的经济效益与环境效益之间的关系。

（4）除进行常规的水文、地质的测验勘察外，还要加强相关范围的生态系统调查，重点是生物群落（动物、植物、微生物）的历史与现状调查。

（5）在开发利用水流时，明确河流与其上下游、左右岸的生物群落处于一个完整的生态系统中，进行统一的规划、设计。

（6）在对江河湖泊进行开发的同时，尽可能保留江河湖泊的自然形态（包括其纵横断面），保留或恢复其多样性，即保留或恢复湿地、河湾、急流和浅滩。

（7）为当地野生的水生与陆生植物、鱼类与鸟类等动物的栖息繁衍提供方便条件，提供相应的技术方法和工程材料。

（8）规划设计有利于提高水利自净能力的库区或河岸、湖岸的植被种植和水生动物的放养，在充分利用当地野生生物物种的同时，慎重地引进可以提高水体自净能力的其他物种。

（9）生态水工学运用技术手段协调人们在供水、防洪、发电、航运效益与生态系统建设的关系。

结论

水利工程学结合生态学规律，是一个发展的必然趋势。在实践上，要根据我国国情逐步实施，特别是依据国家的经济不同发展阶段以及不同地区的实际情况分步实施。生态水工学是一门交叉学科，需要水利工程界与环保界、生物界的密切合作，通过科学研究、典型设计、工程师范、总结经验和制定技术规范从而得到发展完善。在欧美已经提出“自然设计方法”日、韩等国提出“与自然亲近的治河工程”理念，中国台湾也开发“生态工法”技术。世界各国一些示范性工程正在建设，一些河流生态工程咨询与技术开发公司也应运而生，他们提供技术咨询和产品。这些局部的进展，说明在国际上水利工程结合生态建设可谓是方兴未艾，渐成潮流。在这样的背景下可以预计，生态水工学作为一门新兴的学科有可能更为系统、更为科学地得到发展。

参考文献

[1]许平，浅析生态保护与大型水斜工程建设[J].水利天地，2008（12）.

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