水土保持治理對(duì)河道生態(tài)環(huán)境的影響

李學(xué)偉

摘 要：河道是流域系統(tǒng)的一個(gè)重要子系統(tǒng)，而且河道泥沙災(zāi)害所造成的損失往往是巨大的。因此，在進(jìn)行水土保持治理時(shí)，就必須考慮河道系統(tǒng)的反饋效應(yīng)，適應(yīng)河流系統(tǒng)動(dòng)平衡及可持續(xù)發(fā)展的要求，使水土保持治理建立在整體流域環(huán)境系統(tǒng)協(xié)調(diào)演化的科學(xué)基礎(chǔ)之上。由此，提出了開展水土保持治理對(duì)河道系統(tǒng)影響的若干理論問題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：水土保持治理；河道系統(tǒng)；生態(tài)影響

1.河道水土保持生態(tài)治理的重要性

水土保持的根本目的是保護(hù)環(huán)境，維護(hù)生態(tài)平衡，最終目的是保持經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。水土保持是小流域河道治理的根本，是水資源利用和保護(hù)的源頭和基礎(chǔ)，是與水資源管理互促進(jìn)、緊密結(jié)合的有機(jī)整體。如何進(jìn)行河道的水土保持，我們結(jié)合多年的工作實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，提出在水土保持治理中對(duì)河道系統(tǒng)影響要注意的具體問題。

江河流域多是開放的復(fù)雜環(huán)境系統(tǒng)。從地貌學(xué)的角度而言，該系統(tǒng)是由以坡面為主的能力聚集區(qū)子系統(tǒng)和以河道為主的能量及物質(zhì)輸移通道子系統(tǒng)構(gòu)成的。水土保持治理不僅會(huì)對(duì)坡面生態(tài)環(huán)境變化產(chǎn)生影響，也對(duì)下游河道的演變也會(huì)有很大作用，就是說，在流域環(huán)境系統(tǒng)下，水土保持的效應(yīng)具有級(jí)聯(lián)性。然而，關(guān)于后一效應(yīng)問題的研究目前并未引起人們的足夠重視。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及山地的大規(guī)模開發(fā)，水土保持在解決江何水患和山區(qū)自然災(zāi)害中所具有的作用愈加被人們所認(rèn)識(shí)。不過應(yīng)當(dāng)看到，水土保持是人類加諸自然環(huán)境的一種外界干預(yù)，對(duì)其必然有正負(fù)兩方面的效應(yīng)。如果這種干預(yù)適應(yīng)自然環(huán)境的演化規(guī)律，就會(huì)促進(jìn)自然環(huán)境的改善，增加其承載能力。反之，就難以達(dá)到治理的目的，可能會(huì)以糸統(tǒng)或大局的損失換取局部或部分的利益。例如，若水土保持治理方案不合理，將對(duì)河流系統(tǒng)的水沙組合關(guān)系及其輸移規(guī)律產(chǎn)生大的干擾或破壞，很可能在得到流域局部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益的

同時(shí)而造成下游河道泥沙災(zāi)害進(jìn)一步加劇的局面。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)流域治理的方法和模式都有少研究成果，例如，我國(guó)80年代提出的以小流域?yàn)閱卧C合治理的模式，就是我國(guó)在流域治理應(yīng)用基礎(chǔ)理論方面作出的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。但是，就研究現(xiàn)狀看，這些研究多局限于流域水土流失治理的土壤侵蝕學(xué)科范疇，忽視了從流域整體系統(tǒng)出發(fā)，研究河流對(duì)流域治理的反饋響應(yīng)；片面強(qiáng)調(diào)了水保措施在流域治理中的減沙效益，而忽視了流域治理對(duì)河流水動(dòng)力學(xué)特性及水文學(xué)特性、輸沙規(guī)律的影響；更多的研究水保治理對(duì)流域大時(shí)域平均意義上的產(chǎn)水產(chǎn)沙的影響，而對(duì)洪水要造成的不利水沙關(guān)系，使河道淤積加劇等問題。這些均屬于水土保持建設(shè)中存在的重大基礎(chǔ)理論問題，直接涉及到制定江河治理方針及總體規(guī)劃的科學(xué)決策。當(dāng)前，國(guó)家對(duì)江河流治理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)極為重視，大大加強(qiáng)了投資力度。此時(shí)對(duì)有關(guān)水土保持治理研究的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并提出加強(qiáng)研究水土保持治理對(duì)河道系統(tǒng)影響的問題，具有十分重要意義。

