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水利工程论文-河流保护的发展阶段及思考.doc

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水利工程论文-河流保护的发展阶段及思考.doc

水利工程论文河流保护的发展阶段及思考摘要西方国家在河流保护工作中经历了单一水质恢复、河流生态系统恢复、大型河流生态恢复及流域尺度的整体生态恢复等若干阶段,指出河流由单纯的水质恢复发展到对河流生态系统的整体恢复是认识上的重大飞跃。我国的河流保护目前总体上处于水质恢复阶段。西方国家水能水资源开发已基本完成,而我国正处在水利水电建设的高潮时期,吸取西方国家的经验教训,可以使我们少走弯路。关键词河流保护生态恢复西方国家在经历了一百多年对于河流大规模开发利用的工程建设以后,从凹世纪50年代开始,逐步把重点从开发利用转向了对河流的保护,河流生态恢复建设正处于方兴未艾的形势中。一、河流保护行动的发展阶段1.河流水质恢复所谓水质恢复,是以污水处理为重点,主要以水质的化学指标达标为目标的河流保护行动。由于西方国家在二次大战后工业急剧发展,城市规模扩大,工业和生活污水直接排人河流,造成河流污染严重。从20世纪50年代起,西方国家把河流治理的重点放在污水处理和河流水质保护上。为恢复河流水质,政府投入了巨额资金。通过加强管理,强化污水处理和控制排放,推行清洁生产。著名的工程案例是美国俄亥俄河、英国泰晤士河等的水质恢复工程。河流水质恢复的努力一直持续至今。2.山区溪流和小型河流的生态恢复自20世纪80年代初期开始,河流保护的重点从认识上发生了重大转变,河流的管理从以改善水质为重点,拓展到河流生态系统的恢复,这是一种战略性的转变。西方国家这个阶段的河流生态恢复活动主要集中在小型溪流,恢复目标多为单个物种恢复。典型的案例是阿尔卑斯山区相关国家,诸如德国、瑞士、奥地利等国开展的近自然河流治理32程,20多年取得了斐然成效,积累了丰富经验。这些国家制定的河川治理方案,注重发挥河流生态系统的整体功能注重河流在三维空间内植物分布、动物迁徙和生态过程中相互制约与相互影响的作用注重河流作为生态景观和基因库的作用。河川的生态工程在德国称为河川生态自然工程,日本称为近自然工事或多自然型建设工法,美国称为自然河道设计技术。一些国家已经颁布了相关的技术规范和标准。同一时期,一些国家的科学家和工程师对河流生态恢复工程开展了一些科学示范工程研究,较为著名的有英国的戈尔河Gole和思凯姆河Skeme等科学示范工程。3.以单个物种恢复为标志的大型河流生态恢复工程大型河流生态恢复工程大约始于20世纪80年代后期。具有典型性的项目是莱茵河的鲑鱼2000计划和美国密苏里河的自然化工程。从恢复目标来看,大体是按照自然化的思路进行规划设计。从20世纪90年代开始,欧盟已经把注意力集中在河流及流域的生态恢复上,生命计划和框架计划Ⅳ.V已经通过,其目的是增进人类活动对于生物多样性冲击的认识,恢复生物多样性的功能。从1993年开始,欧盟生命计划开始在丹麦和英国的主要河流上实施,主要是开展示范工程建设。4.流域尺度的整体生态恢复河流生态系统是由生物系统、广义水文系统和人工设施系统等3个子系统组成的大系统。生物系统包括河流系统的动物、植物和微生物。广义水文系统包括从发源地直到河口的上中下游地带,流域中由河流串联起来的湖泊、湿地、水塘、沼泽和洪泛区,以及作为整体存在的地下水与地表水系统。水文系统又与生物系统交织在一起,形成水域生态系统。而人类活动和工程设施作为生态环境的一部分,形成对水域生态系统的正负影响。因此,河流生态恢复不能只限于某些河段的恢复或者河道本身的恢复,而是要着眼于生态景观尺度的整体恢复。以流域为尺度的整体生态恢复,是20世纪90年代提出的命题。美国已经按照这种思路进行了部分河流恢复规划,未来20年美国将恢复60万km的河流或溪流。已经开展的大型河流按流域整体生态恢复工程的实例有上密西西比河、伊利诺伊河和凯斯密河。二、河流保护工作给我们的启示1.河流保护工作的重点从单纯改善水质到恢复河流生态系统,这是河流管理中一次认识的飞跃通过研究和实践认识到,河流与周围的动物、植物及微生物组成了生机盎然的河流生态系统,河流是河流廊道生态系统的动脉。治河,不应孤立地处理河道里的水体,而要综合恢复整个河流的生态系统,促进其健康和具有可持续性。具备健全功能的生态系统,也包括了河流自我净化功能。水利工程对河流生态系统的胁迫,西方国家的学者进行了一些研究,指出水利工程的负面影响,一是改变了河流地貌学特征,二是改变了河流水文学特征。两者的作用都是使河流生境单调化,导致生物群落多样性的降低。在研究的基础上,提出了河流生态恢复的概念。所谓恢复是创造条件使河流生态系统尽可能回到未受干扰的状态,至少达到一种接近自然的状态。这样就把河流水质恢复的内涵扩大为河流生态恢复,把河流管理的范围从河道及其两岸的物理边界扩大到河流走廊生态系统的生态尺度边界。河流管理者关注的对象不再是仅仅具有水文特性和水力学特性的河流,而是还具备生命特性的河流生态系统。这是一种认识的飞跃。2.河流生态恢复的任务一是水文条件的改善,二是河流地貌学特征的改善,目的是改善河流生态系统的结构与功能,标志是生物群落多样性的提高,与水质改善为单一目标相比更具有整体性的特点,其生态效益更高水文条件的改善包括通过水资源的合理配置维持最小生态需水量通过污水处理,控制污水排放以及提倡清洁生产改善河流水质水库的调度除了满足社会需求外,尽可能接近自然河流的脉冲式的水文周期等。河流地貌学特征的改善包括尽可能恢复河流的纵向连续性和横向连通性,尽可能保持河流纵向和横向形态的多样性,防止河床材料的硬质化。近几年来,我国河流管理工作开始重视通过适度向生态脆弱地区调水,改善湿地、河流的生态条件,已经收到明显效果,但是在改善河流地貌学特征方面尚未引起重视。在全国范围内防洪和渠道工程中仍然大量采用混凝土或浆砌块石材料作为衬砌或防护材料。河流整治工程中自然河流仍然被渠道化,裁弯取直工程屡见不鲜。不少地方结合城市河流整治更多注重园林景观的建设,沿河建设不少亭台楼阁,然而忽视了生态景观的建设。更多的现象是人们把河流生态建设简单理解为沿河种草植树的绿化工作,而不是河流走廊生态系统结构与功能的全面恢复和改善。从学科发展角度看,传统的水利工程学是以建设工程设施、改造河流和控制水流为手段,达到开发利用水资源的目的。学科的基础是水文学和工程力学等。传统的水利工程忽略了河流处于一个完整的生态系统之中这一基本事实,孤立地处理水资源中的水量、水质、水能等水文系统中的问题,忽略了河流生态系统中的动物、植物、微生物这些生命系统中的问题。其结果是在给人类带来巨大经济社会利益的同时造成对于河流生态系统的胁迫。对此反思的结论应该是水利工程不仅能满足经济社会需求,还应该兼顾生态系统健康和可持续需求。传统的水利工程学需要吸收生态学的原理和方法,改善水利工程的规划和设计方法,发展

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