水利工程论文-如何兼顾人类与河流生态的可持续发展？.doc

水利工程论文-如何兼顾人类与河流生态的可持续发展？内容提要：在21世纪，如何兼顾人类和生态的可持续发展是世界各国都必须面对的挑战。本文介绍了南非的建块法和澳大利亚的基准测量法。两种方法的目标都是，通过使河流水流接近河流平均的天然水流过程的途径来保证所确定的河流生态目标。他们的概念和方法与大家所熟知的“最小生态流量”、“生态基流”等概念、方法存在着一定的区别。问题的提出在21世纪，如何兼顾人类和生态的可持续发展是世界各国都必须面对的挑战。确保“最小生态流量”、“生态基流”、“水质”等概念都是人类探讨解决上述难题所提出的应对方法。国外最近在这方面又有什么新的概念？使用什么新的方法？保障体系是什么？一、人与河流的关系人类社会存在以来，人与河流的关系可以划分为3类，第一类，人类被动适应河流型这种关系存在于17、18世纪以前的发达国家，以及迄今为止的部分发展中国家。典型例子见于古埃及人利用尼罗河漫滩洪水发展农业的做法。在这种人河关系中，最大的受益者是不仅有河流生态系统，也包括人类本身。人类从河流中得到了河流生态系统提供的种种有形的价值（如粮食、水产、一些今天已看不到的动植物等）以及一些无形的价值（如航运、优美的风景等）。然而，在这种人河关系中，人类也不时被极端的大洪水、大旱灾所苦。万物之灵的人类一直做着“要是河流完全听我的，那该多好呀”之类的“大头梦”。公元9世纪末统治亚述（如今伊拉克的北部地区）女王萨穆莱姆特（Sammu-Ramat）的墓碑上写着：“我约束了大河，让她按照我的意愿流动”然而也只有进入20世纪以来，社会制度、水力科学及人类对水流控制工程技术的巨大进步才把亚述女王那种妄自尊大的“治河理念”付诸事实。从此人河关系进入了种新型的关系：人类独占河流型。第二种：人类独占河流型在20世纪近100年了的时间内，全世界已经修建了约50000座大坝。在世界上的227条大河中，60%的河流已被大坝、引水工程及其他基础设施控制起来。尼罗河上的阿斯旺高坝修建之前后，峰枯流量之比由原来的为12：1变成2：1。恒河、印度河、阿姆河、锡尔河等在一年中的大多数时候都不能入海。这种人类独占河流型人河关系的特点是，人类为了自身的安全、幸福生活最大限度地控制、利用河流，致使现在的河流不再有水循环中的自然节律、河流生态系统遭到了极大的破坏。在近年来，一些发达国家（南非、澳大利亚）已经意识到，以牺牲河流生态系统换来的人类安全和幸福只能是短暂的，不尊重以河流为生的动植物的生存权必然导致人类最终灭亡。这些国家的科学家开始行动起来，来拯救河流的生物，因此产生了第三种人河关系：“人与生态共存”。第三种：人与生态共存型在这种人河关系中，人不仅有权享用河流水资源，而且也要保证给河流生态系统分配所需的能不危及其可持续发展的水流过程。对这种人与生态共存的关系，有两点需要进一步阐明：（1）保护的对象不仅有人类，而且还有整个河流生态系统不仅仅是河流中的某中、或某几种具体的动植物（鱼类等）；（2）保证河流生态系统能够持续发展的方法（或曰“处方”）是恢复河流的水流过程使之接近平均的天然河流水流过程，即生态所需的水是应有“大”、“中”、“小”各种成分，而且各种成分的出现（timing）应尽量接近天然的水流节律，原因是河流中的动植物已经适应了千百万年来的水流节律。有了这样的理解，就不难理解过去在保护生态方面所走过的“弯路”。最早的保护生态的提法还只限于保护河流水质。水质好坏固然是保证河流动植物生存的关键因素之一，但问题是，单有良好的水质而没有水流节律的保证，许多河流动植物还是必死无疑。随后，于20世纪70、80年，人们提出了“最小生态需水量”。可想而知，如果尼罗河单有小水、没有漫滩的大洪水，就不会有滩地上的动植物群落，还会有发达的古埃及农业吗？！许多河流动物还需要大水指引它们逆河而行到上游或滩地上产子繁衍，所以“最小需水量”也不是挽救河流生态退化的良方。二、如何确定生态需水量？从操作上，如何确定河流生态系统所需的水流过程使之既能保证人类用水、又能保护河流生态的可持续发展？答案是要结合具体情况、认真选择科学的手段和方法。比较先进的方法是以下两种1。南非的建块法（BBM）：为将BBM法应用于某一个具体的流域，来自不同学科领域的科学家们被召集在一起。具体的工作方法如下：（1）水文学家研究河流的天然水流条件，即详细说明每个月小水与中高水变化的典型范围、水量的大小、水流持续的过程及每年洪水发生的次数等。（2）计算机模型设计人员设计出各种图形，显示在不同的来水条件时，河水可能淹到河岸的什么位置，多大面积的滩区会被淹没。（3）其他的科学家则负责收集像河流中的鱼、哺乳类动物、水生昆虫、两栖类动物、水生植物、河滨植物等有关的生物数据及自然生境和水质信息等，这些资料和信息有助于他们弄清每个物种或生物群落如何依靠不同的水流条件而生存，或如何受不同水流条件的影响。（4）依据收集到的信息和资料绘出图形，制出表格，排成图片，做出相应的注解，然后提交给参加专题讨论会的科学家，由他们决定河流到底需要多少水。他们决定在小水期间到底需要多少水、需要多少次中、大洪水，洪水期需要延续多长时间，这些洪水需要在什么时候发生。然后将这些有关水的信息“建成块”叠加在一起就形成对河流管理的“水流处方”，为水管理者提供了一套所要达到的水流管理目标。利用这个处方所列的水流条件，就可定出河流开发所应优先保障的水量，处方所列水流也是水库运行要达到的目标。澳大利亚的基准测量法：在水资源日益紧张的情况下，人类总想挤占河流生态用水，常问的问题是“能不能把原来的分配给生态的用水再减少一些而不危及所规定的河流生态目标？”澳大利亚安吉拉阿廷顿和她的同事开始研究一种新的评估方法，叫做“基准测量法”，来确定水流改变到什么程度时，重要的生态变化刚好能够被检测到。这种方法要求对河流整个流域内许多不同地点的自然生境、河滨植被与水生植被、水生昆虫、鱼类、河口状况、海洋状况等进行大量的监测。科学家根据每个环境变量状况的不同，将其评定为“处于自然状态”、“接近自然状态”、“偏离自然状态”等不同的等级。在对该测点的环境变量评定了等级之后，由科学家来决定水流改变到什么的程度时，对生态造成的影响微小或对生态造成的影响根本监测不到，以及水流改变到什么的程度，生态环境会发生实质性的变化。“基准测量法”应用的初步结果表明，用建块法确定的生态用水量很可能与为了阻止发生重大不良生态影响所需的水量差别很大。阿廷顿和她的同事发现在昆士兰州的伯内特（Burnett）河流域，为确保生态健康，年水量的79%84%及天然洪水量的72%91%需要得到保护。这一结果说明，要阻止对生态的