【摘要】2016年，洪水再次襲擊我國(guó)南方多省，有關(guān)水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響問題再次成為了熱點(diǎn)話題。本文就水利工程對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫問題進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，提出應(yīng)重視河流生態(tài)系統(tǒng)健康及可持續(xù)性的需求。同時(shí)總結(jié)歸納了生態(tài)水利工程必須堅(jiān)持的四大基本原則，即安全性與經(jīng)濟(jì)性原則、提高河流空間異質(zhì)性原則、生態(tài)自我組織和恢復(fù)原則、監(jiān)測(cè)反饋原則，為生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)提供理論參考。
【關(guān)鍵詞】水利工程；生態(tài)工程；設(shè)計(jì)原則
1水利工程對(duì)河流生態(tài)的脅迫問題分析
近數(shù)十年來，我國(guó)的水利水電事業(yè)得以蓬勃發(fā)展，水利工程對(duì)社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)崛起起到了巨大作用，但是與此同時(shí)，水利工程也對(duì)我國(guó)的河流生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大干擾和脅迫。其主要表現(xiàn)主要為以下兩點(diǎn):第一，造成了自然河流渠道化，主要包括河流形態(tài)的直線化、河道橫斷面的幾何化、河流構(gòu)成材料的硬質(zhì)化三個(gè)方面，很多曲折的河流變成直線人工河流，本來形狀復(fù)雜的河流結(jié)構(gòu)成為了規(guī)則的幾何斷面，河流“柔軟”的河床和邊坡成為了混凝土等硬質(zhì)材料。第二，自然河流非連續(xù)化。水利工程通常都需要筑壩蓄水，因此造成了河流非連續(xù)化，一個(gè)本來流動(dòng)的生態(tài)河流變成了靜止的人工湖泊，河流的諸多條件和指標(biāo)發(fā)生了重大變化，原來的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了巨大改變，諸如庫(kù)區(qū)的農(nóng)田、森林被淹，陸生動(dòng)物不得不遷徙，而下游的環(huán)境也會(huì)因?yàn)楹恿鞯慕赝Ｊ艿接绊�，此外水�?kù)可能引發(fā)河流營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的發(fā)生變化，改變水文周期，造成了整個(gè)生態(tài)條件的大幅改變，改變了動(dòng)植物原先賴以生存的基礎(chǔ)環(huán)境，對(duì)整個(gè)生態(tài)的健康帶來不良影響。面對(duì)著水利工程對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)的脅迫問題，我們應(yīng)選擇正視問題并尋求積極策略，而不是采取回避的態(tài)度。過去，傳統(tǒng)的水利工程學(xué)主要強(qiáng)調(diào)通過水工建筑物的建設(shè)，來改造河流以滿足人們水資源利用和防止水患等需求。而事實(shí)告訴我們，傳統(tǒng)的水利工程在滿足人的需求的時(shí)候，往往忽視了生態(tài)系統(tǒng)本身的需求。而從人類的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益來看，生態(tài)系統(tǒng)功能的退化將帶來災(zāi)難性的后果。而科學(xué)的水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)一定是建立在兼顧生態(tài)系統(tǒng)健康需求和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求間的平衡之上的，我們?cè)跐M足人類需求的同時(shí)，也需要兼顧河流生態(tài)系統(tǒng)的健康。
2生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)原則研究
當(dāng)前，生態(tài)水利工程學(xué)作為新興學(xué)科，越來越被人們重視和推崇，其理論核心旨在于尋求人類社會(huì)需求與生態(tài)系統(tǒng)健康需求間的平衡之上進(jìn)行水利工程的建設(shè)，生態(tài)水利工程的內(nèi)涵就是進(jìn)行水利建設(shè)的同時(shí)兼顧生態(tài)修復(fù)。當(dāng)前，生態(tài)水利工程與清潔生產(chǎn)、傳統(tǒng)治污、資源管理和環(huán)境立法等一起成為了河流生態(tài)建設(shè)的重要手段。生態(tài)水利工程學(xué)的崛起為我國(guó)生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)構(gòu)建起了基本的原則，歸納而言，應(yīng)該包括如下四大原則:
2．1堅(jiān)持安全性與經(jīng)濟(jì)性原則
眾所周知，作為一種綜合性的系統(tǒng)工程，生態(tài)水利工程既要滿足人們包括供水供電、防洪灌溉、旅游和航運(yùn)等需求，又要兼顧河流的可持續(xù)性生態(tài)健康需求。生態(tài)水利工程需要符合水利工程學(xué)和生態(tài)學(xué)兩門學(xué)科的原理。工程設(shè)施設(shè)計(jì)必須尊重工程力學(xué)和水文學(xué)的規(guī)律，以保障其工程的穩(wěn)定、安全和耐久性，工程設(shè)施應(yīng)承受得起設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定內(nèi)的侵蝕、干旱、風(fēng)暴、洪水、冰凍等復(fù)雜情況的荷載，同時(shí)，工程設(shè)計(jì)必須尊重河流地貌學(xué)原理，在設(shè)計(jì)河流橫、縱斷面時(shí)，充分考慮河勢(shì)力變化，重視泥沙淤積、輸移和沖刷、侵蝕等情況對(duì)工程的影響，確保工程設(shè)施的耐久性。對(duì)工程的經(jīng)濟(jì)性分析，應(yīng)堅(jiān)持風(fēng)險(xiǎn)最小和效益最大原則，應(yīng)重視河流生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)與評(píng)估工作，充分利用生態(tài)自我恢復(fù)功能，力爭(zhēng)取得“投入小、產(chǎn)出大”的局面。
