水利旧事.VA/epBR5tg-M,R#T 摘要：在健全的生态系统中水体与生物群落彼此依存，彼此感化，构成了江河湖泊的自净能力。水工学应接收、融会生态学的理论，成立和成长生态水工学，在知足人们对水的各类分歧需求的同时，还应知足水域生态系统完全性、依存性的要求，恢复与扶植干净的水情况，实现人与天然的协调。 1. 存眷江河湖库水情况近况水利旧事e?*N#D!VX 我国江河、湖泊和水库遍及遭到污染，至今仍在敏捷成长。水污染加重了水资本欠缺，间接要挟着饮用水的平安和人平易近的健康，影响到工农业出产和农作物平安，酿成的经济丧失约为国平易近出产总值的1.5％～3％。水污染已成为不亚在洪灾、旱灾乃至更加严峻的灾难。水利旧事l d%[(pf5Iv1E5u e{ {|hT _7a)y[T据2000年统计，我国河道水质在11.4万千米评价河长中，合适和优在Ⅲ类水的河长占评价河长的58.7%，比上年降落3.7％。关在湖泊水质，在评价的24个湖泊中，9个湖泊水质合适或优在Ⅲ类水，4个湖泊部门水体遭到污染，11个湖泊水污染严峻。此中，滇池水质劣在Ⅴ类，处在富养分状况。关在水库水质，在评价的139座首要水库中，有118座到达Ⅱ、Ⅲ类水质尺度，在未到达Ⅲ类水尺度的水库中，有8座劣在Ⅴ类水。在对93座水库进行养分化水平评价时，处在中养分化状况的水库65座，处在富养分化状况的水库14座。这些环境申明我国江河湖库水体污染状态严峻，且有较着恶化趋向。水利旧事3q)MA+@E+X_+X*U9v 我国比来20余年经济迅猛成长，因为工业布局不公道和粗放式的成长模式，工业废水形成水污染占我国水污染负荷50％以上，未经处置的工业废水排放是最主要的点污染源。因为农田施用化肥、农药构成的农田径流，畜禽养殖业排放的废水、废料，是我国水情况的主要面污染源。湖泊、水库、河道、海湾的底部堆积物蓄积着多年来排入的年夜量污染物，称为内污染源，今朝已经是水体富养分化和赤潮构成的主要身分。内源污染还会释放出蓄存的重金属、有毒无机化学品成为二次污染源，对生态和人体健康形成持久风险。水利旧事h!^XQ7rFX 从我国生态情况的整体状态看，生态情况恶化的趋向一向未获得遏制，首要表示在：丛林笼盖率低，增加迟缓，部门地域笼盖率削减；草地生态粉碎加重；水土流掉依然严峻；荒凉化面积扩年夜。为了遏制这类恶化的趋向，国度已将生态情况扶植提到十分主要的地位。生态情况扶植首要包罗两类内容：一类是以封育庇护和植树种草为首要手段的植被扶植；另外一类是生态情况的分析管理，包罗水土连结和荒凉化防治。这些严重行动必定对我国江河湖库水情况的改良发生深远的影响。 在国度正视生态情况扶植的年夜情况下，此刻我们提出的问题是，为了防洪、供水、发电和航运的需求，在江河、湖泊中建筑了年夜量的水利、水电和航运项目（以下统称水利项目），这些水利项目为改良江河湖泊的水质状态可以或许阐扬甚么感化？新建的水利项目应当如何实现人类与天然相协调的方针？ 这就是本文要会商的课题。水利旧事bn)PG美金fT 2. 在一个健全生态系统中的水 F.A-XyO(PV%Z0AG0为申明问题，我们先阐发2个案例。 lHj*|t9g.Chw02.1. 河北省两座水库对照引发的思虑 q+|c8Ed0洋河水库位在秦皇岛市抚宁县，总库容3.586亿立方米,节制流域面积755平方千米。另从其以北的桃林口水库经由过程引青济秦渠道引水到洋河水库，但最近几年引水量削减。洋河水库的首要功能是经由过程管线为秦皇岛年供水5500万立方米。最近几年来，水库水质考试为Ⅳ－Ⅴ类，首要污染因子为COD、T-P、NH3-N，藻类（水华）浓度高，初步认为是铜绿微囊藻或是水华微囊藻，这类水对人体肝脏风险年夜。洋河水库水质恶化，富养分化严峻，已引发秦皇岛市的不满，以致打算另辟供水水源。从污染源查询拜访看，现实上水库周边并没有工矿企业，仅在秋季周边农人加工淀粉建造粉条，废水排入水库，别的就是农田面源污染和四周3个村镇的糊口污水酿成的轻度污染。