分析水利工程建設(shè)與河流生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系

摘 要：大量興建的水利工程滿足了人們一定的需求但是也給帶來了一些不利影響，造成了負(fù)面效應(yīng)。本文闡述了水利工程與河流生態(tài)系統(tǒng)之間的關(guān)系，針對水利工程對生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響提出了一些相應(yīng)的技術(shù)對策。

關(guān)鍵詞：生態(tài)系統(tǒng)；河流生態(tài)系統(tǒng)；生境；河流形態(tài)均一化；河流形態(tài)不連續(xù)化

1 前言

長期以來，人們?yōu)榱藵M足供水、防洪、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、漁業(yè)及旅游等需求，興建了大量水利工程，推動了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，而且對生態(tài)建設(shè)方面也有積極作用。但是，事物無不具有兩重性。水利工程在為人類社會發(fā)展帶來福祉的同時，也往往對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生各種影響，有的甚至是持續(xù)而深遠(yuǎn)的影響。疏導(dǎo)河流、整治河道、筑壩壅水和大規(guī)模引水等，不僅會改變地形地貌，影響河流生態(tài)，使生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定性都受到不同程度的影響。

2 河流生態(tài)系統(tǒng)的定義及其特點(diǎn)

2.1 生態(tài)系統(tǒng)與河流生態(tài)系統(tǒng)

生態(tài)系統(tǒng)是指一定空間中的生物群落（動物、植物、微生物）與其環(huán)境組成的系統(tǒng)，其中各成員借助能量交換和物質(zhì)循環(huán)形成一個有組織的功能復(fù)合體。在生態(tài)學(xué)中，具體的生物個體和群體生活地區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境稱為“生境”。在生境各個要素中，水又具有特殊的不可替代的重要作用。

淡水生態(tài)系統(tǒng)可以分為兩類，一類是動水生態(tài)系統(tǒng)，即河流生態(tài)系統(tǒng)，另一類是靜水生態(tài)系統(tǒng)，主要指湖泊、水庫生態(tài)系統(tǒng)。兩者都應(yīng)包括周邊的淡水濕地。河流生態(tài)系統(tǒng)是指河流水體的生態(tài)系統(tǒng)，是陸地和海洋聯(lián)系的紐帶，在生物圈的物質(zhì)循環(huán)中起著主要的作用 。

2.2 河流生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)

①生物群落與生境的統(tǒng)一性，這也是生態(tài)系統(tǒng)的基本特征。有什么樣的生境就造就什么樣的生物群落，二者是不可分割的。

②河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的整體性。生物群落一旦形成系統(tǒng)，其內(nèi)部各要素不能被分割而孤立存在；如果硬性分開，那么分解的要素就不具備整體性的特點(diǎn)和功能。在一個淡水域中，各類生物互為依存，互相制約，互相作用，形成了食物鏈結(jié)構(gòu)。

③自我調(diào)控凈化與自我修復(fù)功能。在長期的進(jìn)化過程中，形成了同種生物種群間、異種生物種群間在數(shù)量上的調(diào)控，保持著一種協(xié)調(diào)關(guān)系。水體自我修復(fù)能力，也是淡水生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)控能力的一種。在外界干擾條件下，通過自我修復(fù)，保持水體的潔凈。由于具有這種自我修復(fù)功能和自我凈化功能，才使淡水生態(tài)系統(tǒng)具有相對的穩(wěn)定性。

2.3 河流形態(tài)多樣性與生物群落多樣性之間的關(guān)系

河流形態(tài)多樣性是生物群落多樣性的基礎(chǔ)。在流域生態(tài)系統(tǒng)的各種生境因素中，河流形態(tài)多樣性是流域生態(tài)系統(tǒng)最重要的生態(tài)因子之一。河流形態(tài)多樣性與生物群落多樣性間的關(guān)系具體表現(xiàn)在：

①河流的蜿蜒性，形成了急流與緩流相間。自然界的河流都是蜿蜒曲折的，顯然不存在直線或折線形態(tài)的天然河流。在自然界長期的演變過程中，河流的河勢也處于演變之中，使得彎曲與自然裁彎兩種作用交替發(fā)生。河流的蜿蜒性使得河流形成主流、支流、河灣、沼澤、急流和淺灘等豐富多樣的生境，由此形成了豐富的河濱植被、河流植物。

②上中下游的生境異質(zhì)性，造就了豐富的流域生境多樣化條件。我國的大江大河多發(fā)源于高原，上中下游所流經(jīng)地區(qū)的氣象、水文、地貌和地質(zhì)條件有很大差異，在水平和垂直方向上形成了極為豐富的流域生境多樣化條件，這種條件對于生物群落的性質(zhì)、優(yōu)勢種和種群密度以及微生物的作用都產(chǎn)生了重大影響。

③河流斷面形狀的多樣性，表現(xiàn)為深潭與淺灘交錯。自然河流的橫斷面也多有變化。河流的橫斷面形狀多樣性，表現(xiàn)為非規(guī)則斷面，也常有深潭與淺灘交錯的布局出現(xiàn)。顯然，不存在提醒或矩形等規(guī)則斷面的自然河流。

