淺析水利工程建設(shè)與生態(tài)學規(guī)律

姚雪華 朱燕 張曉霞姚富冰

（1.聊城市河道工程管理處，山東 聊城 252000；2.聊城市高級財經(jīng)職業(yè)學校，山東 聊城 252000）

生態(tài)學規(guī)律是人類與環(huán)境相互作用中的基礎(chǔ)規(guī)律，生態(tài)多樣性包括自然環(huán)境多樣性、人類需求與創(chuàng)造多樣性以及人類與環(huán)境相互作用多用性。我國江河、湖泊和水庫普遍受到污染，直接威脅著應(yīng)用水的安全和人民的健康，影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)作物安全，同時水污染也加劇了水資源短缺，水環(huán)境整治的重點是對污染源的治理與控制，特別是抓好工業(yè)和生活廢水的源頭治理，是解決問題關(guān)鍵。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態(tài)系統(tǒng)方面也是大有作為的，生態(tài)建設(shè)已經(jīng)成了水利工程建設(shè)中不可缺少的一部分。

1 、水利工程建設(shè)的不足與改善

水利工程建設(shè)是人們?yōu)榱丝刂扑?，或者改變了自然的水生態(tài)系統(tǒng)，或者把水從生態(tài)系統(tǒng)中分割出來，放到了一個在空間上由人工設(shè)定的特定的或規(guī)則的形態(tài)中，再用人工材料如混凝土、金屬、塑料等材料為水體制作出的某種人工環(huán)境。當水體在改變的生態(tài)系統(tǒng)中或在某種人工環(huán)境中，水體脫離了生物群落，自凈能力降低，稍有外界干擾因素的出現(xiàn)，比如污水加入，水體的腐敗就將是時日早晚的問題。以下是對目前的水利工程建設(shè)體系需要改善的問題做些初步的討論：

（1）治河工程常對河流形態(tài)的多樣化重視不足。自然狀態(tài)的河流多呈彎曲形狀，也有不少自然狀態(tài)的河流處于分岔散亂狀態(tài)。在自然界長期的演變過程中，河流的河勢也處于演變之中，使得彎曲與裁彎兩種作用交替發(fā)生，但是彎曲或微彎是河流的主要形態(tài)。當人們?yōu)榱朔篮樾枰驅(qū)恿鬟M行開發(fā)時，為了水流流動平段，不阻水，往往將散亂狀態(tài)的河流集中成一條主流。對于彎曲的河流未經(jīng)充分論證而實施裁彎取直工程，把河流自然狀態(tài)的彎曲形狀改變成直線或折線。

（2）在自然河流的橫斷面上，淺灘與深槽相間，也顯示出多樣性的變化。改造過的河床常用輸水性能好有便于施工的梯形斷面等規(guī)則斷面，使得水流流速均一化。另外，河道疏浚工程，往往忽視原有河道斷面的生態(tài)合理性，也使得河道斷面出現(xiàn)均一化傾向。這些都可能使生物群落失去棲息生長的條件。

（3）以往的治河工程著眼于河流本身，往往忽略了河流湖泊與岸上生態(tài)系統(tǒng)的有機聯(lián)系。忽視了河流周圍的生物群路的存在，也常常忽視了整治后原有生物群落的恢復。

（4）渠道或改造過得河道斷面、江河堤防迎水坡面采用硬質(zhì)材料，如混凝土、漿砌塊石等，使得植物難以生長，進而有影響到魚類、兩棲類動物和昆蟲的棲息，而這些動物有是鳥類的食物，于是食物鏈就此中斷。

（5）人們?yōu)闋幦⊥恋?，江河兩岸堤防間距縮窄，使得河流失去淺灘和濕地。淺灘具有曝氣作用，使水凈化，又增加氧氣供給，為無脊椎動物生存提供方便，淺灘還為魚類產(chǎn)卵提供棲息地。

2 、人類與自然和諧的工程理念

2.1 水利工程建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)

在2002年召開的討論環(huán)境與發(fā)展的聯(lián)合國約翰內(nèi)斯堡峰會上，水問題被列為全球可持續(xù)發(fā)展的五大問題之一，全球范圍的水資源短缺、洪水威脅和飲水安全問題成為世界關(guān)注的焦點。為解決這些難題，世界各國特別是發(fā)展中國家計劃建設(shè)部不同類型的水利工程。但是，在不少國家，當某一項水利工程計劃一旦提出，立即面臨來自以環(huán)保組織為核心的非政府組織等強大的社會壓力。主要反對意見是認為水利工程破壞了環(huán)境，改變了生態(tài)系統(tǒng)。在世界范圍的頻頻發(fā)生的這種社會現(xiàn)象，不能不引起水利工程界的反思。隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展和進步，公眾的社會參與程度會越來越高，新建水利工程的建設(shè)，有可能面臨來自社會各方面的壓力。

在面對環(huán)境保護方面的批評，與其被動地解釋說明水利工程的效益，不如主動地擴展與更新水利工程自身的工程理念，吸收來自環(huán)保、生物界合理的意見和建議。進一步講，時至今日，傳統(tǒng)意義上的水利工程學需要革新，或者說在水利工程學的基礎(chǔ)上，吸收、融合生態(tài)學的理論，建立和發(fā)展新的工程學科，即生態(tài)水工學。