2.流域治理對(duì)河流能量輸入影響

在一定的邊界條件下，河流能量對(duì)河床演變趨勢(shì)起著制約作用。例如，若動(dòng)能減小，輸沙能力降低，就不利于泥沙的輸移，河床將向淤積抬高方向發(fā)展，引起泥沙淤積災(zāi)害加重。反之，若動(dòng)能增加，就有利于河流輸沙，河床淤積減輕。困此，分析不同治理措施配置體系下河流能量的變化，是認(rèn)識(shí)水土保持治理后河道中淤演變趨勢(shì)和原因的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。

河流能量包括水動(dòng)力因子形成的動(dòng)能和河流地理因子形成的勢(shì)能，以及化學(xué)、生物等環(huán)境因子形成的化學(xué)生物能。相對(duì)而言，水流動(dòng)能是河流演變的主要?jiǎng)恿碓础?/p>

3.小流域治理對(duì)河流水動(dòng)力學(xué)特性的影響

在分析河流能量變化的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究不同水土保持措施配置體系對(duì)河流水動(dòng)力學(xué)特性的影響。分析內(nèi)容主要包括河流縱比降、床面糙率、斷面形態(tài)和流速等。同時(shí)，進(jìn)一步分析輸沙水力因子的變化，包括輸沙率、懸移質(zhì)泥沙組成等等。在分析過程中，通過對(duì)河流有關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)，將水力、輸沙因子的變化同流域治理體系的表征值聯(lián)系起來，了解治理措施的影響作用。

研究的關(guān)鍵技術(shù)問題是水土保持措施不同配置體系，對(duì)河流水動(dòng)力學(xué)特性影響的關(guān)聯(lián)性數(shù)學(xué)模擬或反映。對(duì)于河流能量而言，其大小與流域降雨等因子具有直接的關(guān)聯(lián)性，尤其是與流域治理因素的關(guān)聯(lián)性較為復(fù)雜，具有一定的模糊性。

4.水土保持治理對(duì)河流特性的影響

主要是對(duì)洪水特性的影響。目前，不少專家認(rèn)為水土保持治理對(duì)一般洪水有明顯的影響，可使洪水過程趨于坦化，洪峰流量減小，歷時(shí)不加長(zhǎng)。但對(duì)大洪水尤其對(duì)特大洪水是否有影響，有何影響及影響多大等需要研究，這不僅對(duì)認(rèn)識(shí)下游河道的演變趨勢(shì)有必要，而且對(duì)制定下游的防洪宏觀決策和規(guī)劃也有十分重要意義。

5.水土保持治理對(duì)河道演變的影響

關(guān)于水土保持治理對(duì)河道的沖淤演變影響有很多問題需要研究，主要有：流域產(chǎn)水產(chǎn)沙與河道沖淤演變的關(guān)系、流域治理后河床沖淤變化、橫斷面形態(tài)調(diào)整、縱剖面調(diào)整等等，及其流域治理的關(guān)系。

在大的流域自然地理系統(tǒng)中，一定的自然地理背景決定著特定的河流演變規(guī)律，這種演變規(guī)律實(shí)質(zhì)上是河流為適應(yīng)集水區(qū)內(nèi)各種地理環(huán)境因子繁紛復(fù)雜演化過程的一種由無序列到有序列的自組織功能的體現(xiàn)。就是說，河流的性質(zhì)和演變過程集中反映了流域控制變量的影響，這些變量共同決定著河流的水文泥沙特征、河道形態(tài)特征和演變趨勢(shì)。

一旦開展水土保持治理，不僅直接改變了土壤侵蝕的環(huán)境演化過程，還必然使徑流量及其過程受到調(diào)蓄或干擾。而正如上述，在流域環(huán)境系統(tǒng)行為中存在著集水與產(chǎn)沙、供水與河道演變的平衡閾，當(dāng)水土保持治理達(dá)到一定規(guī)模后，流域環(huán)境系統(tǒng)的行為將逾越這種閾，各項(xiàng)控制因子演變過程處于一種突變性的振蕩態(tài)勢(shì)，不過這種演變過程卻又總是力求達(dá)到另一種新的平衡，建立相應(yīng)的閾。各級(jí)支流是直接受到感應(yīng)的第一層。因此，分析水土保持治理對(duì)河道演變影響的科學(xué)關(guān)鍵點(diǎn)是搞清水保措施與產(chǎn)水、產(chǎn)沙與河道演變的平衡閾關(guān)系，并以支流作為基本層次，研究下游河道演變對(duì)水土保持治理的反饋響應(yīng)。