3 水利工程與河流生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系

一方面，水利工程對河流生態(tài)系統(tǒng)有積極作用，即通過興建大量的水利工程，保護(hù)了生態(tài)系統(tǒng)，使其免受侵害。如通過調(diào)節(jié)水量豐枯，可以抵御洪澇災(zāi)害對生態(tài)系統(tǒng)的沖擊，同時也改善了干旱與半干旱地區(qū)生態(tài)狀況以及調(diào)節(jié)生態(tài)用水。

但另一方面，水利工程對河流生態(tài)系統(tǒng)也產(chǎn)生了許多不利影響，主要是一些水利工程建設(shè)造成河流形態(tài)的均一化和不連續(xù)化，其后果是生物群落多樣性水平下降。具體表現(xiàn)在：

1、水利工程造成的河流形態(tài)的均一化和不連續(xù)化使生境多樣性發(fā)生了改變。

所謂河流形態(tài)的均一化主要是指自然河流的渠道化或人工河網(wǎng)化；所謂河流形態(tài)的不連續(xù)化是指在河流筑壩形成水庫后，造成水流的不連續(xù)性。有的河流進(jìn)行梯級開發(fā)，更形成河流多級非連續(xù)化的格局。水庫蓄水后，淹沒了原有的河流兩岸的陸生植被，使得丘陵和平地島嶼化和片斷化，陸生動物被迫遷徙；被搬遷的城鎮(zhèn)及廢棄的農(nóng)田沉入庫底，為清除的垃圾、工業(yè)廢料及化肥農(nóng)藥殘留統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)入水庫。這樣就改變了生境多樣性。

2、水利工程造成河流形態(tài)多樣性的降低，進(jìn)而使生物群落的多樣性降低。

水利工程入河流的渠道化和裁彎取直工程徹底改變了河流蜿蜒型的基本形態(tài)，急流、緩流、彎道及淺灘相間的格局消失，而橫斷面上的幾何規(guī)則化，也改變了什坦、淺灘交錯的形式，生境的異質(zhì)性降低，水域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能隨之發(fā)生變化，特別是生物群落多樣性將隨之降低，可能引起淡水生態(tài)系統(tǒng)退化。具體表現(xiàn)為河濱植被、河流植物的面積減少，微生物的生物多樣性降低，魚類產(chǎn)卵條件發(fā)生變化，鳥類、兩棲動物和昆蟲的棲息地改變或避難所消失，可能造成物種的數(shù)量減少和某些物種的消亡。河床材料的硬質(zhì)化，切斷或減少了地表水與地下水的有機(jī)聯(lián)系通道，本來在沙土、礫石或粘土中辛勤工作的數(shù)目巨大的微生物再也找不到生存環(huán)境，水生植物和濕生植物無法生長，使得植食兩棲動物、鳥類及昆蟲失去生存條件。本來復(fù)雜的食物鏈在某些關(guān)鍵種和重要環(huán)節(jié)上斷裂，這對于生物群落多樣性的影響是全局性的。

人們?nèi)菀卓吹剿こ淘诠┧?、灌溉、發(fā)電等方面給人們帶來的直接、有形的利益，卻往往忽視水域生態(tài)系統(tǒng)為人類帶來的利益，更難于看到因水利工程改變河流形態(tài)的多樣性，對人類的利益造成的長遠(yuǎn)的隱形的損害。一旦生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，大自然無償提供給我們的服務(wù)功能將下降，但破壞到某種程度時，這種服務(wù)功能甚至?xí)适А?/p>

四、針對水利工程的不利影響所應(yīng)采取的技術(shù)對策

對于水利工程對生態(tài)系統(tǒng)的不利影響，我們應(yīng)該正視這些不利影響，對水利工程的工程理念進(jìn)行反思，以“趨利避害”的態(tài)度，改進(jìn)和完善水利工程的規(guī)劃和設(shè)計技術(shù)。未來的水利工程既要具有直接功效的供水、防洪、發(fā)電、航運(yùn)工程，還要有利于生態(tài)系統(tǒng)健康與穩(wěn)定的生態(tài)工程。因此，我們可以采取下列技術(shù)對策：

1、加強(qiáng)庫區(qū)生物群落調(diào)查，開展已建水庫的生態(tài)系統(tǒng)健康評估與預(yù)測；

2、合理調(diào)度水庫及其它水利設(shè)施，提高水枯水體的自凈能力和自我修復(fù)能力。

3、保持河流的蜿蜒性來保護(hù)河流形態(tài)多樣性。即在河道整治工程中，應(yīng)尊重天然河道形態(tài)，避免直線和折線型的河道設(shè)計。

4、保持河流斷面形狀的多樣性，尊重河流原有的自然斷面。

5、河道防護(hù)工程的岸坡采用有利于植物生長的透水材料，特別注意采用當(dāng)?shù)靥烊徊牧稀?/p>

6、水利工程設(shè)計應(yīng)為植物生長和動物棲息創(chuàng)造條件，提供魚類產(chǎn)卵條件以及鳥類和水禽棲息地和避難所。

7、利用生態(tài)系統(tǒng)自我凈化和自我修復(fù)功能，開發(fā)與推廣生態(tài)系統(tǒng)治污技術(shù)。

作者簡介

馬吉，水利助理工程師。