水利旧事-JI:hi C~k 1uqwL5S美金|0与洋河水库构成光鲜对比的是与其相距几十千米的桃林口水库。桃林口水库水质为I类，水体清亮通明，这在海河道域实难堪得。缘由安在？桃林口水库四周发展着华北地域罕有的茂盛丛林，已被严酷封山庇护，水陆交织带水生动物、陆生灌木参差有致，库区内水鸟翱翔，鱼类潜泳。再看洋河水库的生态情况。水库四周山上林木笼盖率低，很多山岳近乎秃山。水陆交壤带袒露，近乎空白。库内几近�����APP无年夜型水生动物，水库水体属“藻型水体”。人们不由要问：两座水库的降雨量（600－700毫米）、气温等天然前提几近不异，为何水质呈现如斯年夜的差别？水利旧事%T.OB0Gx/z4y ph y"KYJ.Vw,l02.2. 生态方式修复水体手艺带给我们的启迪 U*Q)YSG5i0生态方式水体修复手艺，是操纵培养的动物、动物或培育、接种的微生物的生命勾当，对水中污染物进行转移、转化和降解感化，从而使水体获得净化的手艺。生态方式水体修复手艺包罗：人工湿地处置手艺、生物膜法处置手艺、地盘处置手艺和生物把持手艺等。人工湿地的道理是操纵天然生态系统中的物理、化学和生物的三重配合感化来实现对污水的净化。生物膜法是指用自然材料（如卵石）、合成材料（如纤维）为载体，在其概况构成一种非凡的生物膜，可为微生物供给较年夜的附着概况，有益在增强对污染物的降解感化。地盘处置手艺是以地盘为处置举措措施，操纵泥土－动物系统的吸附、过滤和净化感化和自我调控功能，到达某种水平对水的净化。生物把持手艺是操纵养分级链状效应，在湖库中投放选择的鱼类，吞食另外一类小型鱼类，借以庇护某些浮游动物不被小型鱼类吞食，这些浮游动物的食品恰是人们所厌恶的藻类。生态方式水体修复手艺具有以下长处：处置结果好，项目造价相对较低，运转本钱低廉，不会构成二次污染，还能够连系景不雅改良和城市地域场合休闲扶植。这类手艺在国表里都已有一些成功的项目实例。深圳一家高尔夫球场糊口污水处置厂是一块1200平方米的人工湿地，莳植再力花、纸莎草、佳丽蕉和富贵竹等，使发臭的污水酿成清水。韩国的汉江主流良才川地下生物廊道，操纵河卵石概况构成的生物膜，使河道的BOD、SS等处置率到达75％。研究成果注解：挺水动物如慈菇、茭白、水花生和沉水动物伊乐藻对水体中的氮的去除率达75％，茭白、伊乐藻对水体中的磷的去除率达75％，芦苇、慈菇对磷的去除率为65％。水利旧事0Os美金xyN@%JS 假如要问，生态方式处置污水的手艺道理是甚么呢？能够说天然界自己对江河湖泊就具有一种很强的净化能力，这类手艺不外是对自净能力的一种强化，是人们遵守生态系统本身纪律的一种测验考试。水利旧事kB7gG.CI:y “生态系统本身纪律”是甚么呢？大师晓得，所谓生态系统（Ecosystem），是指必然空间中的生物群落（动物、动物、微生物）与其情况构成的系统，此中各成员借助能量互换和物资轮回构成一个有组织的功能复合体。在这里“系统”一词有两层根基寄义：一是它由一些彼此依靠、彼此感化的部门所构成；二是这些部门依照必然的纪律组织在一路，从而使这个全体具有了同一的功能特征。 x3h7jR5q美金@V:e0生态系统是一个很广的概念，能够是从含有藻类和原活泼物的一滴水到庞大的长江流域，乃至是地球自己。非论系统庞大或细小，其彼此依存性、全体性、纪律性和功能性都是一样的。下面能够举温室效应来讲明这个纪律。因为工业社会对化石燃料的高耗损，到1950年全球碳排放量到达16亿吨，已跨越那时年夜气层中二氧化碳的程度。到2000年到达63亿吨，是1950年的4倍。碳排放量剧增是地球变暖的温室效应的本源。在曩昔30年地球的平均温度从13.99℃上升到14.43℃。并且，自有记实以来最和缓的14个年份都呈现在1980年今后。因为生态系统是彼此联系关系、彼此依存的，气温升高的影响产生在生态系统的各个方面。先是北冰洋的冰熔化，其厚度从1960年的2米厚降到2001年的1米厚，而面积缩小了6％。南极半岛两侧的冰架周全后缩，近50年内削减了7000平方千米。