2.2 生態(tài)水工程建設(shè)應(yīng)遵循的生態(tài)規(guī)律

（1）“物物相關(guān)”律，即自然界中各種事物之間有著相互聯(lián)系、相互制約、相互依存的關(guān)系，改變其中的一個事物，必然會對其他事物產(chǎn)生直接或間接的影響。

（2）“相生相克”律，即在生態(tài)系統(tǒng)中，每一生物種都占據(jù)一定的位置，具有特定的作用，它們相互依賴、彼此制約、共同進化。

（3）“能流物復”律，即在生態(tài)系統(tǒng)中，能量在不斷地流動，物質(zhì)不停地循環(huán)。能量的流動是單向的；并在流動過程中遞減，有一部分轉(zhuǎn)化為熱能逸散入環(huán)境。為了維護生態(tài)環(huán)境，必須盡可能充分利用能量，不使它簡單地逸散入環(huán)境。

（4）“負載定額”規(guī)律，即任何生態(tài)系統(tǒng)都有一個大致的負載（承受）能力。上限包括一定的生物生產(chǎn)能力、吸收消化污染物的能力，忍受一定程度的外部沖擊的能力。當生態(tài)系統(tǒng)所供養(yǎng)的生物超過它的生物生產(chǎn)力時，它就會萎縮乃至解體；當向生態(tài)系統(tǒng)排放的污染物超過它的自凈能力時，生態(tài)系統(tǒng)就會被污染進而導致生態(tài)環(huán)境惡化；當對生態(tài)系統(tǒng)施加的外界沖擊的周期短于它的自我恢復周期時，生態(tài)系統(tǒng)也將因不能自我恢復而被破壞。

（5）“協(xié)調(diào)穩(wěn)定”律，即只有在結(jié)構(gòu)和功能相對協(xié)調(diào)時，生態(tài)系統(tǒng)才是穩(wěn)定的。

（6）“時空有宜”律，即每一個地方都有其特定自然和社會經(jīng)濟條件組合，構(gòu)成獨特的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)。

水利工程建設(shè)中，應(yīng)遵循上述生態(tài)規(guī)律，以達到水利工程興利與自然和諧的目的。

2.3 生態(tài)水工學的內(nèi)涵

（1）現(xiàn)有的水工學的理論基礎(chǔ)，除了規(guī)劃階段以水文學為基礎(chǔ)以外，主要是以水力學、結(jié)構(gòu)力學、巖土力學等工程力學為基礎(chǔ)。生態(tài)水工學則是以工程力學和生態(tài)學兩者為其理論基礎(chǔ)。

（2）在滿足人對水的開發(fā)利用的需求的同時，還要兼顧水體本身存在于一個健全生態(tài)系統(tǒng)之中的需求。

（3）需要權(quán)衡滿足人的需求的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益之間的關(guān)系。

（4）除進行常規(guī)的水文、地質(zhì)的測驗勘察外，還要加強相關(guān)范圍的生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查，重點是生物群落（動物、植物、微生物）的歷史與現(xiàn)狀調(diào)查。

（5）在開發(fā)利用水流時，明確河流與其上下游、左右岸的生物群落處于一個完整的生態(tài)系統(tǒng)中，進行統(tǒng)一的規(guī)劃、設(shè)計。

（6）在對江河湖泊進行開發(fā)的同時，盡可能保留江河湖泊的自然形態(tài)（包括其縱橫斷面），保留或恢復其多樣性，即保留或恢復濕地、河灣、急流和淺灘。

（7）為當?shù)匾吧乃c陸生植物、魚類與鳥類等動物的棲息繁衍提供方便條件，提供相應(yīng)的技術(shù)方法和工程材料。

（8）規(guī)劃設(shè)計有利于提高水利自凈能力的庫區(qū)或河岸、湖岸的植被種植和水生動物的放養(yǎng)，在充分利用當?shù)匾吧镂锓N的同時，慎重地引進可以提高水體自凈能力的其他物種。

（9）生態(tài)水工學運用技術(shù)手段協(xié)調(diào)人們在供水、防洪、發(fā)電、航運效益與生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)系。

結(jié)論

水利工程學結(jié)合生態(tài)學規(guī)律，是一個發(fā)展的必然趨勢。在實踐上，要根據(jù)我國國情逐步實施，特別是依據(jù)國家的經(jīng)濟不同發(fā)展階段以及不同地區(qū)的實際情況分步實施。生態(tài)水工學是一門交叉學科，需要水利工程界與環(huán)保界、生物界的密切合作，通過科學研究、典型設(shè)計、工程師范、總結(jié)經(jīng)驗和制定技術(shù)規(guī)范從而得到發(fā)展完善。在歐美已經(jīng)提出“自然設(shè)計方法”日、韓等國提出“與自然親近的治河工程”理念，中國臺灣也開發(fā)“生態(tài)工法”技術(shù)。世界各國一些示范性工程正在建設(shè)，一些河流生態(tài)工程咨詢與技術(shù)開發(fā)公司也應(yīng)運而生，他們提供技術(shù)咨詢和產(chǎn)品。這些局部的進展，說明在國際上水利工程結(jié)合生態(tài)建設(shè)可謂是方興未艾，漸成潮流。在這樣的背景下可以預計，生態(tài)水工學作為一門新興的學科有可能更為系統(tǒng)、更為科學地得到發(fā)展。

[1]許平，淺析生態(tài)保護與大型水斜工程建設(shè)[J].水利天地，2008（12）.