2．2堅(jiān)持提高河流空間異質(zhì)性原則
生物群落研究表明，非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性與生物群落的多樣性關(guān)系密切，一個(gè)區(qū)域的空間異質(zhì)性越高，就意味著其能允許更多物種共存。反之，空間異質(zhì)性越低，就意味著生物群落的多樣性越差，生態(tài)系統(tǒng)就越退化。河流形態(tài)異質(zhì)性造就了豐富的生境多樣性，形成了河流生物群落多樣性。由于人類的水利工程導(dǎo)致了自然河流的非連續(xù)化和渠道化，使河流生境變得單一，生態(tài)系統(tǒng)退化。生態(tài)水利工程就是要盡可能地提高河流形態(tài)異質(zhì)性，使其河流符合地貌學(xué)原理，創(chuàng)造條件提高或者回復(fù)生物群落多樣性。在我們的生態(tài)水利工程建設(shè)過程中，生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)確定后，就要對(duì)河流地貌情況進(jìn)行勘查與評(píng)估，構(gòu)建河流地貌數(shù)據(jù)庫(kù)。并對(duì)河流生物進(jìn)行調(diào)查，包括各物種的分布情況和規(guī)模，構(gòu)建生物資源數(shù)據(jù)庫(kù)。在河流生物和地貌調(diào)查中，應(yīng)該充分使用遙感技術(shù)和和地理信息系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)工具，掌握詳細(xì)的河流信息，并在此基礎(chǔ)上確定環(huán)境與生物之間的依存關(guān)系。
2．3堅(jiān)持生態(tài)自我組織和恢復(fù)原則
自然生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要特征就是其具有自組織功能，具體體現(xiàn)為自然生態(tài)系統(tǒng)的自我設(shè)計(jì)和自我恢復(fù)功能。自組織的原理核心是自然選擇，即與生態(tài)系統(tǒng)友好的物種，往往可以做到適者生存，承受自然條件的考驗(yàn)而存活下來。在某種意義上來說，生態(tài)工程的核心本質(zhì)就是對(duì)自組織功能實(shí)施維護(hù)和管理。一旦將自組織原來運(yùn)用于生態(tài)水利工程之后，生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)意義上的水利工程設(shè)計(jì)就有了顯著區(qū)別。比如一個(gè)傳統(tǒng)意義的大壩工程設(shè)計(jì)，其建筑物的材料強(qiáng)度和幾何特征都完全由人掌控，其具備人類工作和活動(dòng)所需的功能。而生態(tài)水利工程則不同，其在某種意義來說是一種輔助性和指導(dǎo)性的設(shè)計(jì)。依照生態(tài)系統(tǒng)的自組織功能，由自然界選擇友好型物種，構(gòu)建合理的生態(tài)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)生態(tài)設(shè)計(jì)。既往生態(tài)工程的成功案例無不驗(yàn)證了一個(gè)道理:在生態(tài)工程的構(gòu)建當(dāng)中，人與自然的貢獻(xiàn)各占一半。以前，我們的傳統(tǒng)水利工程的設(shè)計(jì)主要考慮的是如何對(duì)自然河流進(jìn)行有效控制，而生態(tài)水利工程的設(shè)計(jì)，就要求工程師樹立起人與自然和諧相處的新工程理念，放棄過去那種控制自然界的想法。無數(shù)事實(shí)告訴我們，想依靠人力和技術(shù)對(duì)大自然進(jìn)行控制是不科學(xué)的，也是不可能實(shí)現(xiàn)的。我們?cè)谶M(jìn)行生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮和利用生態(tài)系統(tǒng)自組織功能，因地制宜地進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。只有充分考慮每一條河流的自然屬性與美學(xué)價(jià)值，才能真正找到最佳的工程設(shè)計(jì)方案。
2．4堅(jiān)持監(jiān)測(cè)反饋原則
眾所周知，生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，因此河流修復(fù)工程需要用較長(zhǎng)的時(shí)間來完成，任何期望短期湊效來實(shí)現(xiàn)河流修復(fù)都是不現(xiàn)實(shí)的。因此，我們?cè)谶M(jìn)行生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)時(shí)，要力求構(gòu)建一個(gè)可持續(xù)的健康生態(tài)系統(tǒng)。我們要充分認(rèn)識(shí)到人類社會(huì)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)都是流動(dòng)性的，在時(shí)空之上都存在著各種不確定性。除了自然生態(tài)的自我系統(tǒng)演替和進(jìn)化之外，人類社會(huì)系統(tǒng)的變化也會(huì)干擾生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展演進(jìn)。這種不確定性就要求生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮持續(xù)監(jiān)測(cè)和機(jī)動(dòng)調(diào)整原則，要建立起一個(gè)反饋調(diào)整式的系統(tǒng)。在這套系統(tǒng)中，建立完備的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)尤為重要。只有動(dòng)態(tài)地掌握生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，科學(xué)地調(diào)整工程設(shè)計(jì)，才能打造出優(yōu)秀的生態(tài)水利工程。
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