因为热分散和冰雪熔化使得海平面在20世纪升高了10－20厘米，形成海洋扩大，海水众多，咸水入侵。海洋表层温度升高，辐射到年夜气层中会形成更多的粉碎性风暴，使得热带和亚热带地域台风和飓风频仍产生。更进一步讲，在一般环境，冰雪笼盖年夜地时，因为壮大的反射感化，照耀到地球概况上的阳光年夜部门前往宇宙空间。一旦冰雪年夜量熔化，反射面积削减，会有更多的阳光热量被接收，这使得格陵兰的陆地冰盖会不成挽回的逐步熔化。而温室效应形成升温引发丛林火警频仍产生，而林火排放年夜量二氧化碳又加重温室效应。这是所谓的“正反馈轮回”，其实就是恶性轮回。以上阐发告知我们，任何一个生态系统中各个部门之间都是彼此联系关系、彼此依存、彼此限制的。 He%|#[)NZt8|P0我们再回到生态系统中水的话题。我们晓得，水，是生态系统的主要构成部门，河道、湖泊中的水与数以百万计的物种（包罗动物、动物、微生物）共存, 处在复杂的均衡当中。经由过程食品链、营养轮回、能量互换、水文轮回和天气系统，彼此交叉在一路。我们水利项目师对在地球生物圈中水在天气系统中的活动，和在水文轮回中，水的迁徙转换纪律有较多的研究和深入的熟悉，可是对水在生态系统中与生物群落之间进行的能量互换、食品链、营养轮回关怀甚少。现实上，生物之间具有食品链(或食品网)的彼此联系。太阳能由绿色动物光合感化转换为生物能，并借食品链(或食品网)流向动物和微生物；水和养分物资(碳、氧、氢、磷等)经由过程食品链(食品网)不竭地合成和分化，在情况与生物之间频频地进行着生物—地球—化学的轮回感化。以生物为焦点的能量活动和物资轮回，是生态系统最根基的功能和特点。在一个健全的水生态系统中，动物、动物、微生物又处在一种食品链的复杂关系，是一种恶马恶人骑的均衡限制关系。任何一种物种（如某些藻类）的疯长，城市被其它生物所按捺。 4?8MUT9SE4Qa2k6p6O^0水是生物群落生命的载体，又是能量活动和物资轮回的介质。能够说，水，是生态系统的构成部门，与动物、动物、微生物共生共存，水为生物群落供给生命之源，反过来，生物群落又净化了水，使得流水不腐，清水长流，构成了天然界的非凡功能，也构成了水体天然净化的机制。早在人类呈现之前，年夜天然就是依此纪律运转，使得江河湖泊连结着干净。汗青成长到了农业社会，那时还没有工业社会的污染，人类也没有现代社会“革新天然”的大志壮志，根基保存了生态系统的原貌，才使水域情况如诗如画，才使高山流水一向成为我国古代文学与绘画的风骨，才有了前人诗词中 “舍南舍北皆春水，但见群鸥日日来”（杜甫：《客至》），“日出江花红胜火，春来江水绿如蓝”（白居易：《忆江南》）这些描写一个健全的水域生态系统的美丽诗句，表现出具有生命的江河湖泊的美学价值。 E%I"Q9[h@XP美金]C0生态系统是一个全体，任何一种身分的削减，城市引发生态系统的掉衡。人类要尊敬生态系统的均衡，更要避免因为人类的本身勾当粉碎这类均衡。在掉衡的前提下，人类要竭尽尽力恢复这类均衡。江河湖库的水体也不破例，水必需与生物群落共存，水不克不及从水生态系统平分割出来，更不克不及分开它的好伴侣－生物群落（动物、动物和微生物）。在一个健全的生态系统中，水质干净是必定的成果。 k_9FWsBT0z03. 水工学需要与生态学连系水利旧事Gc%@(tC n"h 此刻的水利项目学简称水工学（Hydraulic Engineering）,是以对水流的节制为方针建筑水工建筑物，颠末计较设想包管水工建筑物承载的平安性（强度、不变和经久性），以知足人们对供水、防洪、水力发电、航运等需求。水利旧事[JYB9q-iZ9nvD H`5C]5{'R0水利项目知足了人们对水的各类分歧的需求，可是水体本身的需求常常被轻忽。水的需求是它喜好留在一个完全的、健全的生态系统当中。人们为了节制水流，把水从生态系统平分割出来，放到了一个在空间由人工设定的特定的或法则的外形中，再用人工材料如混凝土、金属、塑料等材料为水体系体例作出的某种人工情况。