6.水土保持治理方案的河流效應(yīng)研究

從流域環(huán)境系統(tǒng)的觀點(diǎn)，水土保持治理的主要目標(biāo)應(yīng)獲得三方面的效益，一是防治土壤侵蝕效益；二是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)效益及減少河道泥沙淤積災(zāi)害作用，而這三方面的效應(yīng)效應(yīng)具有相

互聯(lián)系、相互平衡的關(guān)系，這種關(guān)系受約于流域系統(tǒng)整體穩(wěn)定運(yùn)行的要求。事實(shí)上只有此，才可能實(shí)現(xiàn)整體流域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等方面的可持續(xù)發(fā)展。關(guān)于水土保持治理的河流效應(yīng)的約束參數(shù)需開展研究。同時(shí)，關(guān)于河流效應(yīng)同其它效應(yīng)間的關(guān)系以及在考慮河流效應(yīng)約束條件下，水土保持措施配置體系的比選原理及依據(jù)也是開展研究的重要理論問題。

7.注重綜合效益，改善河道流域生態(tài)環(huán)境

植被的破壞是水土流失的重要原因。地表植被覆蓋對(duì)地面尤其是坡面土壤侵蝕影響極大，植被的減蝕作用主要表現(xiàn)在：植被莖葉對(duì)降雨雨滴動(dòng)能的削減作用，對(duì)降雨的截留作用，對(duì)徑流流速的減緩作用；改變土壤結(jié)構(gòu)，增加入滲可以涵養(yǎng)水源的，固結(jié)土壤，提高土壤抗蝕性作用；植被可以減緩風(fēng)速，降低風(fēng)力侵蝕危害。在區(qū)域內(nèi)水土流失嚴(yán)重地區(qū)植樹造林，栽種牧草，禁止毀林、毀草；同時(shí)對(duì)溝、河、路、渠的堤岸坡面布設(shè)植被或砌護(hù)措施，防止坍塌和沖淤。在河道綜合整治中，除抓好河道疏浚、護(hù)岸建設(shè)外，注重綜合效益，在河岸兩側(cè)堤頂搞防護(hù)林建設(shè)，有效地防治了水土流失。

8.做好水資源管理，實(shí)現(xiàn)河道生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展

做好水資源管理是水土保持的關(guān)鍵，其措施有以下三點(diǎn)：

一是坡面滲蓄、工程攔蓄天上水，使地表淡水土體深層轉(zhuǎn)化，并保持在地下。因高差形成的勢(shì)能，在無雨時(shí)節(jié)，上游的地下水轉(zhuǎn)換為下游的地表水，維持河流用水量，保持河道常年不斷流，以補(bǔ)給地下水，增加水資源的可利用量，發(fā)揮以淡壓咸的作用。

二是減少水庫(kù)、江河淤積，使水利工程延長(zhǎng)壽命，增加效益，減輕防洪負(fù)擔(dān)。

三是避免點(diǎn)源和非點(diǎn)源污染通過徑流匯入受納水體，減輕水體富營(yíng)養(yǎng)化其它形式的污染。這一切都有利于水資源的開發(fā)利用和水環(huán)境的保護(hù)，建設(shè)景觀水利、營(yíng)造親水空間的基礎(chǔ)。同樣，搞好水資源管理可以進(jìn)一步增強(qiáng)水土保持措施的滲蓄、攔沙效益。缺少水資源管理，就會(huì)使陸地淡水在時(shí)間和空間分布上失衡，在生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水分配上失調(diào)；就會(huì)使水土保持和生態(tài)環(huán)境用水的數(shù)量和質(zhì)量難以得到保障，生態(tài)修復(fù)和濕地恢復(fù)難以實(shí)施；就會(huì)損害地表植被，使生態(tài)系統(tǒng)功能逐步退化，水土流失逐年加劇。沒有水土保持，水資源管理就會(huì)推動(dòng)支撐。唯有建立在水土保持基礎(chǔ)上的水資源管理才是健康的、穩(wěn)固的、可持續(xù)的。

綜上所述，河道水土保持工程措施及其作用是防止水土流失、保護(hù)、改良與合理利用水土資源。維護(hù)和提高土地的生產(chǎn)力，以利于充分發(fā)揮水土資源的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，在進(jìn)行河道流域治理時(shí)，應(yīng)該本著為人們居住以及各種生物活動(dòng)提供良好的環(huán)境為目標(biāo)。

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