在如许的人工情况中，水体离开了生物群落，自净能力下降，稍有外界干扰身分的呈现，好比污水插手，水体的败北就将是光阴迟早的问题。 具体地说，今朝的水工学的不足是： l 疏忽了河道形态的多样化。在我国江南河网化地域，裁弯取直设想把河道天然状况的曲折外形改酿成直线，使天然河道中支流、浅滩和激流相间的款式改变。这致使浅滩中的湿地消逝，而喜好在激流中泅水的鱼类削减乃至绝迹。在横断面上，革新过的河床经常使用输水机能好又便在施工的梯形断面，使得水流流速均一化。别的，河流疏通项目，首要存眷断根淤积项目量，常常轻忽原有河流断面的生态公道性，也使得河流断面呈现均一化偏向。需要强调的是，河道形态的多样化是生物物种多样化的条件。河道形态的均一化，在某种水平上常常对生物多样性形成影响。 l 疏忽了河道湖泊与岸上生态系统的无机联系。河道整治项目着眼在河流自己，轻忽了河道四周的生物群落的具有，更轻忽了整治后原有生物群落的恢复。 T'u/oB|/p0l 渠道或革新过的河流断面、江河堤防迎水坡面采取硬质材料，如混凝土、浆砌块石等，使得动物难以发展，进而又影响到鱼类、两栖类动物和虫豸的歇息，而这些动物又是鸟类的食品，因而食品链就其中断。 #X.lY"fHq5iU)s美金h0l 人们为争夺地盘，江河两岸堤防间距缩窄，使得河道掉去浅滩和湿地。 浅滩具有曝气感化，使水净化，又增添氧气供给，为无脊椎动物保存供给便利。浅滩又为鱼类产卵供给歇息地。水利旧事L)H{~Yh{^m@^ +xx:_z-S,qLkE0l 城市为建筑泊车场，采取了年夜量沥青或混凝土的硬质不透水路面，不单动物没法发展，也隔绝距离了补给地下水的通道。 vz1O6a8p0l 在城市水域整治中，正视景不雅扶植是经济成长的某种标记。可是常常将水流置在诸如楼台亭阁的人工情况当中，以令人们心旷神怡，可是疏忽了水流的天然生态系统的需要，也使河道掉去了本身的美学价值，掉去了在天然情况中生气勃勃的河道的生命。 :l}OS3U?04. 人类与天然协调共处的项目理念水利旧事c^N.ZR'`Y:U 5QtI)d"Rul'q0在不久前终结的会商可延续成长的结合国约翰内斯堡峰会上，水问题被列为全球可延续成长五年夜问题之一，全球规模的水资本欠缺、洪水要挟和饮水平安问题成为世界存眷的核心。为处理这些困难，列国特殊是成长中国度打算扶植分歧类型的水利项目是一种不成避免的选择。可是，在很多国度，当某一项水利项目打算一旦提出，当即面对来自以环保组织为焦点的非当局组织等各界壮大的社会压力。首要否决定见是认为水利项目粉碎了情况，改变了生态系统。这些攻讦常常带有很年夜的单方面性，在衡量利弊方面掉之偏颇。原本一项除水害、兴水利可延续成长的好项目常常在襁褓中夭折。活着界规模的几次产生的这类社会现象，不克不及不引发我国水利项目界的反思。假想当我国社会前进到必然阶段，公家对社会事务的介入水平不竭提高，那时我国水利项目立项是不是也会晤临近似的问题？抛开某些单方面乃至极真个不雅点，客不雅地思虑从生态庇护角度对一些水利项目打算的攻讦，我认为很多客不雅的科学不雅点值得水利项目师研究和鉴戒。在面临情况庇护方面的攻讦，与其被动地注释申明水利项目的效益，不如自动地扩大与更新水利项目本身的项目理念。进一步讲，时至本日，保守意义上的水工学需要改革，或说在水工学的根本上，接收、融会生态学的理论，成立和成长新的项目学科，作为水工学的一个分支，无妨称之为“生态水工学”。（英文是不是可译为Ecological-Hydraulic Engineering, 简称为Eco-Hydraulic Engineering）。 有人会问，我国对新建水利项目项目不是需要进行情况评估吗？简直，对水利项目进行环评，是项目不雅念的前进。可是坦白地讲，水利项目设想常常是以一种过关的心态看待环评工作。在可延续成长的汗青阶段，水利项目扶植应自动以情况庇护为己任，以生态系统扶植为首要方针之一。 还人会问，此刻城市水利设想不是也进行景不雅设想吗？客不雅地说，景不雅设想目标是取悦在人的感官，生态水工设想是取悦在水和生物群落，知足了水对一个健全生态系统的需求，从久远看，人们也会从杰出的情况中获益良多。 tixw{mb'n0人与天然协调共处是生态水工学的指点思惟。将来的水利项目既可以或许实现人们期望的开辟操纵水的功能价值，又能统筹扶植一个健全的河道湖泊生态系统，实现水的可延续操纵。将来的水利项目不但是知足人们对水需求的项目，也是有益在改良和恢复健全的生态系统项目，是有益在情况庇护的可延续成长项目。 我们可否能够对生态水工学的框架作一些粗线条的假想呢？水利旧事#OlBj|0@ZY l 现有的水工学的理论根本，除计划阶段以水文学为根本之外，首要是以水力学、布局力学、岩土力学等项目力学为根本。生态水工学则是以项目力学和生态学为其理论根本。水利旧事8d?5m1^p7KFT1\1v l 生态水工学应用手艺手段调和人们在供水、防洪、发电、航运效益与生态系统扶植的关系。操纵已建水利项目的调剂、治理等手段，为江河湖库的水生态系统恢复供给撑持。水利旧事8v"{.K.\ l#cu1HR l 水工学中以知足人对水的开辟操纵的需求为方针，而在生态水工学中，在知足人对水的开辟操纵的需求同时，还要统筹水体自己具有在一个健全生态系统当中的需求。水利旧事kS9DkPmW&~ (?m'c[5D:`P ~@"]4~0l 把江河湖泊中的水体看做是生态系统中的主要构成部门。不单要把握水在天气系统、水文轮回中的运移转换纪律，还要把握在特定的生态系统中，特定的生物群落与水体的彼此依存的关系。水利旧事4M美金?d u/~2O/~0SC7a Z;VX.J(YC*uT0l 除进行常规的水文、地质的考试勘查外，增强相干规模的生态系统查询拜访，重点是生物群落（动物、动物、微生物）的汗青与近况查询拜访。水利旧事/T.z/AJ2y#^g Gyx{CH0l 在开辟操纵水流时，明白河道与其上下流、摆布岸的生物群落处在一个完全的生态系统中，进行同一的计划、设想。水利旧事6?/a8RJrA ]DHjY1D0l 尽量保存江河湖泊的天然形态（包罗其纵横断面），保存或恢复其多样性，即保存或恢复湿地、河湾、激流和浅滩。水利旧事)lr(jdE9^xV8U` l 为本地野生的水生与陆生动物、鱼类与鸟类等动物的歇息繁殖供给便利前提，供给响应的手艺方式和项目材料。水利旧事美金nl8Yn!vM@6r ,ZD,[%H|-^0l 计划设想有益在提高水体自净能力的库区或河岸、湖岸的植被莳植和水活泼物的放养，在充实操纵本地野生生物物种的同时，稳重地引进能够提高水体自净能力的其它物种。 %sgk@zEOE0l 在水利项目扶植中，倡导公家对水情况庇护的积极介入。项目举措措施要形成一种人与天然亲近的情况，留意保存江河湖泊自然的美学价值。 ;B Ed.Vd9j^0s0水利项目连系生态扶植，是一个成长的必定趋向。在实践上，要按照我国国情慢慢实现，特殊是根据国度的经济分歧成长阶段和分歧地域的现实环境分步实行。可是，作为一门新兴学科¾生态水工学应当超前展开研究。生态水工学将是一门交叉学科，需要水利项目界与环保界、生物界的紧密亲密合作，经由过程科学研究、典型设想、项目示范、总结经验和制订手艺规范从而获得成长完美。在欧美、日、韩等国，“与天然亲近的治河项目”理念已提出，一些示范性项目正在扶植。此中包罗新的河流整治项目设想，如可为鱼类和动物供给繁殖生息的空间的护岸项目设想和新型材料；具有曝气感化又有益在鱼类产卵歇息的新型丁坝；为鱼类和无脊椎动物供给歇息地的人工岛等。一些河道生态项目征询与手艺开辟公司也应运而生，他们供给建筑产物，如用在堤防渠道护岸项目的生态型建筑砌块，生态型的城市雨洪操纵排水系统，生态型水体净化系统等。这些局部的进展，申明以水利项目为主干的河道湖泊生态系统扶植方兴日盛。在如许的布景下，生态水工学将有可能较为系统、更加科学地获得成长。我国作为世界上的水利年夜国，对此应做出应有的进献。
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